自升式钻井平台桩腿设计

常见自升式海洋平台升降结构对比分析班级：学号：姓名：目录一、自升式平台简介 (3)二、现有常见升降结构 (4)1、圆柱型桩腿一单环梁液压升降装置 (4)2、方壳型桩腿—双环梁液压升降装置 (6)3、桁架型桩腿一齿轮齿条升降装置 (7)三、升降系统的对比 (8)1、桩腿结构形式对比 (8)2、触底形式对比 (9)3、升降装置对比 (10)4、动力源对比 (11)一、自升式平台简介自升式平台是一种海上活动式钻井装备，目前是我国海洋石油勘探中使用最多的一种钻井平台，由于其作业稳定性好和定位能力强，在大陆架海域的油气勘探开发中居极其重要的地位。

自升式平台主要由平台主体、桩腿、升降锁紧装置、钻井装置(包括动力设备和起重设备)以及生活楼(包括直升飞机平台)等组成。

平台在工作时用升降装置将平台主体提升到海面以上，使之免受海浪冲击，依靠桩腿的支撑稳定的站立在海底进行钻井作业。

完成任务后，降下平台主体到海面，拔起桩腿并将其升至拖航位置，即可拖航到下一个井位作业。

因此，支撑升降系统的结构对自升式海洋工作平台的安全有着至关重要的作用。

自升式平台的工作状态如图一所示。

图一二、现有常见升降结构支撑升降系统作为自升式平台中的核心部分，在平台的设计建造中历来受到高度重视，其性能的优劣直接影响到平台的安全和使用效果。

最常用的升降装置是齿轮齿条式和顶升液压缸式。

具体可见下表壳体桩腿是封闭型桩腿，其桩腿截面有圆形和方形两种形式；桁架式桩腿截面有三角形和四方形两种形式。

不同截面形状的桁架式和壳体式桩腿与不同类型的升降驱动方案相互组合，衍生出多种能够实现升降平台功能的支撑升降系统类型。

1、圆柱型桩腿一单环梁液压升降装置销子、销孔和项升液压缸是一种升降装置。

系统原理图如图二。

图二每一桩腿有两组液压动作的插销和一组顶升液压缸。

当装在环梁上的一组环梁销插入到桩腿的销孔中时，一组顶升液压缸的同步动作即可使环梁及销子带动桩腿(或平台主体)升降一个节距，然后进行换手：将锁紧销推入到桩腿的销孔中，退出环梁销，液压缸和环梁复位，下一个工作循环开始。

121“振海一号”自升式钻井平台是一种用于海上石油和天然气勘探、开采工程作业的钻井装置，其可以依靠自身的升降系统完成主体结构的上下升降作业，以达到在不同深度的海域作业的要求。

该自升式钻井平台主要由主船体、上层建筑、桩靴、桩腿、升降系统结构、悬臂梁、钻台和直升机平台几大部分组成。

“振海一号”自升式钻井平台入美国船级社（ABS），在其结构设计建造中，主要包括结构强度计算、材料选取、焊接设计三大方面。

下面就从上述三大方面按照自升式钻井平台的几大组成部分的结构设计需要满足的规范规则分别进行研究。

图1　“振海一号”主甲板布置图图2　“振海一号”侧视图1　结构强度计算1.1　主船体结构及上层建筑结构设计“振海一号”自升式钻井平台的主船体结构与上层建筑结构和船舶产品基本类似，这两个部位的结构强度计算主要分为有限元强度分析、结构疲劳及屈曲校核以及结构规范计算。

1.1.1　有限元强度分析。

该项分析利用专业的有限元软件，依据初步结构图纸，建立主船体和上层建筑的模型，在模型中加载主船体各种工况下受到的不同载荷，确定结构强度是否满足要求。

这些载荷主要包括设计载荷、环境载荷和重力载荷。

设计载荷主要是依据说明书中对各种工况的要求“振海一号”自升式钻井平台设计规范规则研究郑学金（上海振华重工（集团）股份有限公司海工院，上海 200125）摘要：海洋平台结构复杂，工作环境条件苛刻，对其结构设计建造需要满足的规范规则也有特殊的要求。

文章通过对“振海一号”自升式钻井平台结构设计建造需满足的规范规则研究，希望能够对进一步提高我国自升式钻井平台结构设计的能力及水平起到抛砖引玉的作用。

关键词：“振海一号”；自升式平台；结构规范；屈曲校核；钻井装置；升降系统中图分类号：U671 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）28-0121-032012年第28期（总第235期）NO.28.2012（CumulativetyNO.235）确定，重力载荷中的平台重量等可以按照平台实际重量确定，环境载荷及重力载荷中的甲板载荷则需要按照相关的规范规则来确定，具体涉及如下规范规则：船级社规范：对于环境载荷，包括风载荷、波浪载荷和海流载荷，各大船级的平台规范中都有明确的计算公式，载荷选取可以按照公式进行计算，因为每个船级社的公式和系数选取可能有些不同，所以得出的结果也就稍微有些差别，因此，我们在载荷选取时，应按照平台入级船级社的规范进行计算。

