一种支持平台模块钻机海上组立方法与流程

本发明属于石油机械技术领域，用于支持平台上的模块钻机海上组立，具体涉及一种支持平台模块钻机海上组立方法。

背景技术：

支持平台辅助钻井单元由支持平台和模块钻机组成，为固定式平台和浮式平台等井口平台提供钻井作业服务。钻井作业前，将装载有模块钻机的支持平台靠近井口平台，并将模块钻机通过支持平台吊机吊运至井口平台并完成钻机的组立；钻井作业时，支持平台通过脐带电缆、跨接软管等各种管线为井口平台上的模块钻机提供动力、高低压泥浆、水泥、海水、淡水、压缩空气、物料输送等辅助支持；作业完成后，将模块钻机从井口平台上拆除并封固到支持平台指定区域，运往下一个井口平台进行钻井作业。

支持平台为浮式平台，支持平台吊机在进行模块钻机组立作业时受所在海洋环境影响大，目前，模块钻机在海上组立时，无可借鉴的海上组立工艺可循，安装定位困难，且费时费力，精度难以保证。

因此，制定合适的组立工艺方法，采用有效的临时导向定位工装，对在海洋动态环境下，以较少的人力及物力的前提下，实现模块钻机的快速、准确的组立具有非常重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种支持平台模块钻机海上组立方法，解决了现有技术中支持平台上的模块钻机在海上安装定位困难、耗时长、成本高的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种支持平台模块钻机海上组立方法，按照以下步骤实施：

4.1)在井口平台的滑移导轨上安装绞车侧滑移基座梁和v大门侧滑移基座梁，

将一个导向定位座一和一个导向定位座二分别通过各自的夹紧组件一固定在一侧的滑移导轨上，进行绞车侧滑移基座梁的安装；

安装完成绞车侧滑移基座梁后拆除导向定位座一和导向定位座二，将导向定位座一和导向定位座二重新安装在对侧的滑移导轨上，进行v大门侧滑移基座梁的安装；

4.2)安装司钻侧连接梁和司钻对侧连接梁

在司钻侧连接梁和司钻对侧连接梁下沿分别安装各自的y字型导向板，将司钻侧连接梁和司钻对侧连接梁分别与绞车侧滑移基座梁和v大门侧滑移基座梁对接，通过各个销轴连接固定牢靠；

4.3)安装司钻侧主撬和司钻对侧主撬

在绞车侧滑移基座梁两端的对称位置均安装一个导向定位座三和一个圆柱式导向柱，在v大门侧滑移基座梁两端的对称位置均安装一个导向定位座五和一个圆柱式导向柱，导向定位座五的高度不高于导向定位座三的定位板二的高度，圆柱式导向柱的高度不高于导向定位座五立板的高度；在绞车侧滑移基座梁和v大门侧滑移基座梁中部上表面分别安装两个撑杆导向座；

然后吊装司钻侧主撬，并向下慢慢靠近导向定位座三和导向定位座五，使其坐在圆柱式导向柱上，同时保证司钻侧主撬的撑杆能坐在撑杆导向座内；同理，再吊装司钻对侧主撬；

4.4)安装绞车侧水平连接架和v大门侧水平连接架

在司钻侧主撬和司钻对侧主撬内侧对应安装两个y字形导向定位座，利用司钻侧主撬和司钻对侧主撬上配焊的y字形导向定位座，为绞车侧水平连接架和v大门侧水平连接架安装导向并定位；然后将司钻侧主撬和司钻对侧主撬的撑杆分别绕上部的销轴旋转，撑杆下部顺着撑杆导向座的导向杆滑至绞车侧滑移基座梁和v大门侧滑移基座梁的耳板处，并采用销轴连接牢靠；然后拆除撑杆的上部连接销轴，使其绕下部销轴旋转，撑杆上部再顺着导向杆滑至水平连接架耳板处，并采用原有的销轴连接牢靠；

