专利名称：一种撑管结构的水上拆换方法
技术领域：
本发明涉及一种海洋工程中的施工方法，更具体地说，它涉及一种撑管结构水上
拆除换新工艺方法。
背景技术：
目前世界上共有半潜式钻井平台178座，这些平台大部分是二十世纪八十年代建 造，到2010年，90 %的平台的使用寿命会超过25年，为延长平台作业寿命，许多船东对这些 平台进行局部的改造和局部换新，因此，海洋平台的更新数目非常大，市场非常广阔。现有 技术方法下，海洋工程产品上，特别是大型多撑管半潜式平台的旧有结构改造工作， 一般是 在坞内进行大型撑管的拆除换新更换工作，需要利用坞内资源，占用坞期较长，而且不能保 证撑管更换精度。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术大型多撑管平台上撑管的更换过程中存在的 问题，提供一种易于实现、简单方便的拆除换新工艺方法。使用本方法，可以把坞内工作移 到水面上完成，可以大大縮短坞期，提高生产效率，同时也可以保证撑管更换精度。
为了解决上述问题，本发明提供一种撑管结构的水上拆换方法，包括如下步骤
Sl、制备用于施工的工装构件；所述工装构件包括主筒体、垂直主筒体平行设置的 两段连接筒体；每一连接筒体的前端连接有垫板；垫板为圆弧状板材结构；
S2、将工装构件利用两端垫板固定于一根斜向撑管上，且两端垫板位于斜向撑管 待更换管段的两侧； S3、切除待更换撑管位于两端垫板之间的管段； S4、将新换管就位于被切除的管段处，并焊接固定成为新的斜向撑管； S5、重复所述S2-S4的步骤，逐一依次更换构成钻井平台的所有斜向撑管； S6、步骤S5之后，重复所述S2-S4的步骤，逐一依次更换构成钻井平台的所有水平撑管。 优选方式下，本发明撑管结构的水上拆换方法，工装构件、被切除的管段以及新换 管均以滑轮组及手拉葫芦辅助搬运，且均采用驳船运输。 为了防止平台的结构变形甚至失稳，在更换撑管过程中，一根待更换的撑管两侧 对称固定上述工装构件。 本发明的优点在于，使用本发明的方法，可以防止平台的结构变形甚至失稳；该方 法使得撑管的更换施工操作变得既省力又灵活，而且方便简单；使用该方法提高撑管更换 效率，降低成本支出；此外，本方法将坞内工作移到水面上，縮短坞期，提高生产效率，而且 保证了撑管更换精度。
图1是多撑管半潜式平台的俯视示意图； 图2是图1的A向侧视示意图； 图3是待更换新撑管吊运安装示意图； 图4是撑管加强装置安装示意图； 图5是本发明所用工装构件的基本型示意图； 图6是本发明所用工装构件的改造型I示意图； 图7是本发明所用工装构件的改造型II示意图； 图8是本发明所用工装构件的改造型III示意图。
具体实施例方式
本发明的方法主要包括水面上拆除、更换撑管的一般工艺规定，其具体内容如 下 1、先拆除、更换对平台变形影响较小的撑管，最后拆除、更换对平台变形影响较大 的撑管； 2、在原管切割前，为防止撑管结构变形，必须提前安装临时加强撑管，新换撑管就 为并焊接后，才能将临时加强撑管拆除； 3、在水面上切换撑管的拆除及安装吊运工作，采用以挂滑轮组为主、手拉葫芦为 辅配合的方式进行，拆除以及新换撑管的运输需要借助驳船进行。 大型多撑管半潜式平台主要包括2个浮体51、六个立柱52、甲板9和多个撑管结 构，其中撑管结构包括水平横向撑管2 、水平菱形撑管3 、斜向撑管1 。 如图1、2所示，大型多撑管半潜式平台5上撑管结构包括水平横向撑管2、水平菱 形撑管3、斜向撑管1 ;每一根撑管上都设置有个眼板4，眼板上设置有孔，用于方便在撑管 的安装吊运过程中与滑轮组和链条葫芦的挂钩连接。水平横向撑管2和水平菱形撑管3主 要起防止平台左右两个浮体51外张变形和失稳的作用，而斜向撑管主要起支撑甲板9载荷 的作用，所以更换斜向撑管1对平台的整体变形不会有太大影响，其中水平菱形撑管3对平 台的结构变形影响最大，所以因此更换顺序是先更换斜向撑管1，再更换水平横向撑管2， 最后更换水平菱形撑管3。 为了不占用坞期，节省施工周期，将撑管的更换安装移到水面上，这就需要将撑管 移动到水面上，这主要靠驳船来实现。 如图4所示，在对撑管进行拆除更换之前，需要将撑管用临时加强装置11对其进 行约束固定，临时加强装置可以是加强圆管，也可以是其他型材，临时加强装置12上安装 有衬板12，衬板为弧形，其半径根据撑管半径设置，临时加强装置与待更换撑管之间通过衬 板12连接，衬板焊接在待更换区域两侧，保证撑管待在更换区域切除后其开口处自由端固 定，防止出现变形，方便新换撑管的准确定位和焊接，提高安装精度。 撑管更换过程中，采用以挂滑轮组7为主、手拉链条葫芦8为辅配合的方式对撑管 进行操作，如图3所示，甲板9下方设置有眼板，将滑轮组7和手拉链条葫芦8的上端与甲 板9下方的眼板连接，滑轮组7和手拉链条葫芦8的另一端与撑管上的眼板4相连接，这样 可以方便的把撑管结构平稳吊起、调整和定位，使得操作既省力又灵活，在操作时，通过调节滑轮组来调节撑管的高度和位置，简单易行。
