一种双船支撑法拆除海上平台用防滑脱结构的制作方法

本发明涉及海洋工程装备领域，尤其是涉及一种双船支撑法拆除海上平台用防滑脱结构。

背景技术：

随着海洋石油工业的发展，在作业海域新建的石油生产设施越来越多。在过去的60多年时间里，全球共建设了约8000座海洋石油生产设施，其中，墨西哥湾有4500多座，北海和大西洋东北部有1000多座，东南亚约1000座，中东700多座。在国内，经过35年的发展，海上投产的油气田超过了100个，桩基固定式平台有200多座。

一般海洋石油平台的设计寿命为20年左右。按照相关的法律和法规，海上平台的作业寿命到期后，必须进行废弃拆除，以保证作业区域的海洋环境、通航和渔业生产等。

海洋平台的退役拆除可以认为是平台安装的逆操作，但拆解更为复杂，耗资更大。单座平台的拆除费用可能近千万美元，甚至更高。例如，壳牌公司的布兰特史帕平台在90年代末拆除时，费用为6000多万美元；弗丽嘉油田7座平台,2004年退役花费约6.5亿美元，大部分用于拆除。根据相关预测，未来20年市场将高达数百亿美元。

目前的拆除方法主要有两种。第一种方法是分解拆除法，通过浮吊摘除和拆分上部组块，将由此产生的金属碎片和组块卸载到一艘驳船上，再运送到岸上回收中心。这种方法作业时间长，可长达数十上百天，容易产生环境污染，费用较高。第二种方法是整体拆除法。拆除船采用双体船设计，船头呈u字形，可以包围在钻井平台的两侧，船头装有多台杠杆式起重机，通过单次作业就可将重达数万吨的上部组块吊起并移除。这种方法作业时间短，两三天就能完成拆除任务，平台可再利用或者回收，但费用仍很高。

与油田开发不同，平台弃置本身并不会给平台所有者带来直接效益，这就要求不断降低其支出成本。为了进一步降低拆除费用，国内外正在论证多种可能降低成本的方案。一种比较有优势的方案是利用两艘通用半潜式拖船代替整体拆除法用的单艘拆除船，利用水箱和支撑机构代替杠杆式起重机，如图1所示。这种方法被称为双船起重法，根据有关文献，该方法的国外专利属于tmh公司。其工作过程是两艘同样的动力定位半潜式拖船从两侧靠近海上平台，将船体支撑柱与导管架(即支撑海上平台的钢架)支撑柱对准后，双船开始浮起，并通过压载水箱保持平衡，将平台上部组块提升，移至第三艘运载船上运走，如图2所示。

上部组块在双拆除船提升后，需要双船协同，保持平台的固定状态，一旦滑脱，后果极为严重，不但上部组块会滑落海中，而且两艘拆除船由于无法瞬间调节压载水，也会翻船。因此，采用双船起重法面临的关键问题之一是如何保持平台处于固定状态。目前业界的方案仅仅是通过具有合适机和形状的对接结构和双船协同控制来防止海上平台滑脱，但是不能保证极端或意外情况(例如误操作)发生时的安全。本发明针对该问题，提出一种双船动力定位拆除海上平台用的防滑脱结构。

现有的船体支撑柱与导管架支撑柱对接采用具有锥形对接面的结构(如图3所示)，这种对接结构的显著优点是降低了对对准精度的要求，理论上，只要椎尖落在支撑柱最大圆周内部，船体支撑柱与导管架支撑柱就能在压力作用下保证对准。而圆柱插孔对接面对精度的要求则高得多。但是在意外或者极端情况下，锥形对接结构防滑落安全系数还不够高。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种双船支撑法拆除海上平台用防滑脱结构。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种双船支撑法拆除海上平台用防滑脱结构，用以实现对船体支撑柱与导管架支撑柱的滑脱形成有效限制，所述的导管架支撑柱下表面开设椎体凹槽，所述的船体支撑柱上表面为一与椎体凹槽形状配合的凸锥体，该防滑脱结构包括套设在船体支撑柱外侧的套管、驱动套管上下移动的连杆以及与连杆连接的底座。

