一种海上固定平台及其安装方法与流程

本发明涉及一种海上固定平台及其安装方法，属于油、气田开发技术领域。

背景技术：

在我国渤海、东海、南海气田开发工程固定平台模式(井口平台)有两种钻完井方式：一种是悬臂式钻井船靠导管架先期进行钻完井作业；另一种是采用钻井模块打井(当井槽口数量多时)。在现有技术中，悬臂式钻井船靠导管架进行钻完井作业是开发工程普遍采用的方案，钻井船不仅停靠、作业方便，而且先期打井避开了打井作业对平台上部组块的污染。但是，由于导管架的顶标高太低，因此钻井船需要提供一个与平台上部组块下甲板平齐或低于其标高2～3米的钻井辅助平台。

钻井辅助平台的使用源于渤海油气田开发工程实践，在取消导管架帽结构之后加长了平台上部组块支撑腿的长度，当导管架就位后先打隔水套管然后再在隔水套管束上焊接钻井辅助平台。但是，由于东海、南海的作业环境条件恶劣，导致工程浮吊船无法实施隔水套管的对接焊施工作业，因此需要把这部分工作移交给钻完井来完成。虽然钻井船具备抵御恶劣环境条件的能力，但是在这种情况下，却造成了工程与钻完井的界面交叉、反复协调的工作量大和工期跨越的时间长等问题。

另外，在过渡水深(100米左右)环境条件恶劣的东海和南海，目前整体固定平台的布置和施工方法已经不能适应于当下的技术水平和要求。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种工作量小、工期跨越时间短且施工方法简单快捷的海上固定平台及其安装方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种海上固定平台，其特征在于：它包括固定设置在目标海域中的囱式导管架，所述囱式导管架包括位于海平面下方的导管架本体和设置在所述导管架本体顶部且用于与钻井船相匹配的钻井辅助装置，所述钻井辅助装置的顶部高出海平面；所述导管架本体为由导管架大腿、导管架水平拉筋和导管架立面斜拉筋固定连接而成的第一框架；所述钻井辅助装置包括由水平支撑、纵向斜支撑和立柱支撑腿固定连接而成的第二框架，在所述第二框架的顶部固定设置有钻井甲板，所述立柱支撑腿的底部与所述导管架大腿顶部工作点的位置紧固连接，所述立柱支撑腿的顶部伸出所述钻井甲板的顶部，在所述钻井甲板上设置有用于安装隔水套管的第一井槽口；在所述立柱支撑腿的顶部设置有平台上部组块。

所述平台上部组块包括自上而下依次设置的上层甲板、中层甲板和下层甲板，所述上层甲板、所述中层甲板和所述下层甲板之间通过立柱支撑腿柱连接，所述立柱支撑腿柱的底部伸出所述下层甲板的底部，所述立柱支撑腿柱的底部设置成倒锥形的导向插尖结构，所述立柱支撑腿柱的底部利用所述导向插尖结构插入在所述立柱支撑腿顶部连接点的位置，通过焊接将所述立柱支撑腿柱与所述立柱支撑腿固定在一起；所述下层甲板的底部与所述钻井甲板的顶部紧固连接，所述钻井甲板的标高低于所述下层甲板的标高；在所述钻井甲板上与所述下层甲板之间的位置设置有用于行走的作业通道；在所述下层甲板上设置有用于与所述第一井槽口相匹配的开口。

所述导管架本体由多根所述导管架水平拉筋、多根所述导管架立面斜拉筋和四根所述导管架大腿焊接而成，所述导管架本体的纵截面呈梯形；所述钻井辅助装置由所述钻井甲板、多根所述水平支撑、多根所述斜支撑和四根所述立柱支撑腿焊接而成，所述第二框架和所述钻井甲板的横截面或纵截面均呈矩形。

在位于所述导管架本体四角处的所述导管架大腿的底部通过裙桩套筒固定连接设置在目标海底的钢桩，所述钢桩的数目为位于所述导管架本体四角处的所述导管架大腿数目的2～3倍。

所述导管架大腿、所述导管架水平拉筋、所述导管架立面斜拉筋，所述水平支撑、所述斜支撑、所述立柱支撑腿和所述立柱支撑腿柱均为管状构件。

所述导管架大腿顶部工作点的位置距离海平面的高度为14米；所述钻井辅助装置的顶部高出海平面19～22米。

在所述导管架本体的内部自上而下间隔设置有多层水平层，在每一所述水平层上均设置有水平层结构杆件，位于每一所述水平层上的所述水平层结构杆件的周向边缘均与所述导管架本体的所述导管架大腿焊接；在每一所述水平层上均设置有与所述第一井槽口大小相同且位置相对应的第二井槽口，所述第一井槽口和位于每一所述水平层上的所述第二井槽口的井口数目相同；所述第一井槽口和位于每一所述水平层上的所述第二井槽口的井口数目均为一个或多个；当第一井槽口的井口数目为多个时，位于所述第一井槽口上的多个所述井口呈间隔布置；在伸出所述第一井槽口的所述隔水套管的顶部紧固连接钻井四通，在所述钻井四通上设置有采气树或采油树，所述采气树或所述采油树的顶部伸出位于所述下层甲板上的所述开口。