40自升式钻井平台桩腿加长实践高德友;李洪涛;金学义【摘要】平台老龄化已成为中海油服钻井装备发展的瓶颈,船龄在30年以上的平台已占现有平台的30％～40％.如何充分发挥这些平台的作业能力,使其在原有设计的基础上,进行重新评估,改造提升其作业能力及适应范围,使其能完成典型区域的作业,已成为重要课题列入装备管理的日程中.本文主要介绍了一国产平台通过论证、计算并对桩腿进行加长,使其在满足作业环境工况及设计规范情况下,适应了作业任务.%The aging of the drilling rigs has become the choke point for the development of offshore drilling equipments. At present,the drilling rigs over 30 years account for 30% -40% of the current drilling rigs in cosl. The issue of demonstrating their capabilities at the full capacity, finishing the operations in the typical fields through re-evaluation, upgrade to strengthen their abilities and applicable scope have already been regarded as outstanding subjects and been listed in the schedule of equipment management. This essay introduces the practice of lengthening the rig legs after precise proving and calculation, which enables the operations under the basis of meeting the operation environment and following the guidance of the design standard.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2012(034)003【总页数】4页(P130-132,136)【关键词】屈服屈曲分析;风暴自存;有限元分析;五阶波理论;多普勒效应;载荷校核【作者】高德友;李洪涛;金学义【作者单位】中海油田服务股份有限公司,河北燕郊101149;中国船级社天津分社,天津300452;中海油田服务股份有限公司,河北燕郊101149【正文语种】中文【中图分类】P752平台桩腿加长适应性设计改造属于海洋工程专业，项目的实施对渤海湾的油气开发具有跨时代的意义。

200FT钻井船桩腿分段的尺寸控制方法摘要：自升式钻井平台属于海上移动式平台，由于其定位能力强和作业稳定性好，在大陆架海域的油气勘探开发中居重要地位。

桩腿是钻井船的重要组成部分之一，由于其在工作中的精度要求较高，所以桩腿的制造过程中尺寸控制最为严格，也最为细致。

本文根据钻井船桩腿分段的尺寸检验步骤阐述了在桩腿分段的制造过程中应该注意的地方和遇到的问题。

关键词：桩腿单片分段尺寸自升式钻井平台主要由平台结构、桩腿、升降机构、钻井装置（包括动力设备和起重设备）以及生活楼（包括直升飞机平台）等组成。

桩腿是自升式钻井平台的关键。

桩腿结构形式有柱体式和桁架式两大类。

桩腿数量目前主要是3根或4根，3根桩腿是自升式平台取得稳定支撑最少的数量。

海洋石油工程（青岛）股份有限公司场地制造的钻井船为200FT自升式钻井船，桩腿结构形式采用桁架式，桩腿数量为3根。

本文对桩腿分段尺寸控制的流程、注意事项及遇到的问题进行了阐述。

一、桩腿分段建造的尺寸控制桩腿分段的预制工作是将主舷管和水平支撑管预装，形成分段单片，然后以三个单片为单位进行总装，其尺寸控制步骤分为以下几个步骤：1.桩腿分段单片尺寸控制1.1定点定线及主要控制参数桩腿主弦管与水平管组对完毕后，应以齿条齿尖的中心线为基础，在主弦管的上下齿画出象限仪的位置（象限仪的上端应与齿条齿尖平齐，焊前焊后需保证测量同一位置），用于测量主弦管相对水平面的角度；在主弦管两端和主要节点的两侧的上齿中心定出测量点，用于测量主弦管的挠度；应沿主弦管的方向定出平行于主弦管基准线的测量基准线，用于测量主弦管的平直度；在与主弦管对接的水平支撑管的一段定出最高点，用于检查水平支撑管的位置；在水平支撑管的两端的0度线和180度线位置，定出测量点，用于检查支撑管的水平。

1.2数据采集1.2.1主弦管角度用象限仪测量主弦管的角度。

角度的理论值为60°，测量位置分为上齿和下齿，为了施工控制工作的有效进行，焊前在进行角度测量时，要将测量位置用划针进行标识，在过程控制及焊后进行角度控制时测量相同位置，可以避免齿条不平整而引起的测量误差，方便进行焊前焊后数据对比。

《装备维修技术》2021年第13期独立圆柱桩腿自升式钻井平台浅水区拖航作业程序及注意事项靳从升1 郭晓亮2 徐宣锋3 孟庆树4（中国石油集团海洋工程有限公司，天津 300280）摘 要：自升式钻井平台是目前海洋石油勘探开发的常用船舶设备，钢质非自航，需借助船舶移动，具有移位方便、适应水深广泛等优点，目前被广泛应用于浅水区的石油勘探开发中，因此了解自升式钻井平台的拖航程序及相应的注意事项，对确保自升式钻井平台的安全作业有着重要的指导意义。

