自升式鉆井平臺建造下水技術(shù)創(chuàng)新

陳再玉, 鐘文軍, 高 華, 王 勇, 黃山田, 姬小東

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451)

自升式鉆井平臺建造下水技術(shù)創(chuàng)新

陳再玉, 鐘文軍, 高 華, 王 勇, 黃山田, 姬小東

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451)

自升式鉆井平臺的建造下水技術(shù)隨著不同的場地資源、不同的吊裝設(shè)備能力、不同的設(shè)計理念、不同的項目管理文化等將會有很大的差異，在進行傳統(tǒng)導管架、組塊的場地上進行鉆井平臺的建造將會面臨很多技術(shù)革新，需要對自升式鉆井平臺的設(shè)計建造技術(shù)進行優(yōu)化創(chuàng)新，主要包括懸臂梁鉆臺的稱重技術(shù)、樁腿的建造技術(shù)、下水技術(shù)、懸臂梁負荷試驗技術(shù)等。

自升式鉆井平臺；建造下水；技術(shù)創(chuàng)新

0 引言

自升式鉆井平臺在海洋工程中屬于技術(shù)含量高、風險高、投資高的工程裝備，是海上勘探開發(fā)油氣資源的關(guān)鍵工程裝備，因此對設(shè)計建造單位的能力要求較高，對使用在平臺上的主要設(shè)備和材料要求非常嚴格。對制造傳統(tǒng)海上導管架和組塊的企業(yè)來說，如果能夠順利完成四艘鉆井平臺的制造，將是一次產(chǎn)品升級的重大變革。但同樣面臨許多技術(shù)問題需要解決，就要尋求適用于海洋石油工程股份有限公司的場地資源、吊機資源、項目管理文化等特色的自升式鉆井平臺的設(shè)計建造下水技術(shù)。

1 自升式鉆井平臺簡介

自升式鉆井平臺主要由平臺、樁腿、升降機構(gòu)及鎖緊裝置組成，平臺能沿樁腿升降，一般無自航能力。工作時樁腿下放插入海底，平臺被升到離開海面的安全工作高度，并對樁腿進行預壓、鎖緊，以保證平臺遇到風暴時樁腿不致下陷。完井后平臺降到海面，拔出樁腿并全部提起，整個平臺浮于海面，由拖輪拖到新的井位。

2 自升式鉆井平臺整體設(shè)計建造下水技術(shù)創(chuàng)新

2.1 設(shè)計技術(shù)的優(yōu)化和創(chuàng)新

2.1.1 結(jié)合實際需求進行總體布置技術(shù)優(yōu)化創(chuàng)新

除了升降裝置、部分樁腿材料、凈油機等設(shè)備材料從國外采購外，其余設(shè)備、材料全部國產(chǎn)化，因此海工在詳細設(shè)計階段、在F&G公司所做基設(shè)基礎(chǔ)上，結(jié)合業(yè)主的實際需求、國內(nèi)設(shè)備材料的性能參數(shù)等進行總體布局的優(yōu)化，既要滿足平臺使用空間最大化，也要考慮重量、重心的要求。

2.1.2 先進的設(shè)計理念和設(shè)計工具的應用

在傳統(tǒng)的海洋工程中，為了減少各專業(yè)的互相干涉、操作空間不夠、管線互相碰撞等問題，在設(shè)計早期就開始使用PDMS三維軟件進行建模，將各專業(yè)的相關(guān)信息輸入模型進行干涉、碰撞檢查，同時做好設(shè)計規(guī)劃、校驗、修改的統(tǒng)籌管理協(xié)調(diào)工作。

2.2 自主完成樁腿的建造技術(shù)

以往船廠在鉆井平臺的樁腿建造過程中，在陸地只是進行部分樁腿的接長，剩余樁腿是在鉆井平臺下水后，利用大型浮吊或者在船體上制作專用的工裝進行接長，導致工作量大，精度不好控制，涉及的費用較大。而通過對樁腿總長度、吊機的吊裝能力及吊裝高度、場地的承載力等核算后，把樁腿分為四段來制造，可以利用現(xiàn)有的場地資源進行陸地接長安裝，同時對于船體在陸地的強度、穩(wěn)性也進行了校核，滿足要求。

2.3 建造過程中重量控制技術(shù)

采取重量控制措施主要包括：(1)盡量選擇小規(guī)格型材；(2)優(yōu)先選擇輕型材料和設(shè)備；(3)訂貨時實行超重一票否決制；(4)設(shè)計、訂貨階段每月出一版重量控制分析報告；在施工階段每兩個月出版一版重量控制報告；(5)合同對重量控制要求：輕船重量的增加值為目標值的1%以下，建造完工后的輕船重量可通過傾斜試驗驗證，比最初的目標值輕4.5%。

2.4 自主進行四艘鉆井平臺的兩種不同下水技術(shù)

