400ft海洋平臺(tái)樁腿滑移接樁工藝研究

侯勇，張敬，于鵬飛，王建才，吳弦，許明玉

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400ft海洋平臺(tái)樁腿滑移接樁工藝研究

侯勇，張敬，于鵬飛，王建才，吳弦，許明玉

（渤海裝備遼河重工有限公司，遼寧 盤(pán)錦 124010）

近年來(lái)，海洋石油鉆采裝備行業(yè)的發(fā)展受到國(guó)內(nèi)外制造廠家越來(lái)越多的關(guān)注。針對(duì)400ft海洋平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從工藝角度進(jìn)行海洋平臺(tái)樁腿接樁方案的研究，結(jié)合400ft海洋平臺(tái)樁腿大長(zhǎng)度、大重量、大空間的特性，打破常規(guī)的樁腿接樁方案，制定更加符合400ft海洋平臺(tái)樁腿接樁的工藝方案。主要通過(guò)樁腿分段建造、分段吊運(yùn)、分段接樁、滑移導(dǎo)軌、定位合攏等工藝手段，依靠操作方便、安全可靠的工裝，確保400ft海洋平臺(tái)樁腿接樁工作的順利進(jìn)行[1]。

400ft海洋平臺(tái)；樁腿；滑移接樁

海洋資源的開(kāi)發(fā)日益重要，各大石油公司加大了海洋油氣上游投資的力度，淺海和中深海洋鉆井平臺(tái)市場(chǎng)出現(xiàn)回暖跡象。我國(guó)海洋石油鉆井裝備目前還處于初始階段，相關(guān)的裝備和工藝技術(shù)經(jīng)過(guò)研發(fā)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是自升式平臺(tái)發(fā)展勢(shì)頭非常迅猛，成為各類(lèi)平臺(tái)的主力軍，是國(guó)家海工裝備未來(lái)的發(fā)展方向。

1 海洋平臺(tái)接樁情況介紹

海洋平臺(tái)的建造是個(gè)繁雜而漫長(zhǎng)的過(guò)程，海洋平臺(tái)的樁腿接樁工作是整個(gè)建造過(guò)程的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)，主要體現(xiàn)在其建造精度要求高，施工難度大，需要經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)與考慮的工裝，才能保證樁腿接樁的精度要求。

300ft海洋平臺(tái)由于樁腿自身的尺寸和重量等特點(diǎn)，直接采用大型吊機(jī)和工裝配合就能滿足樁腿接樁的工作需要，而400ft海洋平臺(tái)樁腿尺寸和重量更大，400ft海洋平臺(tái)共有三根樁腿，每根樁腿長(zhǎng)度約167 m，整體重量約1200 t，考慮到現(xiàn)場(chǎng)配套吊裝設(shè)備的限制，不可能采用整體吊裝的方式進(jìn)行樁腿接樁工作，上述接樁方案已經(jīng)不能滿足實(shí)際工作需求，必須研究新的工藝方法[2]。

2 400ft海洋平臺(tái)滑移接樁工藝研究

由于400ft海洋平臺(tái)樁腿的長(zhǎng)度和重量等參數(shù)比較大，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)工藝人員研究分析，將400ft海洋平臺(tái)每根樁腿設(shè)計(jì)成6～8個(gè)分段，每個(gè)分段長(zhǎng)度在19～25 m左右，重量在150～180 t不等。先采用樁腿分段單獨(dú)建造的方式完成所有樁腿分段的焊接工作，然后讓完成合攏的自升式海洋平臺(tái)下水，用自航起重船將運(yùn)到舾裝碼頭的樁腿分段進(jìn)行翻身，并吊裝到自升式海洋平臺(tái)甲板上的滑移導(dǎo)軌工裝上，利用滑移導(dǎo)軌工裝和滑移裝置的配合，將樁腿其他分段滑移到指定的安裝位置進(jìn)行接樁焊接工作，最后再重復(fù)采用升船→滑移→定位→合攏→焊接的滑移接樁工藝方案，直至完成所有的樁腿分段的接樁工作。

