一种台阶筒柱式井口保护架及施工技术的制作方法

本发明涉及一种井口保护架及施工技术，特别是关于一种具有台阶式筒柱和直径大于15m吸力桩结构的井口保护架及施工技术。

背景技术：

随着近海边际油气田开发的需要，井口平台和井口保护架得到了广泛应用。常规导管架式井口平台或井口保护架采用梁柱式空间框架结构的上部平台，下部采用导管架结构与钢桩基础承载环境荷载，导管架上需要为隔水套管设置多层水平导向结构，结构形式复杂，连接刚度较弱，对隔水套管强度要求较高。这种常规导管架式结构形式对建造要求较高，需要在专业的海工码头建造，然后拖拉装船或用大型浮吊吊装上驳船，用大型驳船运输至安装海域。导管架与上部平台海上安装需要使用大型浮吊，钢桩打入需要使用打桩锤，且需要与导管架灌浆连接，海上安装费用高昂。对于海上油气田开发，采用传统导管架式井口平台方案，开发总费用高，投资回报率低，甚至导致油气田无开发价值。

本专利申请正是在这一背景下提出了一种台阶筒柱式井口保护架及施工技术。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种台阶筒柱式井口保护架及施工技术，通过采用箱型甲板代替传统平台的上部组块结构，减少了卷管使用数量，降低了建造难度，装船运输时固定方案简单，固定结构用钢量少；通过采用上部筒柱和下部筒柱，简化了井口保护架支撑结构，海上安装时可提供浮力，降低了对浮吊的要求，筒柱内设置有隔水套管护管，使隔水套管免受环境荷载，且在有需要时下部筒柱顶盖上可开洞增加井口导向；桩基础采用超大直径吸力桩，海上运输时可自浮，海上安装不需要大型浮吊，井口保护架可重复利用，经济效益高。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种台阶筒柱式井口保护架，包括有上部结构和下部结构，其特征在于所述上部结构自上而下由箱型甲板与支撑柱组成，所述箱型甲板与所述支撑柱通过焊接方式连接，所述下部结构自上而下由立柱、上部筒柱、下部筒柱和桩基础组成，所述立柱、所述上部筒柱、所述下部筒柱和所述桩基础之间均通过焊接方式连接，所述立柱位于所述支撑柱下方，并通过用焊接方式连接。

所述支撑柱、所述上部筒柱、所述下部筒柱内设置有隔水套管护管。

所述下部筒柱顶盖上可开洞增加井口导向。

所述桩基础采用直径大于15m的吸力桩。

所述台阶筒柱式井口保护架的施工技术，包括以下步骤：

⑴ 井口保护架建造完成后，在下部结构的吸力桩底部临时封板，用码头吊机竖直吊装下部结构至异形甲板驳槽口处，使下部结构自浮于水中，用固定件将吸力桩在异形甲板驳槽口处焊接固定；用码头吊机吊装箱型甲板和支撑柱至另一条小型驳船，并焊接固定；由拖轮分别拖航异形甲板驳和小型驳船至安装海域，并进行水面定位；

⑵ 用异形甲板驳上的门吊钩住下部结构，切除下部结构中的桩基础与异形甲板驳槽口处的固定件，向吸力桩内注水，至吸力桩内部筒盖入水后，拆除吸力桩底部封板，门吊钩头继续下放，吸力桩依靠其自重入泥，达到桩土密封条件后，用水泵抽取吸力桩内的水，使吸力桩在负压作用下贯入海底土壤中；

⑶ 用小型浮吊与打桩锤将隔水套管沿着筒柱内设置的隔水套管护管打入至海底土壤下设计深度；

⑷ 切除上部结构中的支撑柱与小型驳船之间的固定件，用小型浮吊吊装支撑柱与下部结构立柱组对焊接；切除上部结构中的箱型甲板与小型驳船之间的固定件，然后用小型浮吊吊装箱型甲板与支撑柱组对焊接。

本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，通过采用箱型甲板代替传统平台的上部组块结构，减少了卷管使用数量，降低了建造难度，装船运输时固定方案简单，固定结构用钢量少；通过采用上部筒柱和下部筒柱，简化了井口保护架支撑结构，海上安装时可提供浮力，降低了对浮吊的要求，筒柱内设置有隔水套管护管，使隔水套管免受环境荷载，且在有需要时下部筒柱顶盖上可开洞增加井口导向；桩基础采用超大直径吸力桩，海上运输时可自浮，海上安装不需要大型浮吊，井口保护架可重复利用，经济效益高。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

附图说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明吸力桩底部封板示意图；

图3为本发明下部结构装船固定示意图；

图4为本发明上部结构装船固定示意图；

图5为本发明拖航过程示意图；

图6为本发明吸力桩贯入过程示意图；

图7为本发明施工过程中隔水套管打入示意图；

图8为本发明支撑柱安装示意图；

图9为本发明箱型甲板安装示意图。

图1中主要标号说明：

1—箱型甲板；2—支撑柱；3—立柱；4—上部筒柱；5—下部筒柱；6—隔水套管护管；7—吸力桩；8—异形甲板驳；9—门吊；10—槽口；11—小型驳船；12—拖轮；13—小型浮吊；14—封板。

具体实施方式

下面结合附图和实例，对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明包括有上部结构和下部结构，上部结构自上而下由箱型甲板1与支撑柱2组成，箱型甲板1与支撑柱2通过焊接方式连接，下部结构自上而下由立柱3、上部筒柱4、下部筒柱5和吸力桩7组成，立柱3、上部筒柱4、下部筒柱5和吸力桩7之间均通过焊接方式连接，立柱3位于支撑柱2下方，通过用焊接方式连接，吸力桩7为直径16m吸力桩。支撑柱2、上部筒柱4、下部筒柱5内设置有隔水套管护管6，下部筒柱5顶盖上可开洞增加井口导向。

如图2-9所示，本发明台阶筒柱式井口保护架施工技术，包括以下步骤：

⑴ 井口保护架建造完成后，在下部结构吸力桩7底部使用封板14进行临时密封（见图2），用码头吊机竖直吊装下部结构至异形甲板驳槽口10处，使下部结构自浮于水中，用固定件将下部结构与异形甲板驳8焊接固定（见图3）；用码头吊机吊装箱型甲板1和支撑柱2至另一条小型驳船11，并焊接固定（见图4）；由拖轮12分别拖航异形甲板驳8和小型驳船11至安装海域，并进行水面定位（见图5）；

⑵ 用异形甲板驳8上的门吊9钩住下部结构，向吸力桩7内注水，至吸力桩7内部筒盖入水后，拆除吸力桩7底部的封板14，门吊9的钩头继续下放，吸力桩7依靠其自重入泥，达到桩土密封条件后，用水泵抽取吸力桩7内的水，使吸力桩7在负压作用下贯入海底土壤中（见图6）；

⑶ 用小型浮吊与打桩锤将隔水套管沿着筒柱内设置的隔水套管护管6打入至海底土壤下设计深度（见图7）；

⑷用小型浮吊吊装支撑柱2与下部结构立柱3组对焊接（见图8），然后吊装箱型甲板1与支撑柱2组对焊接（见图9）。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。