自升式鉆井平臺建造工藝1

李明昕，尹 龍

（大連中遠海運重工有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

近年來，海洋鉆井平臺逐漸興起，成為海洋能源開采的重要利器。其中，自升式鉆井平臺具有能夠自由升降的樁腿。在作業(yè)時，自升式鉆井平臺的樁腿下伸至海底，利用樁腿托起船殼，使船殼底部離開海面一定的距離以避免海浪沖擊[1]。自升式鉆井平臺已逐步成為海洋平臺的主流產(chǎn)品，受到廣大船東的青睞。

本文基于SUPER 116E 型自升式鉆井平臺，對設計及施工過程中遇到的技術難點進行分析，并對建造過程中自主研發(fā)應用的多項建造新技術進行介紹。

1 項目建造難點

本文研究的SUPER 116E 型自升式鉆井平臺屬于獨立腿式超大懸臂結(jié)構(gòu)平臺，主要由1 個近似三角形的主船體以及3 條正方形桁架式樁腿組成。平臺長74.09 m，寬62.80 m，型深7.92 m，樁腿長144.18 m，工作水深100.00 m。下面著重對樁腿和懸臂梁建造過程中的技術難點進行介紹和分析。

1.1 浮態(tài)樁腿對接安裝

SUPER 116E 型平臺共有3 條正方形桁架式樁腿，1 個居中布置于艏部，2 個對稱布置在艉部。每條樁腿長144.18 m，與樁靴連接后總長達到145.55 m。3 條樁腿總質(zhì)量為3 168 t，單條樁腿的平均質(zhì)量為1 056 t[2]。樁腿主要由正方形齒條板與三角形結(jié)構(gòu)焊接而成。自上而下將每條樁腿劃分為14 個分段，第1～3 分段在船臺階段安裝，第4～14 分段需要在平臺漂浮狀態(tài)下進行焊接。水下浮態(tài)樁腿對接安裝是樁腿建造過程中的技術難點，需要進行深入研究。

1.2 懸臂梁整體滑移安裝

作為自升式鉆井平臺的關鍵結(jié)構(gòu)部件，懸臂梁承載著整個鉆井裝置的自重和作業(yè)載荷。懸臂梁通過齒條嚙合傳動在主甲板軌道支撐座內(nèi)前后移動，其對強度和精度的要求相對較高。常規(guī)安裝方法不僅建造周期長，在吊運安裝時對位也較為困難。為縮短建造周期、降低對位難度，目前較熱門的方法為懸臂梁整體滑移安裝，該安裝技術市場需求非常廣泛。

1.3 懸臂梁負載試驗

懸臂梁負荷試驗是自升式鉆井平臺項目后期調(diào)試工作的重點和難點。目前，懸臂梁負載試驗工藝方法尚不成熟，需要相關技術人員對試驗載荷、工裝類型、索具布置等進行不斷研究和優(yōu)化。

2 關鍵工藝技術

在對項目建造難點進行梳理的基礎之上，為保證自升式鉆井平臺項目成功交付，在建造過程中需要自主研發(fā)應用多項新技術。

2.1 浮態(tài)樁腿對接技術

2.1.1 平臺浮態(tài)調(diào)載

鉆井平臺的樁腿需要在碼頭進行浮態(tài)吊裝，計算各樁腿在吊裝前后的吃水情況，并確定壓載水深度。平臺浮態(tài)調(diào)載需要注意以下要點：

1）明確樁腿質(zhì)量及質(zhì)心位置。

2）明確吊裝前平臺各部分質(zhì)量的分項統(tǒng)計情況，需要考慮主船體、吊機底座、駕駛室、上部井架等吊裝前主船體已安裝的結(jié)構(gòu)和設備。