400ft樁腿滑移接樁工藝方案如下。

（1）400ft自升式海洋平臺(tái)在船臺(tái)上進(jìn)行大合攏，并將各個(gè)樁腿的第一分段、第二分段與樁靴進(jìn)行焊接合攏；同時(shí)，將事先制造完成的滑移導(dǎo)軌工裝安裝到自升式海洋平臺(tái)甲板上的指定位置。以上工序經(jīng)檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行自升式海洋平臺(tái)下水工作。如圖1～圖3。

（2）待自升式海洋平臺(tái)整體下水后，為了樁腿接樁施工的需要，將海洋平臺(tái)的左舷側(cè)靠攏舾裝碼頭并用纜繩等做好固定，同時(shí)將650 t履帶吊車(chē)和100 t汽車(chē)吊移動(dòng)到指定位置，為下一步工序的有效實(shí)施做好準(zhǔn)備。如圖4所示。

圖1 滑移導(dǎo)軌工裝布置圖

圖2 滑移導(dǎo)軌工裝結(jié)構(gòu)圖

圖3 萬(wàn)向式滑移裝置

（3）為了節(jié)省作業(yè)時(shí)間和避免協(xié)助吊車(chē)的往復(fù)移動(dòng)，在舾裝碼頭上滿足吊車(chē)作業(yè)的范圍內(nèi)設(shè)置樁腿分段存放區(qū)和固定工裝存放區(qū)，利用650 t履帶吊車(chē)和100 t汽車(chē)吊協(xié)同完成單個(gè)樁腿分段由水平狀態(tài)到垂直狀態(tài)的90°翻身工作。如圖5所示。

圖4 平臺(tái)左舷靠岸示意圖

圖5 樁腿分段翻身

（4）樁腿分段完成90°翻身動(dòng)作后，撤去100 t汽車(chē)吊。由650 t履帶吊車(chē)將處于垂直狀態(tài)的樁腿分段吊運(yùn)到指定位置，按照工藝方案的要求，利用樁腿固定工裝將樁腿分段安裝到滑移導(dǎo)軌工裝的相應(yīng)位置上，確保樁腿分段與滑移導(dǎo)軌工裝固定牢靠。如圖6所示。

（5）重復(fù)（4）所述步驟，利用650 t履帶吊車(chē)依次將另外兩個(gè)圍井所需的樁腿分段吊放到自升式海洋平臺(tái)甲板上的滑移導(dǎo)軌工裝上，并分別用固定工裝將樁腿分段和滑移導(dǎo)軌工裝固定牢靠，為下一步樁腿分段的滑移工作做好準(zhǔn)備。如圖7所示。

圖6 樁腿分段上船示意圖

圖7 固定樁腿分段與滑移導(dǎo)軌

（6）按照工藝方案的要求，將已經(jīng)上船的樁腿分段依次滑移到各圍井的指定位置，并檢查固定工裝是否牢靠。對(duì)于左舷和舷首部位的圍井來(lái)說(shuō)，可以利用固定在滑移導(dǎo)軌工裝端部的5T氣動(dòng)絞車(chē)?yán)瓌?dòng)樁腿分段直接到相應(yīng)圍井的指定位置；右舷側(cè)的樁腿分段滑移時(shí)，需要進(jìn)行一次折線滑移方可使樁腿分段滑移到指定位置。如圖8所示。

（7）將3個(gè)樁腿分段滑移到各圍井的指定位置后，檢查各樁腿分段固定是否牢靠，無(wú)異常方可進(jìn)行平臺(tái)升船操作，將船整體上升到樁腿分段合攏口低于滑移導(dǎo)軌工裝上表面300～500 mm，如圖9所示。

（8）升船操作完成后，按照工藝方案的要求，將樁腿分段滑移到合攏口之上，并將上下兩個(gè)樁腿分段的合攏口進(jìn)行對(duì)中粗調(diào)，直至達(dá)到工藝方案的精度要求，如圖10所示。

