一种自升式钻井平台的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种自升式钻井平台，包括主船体、悬臂梁、钻台和井架，所述悬臂梁在作业时一部分滑移至船体外，不作业时全部收回到主船体上，所述钻台安装在所述悬臂梁的尾端上，所述井架安装在所述钻台上，还包括桩腿和桩靴，所述桩腿数量为一个，所述桩腿上部穿过所述主船体，下部安装在所述桩靴上，所述桩腿与所述主船体之间传动连接，所述主船体及其所承载的所有物品的总体重心位于所述桩腿内。本发明中的桩腿仅为一个，因此可以降低桩腿重量，从而可以降低本发明的总体重量及建造成本，并且在作业和拖航过程中受力小，桩腿数量的减少也减少了对主船体空间的占用，从而使主甲板可用面积大大增加，并能在较深水域和环境恶劣的海况下工作。
【专利说明】一种自升式钻井平台
【技术领域】
[0001]本发明涉及钻井平台，尤其与适应深水作业的自升式钻井平台的结构有关。
【背景技术】
[0002]自升式钻井平台又称桩腿式平台。这种石油钻井装置在浮在水面的平台上装载钻井机械、动力设备、消耗器材、居住设备以及若干可升降的桩腿，钻井时桩腿着底，平台则沿桩腿升离海面一定高度；移位时平台降至水面，桩腿升起，可由拖轮把它拖移到新的井位。自升式平台的优点主要是所需钢材少、造价低，在各种海况下都能平稳地进行钻井作业。
[0003]目前，自升式平台的平台形状有三角形平台(具有三根桩腿)、矩形平台(具有四根桩腿)和五角形平台(具有五根桩腿)等。自升式平台的缺点是桩腿长度有限，使它的工作水深受到限制，最大的工作水深约在120m左右。超过此水深，桩腿重量增加很快，同时拖航时桩腿升得很高，对平台稳性和桩腿强度都不利。如何减少平台在较深水域和环境恶劣的海况下工作时所受的力，减轻平台自重，增大主甲板可用面积，减少升降机构使用数量，节约建造成本，是业界丞待解决的问题。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在的问题，本发明的目的为提供一种能够在深水环境中作业且受力小、自重小、主甲板可用面积大、建造成本低的自升式钻井平台。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0006]一种自升式钻井平台，包括主船体、悬臂梁、钻台和井架，所述悬臂梁在作业时一部分滑移至船体外，不作业时全部收回到主船体上，所述钻台安装在所述悬臂梁的尾端上，所述井架安装在所述钻台上，还包括桩腿和桩靴，所述桩腿数量为一个，所述桩腿上部穿过所述主船体，下部安装在所述桩靴上，所述桩腿与所述主船体之间传动连接，所述主船体及其所承载的所有物品的总体重心位于所述桩腿内。
[0007]进一步，所述主船体上设置有一个大开孔，所述桩腿穿过所述大开孔，所述桩腿上设置齿条板，所述主船体对应所述大开孔的位置上安装有电机，所述电机传动连接有主动齿轮，所述主动齿轮与所述齿条板相互啮合。
[0008]进一步，所述主船体对应所述大开孔的位置上还安装有从动齿轮，所述从动齿轮相对所述主动齿轮设置，所述齿条板两面均设置有条齿，其中一面的条齿与所述主动齿轮哨合，另一面的条齿与所述从动齿轮哨合。
[0009]进一步，所述主船体上还安装有锁紧装置，所述锁紧装置用于配合锁止所述齿条板，所述锁紧装置安装在所述电机的下部。
[0010]进一步，所述桩腿的横截面为矩形结构，所述齿条板设置在所述桩腿的四个角部，所述大开孔为四方形，所述电机、所述主动齿轮和所述从动齿轮均对应所述大开孔的四个角部安装。
