典型自升式鉆井平臺(tái)懸臂梁重量控制技術(shù)研究

邵小豐，宋德喜，張士釗，胡國(guó)賢

（煙臺(tái)中集來(lái)福士海洋工程有限公司，山東煙臺(tái) 264000）

典型自升式鉆井平臺(tái)懸臂梁重量控制技術(shù)研究

邵小豐，宋德喜，張士釗，胡國(guó)賢

（煙臺(tái)中集來(lái)福士海洋工程有限公司，山東煙臺(tái) 264000）

針對(duì)典型自升式鉆井平臺(tái)，闡述了其懸臂梁重量控制的技術(shù)及意義，同時(shí)，根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的建造經(jīng)驗(yàn)給出了一些可以參考執(zhí)行的解決方案。

自升式鉆井平臺(tái)；懸臂梁；重量控制；懸臂梁稱重

0 引言

目前，在海洋鉆井平臺(tái)建造的質(zhì)量管理體系中，平臺(tái)的空船重量控制并不體現(xiàn)在船廠常規(guī)的質(zhì)量控制體系中，也不是船級(jí)社入級(jí)和法定檢驗(yàn)的要求。設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)公司根據(jù)以往項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)的估算方法確定了初步的空船重量，船廠以此進(jìn)行后續(xù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)，伴隨著設(shè)計(jì)和建造過(guò)程的深入，平臺(tái)最后實(shí)際的空船重量是否與預(yù)期設(shè)計(jì)一致，或留有一定的裕度，是否在常規(guī)的范圍內(nèi)，這些都會(huì)影響到平臺(tái)的實(shí)際性能和使用要求，尤其是對(duì)自升式鉆井平臺(tái)的影響更為顯著。

1 懸臂梁重量控制技術(shù)及意義

懸臂梁（包括鉆臺(tái)）是鉆井模塊中最為重要的結(jié)構(gòu)部分，也是整個(gè)平臺(tái)重量比例比較大的一部分，以在建Super M2系列的某一自升式鉆井平臺(tái)為例，平臺(tái)的空船重量約為8 890 t，懸臂梁加鉆臺(tái)的重量為1 420 t，占據(jù)了整個(gè)空船重量的16%，其重量數(shù)量級(jí)大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其重量重心對(duì)平臺(tái)的影響非常大，如果其重量重心偏差較大將直接影響平臺(tái)的可變載荷（VDL），降低平臺(tái)對(duì)鉆井材料的海上補(bǔ)給依賴程度，最后導(dǎo)致平臺(tái)的鉆井能力不符合要求。特別地，對(duì)于自升式鉆井平臺(tái)來(lái)講，如果因?yàn)閼冶哿旱闹亓科顚?dǎo)致空船重量偏差過(guò)大，將會(huì)影響樁腿的負(fù)荷能力和設(shè)計(jì)強(qiáng)度，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案的大調(diào)整，影響建造周期，重量的超標(biāo)還可能使船廠面臨船東巨額的罰款。

所以說(shuō)懸臂梁的重量控制是平臺(tái)建造過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)該在設(shè)計(jì)階段和建造階段嚴(yán)格控制其重量重心。

2 解決方案

2.1 設(shè)計(jì)階段控制

因?yàn)橹亓恐饕Q于結(jié)構(gòu)和設(shè)備的重量，所以在設(shè)計(jì)階段，對(duì)于結(jié)構(gòu)應(yīng)合理地采用高強(qiáng)度材料來(lái)減少板厚[1]，并通過(guò)計(jì)算來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于設(shè)備，在滿足安全和功能的前提下應(yīng)盡可能減少重量，采取的措施是建立合格供應(yīng)商機(jī)制，在簽訂設(shè)備技術(shù)協(xié)議的同時(shí)，和設(shè)備廠家簽訂重量控制責(zé)任書(shū)，以保證重量要求，且此責(zé)任書(shū)將連同技術(shù)協(xié)議一起作為商業(yè)合同的附件。

對(duì)于除結(jié)構(gòu)和設(shè)備以外的舾裝件，應(yīng)結(jié)合以往項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行舾裝布置優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大程度地減少管路和電纜的長(zhǎng)度，以減輕整體的重量。

