一种船扶独柱式海上勘探平台的制作方法

技术领域

本发明涉及一种近海勘探作业平台，特别是涉及一种由锚泊定位的船只构成的近海勘探作业平台。

背景技术：

我国近海工程发展迅速，开发范围也逐渐向外扩大，常涉及水深50m甚至更深的海区，相应使近海工程勘探也遇到一些新的难题。目前近海工程勘探多采用经过改装的民用船只进行。海上的潮差和涌浪对勘探船的稳定性影响很大，难以进行精准的钻探和对稳定性要求较高的原位测试工作，受不良海况的干扰就是进行常规钻探其时间利用率也很低，进入深水区难度更大。近年来也出现了为数不多的轻型自升式勘探平台，该作业平台虽然稳定性较强，但这类平台适应的水深多小于15m，随着水深的增加，平台的规模和造价急剧增长，如水深30m的自升式平台造价过千万元，水深50m的平台造价达数千万元，高昴的造价使一般的工程难以承受。从而使近海勘探作业的发展受到一定限制。

技术实现要素：

本发明在于提供一种船扶独柱式海上勘探平台，它具有良好的稳定性，可适用于水深10-100m内的精准钻探作业及原位测试，且效率高、造价低，能有效弥补现有技术存在之不足，以适应海上勘探作业的需求。

本发明的船扶独柱式海上勘探平台是通过设置一根刚度较大并支于海底的立柱，在锚泊定位扶正船上设扶正装置，将所述扶正装置的扶正板置于所述立柱外部且留有间隙，并在所述立柱的顶部固定作业平台实现的。

所述的立柱由底柱、若干中间柱和顶柱连接构成 ，所述立柱为多节的双层管封闭结构，底柱下部设有加重块，顶柱上设有钻杆立根口，中间柱由若干结构相同的法兰管构成。在中间柱与底柱外侧均设有托环。且每节立柱在海水中的浮力略大于立柱的自重。

所述的扶正装置是在扶正船上所设固定架的船外伸出部分设对称的连接轴及轴套，两轴套上分别固定一扶正板，两扶正板对称设置略大于立柱半径的弧形缺口，且在两扶正板上还分别固定与轴套一体的加强梁，所述轴套、扶正板及加强梁整体可沿连接轴抬起或复位。

本发明具有以下优点与积极效果：

1、由于采取了独柱式勘探平台结构，加上稍加改装的货船即扶正船的有机配合，可在不稳定的海况下创造出一个支撑在海底，在水深10-100米的条件下稳定工作，以少得多的投入达到自升式勘探平台所具备的勘探功能与技术效果。

2、由于采取了由锚泊定位的船只上所设的扶正装置对独柱式立柱实施扶正的结构，利用扶正装置中的扶正板与立柱之间的间隙配合，使扶正板沿着立柱上下移动消除潮水涨落和涌浪对立柱的影响，同时也利用扶正板与立柱之间的间隙来避免船只受海流和风浪的影响带来的摇晃传至立柱上。并通过竖直度显示仪的显示及时调整不同方向的锚绳长度，使立柱的偏斜度小于1°，立柱保持竖直。其稳定状态与自升式勘探平台相当，进而顺利实现各项精准钻探作业与多种原位测试作业。

3、由于采取了底柱、中间柱和顶柱三部分组成的立柱，特别是利用它的双层管结构中的内管，在立柱中心形成直通海底并与海水隔离的空间作为直接隔离海水的套管，使钻杆在立柱的内管中直接下入海底实施钻探，减少了必须安装套管的麻烦及耗费的精力，克服了海水较深时海流风浪和套管自重引起的弯曲、折断等常见故障，起到了事半功倍的效果。

4、由于采取了在立柱的底柱上设置加重块的结构，使整根立柱在浮力较大的条件下仍呈下垂状态。被浮力平衡了自重的立柱，承受外荷载的能力有明显的提高，增强了立柱本身的稳定性，为勘探平台能在水深100m的条件下稳定作业创造了坚实的基础。

5、由于采取了上述简单而独特的结构设计，操作使用方便，整体安装快捷，预计在水深50米的条件下，在船只完成常规的锚泊定位后，只需1个多小时便可完成立柱与平台的整个安装过程，快速进入平台勘探作业状态。与一般勘探作业中下海水隔离管的时间相近，具有工作稳定效率高、成本相对低、安全性能好、推广价值高等特点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的俯视结构示意图；

图3是立柱的底柱结构示意图；

图4是图3的俯视结构示意图；

图5是立柱的中间柱结构示意图；

图6是图5的俯视结构示意图；

图7是立柱的顶柱结构示意图；

图8是立柱的顶柱俯视结构示意图；

图9是图7的A—A结构示意图；

图10是扶正装置结构示意图；

图11是扶正装置俯视结构示意图；

图12是移动步梯主视图；

图13是移动步梯侧视图。

具体实施方式

如图1-图13所示一种船扶独柱式海上勘探平台是在海上勘探作业的生产实践中发明的一种新型勘探平台。它是通过设置一根刚度较大并支撑于海底的立柱1，在锚泊定位船只即扶正船2上连接固定扶正装置3，将所述扶正装置3的扶正板23置于所述立柱1外部且留有间隙，并在所述立柱1的顶部固定作业平台4。同时为了作业需要，还在扶正船2上设置了方便上下作业平台的移动步梯5。