圖8 樁腿分段在平臺(tái)上滑移到預(yù)定位置示意圖

圖9 平臺(tái)升船示意圖

圖10 樁腿分段滑移對(duì)正定位示意圖

（9）上述各操作達(dá)到工藝方案的要求后，將平臺(tái)進(jìn)行整體降船操作，降到兩個(gè)樁腿分段的對(duì)正位置處并進(jìn)行相互咬合檢驗(yàn)，并對(duì)兩個(gè)樁腿分段合攏口的對(duì)中進(jìn)行精調(diào)，達(dá)到工藝方案要求的精度值，然后對(duì)樁腿分段進(jìn)行固定。

（10）對(duì)已經(jīng)完成樁腿分段對(duì)中精調(diào)的合攏口進(jìn)行焊前報(bào)驗(yàn)，為樁腿接樁的焊接工作做好準(zhǔn)備。到此400ft海洋平臺(tái)單個(gè)樁腿分段的接樁工藝全部完成，采用相同的工藝方法完成后續(xù)樁腿分段的接樁工作。

圖11 萬(wàn)向式折線滑移接樁現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3 結(jié)語(yǔ)

樁腿轉(zhuǎn)向滑移接樁工藝在400ft自升式鉆井平臺(tái)樁腿建造中首次應(yīng)用，工藝是對(duì)現(xiàn)在普遍采用的樁腿接樁工藝的技術(shù)改進(jìn)。這種工藝方法適合400ft自升鉆井平臺(tái)樁腿的水下合攏工作，可滿足單座或者多座平臺(tái)的同時(shí)建造工作。采用這種工藝方法對(duì)樁腿進(jìn)行接樁工作，即取消了大噸位自航起重船的使用，可有效降低平臺(tái)的建造成本、縮短建造周期，同時(shí)也可以很好地保證樁腿對(duì)接的精度要求，整個(gè)操作過(guò)程安全可靠。

[1]中國(guó)船級(jí)社. 海上移動(dòng)平臺(tái)入級(jí)與建造規(guī)范[S]. 北京：人民交通出版社，2005.

[2]黃俊宏. 自升式平臺(tái)樁腿的建造原則工藝分析[J]. 船舶工程，2010（32）：15-17.

[3]楊建平. 自升式井架計(jì)算分析及拉力試驗(yàn)[J]. 機(jī)械研究與應(yīng)用，2016，29（04）：129-132

Research on Pile Technology of 400ft Offshore Platform Pile Leg Slip Joint

HOU Yong，ZHANG Jing，YU Pengfei，WANG Jiancai，WU Xian，XU Mingyu

( China Petroleum Liaohe Equipment Company, Panjin124010, China )

In recent years, the development of offshore oil drilling and production equipment industry has been paid more and more attention by domestic and foreign manufacturers. In this paper, according to the structural characteristics of 400 ft offshore platform, the pile-leg connection scheme of offshore platform is studied from the technical point of view. combined with the characteristics of large length, large weight and large space of 400 ft offshore platform, the conventional pile-leg connection scheme is broken, and the process scheme more in line with the 400 ft offshore platform pile-leg connection scheme is formulated. Mainly through the pile leg section construction, section lifting, section pile, sliding guide rail, positioning closed and other technical means, rely on convenient operation, safe and reliable tooling, to ensure that the 400 ft offshore platform pile leg connection work smoothly.

400ft offshore platform；leg；slip joint pile

TE52

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2018.05.019

1006－0316 (2018) 05－0072－04

2017－07－05

中國(guó)石油渤海石油裝備制造有限公司《CP400自升式鉆井平臺(tái)研制》（Y-12M000216）

侯勇（1974－），男，四川武勝縣人，工程師，主要從事石油鉆采設(shè)備、海洋工程建造工藝的研究工作；張敬（1978－），男，山東曹縣人，高級(jí)工程師，主要從事石油鉆采設(shè)備的研究工作。