关键词：自升式钻井平台；浅水区；托航程序引言：中油海7平台为独立圆柱桩腿自升式钻井平台。

平台作业范围为渤海湾地区水深5～40m内泥砂质及淤泥质海域或相似条件的其他海域。

平台主体为箱形结构，平面形状接近三角形。

平台自重6204吨，空船平均吃水2.9米；平台设有3根桩腿，桩腿为圆柱形，艉二艏一，桩腿下端设有桩靴（桩腿区域甲板下船体有足够空间，拖航时桩靴可完全收回到平台体内），浅水区一般指基准水深在2.3-2.5米，高潮位时水深可达4.7-5米，平台移位只能通过等待合适的潮位差才能进行的作业区域，本文主要以中油海7自升式钻井平台为例进行详细说明。

1 浅水区作业拖航前的准备工作1.1减载物资：中油海7平台钻完井后的物资减载一般包括钻具、防喷器、燃烧臂及其他备用重量较大的物资，物资减载一般需要2-3天，需要两条2000HP的船舶。

1.2办理船舶进出港签证：拖航进入进出港区时一般提前4小时向海事局申请办理进出港签证。

1.3聘请拖航船长：拖航船长主要负责平台的定位及拖轮的协调工作。

1.4编写拖航文件：编写拖航应急预案并向项目部或运行科进行申请批准，同时申请拖航计划书。

1.5一般拖航前3-5天申请具有资质的船级社上平台进行拖航检验：包括但不限于拖曳系统检验、稳性计算、消防救生设备检验、平台物资固定等并发适拖证书。

1.6船舶选定：根据浅水区拖航作业水深及拖航距离选择好合适的船型。

1.7检查压载设备、舱室水密、冲桩系统、应急物资、升降系统、通讯、拖曳系统等是否完好或功能正常。

自升式钻井平台桩腿入泥深度计算研究杨进;徐国贤;刘书杰;汪顺文;黄熠【摘要】The leg bearing capacity model of jack-up drilling platform has been built through analysis on leg and seabed soil interaction. And the factors such as the penetration speed, pile shoe overburden pressure, the effect of group piles have been taken into consideration during modeling. Field application indicates that the proposed calculation model for leg bearing capacity of the jack-up drilling platform has high accuracy in predicting the leg penetration depth, with the relative error less than 10%.%开展了桩腿与海底土相互作用分析,提出了自升式钻井平台桩腿承载力计算模型,该模型考虑了插桩速度、桩靴上覆土压力、群桩效应等因素的影响.现场应用表明,本文提出的自升式钻井平台桩腿承载力计算模型在预测桩腿入泥深度时具有非常高的准确度,相对误差在10％以内.【期刊名称】《中国海上油气》【年(卷),期】2012(024)006【总页数】3页(P58-60)【关键词】自升式钻井平台;桩腿;承载力;入泥深度;计算模型【作者】杨进;徐国贤;刘书杰;汪顺文;黄熠【作者单位】中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室;中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室;中海油研究总院;中海石油(中国)有限公司;中海石油(中国)有限公司【正文语种】中文目前自升式钻井平台是我国近海油气勘探开发的主要钻探装备[1]，由于其受风面积大、重心高且操作较其他类型平台复杂，再加上目前平台载荷逐渐增大，新油田的海况和海底情况比较复杂，在拖航、插拔桩、钻井等作业环节中出现平台倾斜、桩腿刺穿和拔桩困难等风险的可能性增大[2]，这些复杂事故会造成人员和经济上的巨大损失。

“振海一号”自升式平台结构焊缝设计与焊接郑学金单位上海振华重工（集团）有限公司海工生产设计所200125摘要海洋平台是焊接结构，由于结构复杂，应力集中程度高，工作环境条件苛刻，在外载荷作用下特别容易产生脆性断裂和疲劳破坏。

为了防止这些破坏的发生，确保平台的安全，其选材，焊缝的设计及焊接过程的控制是极为重要的。

关键词：自升式平台焊缝设计焊接工艺振华“振海一号”是振华重工集团有限公司建造的、拥有自主知识产权的钻井平台。

该平台是一艘三桩腿的悬臂梁海洋自升式钻井平台，钢质非自航，入美国船级社（ABS）。

平台设计作业水深300英尺（含天文潮和风暴潮），最大钻井深度30000 英尺。

平台主体为箱形结构，平面形状接近三角形。

平台桩腿采用桁架式桩腿，艉二艏一，桩腿下端设有桩靴。

每个桩腿设有一套升降装置，桩腿通过升降装置与船体连接和固定，并可将船体支撑于一定高度，升降装置采用电动齿轮齿条升降系统。

该平台空船自身质量8600吨。

所有焊接需满足ABS规范和A.W.S. D1.1 钢结构焊接规则。

“振海一号”主甲板布置图“振海一号”侧视图一、结构用钢“振海一号”采用的钢板具有高强度、高韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的焊接性及耐海水腐蚀等。