4.5)安装通用模块、管汇模块和岩屑处理模块

下放司钻侧主撬和司钻对侧主撬上靠近绞车侧的悬臂，使其绕下部连接销轴旋转至水平状态；每个悬臂上安装两个插框式导向柱一，总共四个插框式导向柱一，并保证外侧插框式导向柱一的总高度不超过内侧插框式导向柱一的直管段高度，以便起吊的通用模块从外侧进入，使其慢慢靠近内侧的插框式导向柱一，安装到悬臂上；

然后吊装管汇模块，在支持平台上的相应位置设置y字型导向板，在y字型导向板的引导下，将管汇模块安装到下方的支持平台上；

下放司钻侧主撬和司钻对侧主撬上靠近v大门侧的悬臂，使其绕下部连接销轴旋转至水平状态；然后拆除绞车侧的悬臂上的四个插框式导向柱一，将其分别安装到v大门侧的悬臂上，并保证外侧的插框式导向柱一的总高度不超过内侧的插框式导向柱一的直管段高度，然后吊装岩屑处理模块；

4.6)安装钻台钢结构模块

在司钻侧主撬顶部前后位置分别安装一个导向定位座四和一个倾斜式导向组件，在司钻对侧主撬顶部前后位置对应安装另一个导向定位座四和另一个倾斜式导向组件，并在钻台钢结构模块尾部左右两侧分别安装一个导向定位座六，然后吊运钻台钢结构模块，并使其平稳坐在下方的司钻侧主撬和司钻对侧主撬上，安装牢靠；

4.7)安装绞车房模块

在钻台钢结构模块尾部两边分别安装一个插框式导向柱二，然后将绞车房模块在两个插框式导向柱二引导下吊运到位，安装牢靠；

4.8)安装司钻侧飘台

在绞车房模块司钻侧安装两个插框式导向柱三，将司钻侧飘台在两个插框式导向柱三引导下吊运到位，安装牢靠；

4.9)安装井架模块

在绞车房模块顶部内侧分别安装两个插框式导向柱四，将井架模块在两个插框式导向柱四引导下吊运到位，将井架模块与钻台钢结构模块安装牢靠；

4.10)安装固相控制模块

拆除安装岩屑处理模块的四个插框式导向柱一，并将其全部安装到岩屑处理模块顶部插框中，同样保证外侧插框式导向柱一的总高度不超过内侧插框式导向柱一的直管段高度，以便起吊固相控制模块从外侧进入，使其慢慢靠近内侧的插框式导向柱一，然后在内外侧的插框式导向柱一的引导下，安装到下方的岩屑处理模块上；

4.11)安装v大门坡道

最后在固相控制模块及钻台钢结构模块连接处安装v大门坡道，至此，完成所有子模块的安装。

本发明的有益效果是，通过采用结构简单、可反复拆装的导向定位工装，适用于支持平台模块钻机在不动用浮吊及使用较少的资源的前提下，实现模块钻机在海洋动态环境下在井口平台的快速、准确的组立，方便、快捷、组立精度高、并能大大节约组立时间及作业成本。