一种海上固定平台的安装方法，其特征在于，它包括以下步骤：1)在陆地上预制包括导管架本体与钻井辅助装置的囱式导管架，以及平台上部组块的海上固定平台安装的模块组件，导管架本体的导管架大腿与钻井辅助装置的立柱支撑腿为一体加工成型；2)将囱式导管架运送至目标海域；3)采用自行式液压模块平板车滚装运送平台上部组块至码头，并且控制平台上部组块滚装至驳船；4)控制囱式导管架整体固定安装在目标海域；5)利用移动式悬臂钻井船与囱式导管架相配合完成先期钻井作业；6)控制平台上部组块放置在囱式导管架的立柱支撑腿的顶部，接着将立柱支撑腿柱与囱式导管架的立柱支撑腿固定连接。

在所述步骤3)中，在自行式液压模块平板车上可拆卸地连接用于支撑下层甲板主梁的工装，工装为支墩。

在所述步骤6)中，采用外浮托法或吊装法控制平台上部组块放置在囱式导管架的立柱支撑腿的顶部；当采用外浮托法时，是将所述步骤3)中的驳船停靠并且套置在囱式导管架的外围，驳船的船尾设置有用于套置囱式导管架的“U”型槽口。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明设置了囱式导管架，囱式导管架包括导管架本体和设置在导管架本体顶部的钻井辅助装置，在钻井辅助装置的顶部设置有钻井甲板，立柱支撑腿的顶部设置有平台上部组块，能够梳理清工程内部的设计、施工和复杂交叉界面，简化了工艺，实现合理施工，本发明做到了海上施工工作量小，工期跨越时间短，经济性好。2、本发明立柱支撑腿的底部与导管架大腿在导管架大腿顶部的工作点紧固连接，导管架大腿工作点的位置距离海平面的高度为14米，在立柱支撑腿的高度适应性调节下，能够使导管架适应不同的水深变化同时保持导管架本体的标准化设计。3、本发明平台上部组块上层甲板、中层甲板和下层甲板之间通过立柱支撑腿柱连接，立柱支撑腿柱的底部伸出下层甲板的底部，并且立柱支撑腿柱的底部设置成倒锥形的导向插尖结构，以便于将立柱支撑腿柱快速地插入钻井辅助装置的立柱支撑腿顶部设置的连接点位置，缩短了施工时间，能够起到降本增效的目的，钻井甲板的标高低于下层甲板的标高，以便于上部组块的安装。4、本发明在位于导管架本体四角处的导管架大腿的底部通过裙桩套筒固定连接设置在目标海底的钢桩，能够实现将囱式导管架固定在目标海域内。5、本发明导管架本体的导管架大腿与钻井辅助装置的立柱支撑腿为一体加工成型，并且直接控制囱式导管架整体固定安装在目标海域，提高了施工质量，简化了施工工艺，进一步提高了经济效益。6、本发明采用自行式液压模块平板车滚装运送平台上部组块至码头，并且控制平台上部组块滚装至驳船，在自行式液压模块平板车上可拆卸地连接工装，工装支撑在平台上部组块下层甲板的多根主梁的相应位置上，能够消除集中作用力，极大地降低了施工过程产生的附加强度设计，施工方法简单快捷，进一步提高了经济效益。7、本发明采用外浮托法控制平台上部组块放置在立柱支撑腿的顶部，驳船的船尾设置有用于套置囱式导管架的“U”型槽口，能够适合安装3000～15000吨中各种重量级别的平台上部组块，提高了海上安装施工效率，进一步起到了降本增效的作用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明导管架与钻井船相匹配的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提出的海上固定平台，它包括固定设置在目标海域中的囱式导管架1，囱式导管架1包括位于海平面下方的导管架本体11和设置在导管架本体11顶部且用于与钻井船2(如图2所示)相匹配的钻井辅助装置12，钻井辅助装置12的顶部高出海平面。导管架本体11为由导管架大腿111、导管架水平拉筋112和导管架立面斜拉筋113固定连接而成的框架。钻井辅助装置12包括由水平支撑121、纵向斜支撑122和立柱支撑腿123固定连接而成的框架，在框架的顶部固定设置有钻井甲板124。其中，立柱支撑腿123的底部与导管架大腿111顶部工作点1111的位置紧固连接，通过立柱支撑腿123的延伸与收缩调整，能够使导管架1适应不同的水深变化同时保持导管架本体11的标准化设计。立柱支撑腿123的顶部伸出钻井甲板124的顶部，在钻井甲板124上设置有用于安装隔水套管3(如图2所示)的第一井槽口。在立柱支撑腿123的顶部设置有平台上部组块4。

