自升式鉆井平臺(tái)樁腿建造工藝探索

潘志明（海洋石油工程（青島）有限公司，山東青島　266520）

自升式鉆井平臺(tái)樁腿建造工藝探索

潘志明
（海洋石油工程（青島）有限公司，山東青島266520）

伴隨著科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)能源的利用意識(shí)以及方式也在不斷提升，而能源開采這一特殊的行業(yè)也隨著科技創(chuàng)新而出現(xiàn)，其中對(duì)于海洋方面的能源開采主要是一些油井或者是鉆井平臺(tái)，由于開采環(huán)境的特殊性，對(duì)于平臺(tái)的設(shè)計(jì)以及工藝水平也有更高的要求，所以研究和探索自升式鉆井平臺(tái)樁腿建造工藝探索，將對(duì)我國(guó)能源設(shè)備的創(chuàng)新和發(fā)展具有重要的意義。

自升式鉆井平臺(tái)樁腿建造工藝分析和探索

自升式轉(zhuǎn)鉆井平臺(tái)已經(jīng)是現(xiàn)代能源行業(yè)中的一種重要的開采設(shè)備，主要是針對(duì)海洋內(nèi)的石油以及天然氣的探測(cè)開采，而水下作業(yè)的深度也在10至61米不等。以921自升式鉆井平臺(tái)為例，其是由青島海洋石油工程有限公司建成，整體為L(zhǎng)780式三角船型，長(zhǎng)約57米，寬為53.34米，深度達(dá)到7.62米，而樁腿有三個(gè)，底部以樁靴進(jìn)行支持，呈現(xiàn)三角形排布，而筆者將通過(guò)下文，對(duì)21自升式鉆井平臺(tái)的樁腿建造工藝進(jìn)行分析和探索。

1　樁腿的結(jié)構(gòu)以及材料選擇

考慮三角形具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，所以對(duì)于921自升式鉆井平臺(tái)的樁腿排布也遵從等邊三角形結(jié)構(gòu)，而每個(gè)樁腿建采用的建造材料均為ASTM A514 GR.Q材質(zhì)的調(diào)質(zhì)合金鋼板，這種鋼材的優(yōu)點(diǎn)在于高強(qiáng)度，能夠承受約為690MPa的壓強(qiáng)，而抗拉伸的壓強(qiáng)也可高達(dá)931MPa。而斜拉筋和水平拉筋的構(gòu)成材料則是采用無(wú)縫鋼管，其規(guī)格為API 5L X52，最小的支撐壓強(qiáng)在360MPa左右，在-40℃的條件下進(jìn)行V型缺口沖擊的縱向顯示，吸收沖擊的功為34J，就內(nèi)部來(lái)說(shuō)，支撐的材料主要選用材質(zhì)為ASTM A106 GR.B的鋼材，至少能夠承受240MPa的壓強(qiáng)［1］。

2　樁腿制造的過(guò)程

樁腿設(shè)計(jì)制作流程：對(duì)于樁腿制造來(lái)說(shuō)，主要的流程有十二個(gè)，即工程設(shè)計(jì)以及施工圖紙的繪制、施工材料的檢驗(yàn)、拉筋下料。齒條立胎接長(zhǎng)、分片劃地樣、分片制作、分段組裝焊接、分段預(yù)先拼裝、分段噴涂，分段運(yùn)輸以及分段完整組裝。除了工程設(shè)計(jì)以及施工圖紙的繪制和施工材料的檢驗(yàn)，其他的階段均需要通過(guò)嚴(yán)密的測(cè)試環(huán)節(jié)。例如對(duì)于施工材料的檢測(cè)，需要區(qū)分主弦管和支撐管，特別是是材料的精度，都需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的手段將主弦管以及支持管的材料精度保證在許可范圍內(nèi)，并且對(duì)于尺寸不符合規(guī)格的材料進(jìn)行標(biāo)識(shí)，以便后期的調(diào)整工作能夠做到有據(jù)可依。

3　主弦管焊接工藝

3.1主弦管的焊接材料選擇

主弦管是樁腿的一個(gè)重要的構(gòu)成部分，焊接過(guò)程可能包含多個(gè)不同位置的焊接點(diǎn)，例如齒條板之間的焊接，與窗口板之間的焊接以及窗口板和主弦管之間的焊接。一般來(lái)說(shuō)，主弦管的焊接材料為S690鋼，這種鋼由于含碳量在一定的范圍內(nèi)，所以具有高強(qiáng)度［2］。

3.2主弦管的檢測(cè)以及對(duì)接要求

對(duì)接過(guò)程是一個(gè)極其關(guān)鍵的過(guò)程，所以需要步步為營(yíng)，完成主弦管的一層焊接后，相關(guān)檢測(cè)人員都需要進(jìn)行相應(yīng)的尺寸檢查，檢查內(nèi)容包含直線度、水平度以及齒條板上的齒間距，就以齒條板齒間距檢查為例，主要用到的檢查工具以卡尺或者樣板，同時(shí)檢測(cè)人員記錄每次檢測(cè)的數(shù)據(jù)。