撑管更换结束后，拆除临时加强装置。 总的来说，水上更换撑管的难点是施工难度大、容易造成平台的结构变形甚至失 稳。本发明按照先更换对平台变形影响小的撑管、先易后难的原则，规定了深水平台改装时 水上更换撑管的顺序，最大限度的减少平台的结构变形； 本发明公布了一种更换类似撑管结构的简单有效的工艺方法，该方法利用装焊在 撑管上部结构(如甲板)上的吊环以及滑轮组、手拉葫芦等工具，可以方便的把撑管结构平 稳吊起、调整和定位，由于使用滑轮组和手拉葫芦，使的操作既省力又灵活。
为了防止平台的结构变形甚至失稳，在更换过程中本发明方法使用了专门设计的 工装构件，由三部分组成，主筒体、连接圆筒、弧形钢垫板，主筒体和连接圆筒均是由钢板提 前巻制成圆筒并对接形成的规定长度的圆柱，主筒体两端按要求安装连接筒体，用以连接 需要更换的撑管。连接圆筒与撑管连接处安装连接弧形钢垫板，垫板与需要更换的撑管保 留部分连接。 如图5所示，工装构件基本型结构为门架形式，包括由主筒体101，主筒体101的 两端同一侧根据使用要求安装连接筒体102，连接筒体102与撑管连接处安装弧形钢垫板 103，弧形钢垫板103根据具体需要更换的撑管的半径要求来压制。主筒体101和连接筒体 102之间为相贯坡口，焊接处在主筒体101接近两端端口处，连接筒体102的一端焊接在主 筒101上，且是全焊透形式连接；弧形钢垫板103与连接筒体102之间为全焊透坡口。
如图6所示，工装构件基本型的第一种改造型I，改造型I包括主筒体111，主筒体 111的两端两侧根据使用要求对称安装连接筒体112，连接筒体112与撑管连接处安装弧形 钢垫板113，弧形钢垫板113根据具体需要更换的撑管的半径要求来压制。主筒体lll和连 接筒体112之间为相贯坡口，焊接处在主筒体111筒体上，其具体位置根据待更换撑管的长 度决定，主筒体111每一端的两个连接筒体的一端对称焊接在主筒体111上，且是全焊透形 式连接；弧形钢垫板113与连接筒体112之间为全焊透坡口。 如图7所示，工装构件基本型的第二种改造型II，改造型II包括主筒体121，主筒 体121的两端端部各安装一个连接筒体122，连接筒体122与撑管连接处安装弧形钢垫板 123，弧形钢垫板123根据具体需要更换的撑管的半径要求来压制。主筒体121和连接筒体 122之间为相贯坡口，焊接处在主筒体121两端端口处，主筒体121的两端端口焊接在连接 筒体122的中间位置，且是全焊透形式连接；弧形钢垫板123与连接筒体122之间为全焊透 坡口。 如图8所示，工装构件的第三种改造型III，改造型III包括主筒体131，主筒体 131的两端分别安装有端连接筒体321、323和主筒体上连接筒体322，连接筒体321、322、 323与撑管的连接处分别安装有弧形钢垫板133，弧形钢垫板133根据具体需要更换的撑管 的半径要求来压制。连接筒体321两端分别安装有弧形钢垫板133，其与主筒体之间为相贯 坡口 ，它与主筒体131的一个端口焊接，且为全焊透形式连接，焊接位置在连接筒体321的 中间位置；连接筒体322 —端安装弧形钢垫板133，另一端与主筒体131连接，二者之间为 相贯坡口，且为全焊透形式连接，焊接位置在主筒体131上，具体位置根据待更换撑管的长 度来确定；连接筒体323 —端安装弧形钢垫板133，另一端空闲，其与主筒体131之间为相 贯坡口 ，主筒体131的端口与连接筒体323靠近空闲端口处连接，形成直角"r"状，二者之间为全焊透形式连接，且主筒体131处于直角横向段，连接筒体323处于直角纵向段。连接 筒体323和连接筒体322处于主筒体31的两侧，它们分别与连接筒体321的两端配合，可 以满足待更换撑管的不同长度的需求。 