CN116815752A - 一种桩靴分段、自升式钻井平台及桩靴分段的安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种桩靴分段、自升式钻井平台及桩靴分段的安装方法，涉及自升式平台桩靴安装领域，包括底板，胎架，底板设于胎架上，底板的敞口为倒圆锥体，底板包括底部加强材、环形隔板、环形加强材、底强隔板和径向隔板，还包括侧板和顶板，底部加强材、环形隔板、环形加强材、底强隔板和径向隔板在倒圆锥体结构上连接侧板和顶板。本发明桩靴加大设计样式，较常规方法，用料节约了近三分之二，大幅缩短建造周期，减少船坞内施工量，节约了较大人工成本，提高经济效益，且桩靴加大的时间短，效率高，无需全部替换现有桩靴只需要新增至少一个桩靴分段即可实现加大的目的，成本低，且安装方便，不会受坞边吊机起重能力的限制。

Description

一种桩靴分段、自升式钻井平台及桩靴分段的安装方法

技术领域

本发明涉及自升式平台桩靴安装领域，尤其涉及一种桩靴分段、自升式钻井平台及桩靴分段的安装方法。

背景技术

自升式钻井平台在浅海区海洋石油开发中得到了广泛的应用。这种平台是一种钻井设备，通常用于海上油气勘探和开发。它可以通过液压或机械系统自动升降，并且在运行时不需要固定于海床或地面，而是依靠自身的浮力维持平衡。自升式钻井平台通常拥有高度和稳定性，可以承受较强的风浪和海浪条件，可进行深水作业，也适用于复杂的海洋环境。该设备通常包括钻井塔、支腿、钻井操作控制室、生活区等组件。

然而由于浅海油田海域地质及海况较复杂，为规避穿刺风险，自升式平台大桩靴化是未来主要发展趋势。自升式平台大桩靴化是指对自升式钻井平台所使用的桩靴进行加大处理，以便其可以更好地适应复杂的海底环境和更深的水深，在执行钻井、采油等作业时可以保持稳定性和平衡性。传统的自升式钻井平台桩靴尺寸相对较小，无法满足一些特殊条件下的要求，因此需要对桩靴进行加大处理，增强其稳定性和承载能力，以保证设备在不断变换的海洋环境中的安全运行。

桩靴与桩腿组成的整体，是支撑平台上部结构的主要架式结构，也是钻井平台重要组成构件，即桩靴和桩腿形成一个整体，是支撑平台上部结构的主要架式结构之一，同时也是钻井平台的重要组成构件。它们的作用是保证平台稳定地停留在海洋环境中，并承受来自上部结构、设备和工程物资等各项重量和载荷的力量，以确保钻井和生产作业的安全和顺利进行。

针对现有的小桩靴平台要实现桩靴加大这种功能，现有的方法存在不少问题。其中主要的两种方法是：一是将原桩靴整体拆除，新造一个大桩靴再进行安装；二是在原桩靴前后左右新加延伸分段，分若干个分段拼接安装到原桩靴周围，实现桩靴加大。

然而，这些方法都存在各种不便和限制，比如原桩靴整体拆除需要在干船坞内完成，占用时间较长，成本巨大且经济效益不佳；同时，新造的大桩靴也需要通过起重机进行安装，同样受限于坞边吊机的起重能力，难以实现大规模的桩靴加大。而在第二种方法中，虽然可以通过分段拼接来实现桩靴加大，但分段过大时则容易产生散装件，施工时间也较长，同样占用坞期，经济效益也不尽理想。

因此，寻找一种更为高效、便捷和经济的桩靴加大方案就显得尤为必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有自升式平台桩靴加大方案需要长时间占用船坞内施工修期、新造一个桩靴耗费较多物料和人工成本、坞边吊机起重能力受限的问题，目的在于提供一种桩靴分段、自升式钻井平台及桩靴分段的安装方法，解决上述问题。