附图说明

图1是本发明方法将支持平台模块钻机下部模块组立完成后的示意图；

图2是本发明方法将支持平台模块钻机整体组立完成后的示意图；

图3是本发明方法采用的导向定位座一19的结构示意图；

图4是本发明方法采用的导向定位座二20的结构示意图；

图5是本发明方法采用的夹紧组件一25的结构示意图；

图6是本发明方法采用的导向定位座三30的结构示意图；

图7是本发明方法采用的y字型导向板34的结构示意图；

图8是本发明方法采用的插框式导向柱一37的结构示意图；

图9是本发明方法采用的撑杆导向定位座41的结构示意图；

图10是本发明方法采用的导向定位座四44的结构示意图；

图11是本发明方法采用的圆柱式导向柱49的结构示意图；

图12是本发明方法采用的y字形导向定位座52的结构示意图；

图13是本发明方法采用的倾斜式导向组件54的结构主视图；

图14是图13的右侧视图；

图15是本发明方法安装钻台钢结构模块13时的主视图；

图16是本发明方法安装绞车房模块14时的主视图；

图17是本发明方法安装司钻侧飘台15时的俯视图；

图18是本发明方法安装井架模块16时的侧视图。

图中，1.滑移导轨，2.绞车侧滑移基座梁，3.v大门侧滑移基座梁，4.司钻侧连接梁，5.司钻对侧连接梁，6.司钻侧主撬，7.司钻对侧主撬，8.绞车侧水平连接架，9.v大门侧水平连接架，10.通用模块，11.管汇模块，12.岩屑处理模块，13.钻台钢结构模块，14.绞车房模块，15.司钻侧飘台，16.井架模块，17.固相控制模块，18.v大门坡道，19.导向定位座一，20.导向定位座二，21.定位板一，22.导向板一，23.筋板一，24.底板一，25.夹紧组件一，26.夹紧螺栓，27.底板二，28.低立板，29.高立板，30.导向定位座三，31.定位板二，32.导向板二，33.筋板二，34.y字型导向板，35.导向板三，36.筋板三，37.插框式导向柱一，38.插座，39.插杆，40.销轴，41.撑杆导向座，42.安装座，43.导向杆，44.导向定位座四，45.导向板四，46.定位板三，47.底板三，48.夹紧组件二，49.圆柱式导向柱，50.导向定位座五，51.撑杆，52.y字形导向定位座，53.悬臂，54.倾斜式导向组件，55.导向定位座六，56.插框式导向柱二，57.插框式导向柱三，58.插框式导向柱四，59.双耳板一，60.双耳板二，61.导向板五，62.筋板四，63.定位板四、64.底板四、65.梯形立板、66.导向板六、67.筋板五、68.夹紧组件三。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参照图1、图2，本发明方法组立对象是一种支持平台模块钻机，包括有多个子模块，其结构是，在支持平台上设置有一对滑移导轨1，在靠近绞车侧的一个滑移导轨1上纵向安装有绞车侧滑移基座梁2，在另一个滑移导轨1上纵向安装有v大门侧滑移基座梁3，绞车侧滑移基座梁2和v大门侧滑移基座梁3横向之间连接有司钻侧连接梁4和司钻对侧连接梁5；绞车侧滑移基座梁2和v大门侧滑移基座梁3与司钻侧连接梁4的连接处向上共同安装有司钻侧主撬6，绞车侧滑移基座梁2和v大门侧滑移基座梁3与司钻对侧连接梁5的连接处向上共同安装有司钻对侧主撬7，司钻侧主撬6与司钻对侧主撬7两端之间分别连接有绞车侧水平连接架8和v大门侧水平连接架9；在绞车侧滑移基座梁2外侧的悬臂53上安装有通用模块10，在司钻侧主撬6上台面安装有司钻侧飘台15，在v大门侧滑移基座梁3外侧的悬臂53上依次安装有岩屑处理模块12、固相控制模块17及v大门坡道18，在v大门侧滑移基座梁3外侧的支持平台上对应设置有管汇模块11；司钻侧主撬6与司钻对侧主撬7上共同安装有钻台钢结构模块13，钻台钢结构模块13一角安装有绞车房模块14，钻台钢结构模块13中心部位安装有井架模块16，上述的各子模块之间采用耳板、销轴以及螺栓进行连接。

本发明方法在组立过程中采用了多种类型的导向定位工装，包括喇叭口式(扩口形状)的导向定位座一19、导向定位座二20、导向定位座三30、导向定位座四44，另外还包括导向定位座五50及导向定位座六55，结构基本上相同或相似，尺寸大小略有区别；插框式导向柱一37、插框式导向柱二56、插框式导向柱三57及插框式导向柱四58，结构基本上相同或相似，尺寸大小略有区别；y字型导向板34、y字形导向定位座52及倾斜式导向组件54。