除上层建筑部分结构用普通A级钢外，平台结构用钢主要级别为屈服强度355MPa，460MPa，550MPa，质量等级D、E级为主。

二、结构的焊接要求根据ABS规范和A.W.S. D1.1 钢结构焊接规则，海洋平台结构对焊缝金属和焊接接头的要求是：（1）防止焊缝和接头脆断，故要求有足够的缺口韧性，并限制其硬度；海洋平台结构，所用钢材的韧性首先应符合规范要求，继而在建造过程中形成的焊缝金属区和热影响区也应符合同样的韧性要求。

海洋石油和天然气含有硫化氢杂质，在污染的海水中，硫化氢与钢表面反应，氢被释放出来，并渗进钢内，造成氢致应力腐蚀开裂。

这种裂纹特别发生在焊接热影响区表面硬度较高的部位。

所以，限制热影响区最高硬度，不仅是为了防止焊接冷裂纹的发生，也是为了防止氢致应力腐蚀开裂。

- 60 -技术交流石油和化工设备2018年第21卷自升式钻井平台圆柱形桩腿维护装置浅析陈林，韩树杰（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司， 天津 300452）[摘 要] 自升式钻井平台是目前国内外使用最为广泛的钻井平台。

自升式钻井平台需要经过升降平台、拖航作业后，到达新的作业区域上。

本文研究分析了自升式钻井平台圆柱形桩腿在海上作业期间配备一套升降维修装置的可能性，以实现对桩腿外体涂层进行刷漆维护保养。

[关键词] 自升式钻井平台；圆柱形桩腿；外涂层；升降装置；维护作者简介：陈林（1985—），男，天津人，本科，中级，研究方向：设备管理。

自升式钻井平台海上作业时，将桩腿插入或坐入海底，船体则继续沿着桩腿上升，离开海面直至作业所需高度，工作时不受海浪的影响。

拖航时，船体可再从桩腿降下，浮在海面上，同时将桩腿从海底拔出，收回至船体内，即可无障碍地拖航到新的作业区域上。

对于圆柱形桩腿的自升式平台在升降过程中，无法避免的会发生桩腿与固桩区的摩擦，甚至是剐蹭，均会发生不同程度的桩腿本体结构的磨损，使其外部保护涂层破损后，再次浸入海水造成二次腐蚀，尤其是桩腿的飞溅区域，尤为严重。