一种桩靴分段、自升式钻井平台及桩靴分段的安装方法，包括底板，胎架，所述底板设于所述胎架上，所述底板的敞口为倒圆锥体，所述底板包括底部加强材、环形隔板、环形加强材、底强隔板和径向隔板，还包括侧板和顶板，所述底部加强材、所述环形隔板、所述环形加强材、所述底强隔板和所述径向隔板在所述倒圆锥体结构上连接所述侧板和所述顶板。

进一步地，还包括至少4个支撑工装，用于在运输和安装过程中支撑桩靴。

进一步地，多个所述环形隔板和多个环形加强材被安装在底板和桩靴底强隔板之间。

进一步地，所述侧板和所述顶板被依次安装到所述底板上。

本发明还提出了一种自升式钻井平台，包括：

钻井平台；

连接到所述钻井平台的至少一个平台腿；

还包括用于连接到每个所述平台腿和原桩靴组合底部的、如上述的桩靴分段。

本发明还提出了一种桩靴安装方法，用于安装至少2个桩靴分段，包括以下步骤：

S1，通过浮吊将至少2个所述桩靴分段分别运输至船坞内；

S2，用限位绳连接相邻的两个桩靴分段，向坞内注入足够的水使所述桩靴分段漂浮起来；

S3，通过调整坞边拉移绞车，拉移两个所述桩靴分段移动，触碰到定位高墩后停止拉移；

S4，排出水使所述桩靴分段下降，直至所述桩靴分段的至少一个支撑工装落在坞底上；

S5，使用定位车顶升至少2个桩靴分段，并对所述至少2个桩靴分段和所述原桩靴进行焊接以完成安装。

进一步地，其中所述桩靴分段具有倒圆锥体的敞口式结构。

进一步地，所述支撑工装为4个，4个所述支撑工装在桩靴脱离胎架后安装于桩靴底部，用于在运输和安装过程中支撑至少1个所述桩靴分段的一个。

本发明另一方面实施例提出了：还包括以下步骤：

S6，用浮吊将第3个桩靴分段吊运至坞底；

S7，将钻井平台牵引进坞内，直至平台腿上方对齐3个桩靴分段；

S8，使用定位车顶升所述3个桩靴分段，微调所述3个桩靴分段的位置以对齐原桩靴的底部，并对所述3个桩靴分段和所述原桩靴进行焊接以完成安装。

本发明另一方面实施例提出了其中所述S7中的定位车为液压三维定位车。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种桩靴分段，用料节约了近三分之二，大幅缩短建造周期，减少船坞内施工量，节约了较大人工成本，提高经济效益，且桩靴加大的时间短，效率高，无需全部替换现有桩靴只需要新增至少一个桩靴分段即可实现加大的目的，成本低，且安装方便，不会受坞边吊机起重能力的限制；

2、本发明一种自升式钻井平台，可大幅缩短建造周期，减少船坞内施工量，节约了较大人工成本，提高经济效益；

3、本发明一种桩靴分段的安装方法，桩靴分段坞内转运采用漂浮拉移定位方法，减少吊装风险，并且不再受制船坞吊机起重能力限制，也解决浮吊吊运趴臂距离不足的问题；且加大新桩靴分段安装采用液压三维定位车顶升固定，较之于传统的手动葫芦人工拉升效率更高，同时安全性更好。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本发明的限定。其中：

图1是根据本发明一个实施例的桩靴分段的示意图(主视图)；

图2是根据本发明一个实施例的桩靴分段的立体示意图；

图3是根据本发明一个实施例的桩靴分段安装了侧板和顶板的立体示意图；

图4是根据本发明一个实施例的桩靴分段的组装示意图；

图5是根据本发明一个实施例的浮吊吊运示意图的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的桩靴分段漂浮拉移的示意图(俯视图)；

