一种用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置及钻井平台的制作方法

本发明涉及海上石油钻井设备领域，尤其是一种用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置及钻井平台。

背景技术

随着海上浅水区油气资源的深入开发，自升式钻井平台越来越多的应用到海洋浅水钻井中。自升式钻井平台的拔桩作业是海洋钻井平台的关键作业环节之一，关系到钻井平台的安全和全井的作业周期。顺利的拔桩作业能够极大的减小全井作业时间、节省作业成本，避免耗费大量不必要的人力、物力。因此，减小自升式钻井平台拔桩阻力对于海洋浅水区域油气的安全高效勘探与开发有着极为重要的意义。

自升式钻井平台的桁架式桩腿由桩腿桁架本体和桩靴组成，在桩腿插桩就位之后，随着时间的推移，原本被桩腿排开的土体和水重新回填到桩腿桁架本体中，并逐渐被压实。自升式钻井平台的拔桩阻力主要是上部回填土的重量、桩靴底部受到的土体的吸附力、以及一些较小的剪切力与摩擦力。当自升式钻井平台桩腿入泥深度较深或平台就位后作业时间较长时，上部回填土较多，导致拔桩阻力较大，拔桩很困难，甚至可能会出现桩腿无法拔起的情况。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置及钻井平台，其能减少桩腿桁架中的回填土体积，减小平台的拔桩阻力，同时又不会影响钻井平台的稳定性。

为达到上述目的，本发明提出一种用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置，其包括：长度可调节的占位装置，所述占位装置包括：一个固定筒；多个活动筒，多个所述活动筒在所述固定筒内由外至内依次插接，相邻两所述活动筒能轴向相对移动地连接，最外侧的所述活动筒能轴向移动地与所述固定筒连接，所述占位装置通过所述活动筒的轴向移动伸长或缩短。

如上所述的用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置，其中，各所述活动筒的下端外侧壁上设有下台阶，各所述活动筒的上端内侧壁上设有上台阶，在相邻的两个所述活动筒中，位于内侧的所述活动筒的下台阶能抵靠在位于外侧的所述活动筒的上台阶下方，并能通过轴向向上移动挂起位于外侧的所述活动筒；所述固定筒的上端内侧壁上设有限位台阶，所述固定筒的限位台阶能对最外侧的所述活动筒的下台阶限位。

如上所述的用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置，其中，所述上台阶和所述下台阶均为环形台阶，在相邻的两个所述活动筒中，位于内侧的所述活动筒的下台阶的外径大于位于外侧的所述活动筒的上台阶的内径；所述限位台阶为环形台阶，所述限位台阶的内径小于最外侧的所述活动筒的下台阶的外径。

如上所述的用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置，其中，所述用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置还包括：提拉绳，其与最内侧的所述活动筒连接，并能提拉最内侧的活动筒轴向向上移动，通过提拉最内侧的所述活动筒轴向向上移动，将多个所述活动筒由内至外依次挂起。

如上所述的用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置，其中，所述用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置还包括：滑轮支架，其一端固定在桩腿桁架本体的顶端，且其另一端位于所述占位装置正上方；第一滑轮，连接在所述滑轮支架的另一端；第二滑轮，连接在所述桩腿桁架本体的顶端，所述提拉绳依次绕过所述第一滑轮和所述第二滑轮。

如上所述的用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置，其中，所述用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置还包括连接在所述提拉绳与最内侧的所述活动筒之间的悬挂件，所述悬挂件包括：吊环，包括竖直设置的圆环和连杆，所述连杆的上端与所述圆环连接，所述提拉绳穿过所述圆环与所述圆环连接；挂盘，水平设置，所述挂盘的中心处与所述连杆的下端连接，所述挂盘上开设有多个穿孔，多个所述穿孔沿所述挂盘的圆周方向等间隔排列，在最内侧的所述活动筒顶部沿圆周方向等间隔设有多个吊耳，多个绳索的一端分别穿过所述穿孔与所述挂盘连接，多个所述绳索的另一端分别与多个所述吊耳连接。

如上所述的用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置，其中，所述用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置还包括提升设备，所述提升设备与所述提拉绳连接。

如上所述的用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置，其中，最内侧的所述活动筒的顶部封闭，其余各所述活动筒的顶部敞口；所述固定筒的顶部敞口且底部封闭。

本发明还提供一种钻井平台，其包括：平台主体；支撑所述平台主体的桁架式桩腿，所述桁架式桩腿包括桩腿桁架本体、以及连接在所述桩腿桁架本体下方的桩靴；上述的用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置，所述占位装置设于所述桩腿桁架本体内侧，所述固定筒固定连接在所述桩靴上方。

如上所述的钻井平台，其中，所述占位装置的最大长度不小于所述桁架式桩腿的入泥深度。

本发明的用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置及钻井平台的特点和优点是：

1、本发明的用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置，用于安装在桁架式桩腿的桩腿桁架本体内，占位装置能占据桩腿桁架本体内的部分空间，从而能减少桩腿桁架本体中的回填土体积，减小平台的拔桩阻力，同时又不会影响钻井平台的稳定性，占位装置的高度可根据自升式钻井平台插桩入泥深度的变化而自由调节，使用灵活、方便，还有助于减小桩腿入泥深度；