上述工装构件的共同点是主筒体和连接筒体组成门架型，由此使得工装具有足够 大强度，保证撑管在切除后，平台不发生变形，保证新换撑管的安装对位精度，同时也保证 了大型撑管在更换过程中的安全性。使用时将待更换区域的撑管处于门架型内部，这样可 以保证待更换区域在被切割和更换的过程中，整个撑管不会出现变形和移位，保证新换上 的撑管可以进行准确的定位焊接。基本型是标准的门架型工装，使用时可以固定一根待更 换撑管；改进型I和改进型II是两侧双门架型，使用时两侧可以分别固定一根撑管，两侧分 别使用，提高工装的使用率，而且可以看出改进型I和改进型II结构是有区别的，改造型I 中连接筒体在主筒体上的位置可变化，可根据待更换的撑管的具体长度要求设计两端连接 筒体之间的距离及其在主筒体上的焊接位置；改进型III主筒体两侧的连接筒体可分别满 足待更换撑管的不同长度需求。 如图4所示，本发明的大型撑管结构拆除换新工艺装置的基本型在待更换撑管上 的具体使用，将两个基本型的工装对称安装在待更换撑管的两侧，首先将弧形钢垫板卡在 待更换区域的两端，将二者之间的角缝焊接，保证工装将撑管固定，并使待更换区域处于主 筒体与连接筒体所组成的门架型的内部，这样就可对旧撑管进行切割和更换，同时由于有 工装对撑管的固定，使得撑管可以进行准确的定位焊接，不会出现变形。更换工作结束后， 拆除本发明工装，首先将弧形钢垫板与撑管之间的角焊缝切开，弧形垫板边缘修切保留，以
备重复使用该工装。 在使用各种型式的本发明工装时，可将一个工装单独安装在待更换撑管的一侧， 也可使用两个工装对称安装在待更换撑管的两侧。使用本工装之后，使得平台可以在水上 等恶劣环境下施工，可节省工期，降低建造成本，提高工作效率和质量。 本发明防止撑管变形的工装，可以有效解决水面上更换撑管过程中存在的结构变 形大等风险，而且利用该装置，可以提高撑管更换效率。水上更换撑管方法的实施，可以改 变大型撑管一般在坞内更换的方式，解决了更换时占用坞期较长的难题，可以縮短大型多 撑管平台该装的建造周期达24天左右。
权利要求
一种撑管结构的水上拆换方法，其特征在于，包括如下步骤S1、制备用于施工的工装构件；所述工装构件包括主筒体(101)、垂直所述主筒体(101)平行设置的两段连接筒体(102)；每一连接筒体(102)的前端连接有垫板(103)；所述垫板(103)为圆弧状板材结构；S2、将所述工装构件利用两端垫板(103)固定于一根斜向撑管(1)上，且所述两端垫板(103)位于所述斜向撑管(1)待更换管段的两侧；S3、切除待更换撑管位于所述两端垫板(103)之间的管段；S4、将新换管就位于被切除的管段处，并焊接固定成为新的斜向撑管；S5、重复所述S2-S4的步骤，逐一依次更换构成钻井平台的所有斜向撑管；S6、步骤S5之后，重复所述S2-S4的步骤，逐一依次更换构成钻井平台的所有水平撑管。
2. 根据权利要求1所述撑管结构的水上拆换方法，其特征在于，所述工装构件、所述被 切除的管段以及所述新换管均以滑轮组及手拉葫芦辅助搬运。
3. 根据权利要求2所述撑管结构的水上拆换方法，其特征在于，所述工装构件、所述被 切除的管段以及所述新换管均采用驳船运输。
4. 根据权利要求1-3任一所述撑管结构的水上拆换方法，其特征在于，步骤S2中， 一根 待更换的撑管两侧对称固定所述工装构件。
全文摘要
本发明公开了一种撑管结构的水上拆换方法，主要用于半潜式钻井平台中撑管的更换，包括如下步骤1、制备用于施工的工装构件；2、将工装构件利用两端垫板固定于一根斜向撑管上；3、切除待更换撑管位于两端垫板之间的管段；4、将新换管就位于被切除的管段处，并焊接固定成为新的斜向撑管；5、重复S2-S4的步骤，逐一依次更换构成钻井平台的所有斜向撑管，而后逐一依次更换构成钻井平台的所有水平撑管。本发明可以防止平台的结构变形甚至失稳，使撑管的更换施工操作变得既省力又灵活，而且方便简单；使用该方法提高撑管更换效率，降低成本支出。本发明将坞内工作移到水面上，缩短坞期，提高生产效率，且保证了撑管更换精度。
文档编号B63B9/00GK101708764SQ20091022069
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者姜福茂, 孙瑞雪, 窦钧, 黄天颖 申请人:大连船舶重工集团有限公司