图7是根据本发明一个实施例的桩靴分段漂浮拉移到位的示意图；

图8是根据本发明一个实施例的3个桩靴分段分布的示意图；

图9是根据本发明一个实施例的桩靴分段的顶升设备布置平面示意图；

图10a及图10b是根据本发明一个实施例的桩靴分段顶升前后的示意图。

附图标记：

100-桩靴分段，101-底板，102-底部加强材，103-环形隔板，104-环形加强材，105-底强隔板，106-径向隔板，107-人孔，108-侧板，109-顶板，110-支撑工装，200-胎架，300-浮吊，400-绞车，500-限位绳，600-定位高墩，700-定位车，800-原桩腿，900-原桩靴，1000-坞门。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明一种桩靴分段100、自升式钻井平台及桩靴分段100的安装方法，包括底板101，胎架200，所述底板101设于所述胎架200上，所述底板101的敞口为倒圆锥体，所述底板101包括底部加强材102、环形隔板103、环形加强材104、底强隔板105和径向隔板106，还包括侧板108和顶板109，所述底部加强材102、所述环形隔板103、所述环形加强材104、所述底强隔板105和所述径向隔板106在所述倒圆锥体结构上连接所述侧板108和所述顶板109。

在一些实施方式中，自升式平台桩靴加大设计方式，如图1至图3所示，底板101的外观是敞口倒圆锥体样式，如图4所示，桩靴分段100整体主要按照以下安装方法组成：

桩靴底板101通过倒圆锥体拼接，平铺在胎架200上；底板101上依次安装底部加强材102、环形隔板103、环形加强材104、桩靴底强隔板105、径向隔板106。隔板上布置若干人孔107用于通行，然后桩靴侧板108和桩靴顶板109对底板101及其安装的结构形成合围。

其中，倒圆锥体(inverted cone)是一个几何图形，它由一个底面为圆形的圆锥体翻转过来，成为顶部为圆形的几何体。与圆锥体不同的是，倒圆锥体的底面比顶面更大。倒圆锥体在数学、工程和建筑等领域中都有广泛的应用。例如，在建筑设计中，倒圆锥体可以被用作塔楼或建筑物的基础结构，通过这种方式提高建筑物的稳定性和承重能力。

底部加强材102(Bottom Strengthening)：可以是钢材或类似的材料，用于增强自升式平台的底部结构，以支撑平台在海洋中的重量和荷载。

环形隔板103(Annular Bulkhead)：通常是由钢制成的环形板，用于分隔和固定平台的各个区域，并防止水流进入平台内部。它们还有助于支撑平台整体结构，提高其稳定性。

环形加强材104(Annular Reinforcement)：类似于底部加强材102，但位于平台的上部，通常是环形的，并固定在平台的圆周边缘处。它们也用于增强平台的结构，提高其承载能力。

底强隔板105(Bottom Strongback)：与底部加强材102类似，但通常更窄更长，用于进一步增强平台底部结构，以支撑平台在浅水区域的行驶和操作。

径向隔板106(Radial Bulkhead)：与环形隔板103类似，但垂直于平台的轴线，用于将平台分成若干个相对独立的区域，并增加平台整体的稳定性和结构强度。

这些元件通常都是由高强度钢材或类似的材料制成，以满足自升式钻井平台在海洋环境中的要求。

如此，在一些实施方式中，可以让桩靴分段100拆分成3个顶板109和侧板108的组合，再通过连接底板101、侧板108和顶板109组成桩靴分段100，解决现有自升式平台桩靴加大方案需要长时间占用船坞内施工修期、新造一个桩靴耗费较多物料和人工成本、坞边吊机起重能力受限的问题，且桩靴加大的时间短，效率高，无需全部替换现有桩靴只需要新增至少一个桩靴分段100即可实现加大的目的，成本低，且安装方便，不会受坞边吊机起重能力的限制。

还包括至少4个支撑工装110，用于在运输和安装过程中支撑桩靴。

本实施例中，如图1所示，在安装桩靴侧板108和桩靴顶板109对底板101及其结构形成合围之后，最后在桩靴分段100底部安装至少4个支撑工装110用于桩靴的支撑。支撑工装110可以是以下类型的一种或多种：