2.4.1 海洋石油921/922鉆井平臺下水

海洋石油921/922需要在陸地水平滑道建造，采用滑移裝船的方式進行裝船，此類結(jié)構(gòu)物滑移裝船在國內(nèi)外并不多見。結(jié)合海油工程豐富的導管架與組塊裝船經(jīng)驗，將船型結(jié)構(gòu)物采用滑移裝船方式進行裝船。根據(jù)鉆井船船體板薄、剛度小的特點，設(shè)計專用裝船滑靴，在保證船體變形盡量小的情況下，順利將鉆井船滑移至下水駁船上。利用鉆井船船體距中7 620和距中10 973四道強艙壁，設(shè)計四道專用連續(xù)滑靴。根據(jù)船體底板薄弱的特點，滑靴不能剛度太大，以保證船體變形時，滑靴同時變形，同時滑靴剛度又不能太小以確保支撐船體。因此滑靴上表面采用硬木，中間采用工字鋼截面，下表面采用硬木，有效保證了裝船的順利實施。

2.4.2 海洋石油923/924鉆井平臺下水

海洋石油923/924鉆井平臺在船塢船體分段合攏之前船塢的塢門沒有施工完成，相關(guān)的設(shè)備調(diào)試及漂浮試驗也無法進行，因此在船塢注水鉆井船出塢之前必須增加一次船塢注水、排水，以便進行塢門的漂浮試驗和相關(guān)壓排載設(shè)備的調(diào)試。

為了確保船塢注水和排水時海洋石油923/924鉆井平臺的安全，經(jīng)過仔細論證，對兩艘鉆井平臺進行不同的壓載調(diào)平，海洋石油924比海洋石油923鉆井平臺的吃水多0.5 m，以保證兩座鉆井平臺不是同時離開塢墩和同時坐回塢墩。

2.5 船體上進行懸臂梁和鉆臺整體稱重技術(shù)

懸臂梁在井架安裝后，要安裝到平臺上需要高度為62.8 m吊高能力的吊機，針對此問題，對懸臂梁鉆臺結(jié)構(gòu)的稱重方案進行了創(chuàng)新設(shè)計，在懸臂梁鉆臺上的所有附件安裝調(diào)試完成后，在主甲板上直接稱重，此方案可以保證稱重狀態(tài)與完工狀態(tài)的結(jié)構(gòu)重量一致，減少工期，極大地縮減了拆裝工作量及調(diào)試工作量。

2.6 懸臂梁負荷試驗技術(shù)

國內(nèi)船廠在以往建造的自升式鉆井平臺的懸臂梁載荷試驗中，普遍采用的方案是：(1)采用配重塊作為鉆臺立根盒處的試驗載荷物；(2)采用鋼板作為懸臂梁管架區(qū)的試驗載荷物；(3)采用駁船或拖輪作為提升系統(tǒng)(井架、游車、天車、絞車、頂驅(qū)等)的試驗載荷物。由于采用駁船或者拖輪實施的難度大，安全風險較大，因此結(jié)合以往船廠的經(jīng)驗，基于公司現(xiàn)有資源有效利用的原則，關(guān)于替代駁船或者拖輪的方案考慮以下幾種方案：(1)內(nèi)租賃安裝公司浮筒；(2)外租駁船或拖輪；(3)外租稱重水袋；(4)購買稱重水袋。經(jīng)過對比分析，如果采用租賃浮筒完成4艘鉆井平臺的懸臂梁載荷試驗，僅浮筒租賃費用應在400萬元以上，外租水袋完成4艘鉆井平臺的懸臂梁載荷試驗費用應在200萬元以上，而如果采用購買水袋完成4條船的懸臂梁載荷試驗，費用在150萬元左右，完成試驗后，10余個稱重水袋和3臺無線電子稱重儀可作為物資能夠繼續(xù)使用，因此采用買水袋方式進行試驗。

將自升式鉆井平臺建造下水創(chuàng)新技術(shù)與常規(guī)做法進行對比分析，具體結(jié)果見表1。

表1 創(chuàng)新技術(shù)與常規(guī)方法對比表

將設(shè)計數(shù)據(jù)與完工數(shù)據(jù)進行對比分析，具體結(jié)果見表2。

表2 設(shè)計數(shù)據(jù)和建造完工后關(guān)鍵數(shù)據(jù)對比

3 結(jié)論

通過該項目的順利實施，形成了海工特種船舶等高端海洋工程設(shè)計技術(shù)和制造能力，為海工進一步承攬深水浮體結(jié)構(gòu)、特種船舶等高端海洋工程打下了堅實的基礎(chǔ)，為今后拓展業(yè)務提供了強有力的保障。

Jack-up Drilling Platform Construction and Launching Technical Innovation

CHEN Zai-yu， ZHONG Wen-jun, GAO Hua, WANG Yong,HUANG Shan-tian, JI Xiao-dong

(Offshore Oil Engineering Corporation, Ltd.，CNOOC，Tianjin 300451， China)

The jack-up drilling platform construction and launching technology along with the different construction location, different hosting equipment ability, the different design idea, the different project management culture will have the very big different. The traditional offshore plaform and jacket will face many technical innovation for the first time construct it. The traditional jack-up drilling platform construction technology should be optimized according to the actual situation including the cantilever and drilling platform weighing technology, the legs construction technology, launching technology, cantilever and drilling platform loading test technology and so on.

jack-up drilling platform; construction and launching; technical innovation

2013-08-28

陳再玉(1971-)，男，高級工程師。

1001-4500(2014)04-0018-03

P75

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