为了修复桩腿被磨损的表面，平台只有在进坞、码头等时期，搭接脚手架进行打磨或喷砂再吹扫后，喷漆进行修复。

对于桩腿结构较高的自升式平台，若不选择多次升降平台实现整个桩腿的喷砂刷漆工作，那就得使用高风险、高费用的搭接方式，来实现大面积覆盖桩腿以充分完成喷砂刷漆工作。

可否研究一套适合圆柱形桩腿的升降维修装置，在载人情况下，方便、平稳、安全地沿着桩腿升降，使维护人员可对桩腿进行除锈刷漆作业和桩腿其他维护检查工作。

故本文设计了三种形式的升降装置，用于对比其哪款更加合适。

1 电动提升机形式电动提升机形式升降装置，其设计思路来自高空作业吊篮，常见的有用于建筑、楼宇高空吊篮，还有大型锅炉炉内检测吊篮。

悬挂机构架设于主结构或构筑物上，提升机动力驱动装置悬吊平台通过咬合钢丝绳，沿其钢丝绳，进行上下运动的一种高空悬挂设备。

SHIP ENGINEERING 船舶工程V ol.32 Supplement2 2010 总第32卷，2010年增刊2 自升式钻井平台总布置的研究任宪刚1，白勇1,2，贾鲁生1（1．哈尔滨工程大学船舶工程学院，哈尔滨 150001；2．浙江大学建筑工程学院，杭州 310027）摘 要：介绍自升式钻井平台的布置原则，并对国际上流行的几个自升式钻井平台的主要性能和布置进行介绍和研究.自升式钻井平台的关键技术点包括可变载荷、钻井系统、钻具堆场和动力系统，理清平台的作业流程和各个系统之间的关系非常重要，文章最后将该布置原则应用于一个实例当中.关键词：自升式钻井平台；钻井装置；总布置中图分类号：U661.4, U674.38文献标志码：A 文章编号：1000-6982 (2010) S2-0121-05 Study on the General Arrangement of Jack-upDrilling PlatformREN Xian-gang1, BAI Yong1,2, JIA Lu-sheng1(1. College of Shipbuilding Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China; 2. College ofArchitecture Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)Abstract: The general arrangement principal of jack-up drilling platform and the main performances of some latest units are introduced. The key technical points including variable load, drilling system, drilling tool storage and power system are analyzed. Then the general arrangement is illuminated synthetically. It is very important to clear the flow process and mutual relations among all systems. Finally, the principle of general arrangement is applied in a practice.Key words: jack-up drilling platform; drilling unit; general arrangement随着油气勘探开发日益向深水推进，自升式钻井平台发展迅速，目前作业水深范围最深达到152m，钻井深度最大达到12000m，甲板可变载荷最大达到7000t.自升式钻井平台产生于1951年，目前在世界范围内具有最为广泛的应用，数量不断攀升，在移动式平台中占据主要地位.目前自升式钻井平台大致分为以下几种：1）按有无悬臂梁可分为：凹槽式自升式钻井平台和悬臂梁式钻井平台；2）按桩腿数量可分为：三腿、四腿、五腿自升式钻井平台；3）按桩靴的形式可分为：独立插桩式和席底式自升式钻井平台；4）按桩腿的结构形式可分为：圆壳式和桁架式自升式钻井平台；5）桁架式自升平台又按照桩腿的形状分为：三角形和四边形桩腿的自升式钻井平台，等等.为提高我国深水海洋工程装备能力，加快我国深水油气资源开发，已展开适用于海域的91.44m、106m、120m水深的自升式钻井平台的技术研究，主要包括总体方案及设计基础、船型和主尺度、总布置、结构形式、主要设备配置、海域特定条件等关键技术专题.本文旨在阐述自升式钻井平台的总布置专题，详细说明了总布置原则、平台关键技术点、总布置程序及操作流程，并针对一布置实例按照上述原则进行布置探讨.1 平台总布置原则钻井平台总布置是一个三维的布置、性能的集成.在施工实践中，尽管很多学者提供了不同的模型，但是三维布置均没有得到完美的解决.本文基于收稿日期：2010-05-19；修回日期：2010-07-05作者简介：任宪刚（1982-），男，博士生，研究方向：海洋工程专业.自升式作业流程，介绍一个复合/集成的布局法则，目的是改进效率、同时兼顾稳性和安全.平台总布置是一个工艺流程确立、功能区块划分、系统布置规划、设备参数落实、结构设计协调等综合设计过程，是平台总体设计的重要内容之一，不但对平台的作业性能有十分重要的影响，而且也是后续设计和计算的主要依据.通常在方案构思、船型、尺度、技术形态等要素确定时就需对总布置做初步规划，绘制总布置草图，以配合水动力性能、稳性、拖航等性能计算和总体方案的确定.在注意其构造、用途、作业等特殊要求的同时，应遵循以下基本原则[7]：1）满足作业要求.以平台的功能目的为核心和基本出发点，合理布置钻井设备，确保钻井作业的方便和高效.2）考虑操作成本.3）确保稳性、水动力性能、拖航等技术性能，这是平台安全运营的根本.4）妥善考虑平台的各部分质量分布，注意平台的重力平衡、合理性与施工工艺.5）防火及防爆等安全问题至关重要，在初步规划总布置时即要避免或降低在危险区域中布置机械、电气等设备所引起的安全隐患和成本费用增加.6）与主尺度、结构形式、系统要求等综合考虑.7）尽可能大的操作空间，确保安全和高效，注意设备维护及升级的空间，适当为钻井新技术的应用和平台的功能扩展预留空间，并关注岩屑处理等环保问题.8）相关设计指南和标准.2 关键技术点分析2.1 可变载荷可变载荷是钻井平台关键性能指标之一，主要由平台的作业水深、钻井深度、船型、主尺度所决定.