桩靴支撑架(Pile Boot Support Stand)：这是一种专门设计用于支撑桩靴的工具，通常由钢制成。它们可以在运输和安装过程中提供额外的支撑，并防止桩靴在处理和移动过程中因受力而变形或损坏。

支撑柱(Support Column)：这些是一种直立的支撑工具，通常由金属制成，可用于支撑桩靴并提供额外的稳定性。支撑柱通常与其他支撑结构一起使用，以确保桩靴在运输和安装过程中保持正常姿态。

支撑平台(Support Platform)：支撑平台通常是一个扁平的、能够承受重量的工作平台，可放置在桩靴下方，提供更广泛的支撑面积和额外的稳定性。支撑平台通常由木材或金属制成，以适应不同的工作场景。

充气袋(Inflatable Bag)：充气袋是一种轻便的支撑工具，通常采用橡胶或塑料制成，可通过充气增加支撑力。在运输和安装桩靴时，充气袋可以放置在其周围，并通过充气将其保持在正确的位置，以避免因受力而发生变形或损坏。

多个所述环形隔板103和多个环形加强材104被安装在底板101和桩靴底强隔板105之间。

如此，设置多个所述环形隔板103和环形加强材104的组合，可以有效防止海水灌入，保证桩靴的稳定，有助于支撑平台整体结构，提高其稳定性。

所述侧板108和所述顶板109被依次安装到所述底板101上。

如此，可以保证安装顺序不会发生混乱，便于标准化，提高安装效率。

本发明一种实施例还提出了一种自升式钻井平台，包括：

钻井平台；

连接到所述钻井平台的至少一个平台腿；

还包括用于连接到每个所述平台腿和原桩靴900组合底部的、如上述任一实施例所述的桩靴分段100。

具体的，至少一个平台腿，如图10a或图10b所示，以一个平台腿为例，称为原桩腿800。

在一些实施方式中，钻井平台被原桩腿800支撑，以完成钻井作业。原桩腿800与原桩靴900连接在一起，共同构成新桩腿，安装在上述实施例中的桩靴分段100上。

如此，可大幅缩短建造周期，减少船坞内施工量，节约了较大人工成本，提高经济效益。

本发明一种实施例还提出了一种桩靴安装方法，用于安装至少2个桩靴分段100，包括以下步骤：

S1，通过浮吊300将至少2个所述桩靴分段100分别运输至船坞内；

S2，用限位绳500连接相邻的两个桩靴分段100，向坞内注入足够的水使所述桩靴分段100漂浮起来；

S3，通过调整坞边拉移绞车400，拉移两个所述桩靴分段100移动，触碰到定位高墩600后停止拉移；

S4，排出水使所述桩靴分段100下降，直至所述桩靴分段100的至少一个支撑工装110落在坞底上；

S5，使用定位车700顶升至少2个桩靴分段100，并对所述至少2个桩靴分段100和所述原桩靴900进行焊接以完成安装。

具体的，如图5至图9所示，在一些实施方式中，可包括以下步骤：

如图5所示，用浮吊300吊装桩靴分段100装运到船坞内，用支撑工装110支撑在坞底；

如图6所示，至少2个桩靴分段100之间用限位绳500连接，坞内注水，到一定水深后每个桩靴分段100漂浮起来；

其中，限位绳500可为钢丝绳。通过调整四台坞边拉移绞车400，拉移至少2个桩靴分段100同步平移。如图7所示，至少2个桩靴分段100触碰到定位高墩600后停止拉移。

然后，通过将船坞内排水，使至少2个桩靴分段100下降，至少2个桩靴分段100底部的支撑工装110坐落于坞底，并对所述至少2个桩靴分段100和所述原桩靴900进行焊接以完成安装。