参照图3，导向定位座一19是采用板材拼焊的喇叭口形导向结构，包括在底板一24上表面焊接有两个定位板一21，该两个定位板一21直立并且互相垂直，该两个定位板一21上沿分别焊接有呈30°外斜角的导向板一22，在两个定位板一21和两个导向板一22的背部焊接有多个筋板一23，底板一24下表面安装有夹紧组件一25，底板一24一边开有多个螺栓孔。

参照图4，导向定位座二20与导向定位座一19成对称结构，组成一样。

参照图5，夹紧组件一25的结构是，包括夹紧座，夹紧座采用钢板材料，包括底板二27、低立板28和高立板29组焊而成，低立板28和高立板29分别焊接在底板二27纵向两边上沿，保证高立板29与低立板28之间的高度差为滑移导轨1的厚度；在低立板28和高立板29之间的底板二27上固定设置有多个夹紧螺栓26，夹紧螺栓26与底板一24的螺栓孔对应设置。

夹紧螺栓26伸出底板一24预留的螺栓孔采用螺母固定，通过拆装夹紧螺栓26及夹紧组件一25，导向定位座一19和导向定位座二20可以实现快速拆卸，在多个子模块安装时反复利用。

参照图6，导向定位座三30同样是采用板材拼焊的喇叭口导向结构，包括两个定位板二31，该两个定位板二31竖直且垂直固定为一体，两个定位板二31上沿分别焊接有呈30°外斜角的导向板二32，在两个定位板二31和两个导向板二32的背部焊接有多个筋板二33，在各个筋板二33下部设置有销孔，用于与下部模块连接固定。

参照图7，y字型导向板34的结构是，在双耳板一59的每个顶边分别焊接有一个外斜的导向板三35，每个导向板三35的背部均焊接有筋板三36。

参照图8，插框式导向柱一37的结构是，包括方筒形的插座38，插座38的内方孔中插有插杆39，插杆39通过多个水平插入的销轴40与插座38可靠连接，插座38和插杆39都是采用方钢管制作，并且插座38比插杆39采用边长稍大的方钢管制作，便于套接；插杆39包括下部直管段和上部斜管段，下部直管段可方便插入插座38中并取出，插杆39的上部斜管段向外倾斜，用于导向。

该插座38根据需要固定在相应的子模块上，而插杆39和销轴40可以实现快速拆卸，在多个子模块安装时反复利用。

参照图9，撑杆导向座41为撑杆方式，包括安装座42和两根导向杆43，安装座42用板材拼焊而成，安装座42两侧设置有撑杆耳板安装孔分别安装有一个导向杆43，每个导向杆43的另一端通过弯头(直角)支撑。

参照图10，导向定位座四44，是采用板材拼焊的对称结构，包括底板三47，底板三47的上表面沿纵向两边分别安装有一个定位板三46，每个定位板三46的上沿和前沿均固定安装有一个外斜的导向板四45，定位板三46和导向板四45背面均设置有加强筋板；底板三47的下表面沿纵向两边分别安装有一个夹紧组件二48，夹紧组件二48的结构与夹紧组件一25的结构相似，夹紧组件二48中的夹紧螺栓向上伸出底板三47预留的螺栓孔采用螺母固定。

参照图11，圆柱式导向柱49的主体为圆柱段，圆柱段上部设置有平头圆锥段，该平头圆锥段能够确保子模块的顺利导入，下部圆柱段实现精确定位。

参照图12，y字形导向定位座52的结构是，在双耳板二60顶边分别焊接有一个外斜的导向板五61，每个导向板五61的背部均焊接有筋板四62，双耳板二60的底部焊接有定位板四63。

参照图13、图14，倾斜式导向组件54采用板材拼焊而成，包括底板四64，底板四64的上表面沿纵向两边分别安装有一个梯形立板65，梯形立板65的上沿安装有一个倾斜的导向板六66，梯形立板65和导向板六66背面均设置有加强筋板五67；底板四64的下表面沿纵向两边分别安装有至少一个夹紧组件三68，夹紧组件三68的结构与夹紧组件一25的结构相似。