可变载荷通常指在钻井操作期间容易移动的载荷，主要包括人员、备品、钻井设备可变载荷(防喷器、测井设备、井试设备等) 、钻具(隔水管、套管、钻杆、油管等)、钻材(水泥、土粉、重晶石、袋装品、泥浆)、钻井水、淡水、盐水、柴油、滑油、立根载荷、导管张力等.可变甲板载荷（VDL）是一个重要的概念，通常来说，使用可变甲板载荷来衡量平台的性能指标，而不是可变载荷.钻井水、盐水、基油等钻井液及燃油、淡水均布置在船体内，从性质而言也属可变载荷，但从对平台性能的影响而言，其敏感度不如甲板可变载荷，所以一般所指的可变甲板载荷并未计入此部分.可变载荷大，有利于减少供应物资的运输次数，降低作业成本，保证连续钻井作业，提高经济效益和钻井性能.钻井平台的可变载荷随作业水深和钻井深度而增加，深海作业一次带足钻一口井所需的可变载荷是不现实的，应根据海域环境、油田开发整体规划、供应船能力、平台自持力、作业费用等确定合理的可变载荷大小，在船型尺度和总布置设计中细化可变载荷各分项的大小、布置[6].可变载荷的布置应围绕钻井作业流程展开，以确保工艺流程顺畅;注意平衡平台重力以减少调载量，降低平台重心以提高可变载荷量或平台稳性储备.常用钻具钻材(套管、钻杆、钻铤、导管等)位于悬臂梁上和主甲板上、钻井设备及管处理设备位于钻台上、防喷器应位于钻台下甲板上，备用泥浆设于船体内.原料(重晶石、土粉、水泥) 可设于上层甲板的罐中，视具体布置情况而定.钻井水、盐水、基油、燃油、淡水布置在船体内[1].2.2 总布置程序将自升式钻井平台看作由平台船体支撑的移动式钻井装置.高效钻井和材料运输系统式两个关键因素.因此布置程序可以总结如下：1）参照国际先进船型作为参考，研究其布置工艺；2）编制操作流程—布置基础；3）依据操作流程中的材料类别编制运输模式；4）依据运输模式分层；5）依据操作功能划分组块；6）在不同的层采用不同的布局法则；7）依据重心结果调整重心，以提高稳性[7].3 执行总布置3.1 几种形式自升式钻井平台的布置对比研究自升式钻井平台由以下几个系统组成：钻井系统、居住系统、升降系统、动力系统、泥浆系统、控制系统、压载系统、甲板机械及其他设备系统.对于钻井平台而言，钻井系统是其关键系统，因此这个系统的布置对于整个平台的设计来说极为关键，其他所有系统功能均应该围绕钻井系统的位置而布局.本文研究的是国际先进美国F&G公司的Super M2系列、荷兰GustoMSC公司的CJ46系列和美国F&G公司的JU2000系列的布置情况.表1为三种平台主要参数的对比情况.3.2 操作流程钻井平台的主要功能是钻井，因此上部布置应适合操作.井架位于平台的焦点，不仅是结构框架的枢纽，也是钻井操作的中心.其他设备提供动力、钻井材料、仪表、泥浆和其他服务.图1为平台布置的操作流程.从图1中可看出：井架是钻井操作的焦点，钻井支持/服务系统提供各种基本服务支持，包括钻杆、套管（由管装卸系统运输），泥浆、电力供给、液压、气动和补偿功能、机器维修、废物排放、电器维护、气体干燥；居住处所，锚泊系统.表1 三种平台主要参数对比参数Super M2 系列CJ46 系列JU2000E 系列参数Super M2 系列CJ46 系列JU2000E 系列总长/m 59.74 65.25 70.4 钻井水/ m 3 1208 2000 1676 总宽/m 55.78 62 76.2 预载水/t 7032 10762 15800型深/m 7.62 8~7.75 9.44 散料泥浆/水泥/ m 3 306 425 493 桩腿总长/m 125 132.3/147.4167 日用/备用泥浆池/ m 3 600 740 630 拖航时桩腿投影无无无袋装存储/袋 5000 5000 5000前腿与后腿中心距离/m 35.05 39.9 45.72 钻井深度/m 9144 9144 9144 两后腿中心距离/m 36.5 46.02 47.55 工作水深/m 91.44 106 120 桩靴直径/m 12.19 15.5 17.98 居住人数/人 110 100 120 悬臂梁最大外伸/m 16.76 21.336 22.86 操作最大可变载荷/t 4082 3500 6530 悬臂梁最大横移/m 4.572 6.09 4.572 生存最大可变载荷/t 2721 2500 2993 燃油/m 3 644 800 750 最大组合钻台载荷/t 1000 1134 1180图1 操作流程示意图3.3 运输模式依据操作流程中的不同材料可分为以下几个运输模式：管子运输系统通过抓管机拾起并通过猫道运输；特殊设备通过特殊吊卡和特殊推车运输到井口中心；泥浆、动力（电力、液压、气动）通过管线运输.目标平台的具体的运输模式：设置主辅猫道分别运输套管（包括大直径套管和水平排放的隔水管）和钻杆.外形、质量和特征不同的材料，运输的费用和效率不同，其运输模式也不同.运输的费用和效率导致不同的布置，对管子运输，费用最高、空间占用率最高，而对于管线运输相比之下效率最低. 3.4 层划分根据从上层到下层的运输模式划分为三层—钻台、主甲板、机械甲板，内底甲板，见图1.钻杆、套管和隔水管等运往钻台.主甲板不仅用作存储区，还作大型设备操作区和固控系统区.泥浆处理系统、动力支持系统和录井系统布置在下甲板.这种系统的特点是通过管线他们可被到井钻井活动中心.或他们可从钻井活动中分离.他们的距离对操作费用影响很小. 3.5 模块划分实现复杂系统更好的布置，模块划分工艺是介绍总体作业流程.划分原则是基于钻井操作功能和相邻位置.模块是基本布置单元.每个模块再依据相同的原则设计.依据与钻机的关系等级和在操作流程中引起的费用，所有设备被分为以下模块，列出如下：井架钻机系统有三个模块：钻井中心模块，包括井架、钻台和悬臂梁系统；钻井辅助动力模块，包括液压站、气动站和平台动力控制模块；钻机动力控制模块用于支持VFD/MCC 服务.管子处理系统有一个模块：钻井管子处理模块，包括管子存放区、猫道和抓管机，该模块用作管子的存储和搬运.井控系统包括二个模块：防喷器（BOP ）存储和装卸模块及其他大型海底设备存储和装卸模块.一个动力模块用于满足平台动力供应.泥浆系统分为四个模块：泥浆混合系统、泥浆管汇固体运输模式 管子堆场 抓管机+猫道液压和气动 液压站和气动房管线电缆发电机和配电板井控设备特殊吊机+ 运输滑轮固井系统泥浆循环 泥浆净化 泥浆循环 系统三除设备、离心泵 泥浆混合系统岩屑回收岩屑处理立柱临 时存储 自动 排管机 主井口净化系统、泥浆循环系统和固井模块.两个钻机支持和控制模块，一个是支持和控制锚泊定位和动力定位系统，另一个是主控制模块，控制整个平台.