上述实施例中，平台上部组块4包括自上而下依次设置的上层甲板41、中层甲板42和下层甲板43。上层甲板41、中层甲板42和下层甲板43之间通过立柱支撑腿柱44连接，立柱支撑腿柱44的底部伸出下层甲板43的底部，并且立柱支撑腿柱44的底部设置成倒锥形的导向插尖结构，立柱支撑腿柱44的底部利用导向插尖结构插入立柱支撑腿123顶部连接点1231的位置，并通过焊接将平台上部组块4立柱支撑腿柱44与立柱支撑腿123固定在一起，而且下层甲板43的底部与钻井甲板124的顶部紧固连接，钻井甲板124的标高低于下层甲板43的标高。在钻井甲板124与下甲板43之间设置有用于行走的作业通道，在下层甲板43上设置有用于与第一井槽口相匹配的开口。

上述实施例中，在位于导管架本体11四角处的导管架大腿111的底部通过裙桩套筒固定连接设置在目标海底的钢桩5(如图1、图2所示)，能够实现将囱式导管架1固定在目标海域内。其中，钢桩5的数目为位于导管架本体11四角处的导管架大腿111数目的2～3倍。

上述实施例中，如图1、图2所示，导管架本体11由多根导管架水平拉筋112、导管架立面斜拉筋113和四根导管架大腿111焊接而成，导管架本体11的纵截面呈梯形。钻井辅助装置12由钻井甲板124、多根水平支撑121、多根斜支撑122和四根立柱支撑腿123焊接而成，钻井辅助装置12的框架和钻井甲板124的横截面或纵截面均呈矩形。

上述实施例中，如图1、图2所示，导管架大腿111顶部工作点1111的位置距离海平面的高度为14米。钻井辅助装置12的顶部高出海平面19～22米。

上述实施例中，导管架大腿111、导管架水平拉筋112、导管架立面斜拉筋113、水平支撑121、斜支撑122、立柱支撑腿123和立柱支撑腿柱44均为管状构件。

上述实施例中，在导管架本体11的内部自上而下间隔设置有多层水平层，在每一水平层上均设置有水平层结构杆件，位于每一水平层上的水平层结构杆件的周向边缘均与位于导管架本体11四角处的导管架大腿111焊接。其中，在每一水平层上均设置有与第一井槽口大小相同且位置相对应的第二井槽口，用于下放隔水套管3。

上述实施例中，在钻井甲板124的周向边缘设置有栏杆，能够起到防护作用。

上述实施例中，第一井槽口和位于每一水平层上的第二井槽口中的井口数目相同。第一井槽口和位于每一水平层上的第二井槽口的井口数目均为一个或多个。根据实际油、气田开发技术的需要进行设置。当第一井槽口的井口数目为多个时，位于第一井槽口中的多个井口呈间隔布置。在伸出第一井槽口的隔水套管3的顶部紧固连接钻井四通，在钻井四通上设置有采气树或采油树6，采气树或采油树6的顶部伸出下层甲板43的开口(如图1所示，立柱支撑腿123顶部连接点1231与立柱支撑腿柱44底部导向插尖结构间以虚线表示了立柱支撑腿柱44插入立柱支撑腿123顶部连接点1231的轨迹。)

上述实施例中，如图2所示，钻井船2为移动式悬臂钻井船。

在上述装置的基础上，本发明提出的海上固定平台的安装方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1)在陆地上预制包括导管架本体11与钻井辅助装置12的囱式导管架1，以及平台上部组块4的海上固定平台安装的模块组件，其中，导管架本体11的导管架大腿111与钻井辅助装置12的立柱支撑腿123为一体加工成型；

2)将囱式导管架1运送至目标海域；

3)采用SPMT(自行式液压模块平板车)滚装运送平台上部组块4至码头，并且控制平台上部组块4滚装至驳船；

4)控制导管架1整体固定安装在目标海域；

5)利用移动式悬臂钻井船2与导管架1相配合完成先期钻井作业；

6)控制平台上部组块4放置在囱式导管架1的立柱支撑腿123的顶部，接着将立柱支撑腿柱44与囱式导管架1的立柱支撑腿123固定连接。

上述实施例中，在步骤3)中，在自行式液压模块平板车上可拆卸地连接用于支撑下层甲板43主梁的工装，工装为支墩。

上述实施例中，在步骤6)中，可以采用外浮托法或吊装法控制平台上部组块4放置在立柱支撑腿123的顶部。当采用外浮托法时，是将步骤3)中的驳船停靠并且套置在囱式导管架1的外围。其中，驳船的船尾设置有“U”型槽口，驳船能够通过“U”型槽口套设在导管架1的外围。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。