4　單片裝配的工藝

單片裝配技術(shù)主要是一種有效提升焊接效率、減少焊接負(fù)擔(dān)的工藝手段，也是支撐管裝配過(guò)程中的一個(gè)重要的流程，一般來(lái)說(shuō)，裝配的場(chǎng)地具有嚴(yán)格的限制，特別需要注意場(chǎng)地本身需要嚴(yán)格保證密封，同時(shí)具有一定的溫度要求，整個(gè)裝配過(guò)程一般需要通過(guò)專用胎架，在裝配前通常需要根據(jù)胎架的樣圖進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，同時(shí)在完成每一步裝配步驟后，都需要驗(yàn)證胎架的精度。

5　分段裝配工藝

而對(duì)于分段裝配工藝來(lái)說(shuō)，與單片裝配具有一定的共同點(diǎn)，那就是對(duì)裝配的場(chǎng)地都需要密封，場(chǎng)地溫度維持在一個(gè)適當(dāng)?shù)闹?。裝配前的準(zhǔn)備工作主要有劃地樣線，然后確定管體中心線、胎架線、其他零件的位置標(biāo)識(shí)，同時(shí)需要在管體兩端標(biāo)出檢測(cè)線。當(dāng)做好充足的準(zhǔn)備后則需要對(duì)之前裝配好的單片進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)流程為：胎架設(shè)置→胎架驗(yàn)收→上水平管體組合件→上右側(cè)管體組合件→上左側(cè)管體組合件→上散裝拉筋管→尺寸坡度最后查驗(yàn)→開始焊接。

6　樁腿建造及合攏整個(gè)工藝流程

因?yàn)闃锻鹊闹睆降木裙钜蠓浅?yán)格，所以必須要把已經(jīng)完成的樁腿大分段，在胎架依據(jù)一定的秩序進(jìn)行串聯(lián)銜接擺放，在固定胎架上進(jìn)行整體的預(yù)合攏，在此過(guò)程中，必須要特別加強(qiáng)對(duì)于不同對(duì)接口處的縱向焊縫的位置，分段預(yù)合攏前的總體測(cè)量測(cè)繪，全面系統(tǒng)的做好相關(guān)數(shù)據(jù)的詳細(xì)記錄。

7　國(guó)內(nèi)外樁腿不同合攏方式工藝對(duì)比

具體來(lái)看，首先是樁靴分段的搭載安裝，主船體的不同分段在搭載場(chǎng)地合攏后，充分的調(diào)整和優(yōu)化平臺(tái)主圖，預(yù)合攏的工裝船體有關(guān)支撐胎架墩位點(diǎn)，為樁靴分段的到位騰出空間，把樁靴分段依據(jù)嚴(yán)格的搭載順序把其放在相關(guān)的位置和區(qū)域內(nèi)，借助可以調(diào)節(jié)的樁靴工裝進(jìn)行找正。

另外就是樁腿分段和樁靴的搭載安裝，樁靴和圍阱定位后，把樁腿分段插入圍阱座與樁靴進(jìn)行相互的對(duì)接。在具體的吊裝過(guò)程中使用激光經(jīng)緯儀等類似的監(jiān)測(cè)器械對(duì)分段接口處的檢驗(yàn)線相互之間的差距進(jìn)行測(cè)量，明確樁腿的垂直度。另外還應(yīng)該同樁腿圍阱，樁腿升降機(jī)構(gòu)的齒輪組相配合的具體位置進(jìn)行確定。定位安裝精度必須要充分的滿足一定的要求和標(biāo)準(zhǔn)。

最后就是樁腿分段合攏安裝，在具體的分段中，在確保分段合攏口焊縫達(dá)標(biāo)之后，依照安裝位置線，安裝兩分段的嵌補(bǔ)齒條和內(nèi)部嵌補(bǔ)加強(qiáng)筋。樁腿分段相互之間的 嵌補(bǔ)段齒條的安裝應(yīng)該在主船體下水后進(jìn)行充分的利用。借助升降系統(tǒng)，把樁靴插到海床中，升樁進(jìn)行搭建合攏口處的腳手架和其他一些有關(guān)的固定設(shè)備。

8　結(jié)語(yǔ)

樁腿是支撐鉆井平臺(tái)正常工作的基礎(chǔ)，同時(shí)也是保證鉆井工作安全性以及可靠性的重要組成部分，所以樁腿的工藝制作也需要格外地注意，特別是對(duì)于材料的選擇方面，盡量選擇一些高強(qiáng)度、高韌性的鋼材，而對(duì)于焊接過(guò)程也需要盡量減少因?yàn)楹附訉?dǎo)致的失誤以及問(wèn)題，最后通過(guò)嚴(yán)密的裝配和檢測(cè)，達(dá)到最終的效果。

［1］鄧津林.自升式鉆井平臺(tái)樁腿腐蝕分析及防護(hù)措施［J］.石油和化工設(shè)備，2014，05（05）:68.

［2］袁瑞，王歡.“救助號(hào)”自升式鉆井平臺(tái)樁腿制作精度控制［J］.武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，12（06）:19-20.