如此，桩靴分段100坞内转运采用漂浮拉移定位方法，减少吊装风险，并且不再受制船坞吊机起重能力限制，也解决浮吊300吊运趴臂距离不足的问题；且加大新桩靴分段100安装采用液压三维定位车700顶升固定，较之于传统的手动葫芦人工拉升效率更高，同时安全性更好。

其中所述桩靴分段100具有倒圆锥体的敞口式结构。

其中，倒圆锥体是一个几何图形，它由一个底面为圆形的圆锥体翻转过来，成为顶部为圆形的几何体。与圆锥体不同的是，倒圆锥体的底面比顶面更大。倒圆锥体在数学、工程和建筑等领域中都有广泛的应用。例如，在建筑设计中，倒圆锥体可以被用作塔楼或建筑物的基础结构，通过这种方式提高建筑物的稳定性和承重能力。

所述支撑工装110为4个，4个所述支撑工装110在桩靴脱离胎架200后安装于桩靴底部，用于在运输和安装过程中支撑至少1个所述桩靴分段100的一个。

一种示例性的技术方案中，通过上述实施例已完成效果描述，此处不再赘述。

还包括以下步骤：

S6，用浮吊300将第3个桩靴分段100吊运至坞底；

S7，将钻井平台牵引进坞内，直至平台腿上方对齐3个桩靴分段100；

S8，使用定位车700顶升所述3个桩靴分段100，微调所述3个桩靴分段100的位置以对齐原桩靴900的底部，并对所述3个桩靴分段100和所述原桩靴900进行焊接以完成安装。

在一些实施方式中，如图8所示，靠近坞门1000的第3个桩靴分段100直接用浮吊300装运至坞底，和所述2个桩靴分段100共同构成的3个桩靴分段100呈三角形分布，如此，可以使得加大桩靴后更加稳定。

所述S7中，通过钻井平台牵引进坞，平台桩腿到达3个桩靴分段100正上方后，平台停止牵引移动，船坞排水，钻井平台坐墩。如图9所示，四台定位车700运至在新桩靴分段100底部；

所述S8中，如图10a和图10b所示，在定位车700把桩靴分段100顶升后，微调每个桩靴分段100的位置至原桩靴900底部对齐，进行结构焊接，完成桩靴加大工程。

其中所述S7中的定位车700为液压三维定位车700。

其中，液压三维定位车700是一种用于车辆维修和保养的专业设备。它可以通过使用高精度液压缸和传感器，对车辆底盘进行多向力控制，以实现精确的三维定位和调整。使用液压三维定位车700可以快速、准确地诊断并解决车辆悬挂和转向系统的问题，提高车辆的行驶稳定性和安全性。

在本发明中选择液压三维定位车700时，需要考虑以下几个关键因素：

车辆类型：不同类型的车辆具有不同的重量和尺寸特征，因此需要根据车辆类型选择合适的液压三维定位车700型号，本发明采用工程车作为液压三维定位车700。

重量承载能力：液压三维定位车700需要能够支撑和承载车辆的重量，因此需要选择具有足够承载能力的型号，以确保安全和稳定性。本发明采用的液压三维定位车700根据桩靴分段100的重量来设置，但不限于此。

控制精度：液压三维定位车700的控制精度直接影响其定位和调整的准确性和精度。因此，在选型时需要考虑到控制系统的精度和稳定性。

操作便捷性：液压三维定位车700的操作和调整需要精准、快速完成，因此需要选择操作简便、易于调整的型号。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种桩靴分段，用料节约了近三分之二，大幅缩短建造周期，减少船坞内施工量，节约了较大人工成本，提高经济效益，且桩靴加大的时间短，效率高，无需全部替换现有桩靴只需要新增至少一个桩靴分段即可实现加大的目的，成本低，且安装方便，不会受坞边吊机起重能力的限制；