所述的立柱1由底柱6、顶柱8和若干中间柱7三部分法兰连接固定而成；所述中间柱7是在内管与外管的上、下两端分别对应设置顶部设有圆环形凸止口的上普盘9与底部设有与上普盘9圆环形凸止口相对应的凹止口的下普盘10组成的法兰管，在上普盘9、下普盘10与外管的连接处设有均布的加强板11，在靠近上普盘9的外管上还设有一安装用的托环12。所述底柱6设有与中间柱7相同的上普盘91、内管、外管、上普盘91与外管之间的加强板111以及托环121，所不同的是内管底部延长伸出底下盘13，在外管外侧的底下盘13部分上固定加重块15。所述底下盘13为中心设有与内管相吻合通孔的圆环，圆环外边沿处设有与圆环垂直且互为90°分布的限位支撑杆14的连接构件，在外管与限位支撑杆14之间的底下盘13上设置加重块15。所述加重块15是个设有与底下盘13的限位支撑杆14相对应槽口的半圆环块，并经所述槽口与底下盘13的限位支撑杆14卡接固定，所述加重块15至少是两块。所述顶柱8设有与中间柱7相同的下普盘101和内管、外管、加强板112，且内管顶部伸出顶上盘16与围板组成钻杆立根口（钻杆立根口内主要是放置长根勘探用钻杆）17，并在内管与外管组成的封闭空间内左右两侧自上而下设多个导板18，还在导板18与钻杆立根口17侧的外管之间的下普盘101上部设倾斜的半圆形斜板（目的是为使钻杆更好定位而不乱）19。

所述的扶正装置3是在扶正船2的甲板上安装由工字钢构成的固定架20，在固定架20的船边外侧固定对称的连接轴21，连接轴21外部套有轴套22，两轴套22上分别固定一扶正板23，两扶正板23上对称设置略大于立柱1半径的弧形缺口，且在两扶正板23上还分别固定与轴套22一体构成的加强梁24。所述轴套22、扶正板23及加强梁24整体可沿连接轴21上转95°并复位。

所述的移动步梯5是底部设有对称式行走轮的直角三角形构架组成的扶梯。

安装时，将装有立柱1和工作平台4及组件的扶正船2锚泊定位，定位宜使用GPS技术，这与常规船只的锚泊定位方式相似，只是要求扶正船2的锚泊定位设施要完善，锚的抓力有较大的安全度，它有六条可独立控制的锚泊系统，要求扶正船2本身设有动力系统，船的吨位为200t-500t。然后测试水深和海底表层的大致承载力，配好各节立柱1和下入顺序，用扶正船2上的吊车将立柱1依次下入，首先用船吊吊起装有加重块15的底柱6，用手动将扶正装置3的两加强梁24连同扶正板23向上翻转约95°即抬起（该部分悬于扶正船2外），船吊将底柱6从扶正板23抬起的位置也就是在固定架20内整体下入。靠近托环121时再把扶正板23放平即复位。这时外管恰好置于两扶正板23的弧形缺口中。底柱6继续下入直到托环121被扶正板23支托为止，再将中间柱7的下普盘10凹止口对准底柱6的上普盘91凸止口相扣合，并由密封圈密封，法兰螺栓连接固定。重复打开扶正板23，下移已安装的立柱1，再在靠近中间柱7的托环12时把扶正板23复位，法兰螺栓连接固定第二个中间柱7，重复上述过程，便将若干中间柱7连接固定。而最后一个中间柱7的上普盘9应同顶柱8的下普盘101连接。当立柱1下端接近海底时调正好立柱1的竖直度，确认立柱1长度合适后用船的力量适当下压立柱1。再将扶正装置3的加强梁24两端分别同固定架20固定。最后通过顶柱8顶部设置的工字钢连接固定平台构架及作业平台4。作业平台4上事先安装好了钻机、吊架以及工作设备和仪器，作业平台4周边下部设裙板，周边上部焊有1m高栏杆，预计作业平台4的总质量约4t，一般情况作业平台4高出扶正船2的甲板0.5-4m。经上下作业平台4的可移动步梯5，工作人员可快速安全地上下作业平台4，开始正常的勘探作业。

本发明用独根立柱1立在海底，作业平台4安装在立柱1的顶部，用锚泊定位的扶正船2扶正立柱1的上部使立柱1保持竖直，扶正船2上所设扶正装置3的扶正板23与立柱1为间隙配合，扶正板23与立柱1可有上、下的差动和角度差动，两种差动可消除潮差涌浪对作业平台4带来的不利因素，也可消除扶正船2摇晃对平台的影响，调整扶正船2的锚泊系统可保持立柱的竖直度，使本作业平台4工作稳定性与自升式平台相当。可在工作平台4上实现各项精准作业，如各类高要求的取样，稳定的金钢石取心钻探和静止触探，十字板等原位测试作业等等。形成结构简单、性能优良，可在水深100m 以内的条件下稳定工作的近海勘探作业平台。