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一种钻井平台桩腿和桩靴合拢优化工艺探究【摘要】现在流行的钻井平台大都釆用升降马达、齿 轮/齿条的啮合使得整个平台升至距海面的某个特定的位置 上，并利用锁紧装置将其固定，达到作业要求的条件，桩腿 与桩靴之间的焊接在任何平台上都至关重要的一环本研究 将介绍目前平台常用的几种焊接时机形式，在这基础之上提 出一种新颖的工艺，使得在保证装配、焊接质量的前提下， 节约成本并缩短工期，可以为其他制造商提供帮助关键词】钻井平台；桩腿；桩靴；焊接一艘用于海上石油和天然气勘探、开采工程作业的钻井 装置，适合于世界范围内15〜91.4米水深以内各种海域环 境条件下的钻井作业该钻井船具有较强的海上作业能力， 最大作业水深91. 4米时最大钻井可变载荷为3500吨，最大 钻井作业深度可达到9144米该钻井平台共配置有三条桩腿，每个桩靴下面连接一个 桩靴，在作业时，为了能够满足各个区域的不同海况的要求, 利用平台上的发电机提供的动力，使得三个桩靴将插入海 床，并将船体抬离海面，使得船底离开水面（50英尺）以减 少海上的风、波、浪、流对其的影响桩靴与桩腿的剪切焊缝共有18条，最大将承受最大将超过20950吨的剪切力。

1•概述该钻井平台采用荷兰Gusto MSC设计的CJ系列平台， 由于其桩腿根部是焊在桩靴外侧，且桩腿与下滑道及桩靴之 间的间隙较为狭小，约135mm左右，结合升降塔的下部结构 以及围井结构，如果按照常规的焊接顺序几乎是不可能的， 解决的目标就是如何焊接该段约3米高的焊缝而且该18 条焊缝将完全承受平台升起的重量（最大重量约20950吨）, 其重要性是可想而知的，如图1所示：剖面A-A2.目前存在的几种合拢工艺对于该项目，由于桩腿与桩靴的焊缝的特殊性，而且工 位的空间特别狭窄，根本无法从外部进行焊接目前各大船 厂对于Gusto MSC的CJ系列平台在处理桩腿根部与桩靴焊接上共有三种做法2.1将主船体的墩髙（件6）升到3.5米以上，将该条剪切焊缝（约3米）完全暴露在外,这样才有工位将该条焊缝焊接如图2所示:2. 2保持主船体的墩高（件6）为1. 7米，将桩靴（件1）所处的位置挖坑2.2米，同样将该条焊缝（约3米）完 全暴露在外，这样才有工位将该条焊缝焊接如图3所示：图32.3将桩靴与第一段桩腿提前焊接完毕，并定位于指定 位置，然后将升降塔连同升降单元往桩腿上靠，再将围井分 段合拢，达到合拢的目的。

3.目前存在的几种合拢工艺对于任何产品来讲，好的工艺一定既要保证质量、节省 成本，同时还要节省工期上述的三种工艺，均有船厂实施 过，但是均有较多的缺陷与制约，分析如下：对于第一种方案，主船体的墩高将设得太高，墩的材料 需求量非常大，船底油漆及其他的安装操作都需要搭很高的 脚手架，这将浪费很多的劳动力成本，并且对于后续的工作 带来非常大的麻烦对于第二种方案，适用于地质比较松软类似沙滩造平 台，原则上可以通过挖坑进行焊接，但是同样浪费成本，但 对于有的项目的地基是已经经过承压处理，基本不太可行对于第三种方案，该种方案对于今后升降塔的三角定位 非常不利，因为自升式钻井平台是通过升降装置的精度尺寸 来约束桩腿在该装置上保持直线状态，并非通过桩腿的直线 度来控制升降装置的精度几种逆向合拢的方式存在一定的 风险，就是尺寸的测量与控制非常麻烦4•优化工艺基于以上三种方案的综合考虑，本研究提出的观点是如 何将在暴露在外部难以焊接的焊缝转移至桩靴内部进行施焊，这样无论从成本、质量还是工期上考虑，都可以避免上 述的缺陷在经过了大量的考察、摸索、研究，等比例建模, 最终确定了如下优化合拢方案优化合拢方案示意图将原本位于桩靴内的两块的立板-5 (EH36-Z)和立板-4 (EQ63-Z)提前对接，然后与第一节桩腿-2焊接，再插入至 桩靴-1内进行桩靴内部焊接，这样就将桩靴与桩腿之间的焊 缝移到桩靴内部，这样就解决了由于桩靴外部焊接工位空间 的原因而难以施焊的问题，从而保证了焊接质量。

这样做的优点有：a. 可以保证该3米长焊缝的焊接质量，已经通过 100%MT、 UT；说明：由于桩靴外部的这道垂直焊缝可以在宽阔的工位 上进行焊接，不受周围构件的约束，从而提高焊接质量由于该平台的特殊性，桩腿的材料均为进口材料，材质 非常特殊，屈服强度非常高(690Mpa),这就要求这些材料 焊接之前必须进行实模试验，必须经过焊接工艺的评定，找 出匹配该种材料的焊材、焊丝以及焊接过程所需的环境、温 度等因素影响经过技术中心焊接实验室多次的反复试验， 最终摸索出配套的焊接工艺，该项工程焊评试验计划以及实 施共经历了 8个月，进行的焊接工艺评定试验高达185项， 最终完成了 35项的焊接工艺评定此高等级材料的焊接在 整个深圳市乃至全国的行业中具有领先的推动作用b. 可以使得升降塔结构的精度控制更加精确；说明：升降塔结构的精度控制初衷是在桩腿未插入之前 就必须进行控制，这点主要是针对第三种方案而言c. 可以保持主船体墩的高度（1.7米），施工方便，同 时避免材料浪费，从而节省成本；d. 可以更好地为后续工作提供便利的施工环境，从而 提高产品质量；5.相关联部件安装顺序为了保证升降装置、锁紧装置、下滑道结构能够与船体、 桩腿之间的顺利装配，以及保证之间的精度，结合桩腿与桩 靴之间的合拢优化工艺，制定出整个区域各结构的装配流程 工艺。

解决方案：1. 下滑道划线定位，焊接下滑道与围井的接缝，包括围 井舱内的连接舱壁2. 定位围井处压载舱的底部平面分段，并只焊接与围井 壁的焊缝3•锁紧装置机加工完毕后，与下滑道焊接，并焊接锁紧 装置与主甲板的焊缝，包括围井舱内的连接舱壁4•定位压载舱的垂直平面分段与甲板处的平面分段5.焊接压载舱的垂直平面分段和甲板处的平面分段与 围井的接缝6•再焊接压载舱的三个平面分段与下滑道、锁紧装置的 接缝7.在主甲板上将升降装置安装定位并焊接安装升降塔之间的斜拉筋结构。