本发明支持平台模块钻机海上组立方法，利用上述的各个导向定位工装，按照以下步骤实施：

步骤1、确定模块钻机的吊装方案

根据各个子模块的重量重心、外形尺寸，按照规范及规格要求，确定每个子模块的吊点形式和位置并出具吊装图；

吊装图中的信息，包括吊装模块的重量重心、吊装眼板的安全工作载荷、钢丝绳等级、直径、长度及安全工作载荷、实际吊点的载荷、卸扣的规格及工作极限载荷。

步骤2、确定模块钻机的组立顺序

各个子模块按照由下到上、由内到外、逐层组立的原则，先组立模块主结构，再组立次要结构，按照顺序进行模块组装。

步骤3、确定模块钻机的组立定位方案

对需要组立的子模块安装相应的导向定位工装，主要包括前述的各个导向定位工装：即各个导向定位座、y字型导向板、各个插框式导向柱、撑杆导向座41、倾斜式导向组件及各个圆柱式导向柱，

其中，重量较小的模块安装时采用y字型导向板进行导向，并设置限位块；重量较大的不规则模块安装时采用板材拼焊的喇叭口导向定位座实现粗略导向；重量较大的框架类模块安装时采用方钢管制作的插框式导向柱实现导向，导向精度均控制在15mm以内。

步骤4、组立模块钻机

根据上述确定好的模块钻机的吊装方案、模块钻机的组立顺序、模块钻机的组立定位方案，将在支持平台上封固好的模块钻机拖航至井口平台附近，再按照要求检查支持平台与井口平台的间距，使其保持在6.5米的范围内，然后检查模块钻机及其支持平台吊机信息，确保各个子模块吊耳完好、子模块外部伸出结构处于缩回状态、吊运时需要拆除的设备已拆除、支持平台吊机已处于吊运状态，

参照图1和图2，组立模块钻机具体按照以下步骤实施：

4.1)在井口平台的滑移导轨1上安装绞车侧滑移基座梁2和v大门侧滑移基座梁3，

将一个导向定位座一19和一个导向定位座二20分别通过各自的夹紧组件一25固定在一侧的滑移导轨1上，用于绞车侧滑移基座梁2的安装导向，并保证两个导向定位座与子模块的间距控制在15mm；

待安装完成绞车侧滑移基座梁2后拆除导向定位座一19和导向定位座二20，将导向定位座一19和导向定位座二20重新安装在对侧的滑移导轨1上，进行v大门侧滑移基座梁3的安装，同样保证两个导向定位座与子模块的间距控制在15mm。

4.2)安装司钻侧连接梁4和司钻对侧连接梁5

在司钻侧连接梁4和司钻对侧连接梁5下沿分别安装各自的y字型导向板34，将司钻侧连接梁4和司钻对侧连接梁5分别与绞车侧滑移基座梁2和v大门侧滑移基座梁3对接，通过各个销轴连接固定牢靠。

4.3)安装司钻侧主撬6和司钻对侧主撬7

在绞车侧滑移基座梁2两端的对称位置均安装一个导向定位座三30和一个圆柱式导向柱49，在v大门侧滑移基座梁3两端的对称位置均安装一个导向定位座五50和一个圆柱式导向柱49，导向定位座五50的高度不高于导向定位座三30的定位板二31的高度，圆柱式导向柱49的高度不高于导向定位座五50立板的高度；在绞车侧滑移基座梁2和v大门侧滑移基座梁3中部上表面分别安装两个撑杆导向座41，撑杆导向座41共计四个；

然后吊装司钻侧主撬6，并向下慢慢靠近导向定位座三30和导向定位座五50，使其坐在圆柱式导向柱49上，同时保证司钻侧主撬6的撑杆51能坐在撑杆导向座41内；同理，再吊装司钻对侧主撬7。