[0011 ] 进一步，所述桩靴的头部具有尖锥结构。[0012]进一步，所述主船体及其所承载的所有物品的总体重心位于所述桩腿的中心线上。
[0013]本发明的有益效果在于，本发明中的桩腿仅为一个，因此可以降低桩腿重量，从而可以降低本发明的总体重量及建造成本，并且在作业和拖航过程中受力小，桩腿数量的减少也减少了对主船体空间的占用，从而使主甲板可用面积大大增加，而且一个桩腿穿过主船体，与主船体传动连接，不但能够保证支撑作用，而且能在较深水域和环境恶劣的海况下工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步详细说明:
[0015]图1为本发明的自升式钻井平台主视结构示意图；
[0016]图2为本发明的自升式钻井平台中桩腿与主船体连接的主视结构示意图；
[0017]图3为本发明的自升式钻井平台俯视结构示意图；
[0018]图4为本发明的自升式钻井平台中桩腿与主船体连接的俯视结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
[0020]如图1和图3所示，本发明的自升式钻井平台，包括主船体1、悬臂梁2、钻台3、井架4、桩腿5和桩靴6。其中，悬臂梁2 —端安装在主船体I上，另一端悬空设置，钻台3安装在悬臂梁2的悬空端上，井架4安装在钻台3上，桩腿5数量为一个，上部穿过主船体1，下部安装桩靴6，桩腿5与主船体I之间传动连接。另外，为方便长期生活，主船体上还设置有生活区7，为紧急情况下方便逃生设置有救生艇8，方便紧急联系还设置有停机坪9，以便于直升机起落。为使桩腿5能够起到稳定安全的支撑作用，主船体I及其所承载的所有物品的总体重心位于桩腿5内，最佳为位于桩腿5的中心线上。
[0021]如图2和图4所示，主船体I上设置有大开孔10，桩腿5穿过大开孔10，桩腿5上设置齿条板11，主船体I对应大开孔10的位置上安装有电机14，电机14传动连接有主动齿轮15，主动齿轮15与齿条板11相互啮合。主船体I对应大开孔10的位置上还安装有从动齿轮16，从动齿轮16相对主动齿轮15设置，齿条板11两面均设置有条齿12、13，其中一面的条齿12与主动齿轮15啮合，另一面的条齿13与从动齿轮16啮合。主船体I上还安装有锁紧装置17，锁紧装置17上设置有用于配合锁止齿条板11的锁紧齿18，锁紧装置17安装在电机14的下部。
[0022]本发明中，桩腿5的横截面为矩形结构，齿条板11为四个，设置在桩腿5的四个角部，大开孔10为四方形，电机14、主动齿轮15和从动齿轮16以及锁紧装置17都是相应的四套结构，且均对应大开孔10的四个角部安装，从而提高对桩腿5的提升力和锁紧力，使桩腿5与主船体I之间连接更加安全可靠。另外，桩靴6安装在桩腿5的最下部,桩靴6的头部具有尖锥结构，以便于提高入泥深度。
[0023]由于自升式钻井平台是一个庞大的系统工程，因此会有很多不同的实施例，下面仅以一种实施例来详细说明。