五个服务模块是居住区、仪表、机修、废物排放和空气干燥模块.3.6 布置规则因为自升式平台是非常复杂和巨大系统，单一的规则不能断定优化方案.在不同的层采取不同的规则.钻台和主甲板采用最低搬运费用和最高操作效率规则.该布置用于实际中从顶部至底部，上部的设备可以占用下部的空间[4].3.6.1 钻台布置钻台高于主甲板.它是主要工作场所，用于接收钻杆、套管.管子处理模块位于钻台层内.猫道面对钻台开口，用于管子运输.依次布置管子堆场，优先是钻杆区.梁位于主甲板上，上部主要为钻杆堆放区，猫道位于悬臂梁之上，用于运送悬臂梁甲板上的钻杆到钻台[2].3.6.2 钻台下甲板布置钻台下甲板（悬臂梁中间平台）位于钻台下层.两个大的井控系统模块布置在钻台下甲板上，依次是BOP处理模块，包括BOP吊，BOP推车，下部隔水管总成（LMRP）推车，BOP导向系统，BOP支撑和移动小车，BOP提升装置（它可执行BOP的操作）、BOP控制系统和BOP储能器装置.还有一个海底设备模块，包括吊机，小车和提升装置.海底系统的操作程序是吊机吊起采油树，放在小车上，然后搬运到井口中心，然后升降齿轮装置下放它.3.6.3 主甲板布置井架钻机右侧是泥浆净化模块，位于主甲板之上，悬臂梁右侧，可以进行泥浆固相处理和收集.锚位于平台的角上，塔式吊机位于平台两侧.大的工作空间可以改善操作安全.保留的空间也有助于以后平台的升级.平台设计的目标是提供一个集钻井、调试、维护和操作于一体的平台.平台建造完工后，新的设备主要放在上甲板上，因为下甲板不容易增加大型设备.3.6.4 机械甲板布置下甲板布置采用最适面积法.机械甲板的特点是设备通过管汇输送到钻井中心，或与钻井中心分离.距离对操作费用和效率影响不大.另外还需考虑模块之间的关系、人员因素法则和安全路线（可能在模块之间或在模块内部）三个因素.机械甲板特征：1）机械甲板是空间不规则的和离散的区域，该甲板被分成舱室及加强结构；2）模块具有不同的相互关系.布置这些模块时需要考虑一些关系，例如泥浆模块的操作，泥浆混合模块、泥浆循环模块和固井模块彼此之间是相关联的，因此应该就近布置.它们也接近主甲板上泥浆净化模块的位置，动力模块接近泥浆动力模块，便于动力的传递.基于当前条件，该最适面积法则被采纳.当体积小的模块放置到适当位置后，体积大的模块优先放置在大的区域.这里有1个大模块，包括泥浆处理模块和1个动力模块.泥浆处理模块是最大的模块，只能被放置在船中前面区域，与主甲板上布置的水泥灰罐相接近，便于泥浆的运输.动力系统与泥浆泵系统可放置在船中间位置.以上的布置是可行的方案[3].3.6.5 内底甲板布置内底甲板主要布置压载、淡水和油舱等，这需要根据设计要求和最适面积法来布置.3.7 根据重心调整布置计算重量重心以校核布置的合理性.设备布置对重心有很大影响.根据计算得出的重量重心位置，对上述布置设备作略微调整，以满足重心的要求.具体调整步骤按照保持大型设备重心居中，可移动设备重心的变化由压载舱室的布置来调整补偿.3.8 布置原则应用实例依据上述布置原则，本文对Super M2自升式钻井平台的局部布置提出一些建议：1）将泥浆净化系统调整至悬臂梁内部，如图2所示.图2 Super M2泥浆净化系统布置固控系统固控系统(a) 调整前(b) 调整后2）将Super M2的泥浆池和泥浆泵位置调至平台尾部，如图3所示.图3 Super M2 泥浆泵和泥浆池位置以上调整可以达到实现改善： 1）由于减少了泥浆池到钻台中心的距离，缩短了泥浆流入和返回的距离，从而提高了钻井效率.2）由于将泥浆净化系统移动至悬臂梁内部，提高甲板空间利用率，增大了甲板可用空间.3）由于泥浆净化系统由原来的垂直布置二层高度，变成现在的一层布置，因此平台重心得到降低. 4）由于泥浆循环管路变得更短，因此平台的重量得到略微降低.4 结论本文通过对当前国际先进的几个自升平台系列布置研究，并结合总布置一些基本原则，总结出了平台布置的一般方法，这些方法和实例可以作为今后开展此项研究的基础，本文的布置分析不一定非常详细和周全，但是本文可以让读者掌握了解到平台的总布置要着眼于其功能所在，平台布置是一个多学科、多行业交叉的系统.不同的业主对不平台的要求不同，工作环境的不同，地质情况的差别，各个平台布置的侧重点也不近相同，需要结合实际情况具体加以分析.参考文献：[1] DNV . CIassfication nots No. 30.4[S]. Foundations,1992.[2] 李昊, 自升式平台悬臂梁设计工具研究[D]. 大连:大连理工大学, 2007.[3] 朱启宪. 海洋平台结构可靠性的优化设计[J]. 中国海上油气, 1991(3): 1-10.[4] 张孝友, 孙永泰. 作业三号平台悬臂梁及移运系统研究[J]. 中国海洋平台, 2003, 18(4): 31-33. [5] ABS. MODU Rule[S]. 2006.[6] J.D.Sorensen, M. H. Faber, R.Rackwitz, et, al .Reliablity Anlysis of an offshore Structure [C]// OMAE92 Cal gary, ASM: 92-130.[7] 王力. 自升式平台整体与局部有限元模型关系[D].天津: 天津大学建筑工程学院, 2008.（上接第108页）2）目前国内正在研发中，仅在少数船厂刚刚试行，现在我船厂也在准备典型船中试行，充分积累数据和经验，待条件具备后再在后续船中推行.针对公司生产运营情况和特点，目前组织“立体总组尾总段地面轴舵系镗孔”和“轴系总段对中”课题组进行工法研究，编制有关的工艺文件和作业指导书.组织技术、生产部门技术人员选择典型船继续展开干船坞和静水浮态二钟状态中分别进行轴系校中测量，继续收集和数据分析，并且在整个过程进行跟踪测量，根据典型船积累的数据和经验，确定后续船上实施的最佳方案. 5 致谢！感谢张研修高级工程师在这篇论文完成过程中给予的指导和教诲！ 参考文献：[1] 习玉峰. 船体生产设计[M]. 第1版. 北京: 人民交通出版社, 2002.[2] 国防科学技术工业委员会. 中国造船质量检验标准[S]. 2005.[3] 陆俊岖. 船舶建造质量检验[M]. 第1版. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社, 1996.[4] 周建良, 邹鸿钧. 船舶轴系校中原理及其应用[M].第1版. 北京: 人民交通出版社, 1985.(a) 调整前 柴油机舱 泥浆泵舱泥浆池(b) 调整后 泥浆池 泥浆泵舱柴油机舱。