3）明確吊裝前浮態(tài)參數(shù)，包括縱傾、橫傾、艏艉吃水差、左右吃水差等。

4）明確吊裝前壓載艙狀態(tài)，即壓載艙實際吃水狀況。

5）明確吊裝后浮態(tài)參數(shù)，包括縱傾、橫傾、艏艉吃水差、左右吃水差等。

6）明確吊裝前后艙室壓載參數(shù)，包括質(zhì)量、水深等。

7）明確調(diào)載后浮態(tài)參數(shù)，主要包括吃水參數(shù)等。

2.1.2 平樁腿對接工裝

工裝和封固馬板分別焊接在齒條板的兩側(cè)，所有焊縫均需要通過100%磁粉探傷檢驗。工裝由上、下導向板組成，導向塊與封固馬板采用AH36 及以上級別的鋼材。在封固馬板裝焊前吊機至少要保持50%的載荷；在封固馬板裝焊后方可拆鉤。在安裝工程中，上、下導向板的接觸面需要涂一層潤滑脂。

合龍步驟主要包括以下6 點：

1）裝焊上、下導向板。

2）調(diào)節(jié)精度（吊鉤保持50%載荷）。

3） 焊接導向板和封固馬板（焊接完成后拆鉤）。

4）燒焊封固馬板一側(cè)的焊縫。

5）拆除定位塊。

6） 燒焊定位塊一側(cè)的焊縫，然后拆除封固馬板。

2.2 懸臂梁整體滑移安裝技術

為縮短建造周期，將懸臂梁結(jié)構(gòu)、鉆臺、鉆井架等在陸地上集成為鉆井懸臂梁模塊。鉆井懸臂梁模塊質(zhì)量大，質(zhì)心位置偏。采用懸臂梁整體滑移方案進行安裝，利用支撐墩和滾輪小車將鉆井懸臂梁模塊從碼頭滑移上船。

懸臂梁整體滑移安裝技術主要包括如下要點：

1）精準插樁定位

為保障滑移精度，平臺插樁時懸臂梁安裝位置的中心線與建造位置的中心線應盡量一致。

2）懸臂梁滑移特殊工裝設計及軌道鋪設

需要設計一種特殊工裝用于安裝滑移小車并支撐懸臂梁。在鋪設軌道時，不僅要考慮懸臂梁正?；频墓r，還要考慮橫移調(diào)整等工況。

3）懸臂梁陸上橫向調(diào)節(jié)

由于鉆井平臺插樁位置與懸臂梁建造位置存在偏差，為使懸臂梁能精準滑移至安裝位置，需要在碼頭對懸臂梁的橫向位置進行微調(diào)。

4）懸臂梁滑移橫向精度控制

在滑移時，使用2 臺卷揚機牽引懸臂梁，牽引時需保證懸臂梁不能偏離軌道，以保證安裝精度達標。

懸臂梁整體滑移安裝技術成本低，安裝精度較高，建造完整性好，可大幅度縮短自升式鉆井平臺的整體建造周期[3]。

2.3 懸臂梁負載試驗技術

開展懸臂梁負載試驗，通過測量懸臂梁的變形量來評估懸臂梁結(jié)構(gòu)的整體性能[4]。

2.3.1 負載試驗

試驗需要在良好的天氣條件下進行，采用激光經(jīng)緯儀測量特定點的變形量。負載試驗主要包括如下步驟：

1）測量懸臂梁存放位置的初始基線撓度。

2）將懸臂梁移動至試驗位置。

3）使用卷揚機將駁船索具與鉆機相連。

4）使用鉆機提升駁船，靜置一段時間后檢查抱緊裝置的情況，測量懸臂梁的撓度

5）使用鉆機將駁船放入水中，測量懸臂梁恢復后的撓度。

6）重復試驗，記錄數(shù)據(jù)，分析總結(jié)。

2.3.2 負載試驗工裝

通常情況下，需要將水箱和索具、吊杠等組成配重工裝。通過調(diào)整水箱內(nèi)壓載水的多少來滿足試驗負載的要求。

3 結(jié)論

本文基于SUPER 116E 型自升式鉆井平臺，對設計及施工過程中遇到的技術難點進行分析，并對建造過程中自主研發(fā)應用的多項建造新技術進行介紹。研究表明：建造新技術可有效提高建造效率、降低建造成本。本文的研究成果可為自升式鉆井平臺的設計建造提供一定參考。