4.4)安装绞车侧水平连接架8和v大门侧水平连接架9

在司钻侧主撬6和司钻对侧主撬7内侧对应安装两个y字形导向定位座52，总共四个y字形导向定位座52，利用司钻侧主撬6和司钻对侧主撬7上配焊的y字形导向定位座52，为绞车侧水平连接架8和v大门侧水平连接架9安装导向并定位；然后将司钻侧主撬6和司钻对侧主撬7的撑杆51分别绕上部的销轴旋转，撑杆51下部顺着撑杆导向座41的导向杆43滑至绞车侧滑移基座梁2和v大门侧滑移基座梁3的耳板处，并采用销轴连接牢靠；然后拆除撑杆51的上部连接销轴，使其绕下部销轴旋转，撑杆51上部再顺着导向杆43滑至水平连接架耳板处，并采用原有的销轴连接牢靠。

4.5)安装通用模块10、管汇模块11和岩屑处理模块12

下放司钻侧主撬6和司钻对侧主撬7上靠近绞车侧的悬臂53，使其绕下部连接销轴旋转至水平状态；每个悬臂53上安装两个插框式导向柱一37，总共四个插框式导向柱一37，并保证外侧插框式导向柱一37的总高度不超过内侧插框式导向柱一37的直管段高度，以便起吊的通用模块10从外侧进入，使其慢慢靠近内侧的插框式导向柱一37，在内外侧插框式导向柱一37的引导下，顺利安装到悬臂53上；

然后吊装管汇模块11，在支持平台上的相应位置设置y字型导向板34，在y字型导向板34的引导下，将管汇模块11顺利安装到下方的支持平台上；

下放司钻侧主撬6和司钻对侧主撬7上靠近v大门侧的悬臂53，使其绕下部连接销轴旋转至水平状态；然后拆除绞车侧的悬臂53上的四个插框式导向柱一37，将其分别安装到v大门侧的悬臂53上，并保证外侧的插框式导向柱一37的总高度不超过内侧的插框式导向柱一37的直管段高度，然后吊装岩屑处理模块12。

4.6)安装钻台钢结构模块13

参照图15，在司钻侧主撬6顶部前后位置分别安装一个导向定位座四44和一个倾斜式导向组件54，在司钻对侧主撬7顶部前后位置对应安装另一个导向定位座四44和另一个倾斜式导向组件54，并在钻台钢结构模块13尾部左右两侧分别安装一个导向定位座六55，然后吊运钻台钢结构模块13，并使其平稳坐在下方的司钻侧主撬6和司钻对侧主撬7上，安装牢靠。

4.7)安装绞车房模块14

参照图16，在钻台钢结构模块13尾部两边分别安装一个插框式导向柱二56，然后将绞车房模块14在两个插框式导向柱二56引导下吊运到位，安装牢靠。

4.8)安装司钻侧飘台15

参照图17，在绞车房模块14司钻侧安装两个插框式导向柱三57，将司钻侧飘台15在两个插框式导向柱三57引导下吊运到位，安装牢靠。

4.9)安装井架模块16

参照图18，在绞车房模块14顶部内侧分别安装两个插框式导向柱四58，将井架模块16在两个插框式导向柱四58引导下吊运到位，将井架模块16与钻台钢结构模块13安装牢靠。

4.10)安装固相控制模块17

参照图2，拆除安装岩屑处理模块12的四个插框式导向柱一37，并将其全部安装到岩屑处理模块12顶部插框中，同样保证外侧插框式导向柱一37的总高度不超过内侧插框式导向柱一37的直管段高度，以便起吊固相控制模块17从外侧进入，使其慢慢靠近内侧的插框式导向柱一37，然后在内外侧的插框式导向柱一37的引导下，顺利安装到下方的岩屑处理模块12上。

4.11)安装v大门坡道18

参照图2，最后在固相控制模块17及钻台钢结构模块13连接处安装v大门坡道18，至此，完成所有子模块的安装；然后拆除所有能拆除的导向定位工装，待模块钻机下次组立安装时再重复利用。