所述的连杆为液压杆或电动杆，其上端通过万向轴与套管连接，其下端通过万向轴与底座连接。

所述的套管的内径d大于船体支撑柱和导管架支撑柱的外径d并且小于3d/2。

所述的套管的内径与船体支撑柱和导管架支撑柱的外径差为2cm。

所述的连杆设有2-3根。

本防滑脱结构的工作流程包括以下步骤：

1)两艘动力定位半潜式拖船从两侧靠近海上平台；

2)船体支撑柱与导管架支撑柱对准后，双船开始浮起，并通过压载水箱保持平衡，直至船体支撑柱与导管架支撑柱接触；

3)连杆带动套管向上升起，包围船体支撑柱与导管架支撑柱的连接处，对船体支撑柱与导管架支撑柱的滑脱形成有效限制；

4)双船继续浮起，并通过压载水箱保持平衡，直至将平台上部组块提升，然后移至第三艘运载船上运走。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提出一种双船动力定位拆除海上平台用的防滑脱结构，该结构在船体支撑柱外增加了一个套管，套管的内径大于船体支撑柱与导管架支撑柱的外径，套管通过液压杆或者电动杆带动，可上下移动。工作时液压杆带动套管升起，包围船体支撑柱与导管架支撑柱的连接处，对船体支撑柱与导管架支撑柱的滑脱形成有效限制，大大提升了防滑落的安全系数。

附图说明

图1为双船起重法拆除海上平台的结构示意图。

图2为双船起重法双船工作过程示意图。

图3为船体支撑柱与导管架支撑柱锥形对接示意图，其中图(3a)为船体支撑柱与导管架支撑柱对准未对接时的结构示意图，图(3b)为船体支撑柱与导管架支撑柱对接后的结构示意图。

图4为本发明防滑脱结构的结构示意图。

图5为船体支撑桩与导管架支撑桩锥形有防滑脱结构时，船体支撑桩与导管架支撑桩对准未对接时的结构示意图。

图6为船体支撑桩与导管架支撑桩锥形有防滑脱结构时，船体支撑桩与导管架支撑桩对接后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

双船起重法拆除海上平台面临的关键问题之一是如何保持平台处于固定状态，通过控制双船协同是主要的手段，但是不能保证极端或者意外情况发生时的安全。本发明针对该问题，本发明提出的防滑脱结构如图4所示，与原有的船体支撑柱与导管架支撑柱对接机构相比，本发明在船体支撑柱外增加了一个套管，套管的内径d稍大于船体支撑柱与导管架支撑柱的外径d(例如大于2cm)。理论上只要d小于3d/2就能保证不出现水平方向的滑脱。套管通过2-3根液压杆(或者电动杆)带动，可上下移动，液压杆两端通过万向轴连接在底座上。由于套管不会紧贴船体支撑柱与导管架支撑柱，所以会有较小的水平方向的移动，万向轴可提供所需的自由度。在垂直方向上，套管只受到液压杆的推力。套管有足够厚度，能对船体支撑柱与导管架支撑柱的滑脱形成有效限制。

双船起重法最终要将平台上部组块提升移至第三艘运载船上运走，在将平台上部组块移至运载船上时也要有相应机构防止滑脱。本发明提出的防滑脱结构同样可应用于平台上部组块在运载船上的固定。

本发明的具体实施方法如下：

1.两艘动力定位半潜式拖船从两侧靠近海上平台；

2.船体支撑柱与导管架支撑柱对准后，双船开始浮起，并通过压载水箱保持平衡，直至船体支撑柱与导管架支撑柱接触；

3.液压杆带动套管升起，包围船体支撑柱与导管架支撑柱的连接处(图4)，对船体支撑柱与导管架支撑柱的滑脱形成有效限制；

4.双船继续浮起，并通过压载水箱保持平衡，直至将平台上部组块提升，然后移至第三艘运载船上运走。