定海神針-自升式鉆井平臺

    自升式鉆井平臺是海上油田開發的重要設備之一,可用于鉆井、修井、試油、試采等作業。自升式鉆井平臺具有定位能力強、作業穩定性好等優點,且相比鉆井船和半潛式鉆井平臺日租金較低,在近海石油開發中得到廣泛應用。我國共有30多座海上自升式鉆井平臺,占我國移動式鉆井平臺的70%以上。

    第一座自升式平臺是1954年制造的“DeLong-McDermott No.1”號。早期的平臺為矩形船體,使用8或12根管型樁腿。由于平臺需要在更深的海水,更惡劣的海洋環境中工作,所以平臺的設計也在不斷進化,現多采用三角形船體和三個底端帶有樁靴的桁架樁腿。

    自升式平臺主要是由一個駁船型船體(上層平臺)和數個能夠升降的樁腿所組成。這些可升降的樁腿能將船體上升到海面以上一定高度,支撐整個平臺的海上作業。這種平臺既要滿足拖航移位時的浮性、穩性方面的要求,又要滿足作業時座底穩性和強度的要求,以及升降船和升降樁的要求。為適應不同工作水深的需要,須由升降裝置完成升降船和升降樁的工作,并在座底作業時保持平臺固定位置,在拖航時保持樁腿固定位置。

(1) 樁腿

用以扎入海底,來支撐水面以上的工作平臺,有圓筒形及桁架型兩種鋼結構。圓筒形樁腿一般常用3~4根,其外徑約為2~10m,可采用液壓或氣動進行升降。桁架型樁腿一般為3~4個,每個樁腿是一個桁架,其橫截面可以是三角形或正方形,從中國“南海一號”,“勘探二號”自升式鉆井平臺的桁架型樁腿來看,其三角形橫截面的每邊長度為11.5m,三角形的三個頂點處有三根圓管柱,每根管柱直徑為0.76m,樁腿插入海底8m。桁架型樁腿均采用齒輪齒條,以機械傳動方式進行升降:

(2)平臺主體

它本身就是一個駁船甲板,用以安放各種機械設備。工作時,先由拖輪將其拖至井位。拋錨定位后,運用樁腿升降機構將樁腿插入海底,進行預壓后,再用升降機構將船體上升到海面以上一定高度(考慮高潮位并留有余地),即可進行鉆井。完井后,船體降至海面,拔起樁腿并將其升至拖航位置,即可用拖輪拖至新井位。

 (3) 升降裝置

常用的樁腿升降方式有電動液壓式和電動齒輪齒條式。液壓式利用液壓缸的活塞桿的伸縮運動驅動樁腿升降,多用于作業水深較淺的自升式鉆井平臺。齒輪齒條式裝置是將齒條焊接在樁腿上,齒輪則安裝固樁區上,電動齒輪驅動齒條,帶動樁腿升降。

(4) 固樁區

固樁區包括上下導向板,固樁鍥塊和減震器等裝備,主要功能是連接樁腿和船體并傳遞載荷。

(5) 樁腿和樁靴

自升式平臺的樁腿主要有圓筒形及桁架型兩種鋼結構。圓筒形樁腿一般采用3~4根,其外徑約為2~10m,可采用液壓或氣動進行升降。桁架型樁腿一般為3~4個,每個樁腿是一個桁架,其圓截面可以是三角形或正方形。采用齒輪齒條形式進行升降。

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