2、本发明一种自升式钻井平台，可大幅缩短建造周期，减少船坞内施工量，节约了较大人工成本，提高经济效益；

3、本发明一种桩靴分段的安装方法，桩靴分段坞内转运采用漂浮拉移定位方法，减少吊装风险，并且不再受制船坞吊机起重能力限制，也解决浮吊吊运趴臂距离不足的问题；且加大新桩靴分段安装采用液压三维定位车顶升固定，较之于传统的手动葫芦人工拉升效率更高，同时安全性更好。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

在本说明书的描述中，参考术语″一个实施例″、″一些实施例″、″示例″、″具体示例″、或″一些示例″等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语″第一″、″第二″仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有″第一″、″第二″的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，″多个″的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

Claims (10)

1.一种桩靴分段，包括底板(101)，胎架(200)，所述底板(101)设于所述胎架(200)上，其特征在于，所述底板(101)的敞口为倒圆锥体，所述底板(101)包括底部加强材(102)、环形隔板(103)、环形加强材(104)、底强隔板(105)和径向隔板(106)，还包括侧板(108)和顶板(109)，所述底部加强材(102)、所述环形隔板(103)、所述环形加强材(104)、所述底强隔板(105)和所述径向隔板(106)在所述倒圆锥体结构上连接所述侧板(108)和所述顶板(109)。

2.根据权利要求1所述的一种桩靴分段，其特征在于，还包括至少4个支撑工装(110)，用于在运输和安装过程中支撑桩靴。

3.根据权利要求1所述的一种桩靴分段，其特征在于，多个所述环形隔板(103)和多个环形加强材(104)被安装在底板(101)和桩靴底强隔板(105)之间。

4.根据权利要求1所述的一种桩靴分段，其特征在于，所述侧板(108)和所述顶板(109)被依次安装到所述底板(101)上。

5.一种自升式钻井平台，其特征在于，包括：

钻井平台；

连接到所述钻井平台的至少一个平台腿；其特征在于，

还包括用于连接到每个所述平台腿和原桩靴(900)组合底部的、如权利要求1至4任一所述的桩靴分段(100)。

6.一种桩靴分段的安装方法，用于安装至少2个桩靴分段，其特征在于，包括以下步骤：

S1，通过浮吊(300)将至少2个所述桩靴分段(100)分别运输至船坞内；

S2，用限位绳(500)连接相邻的两个桩靴分段(100)，向坞内注入足够的水使所述桩靴分段(100)漂浮起来；

S3，通过调整坞边拉移绞车(400)，拉移两个所述桩靴分段(100)移动，触碰到定位高墩(600)后停止拉移；

S4，排出水使所述桩靴分段(100)下降，直至所述桩靴分段(100)的至少一个支撑工装(110)落在坞底上；

S5，使用定位车(700)顶升至少2个桩靴分段(100)，并对所述至少2个桩靴分段(100)和所述原桩靴(900)进行焊接以完成安装。

7.根据权利要求6所述的一种桩靴分段的安装方法，其特征在于，其中所述桩靴分段(100)具有倒圆锥体的敞口式结构。

8.根据权利要求6所述的一种桩靴分段的安装方法，其特征在于，所述支撑工装(110)为4个，4个所述支撑工装(110)在桩靴脱离胎架(200)后安装于桩靴分段(100)的底部，用于在运输和安装过程中支撑至少1个所述桩靴分段(100)的一个。

9.根据权利要求6所述的一种桩靴分段的安装方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S6，用浮吊(300)将第3个桩靴分段(100)吊运至坞底；

S7，将钻井平台牵引进坞内，直至平台腿上方对齐3个桩靴分段(100)；

S8，使用定位车(700)顶升所述3个桩靴分段(100)，微调所述3个桩靴分段(100)的位置以对齐原桩靴(900)的底部，并对所述3个桩靴分段(100)和所述原桩靴(900)进行焊接以完成安装。

10.根据权利要求9所述的一种桩靴分段的安装方法，其特征在于，其中所述S7中的定位车(700)为液压三维定位车。