自升式鉆井平臺樁腿建造工藝探索

潘志明（海洋石油工程（青島）有限公司，山東青島　266520）

自升式鉆井平臺樁腿建造工藝探索

潘志明
（海洋石油工程（青島）有限公司，山東青島266520）

伴隨著科技的不斷發展，人們對能源的利用意識以及方式也在不斷提升，而能源開采這一特殊的行業也隨著科技創新而出現，其中對于海洋方面的能源開采主要是一些油井或者是鉆井平臺，由于開采環境的特殊性，對于平臺的設計以及工藝水平也有更高的要求，所以研究和探索自升式鉆井平臺樁腿建造工藝探索，將對我國能源設備的創新和發展具有重要的意義。

自升式鉆井平臺樁腿建造工藝分析和探索

自升式轉鉆井平臺已經是現代能源行業中的一種重要的開采設備，主要是針對海洋內的石油以及天然氣的探測開采，而水下作業的深度也在10至61米不等。以921自升式鉆井平臺為例，其是由青島海洋石油工程有限公司建成，整體為L780式三角船型，長約57米，寬為53.34米，深度達到7.62米，而樁腿有三個，底部以樁靴進行支持，呈現三角形排布，而筆者將通過下文，對21自升式鉆井平臺的樁腿建造工藝進行分析和探索。

1　樁腿的結構以及材料選擇

考慮三角形具有結構穩定性，所以對于921自升式鉆井平臺的樁腿排布也遵從等邊三角形結構，而每個樁腿建采用的建造材料均為ASTM A514 GR.Q材質的調質合金鋼板，這種鋼材的優點在于高強度，能夠承受約為690MPa的壓強，而抗拉伸的壓強也可高達931MPa。而斜拉筋和水平拉筋的構成材料則是采用無縫鋼管，其規格為API 5L X52，最小的支撐壓強在360MPa左右，在-40℃的條件下進行V型缺口沖擊的縱向顯示，吸收沖擊的功為34J，就內部來說，支撐的材料主要選用材質為ASTM A106 GR.B的鋼材，至少能夠承受240MPa的壓強［1］。

2　樁腿制造的過程

樁腿設計制作流程：對于樁腿制造來說，主要的流程有十二個，即工程設計以及施工圖紙的繪制、施工材料的檢驗、拉筋下料。齒條立胎接長、分片劃地樣、分片制作、分段組裝焊接、分段預先拼裝、分段噴涂，分段運輸以及分段完整組裝。除了工程設計以及施工圖紙的繪制和施工材料的檢驗，其他的階段均需要通過嚴密的測試環節。例如對于施工材料的檢測，需要區分主弦管和支撐管，特別是是材料的精度，都需要通過現場測試的手段將主弦管以及支持管的材料精度保證在許可范圍內，并且對于尺寸不符合規格的材料進行標識，以便后期的調整工作能夠做到有據可依。

3　主弦管焊接工藝

3.1主弦管的焊接材料選擇

主弦管是樁腿的一個重要的構成部分，焊接過程可能包含多個不同位置的焊接點，例如齒條板之間的焊接，與窗口板之間的焊接以及窗口板和主弦管之間的焊接。一般來說，主弦管的焊接材料為S690鋼，這種鋼由于含碳量在一定的范圍內，所以具有高強度［2］。

3.2主弦管的檢測以及對接要求

對接過程是一個極其關鍵的過程，所以需要步步為營，完成主弦管的一層焊接后，相關檢測人員都需要進行相應的尺寸檢查，檢查內容包含直線度、水平度以及齒條板上的齒間距，就以齒條板齒間距檢查為例，主要用到的檢查工具以卡尺或者樣板，同時檢測人員記錄每次檢測的數據。

4　單片裝配的工藝

單片裝配技術主要是一種有效提升焊接效率、減少焊接負擔的工藝手段，也是支撐管裝配過程中的一個重要的流程，一般來說，裝配的場地具有嚴格的限制，特別需要注意場地本身需要嚴格保證密封，同時具有一定的溫度要求，整個裝配過程一般需要通過專用胎架，在裝配前通常需要根據胎架的樣圖進行相應的調整，同時在完成每一步裝配步驟后，都需要驗證胎架的精度。

5　分段裝配工藝

而對于分段裝配工藝來說，與單片裝配具有一定的共同點，那就是對裝配的場地都需要密封，場地溫度維持在一個適當的值。裝配前的準備工作主要有劃地樣線，然后確定管體中心線、胎架線、其他零件的位置標識，同時需要在管體兩端標出檢測線。當做好充足的準備后則需要對之前裝配好的單片進行相應的對應，對應流程為：胎架設置→胎架驗收→上水平管體組合件→上右側管體組合件→上左側管體組合件→上散裝拉筋管→尺寸坡度最后查驗→開始焊接。

6　樁腿建造及合攏整個工藝流程

因為樁腿的直徑的精度公差要求非常嚴格，所以必須要把已經完成的樁腿大分段，在胎架依據一定的秩序進行串聯銜接擺放，在固定胎架上進行整體的預合攏，在此過程中，必須要特別加強對于不同對接口處的縱向焊縫的位置，分段預合攏前的總體測量測繪，全面系統的做好相關數據的詳細記錄。

7　國內外樁腿不同合攏方式工藝對比

具體來看，首先是樁靴分段的搭載安裝，主船體的不同分段在搭載場地合攏后，充分的調整和優化平臺主圖，預合攏的工裝船體有關支撐胎架墩位點，為樁靴分段的到位騰出空間，把樁靴分段依據嚴格的搭載順序把其放在相關的位置和區域內，借助可以調節的樁靴工裝進行找正。

另外就是樁腿分段和樁靴的搭載安裝，樁靴和圍阱定位后，把樁腿分段插入圍阱座與樁靴進行相互的對接。在具體的吊裝過程中使用激光經緯儀等類似的監測器械對分段接口處的檢驗線相互之間的差距進行測量，明確樁腿的垂直度。另外還應該同樁腿圍阱，樁腿升降機構的齒輪組相配合的具體位置進行確定。定位安裝精度必須要充分的滿足一定的要求和標準。

最后就是樁腿分段合攏安裝，在具體的分段中，在確保分段合攏口焊縫達標之后，依照安裝位置線，安裝兩分段的嵌補齒條和內部嵌補加強筋。樁腿分段相互之間的 嵌補段齒條的安裝應該在主船體下水后進行充分的利用。借助升降系統，把樁靴插到海床中，升樁進行搭建合攏口處的腳手架和其他一些有關的固定設備。

8　結語

樁腿是支撐鉆井平臺正常工作的基礎，同時也是保證鉆井工作安全性以及可靠性的重要組成部分，所以樁腿的工藝制作也需要格外地注意，特別是對于材料的選擇方面，盡量選擇一些高強度、高韌性的鋼材，而對于焊接過程也需要盡量減少因為焊接導致的失誤以及問題，最后通過嚴密的裝配和檢測，達到最終的效果。

［1］鄧津林.自升式鉆井平臺樁腿腐蝕分析及防護措施［J］.石油和化工設備，2014，05（05）:68.

［2］袁瑞，王歡.“救助號”自升式鉆井平臺樁腿制作精度控制［J］.武漢船舶職業技術學院學報，2014，12（06）:19-20.