[0024]本实施例中，大开孔10的四个角分别设置一套升降装置19，齿条板11与升降装置19的主动齿轮15啮合连接，升降装置19上部设一圈箱型梁为升降拉紧装置20，该升降拉紧装置20主要作用是连接主船体I和升降装置19，桩腿5的底部安装在尖锥式桩靴6顶部。桩腿5的前侧中部设潜水泵组，潜水泵组前侧的主船体I甲板上设2台提升绞车，提升绞车通过钢丝绳与潜水泵组连接。桩腿5左右两侧的主船体I甲板上安装2列悬臂梁底座，悬臂梁2的两侧板分别安装在悬臂梁底座槽内，悬臂梁滑移装置连接悬臂梁底座和悬臂梁，通过两套悬臂梁滑移装置可使悬臂梁2向主船体I的尾部进行伸缩滑移，悬臂梁2尾部主甲板左舷设液压站为悬臂梁滑移装置提供动力源。悬臂梁堆场上侧的中部设猫道机，悬臂梁2左舷侧板的上部设一台关节吊，悬臂梁尾部下侧设套管张力装置，悬臂梁2尾部的上侧设钻台3，钻台3可在悬臂梁2尾部轨道上左右滑移，井架4安装在钻台3面上。主船体I尾部左右舷的甲板上分别设一台锚机和燃烧臂，主船体I尾部左右舷的外侧分别设一颗大抓力锚，锚机通过钢丝绳与大抓力锚连接。主船体I尾部右舷甲板上设一座平台吊机，主船体I中部左右舷甲板上分别设一座平台吊机。主船体I甲板上根据作业需求合理布置钻杆支架和堆放钻杆。主船体I艏部及艏部左右舷分别设舷外斜尖舱，舷外斜尖舱的设置可使艏部生活楼7的一半面积占用平台外空间，这既能可节约主甲板面积，也能使生活楼面积加大，增加居住人员数量。生活楼7的左右舷上部分别设一艘救生艇8，可用作在紧急情况下供钻井作业人员逃生。生活楼7艏部外侧设直升机停机坪9，直升机停机坪9通过钢架结构安装在生活楼7上，直升机停机坪9的下部设拖航锁链，拖航锁链一端固定在主船体I艏部甲板上，另一端挂在直升机停机坪9下的钢架结构上，供平台移位拖航使用。
[0025]本实施例的工作过程如下所述:
[0026]当自升式钻井平台需要跨作业区域移位时，桩腿5上的潜水泵组在提升绞车的作用下调整位置，启动潜水泵组给主船体I打一定量的压载水，便于有高位作业桩腿平台平稳下放至水面拖航状态。当压载水达到预定值时，启动升降装置19，主船体I会在齿条板11与主动齿轮15的啮合运动下，平稳下降。当主船体I下降至海面上，再把压载水排到主船体I外，浮力能平衡重力时，启动尖锥式桩靴6内的高压冲桩系统。当桩靴6周围的泥沙被冲散时，再启动升降装置19向上提升桩腿5，这时桩靴6远离海床，钻井平台平稳漂浮处于拖航状态。然后，把拖航锁链分别挂在几艘拖船尾部，这样在拖船的牵引下，自升式钻井平台到达作业区域。
[0027]自升式钻井平台到达作业区域后，先启动锚机外放钢丝绳，用平台吊机把大抓力锚放在辅助船上进行抛锚，完成钻井平台的预定位。再用泵把主船体I内的压载水全部外排，启动升降装置19下放桩腿5，尖锥式桩靴6也随桩腿5向下移动，当尖锥式桩靴6接触海床入泥一定深度时，再次运行升降装置19举升主船体1，使主船体I离开海面，启动锁紧系统17将桩腿5齿条板11与锁紧系统17的锁紧齿18啮合锁死，防止主船体I沿桩腿5下移。这时桩腿5、尖锥式桩靴6承载整个钻井平台的重力载荷，在重力作用下尖锥式桩靴6会进一步下沉，直至入泥一定深度，此时自升式钻井平台完成定位，稳稳站立于海上处于悬空作业状态。
[0028]自升式钻井平台完成定位准备作业时，启动潜水泵组往主船体I内打压载水调节平衡。启动液压站驱动两套悬臂梁滑移装置，使悬臂梁2由主船体I尾部向外侧滑移，最大滑移距离为30m。根据钻井需要，安装有井架4的钻台3可在悬臂梁2尾部上侧的轨道上进行横向滑动，这样可使钻井平台一次定位完成打30 口井的任务。钻机作业时，可使用平台吊机将钻杆由主船体I甲板移送至悬臂梁堆场，再由关节吊将钻杆装放到猫道机的运送槽里，将钻杆送至钻台面上，供钻井使用。
[0029]自升式钻井平台完成钻井作业后，再次启动液压站驱动两套悬臂梁滑移装置，使悬臂梁2往主船体I滑移收缩，直至整个悬臂梁2全部收回平台主船体I。然后起桩，对自升式钻井平台进行拖航移位。
[0030]本发明的优点和有益效果是:
[0031]本发明的自升式钻井平台可在水深120m左右的泥砂质或淤泥质海床的海域进行海上石油天然气勘探开发作业，钻机能力10000m，具备深井探井、大位移丛式井和水平井钻井功能及试油辅助功能；本发明的自升式钻井平台在深水域和环境恶劣海况下作业时承受的风、浪、流载荷较小；本发明的自升式钻井平台有效甲板面积约为三腿平台的1.5倍，为布置钻井设备、钻杆、甲板机械及作业区域提供更广阔的宝贵空间；本发明的自升式钻井平台与传统自升式钻井平台相比，升降拉紧结构、桩腿、桩靴分别由3个减为I个，升降基础、锁紧基础、升降系统分别由9套缩减为4套，总体生产成本节约15%，平台重量减轻3000余吨；本发明的自升式钻井平台艏部设舷外斜尖舱，使生活楼的一半面积占用平台外部空间，上层建筑面积加大，大幅增加居住人员数量；本发明的自升式钻井平台桩腿围井大开孔10仅有I个，平台结构得以优化，总体强度和抗疲劳强度大幅提高，延长使用寿命；本发明的自升式钻井平台的悬臂梁2可纵向伸缩滑移，钻台3横向移动自由定位，可实现平台一次定位钻探30 口井，使作业效率显著提高。
[0032]因此，本发明有助于促进船舶与海洋工程装备自主研发，也有助于其它海洋油气资源开发装备研发能力的提升，并做出技术示范。对打破国外技术垄断，摆脱对进口的依赖，推动我国海洋工程装备走向高端市场具有重要意义，对加快我国开发深海油气资源具有巨大的帮助。
[0033]本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种自升式钻井平台，包括主船体、悬臂梁、钻台和井架，所述悬臂梁在作业时一部分滑移至船体外，不作业时全部收回到主船体上，所述钻台安装在所述悬臂梁的尾端上，所述井架安装在所述钻台上，其特征在于，还包括桩腿和桩靴，所述桩腿数量为一个，所述桩腿上部穿过所述主船体，下部安装在所述桩靴上，所述桩腿与所述主船体之间传动连接，所述主船体及其所承载的所有物品的总体重心位于所述桩腿内。
2.如权利要求1所述的自升式钻井平台，其特征在于，所述主船体上设置有一个大开孔，所述桩腿穿过所述大开孔，所述桩腿上设置齿条板，所述主船体对应所述大开孔的位置上安装有电机，所述电机传动连接有主动齿轮，所述主动齿轮与所述齿条板相互啮合。
3.如权利要求2所述的自升式钻井平台，其特征在于，所述主船体对应所述大开孔的位置上还安装有从动齿轮，所述从动齿轮相对所述主动齿轮设置，所述齿条板两面均设置有条齿，其中一面的条齿与所述主动齿轮啮合，另一面的条齿与所述从动齿轮啮合。
4.如权利要求3所述的自升式钻井平台，其特征在于，所述主船体上还安装有锁紧装置，所述锁紧装置用于配合锁止所述齿条板，所述锁紧装置安装在所述电机的下部。
5.如权利要求3所述的自升式钻井平台，其特征在于，所述桩腿的横截面为矩形结构，所述齿条板设置在所述桩腿的四个角部，所述大开孔为四方形，所述电机、所述主动齿轮和所述从动齿轮均对应所述大开孔的四个角部安装。
6.如权利要求1所述的自升式钻井平台，其特征在于，所述桩靴的头部具有尖锥结构。
7.如权利要求1-6任一所述的自升式钻井平台，其特征在于，所述主船体及其所承载的所有物品的总体重心位于所述桩腿的中心线上。
【文档编号】E02D5/72GK103924567SQ201410189186
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】丁全智, 葛涛, 郭亮, 孙新涛, 龙海滨 申请人:太重（天津）滨海重型机械有限公司, 太原重工股份有限公司