建造与修理67GUANGDONG SHIPBUILDING 广东造船2021年第1期（总第176期） 作者简介：王小华（1984-），男，工程师。

主要从事船舶与海洋工程改造修理技术工作。

收稿日期：2020-09-15自升式钻井平台桩靴加大改造工艺王小华（招商局重工（深圳）有限公司，深圳 518054）摘 要：自升式钻井平台在浅海区的海洋石油开发中得到了广泛的应用。

然而由于浅海油田海域地质及海况复杂，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，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。

本文介绍了自升式钻井平台“海洋石油941”的三个桩靴由直径17.98m 加大到23m 的适应性改造方案及工艺。

关键词：自升式钻井平台；穿刺；大桩靴；适应性改造中图分类号：U674.38 文献标识码：AEnlarging of Spud Can for Jack-up RigWANG Xiaohua( China Merchants Heavy Industry(Shenzhen) Co., Ltd., ShenZhen 518054 )Abstract: Jack-up drilling platform has been widely used in offshore oil development in shallow sea area. However, due to the increasingly complex geology and sea conditions of shallow oil fields, jack-up platform with big spud cans is the main development trend in the future to avoid puncture risk. The integral combination of spud can and pile leg is the main frame structure supporting the superstructure of the platform as well as an important component of the drilling platform. This paper introduces the adaptive modification scheme and technology of three spud cans of the jack-up drilling platform "HYSY941" increasing from 17.98m to 23m in diameter.Key words: Jack-up rig; Puncture; Big spud can; Adaptive modification“海洋石油941”是我国建造的第一艘JU2000-E 型自升式钻井平台。