2、本发明的用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置及钻井平台，结构简单，成本低廉，使用方便。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明的用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置的安装状态示意图。

主要元件标号说明：

1占位装置

11固定筒12活动筒13下台阶

14上台阶15限位台阶

2提拉绳

3滑轮支架

31横梁32斜撑

4第一滑轮

5第二滑轮

6悬挂件

61吊环611圆环612连杆

62挂盘

7绳索

8桩腿桁架本体81桩腿弦管82水平支撑管

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，形容词性或副词性修饰语“水平”和“竖直”、“向上”和“向下”的使用仅是为了便于多组术语之间的相对参考，且并非描述对经修饰术语的任何特定的方向限制。

如图1所示，本发明提供一种用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置，用于安装在桁架式桩腿的桩腿桁架本体8内侧，且随桩腿下入泥面以下，该装置包括长度(即高度)可调节的占位装置1，占位装置1包括一个固定筒11和多个活动筒12，多个活动筒12在固定筒11内由外至内依次插接，或者说多个活动筒12在固定筒11中由外至内依次套设，由外至内排列的多个活动筒12的直径依次减小，图1中仅示出最内侧的活动筒12，相邻两活动筒12能轴向相对移动地连接，或者说位于内侧的活动筒12能滑入或部分滑出位于其外侧的活动筒12，最外侧的活动筒12能轴向移动地与固定筒11连接，或者说最外侧的活动筒12能滑入或部分滑出固定筒11，占位装置1通过活动筒12的轴向移动伸长或缩短。

使用时，将本发明的装置安装在桁架式桩腿的桩腿桁架本体8内，占位装置1能占据桩腿桁架本体8内的部分空间，从而能减少桩腿桁架本体8中的回填土体积，减小平台的拔桩阻力，尤其在自升式钻井平台的桩腿在入泥过深或插桩就位作业时间长时，不会因上部回填土体积过大而导致桩腿拔桩阻力大，致使拔桩困难或桩腿无法拔起，对于缩短作业周期、节省作业成本、及保证拔桩作业的安全高效有着极为重要的现实意义；

同时，由于占位装置的高度可以调节，通过将占位装置的高度调节为不高于泥面，能防止因占位装置出泥过高而受到浪、流的影响，从而避免导致桩腿与平台主体的失稳；

另外，由于占位装置1的高度可调，根据桁架式桩腿的入泥深度来调节占位装置1的高度，从而使本发明能适用于不同桩腿入泥深度的场合，同时，通过调节占位装置1的高度，可以改变其在桩腿桁架本体8内占据的空间，使用灵活、方便；

此外，如果桩腿桁架本体中存在回填土，钻井平台下方的土层既承载着桩腿桁架本体和桩靴的重量，又承载着回填到桩腿桁架本体中的回填土的重量，回填土会削弱土层对桩腿的承载能力，由于桩腿的入泥深度与土层的承载力有关，现有技术为保证桩腿获得足够的承载力，通常会考虑回填土的影响，而将桩腿入泥深度设计的比不考虑回填土时更深；通过设置本发明的装置来减少回填土，有助于提高土层对桩腿的承载力，从而有助于减小桩腿入泥深度，这又间接的进一步减小桩腿的拔桩阻力。

进一步，最内侧的活动筒12的顶部封闭，其余各活动筒12的顶部敞口；固定筒11的顶部敞口且底部封闭。

如图1所示，在一个具体实施例中，各活动筒12的下端外侧壁上设有下台阶13，各活动筒12的上端内侧壁上设有上台阶14，在相邻的两个活动筒12中，位于内侧的活动筒12的下台阶13能抵靠在位于外侧的活动筒12的上台阶14下方，并能通过轴向向上移动挂起位于外侧的活动筒12，从而带动位于外侧的活动筒12一起移动，另外，位于外侧的活动筒12的上台阶14还能对位于内侧的活动筒12起到限位作用，防止内侧的活动筒12脱离外侧的活动筒12；

固定筒11的上端内侧壁上设有限位台阶15，固定筒11的限位台阶15能对最外侧的活动筒12的下台阶13限位，从而防止最外侧的活动筒12脱离固定筒11。

进一步，上台阶14和下台阶13均为环形台阶，在相邻的两个活动筒12中，位于内侧的活动筒12的下台阶13的外径大于位于外侧的活动筒12的上台阶14的内径，以使内侧活动筒12的下台阶13能抵靠在外侧活动筒12的上台阶14下方，并且外侧活动筒12的上台阶14能对内侧活动筒12起到限位作用；

限位台阶15为环形台阶，限位台阶15的内径小于最外侧的活动筒12的下台阶13的外径，以使固定筒11的限位台阶15能对最外侧的活动筒12起到限位作用。

如图1所示，在一个优选的实施例中，用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置还包括提拉绳2，例如提拉绳2为钢索，提拉绳2与最内侧的活动筒12连接，并能提拉最内侧的活动筒12轴向向上移动，通过提拉最内侧的活动筒12轴向向上移动，将多个活动筒12以由内至外的次序依次挂起，从而使占位装置1伸长到最大长度(即最大高度)，通过控制最内侧的活动筒12的向上移动距离，来控制占位装置1的长度或伸长量。

在一个可行的技术方案中，用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置还包括提升设备(图未示出)，提升设备与提拉绳2连接，采用提升设备来提拉活动筒12。提升设备可以是能提拉物体的现有设备。

在另一个可行的技术方案中，用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置还包括滑轮支架3、第一滑轮4和第二滑轮5，滑轮支架3的一端固定在桩腿桁架本体8的顶端，且其另一端位于占位装置1正上方；第一滑轮4连接在滑轮支架3的另一端，即第一滑轮4位于占位装置1的正上方；第二滑轮5连接在桩腿桁架本体8的顶端，提拉绳2依次绕过第一滑轮4和第二滑轮5，例如第一滑轮4和第二滑轮5为定滑轮，滑轮支架3包括水平设置的横梁31和倾斜设置的斜撑32，横梁31的一端与斜撑32的一端连接，横梁31的另一端和斜撑32的另一端均与桩腿桁架本体8连接。通过设置第一滑轮4和第二滑轮5，可以改变提拉方向，在平台主体上向下拉提拉绳2，方便操作。

具体是，提拉绳2的一端与最内侧的活动筒12连接，提拉绳2绕过第一滑轮4和第二滑轮5后，其另一端可以与能下拉提拉绳2的设备连接，例如该设备是能将提拉绳2卷起的绞车，当然还可以通过人工操作向下拉提拉绳2，到位后再将提拉绳2的另一端固定。

再如图1所示，进一步，用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置还包括连接在提拉绳2与最内侧的活动筒12之间的悬挂件6，悬挂件6包括吊环61和挂盘62，吊环61包括竖直设置的圆环611和连杆612，连杆612的上端与圆环611连接，提拉绳2穿过圆环611与圆环611连接，例如提拉绳2与圆环611之间的连接为非固定式连接，两者之间可以相对转动；

挂盘62水平设置，挂盘62的中心处与连杆612的下端连接，挂盘62上开设有多个穿孔，多个穿孔沿挂盘62的圆周方向等间隔排列，在最内侧的活动筒12顶部沿圆周方向等间隔设有多个吊耳，多个绳索7的一端分别穿过穿孔与挂盘62连接，多个绳索7的另一端分别与多个吊耳连接，例如多个绳索7的两端与挂盘62和吊耳之间的连接为非固定式连接，可以相对转动，例如绳索7为钢索。

本发明的用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置适用于不同尺寸的自升式钻井平台的桁架式桩腿，使用时可以根据桩腿入泥深度自由调节占位装置的高度，能最大程度地减小回填土的体积，本发明的装置结构较简单，成本低廉，方便使用，不会影响到自升式钻井平台的安全和稳定性。

本发明还提供一种钻井平台，其为一种自升式钻井平台，自升式钻井平台包括平台主体、支撑平台主体的桁架式桩腿和上述的用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置，桁架式桩腿包括桩腿桁架本体8、以及连接在桩腿桁架本体8下方的桩靴(图未示出)，桩腿桁架本体8的顶端位于平台主体上方；占位装置1设于桩腿桁架本体8内侧，且位于平台主体下方，固定筒11固定连接在桩靴上方，钻井时，桩腿桁架本体8的下部在泥面以下，桩腿桁架本体8的上部在泥面以上，并伸出至海面以上，平台主体位于海面以上，用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置位于泥面以下的位置。

由于占位装置1能占据桩腿桁架本体8内的部分空间，从而能减少桩腿桁架本体8中的回填土体积，减小平台的拔桩阻力，同时又不会影响钻井平台的稳定性；占位装置1的高度可根据桁架式桩腿的入泥深度来调节。

具体是，桩腿桁架本体8包括竖直的桩腿弦管81、水平支撑管82和斜支撑管(图未示出)，例如桩腿桁架本体8为三角形桁架，桩腿弦管81为三根，且排列呈三角形，水平支撑管82水平连接在相邻的两根桩腿弦管81之间，斜支撑管倾斜连接在相邻的两根桩腿弦管81之间，并连接在相邻的两根水平支撑管82之间，占位装置1的固定筒11位于桩腿弦管81、水平支撑管82和斜支撑管围成的桁架结构内侧，且固定筒11和与其相邻的水平支撑管82和斜支撑管焊接。

进一步，占位装置1的最大长度(即最大高度)不小于桁架式桩腿的入泥深度，以便增加占位装置1在桩腿桁架本体8内的占位空间，最大程度地减少桩腿桁架本体8中的回填土体积，减小平台的拔桩阻力。

采用本发明的用于减小自升式钻井平台拔桩阻力的装置及钻井平台，根据自升式钻井平台的插桩入泥深度，相应的调节占位装置的高度，比如将占位装置的高度调节为与泥面平齐，从而最大程度的减小桩腿内回填土的体积。同时，通过将占位装置的高度调节为不高于泥面，能防止因占位装置出泥过高而受到浪、流的影响，从而避免导致桩腿与平台主体的失稳。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。