同時(shí)，伴隨著詳細(xì)設(shè)計(jì)的深入，可以同時(shí)進(jìn)行重量的詳細(xì)估算，根據(jù)不同專業(yè)不同區(qū)域分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)、設(shè)備、舾裝件、管線重量的列表估算，編制詳細(xì)的重量報(bào)告，并實(shí)時(shí)更新。將估算結(jié)果與設(shè)計(jì)公司的預(yù)估數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，檢查其相符性，如果偏差較大，則應(yīng)及時(shí)反饋并要求設(shè)計(jì)方調(diào)整設(shè)計(jì)方案。如果基本符合，則編制重量統(tǒng)計(jì)表格，形成數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 建造階段控制

對(duì)于設(shè)備基座及支撐件，應(yīng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式及工藝，減少其數(shù)量及單體重量，減少額外加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的增加。

設(shè)備及材料采購(gòu)階段，要樹(shù)立重量意識(shí)，由公司采購(gòu)管理部來(lái)統(tǒng)計(jì)和篩選合格優(yōu)秀的設(shè)備供應(yīng)商，對(duì)于首次供貨的供應(yīng)商，由技術(shù)部門對(duì)其技術(shù)能力進(jìn)行評(píng)估，供采購(gòu)管理部參考，最后由采購(gòu)管理部編制《供應(yīng)商管理程序》，建立《合格供應(yīng)商名錄》，以方便后續(xù)項(xiàng)目的應(yīng)用。在設(shè)備材料采購(gòu)費(fèi)用大致相當(dāng)?shù)那闆r下，應(yīng)優(yōu)先考慮重量較輕的設(shè)備。

分段完成并達(dá)到預(yù)舾裝后，由生產(chǎn)重量監(jiān)控部門進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)稱重并記錄，進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，并與設(shè)計(jì)階段估算的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如有大的偏差，應(yīng)聯(lián)合有關(guān)部門進(jìn)行討論整改，保證偏差在合理的范圍內(nèi)。

2.3 懸臂梁稱重

除了設(shè)計(jì)和建造階段的重量控制外，另一關(guān)鍵的工作就是懸臂梁的稱重，目的是通過(guò)稱重來(lái)校驗(yàn)懸臂梁的重量重心，再者就是為下一步的傾斜試驗(yàn)做準(zhǔn)備。一般情況下，與設(shè)計(jì)重量相比較，重量值在設(shè)計(jì)數(shù)值的±2%范圍以內(nèi)都是可以接受的。稱重過(guò)程復(fù)雜而具危險(xiǎn)性，稱重的整個(gè)方案要在準(zhǔn)確計(jì)算的基礎(chǔ)上精心編制，以確保稱重工作的順利進(jìn)行。圖1為針對(duì)在建的某一自升式鉆井平臺(tái)懸臂梁稱重所制定的稱重流程。

圖1 懸臂梁稱重流程

對(duì)于懸臂梁的狀態(tài)統(tǒng)計(jì)，應(yīng)著重關(guān)注不足重量、可移動(dòng)重量和多余重量這三個(gè)方面，具體注意要點(diǎn)如下：

1）注意統(tǒng)計(jì)高低壓軟管、設(shè)備內(nèi)液體、消防救生設(shè)備、木作舾裝等容易忽略的重量，但是不足重量不多于整個(gè)懸臂梁重量的2%。

2）對(duì)于可移動(dòng)設(shè)備來(lái)說(shuō)，應(yīng)將其放在儲(chǔ)存位置，并固定，主要包括鉆臺(tái)、貓道機(jī)、折臂吊、頂驅(qū)及BOP吊等。

3）對(duì)于不屬于懸臂梁空船重量的液艙液體、工具箱、廢料箱、鉆管及人員等重量，應(yīng)及時(shí)清除。

對(duì)于懸臂梁稱重的現(xiàn)場(chǎng)布置，根據(jù)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)，首先估算其重量重心[2]，確定所需千斤頂?shù)臄?shù)量和布置位置，確定頂升設(shè)備的能力、傳感器的量程（考慮不平衡度的要求，一般總量程為預(yù)計(jì)重量的1.5倍以上）等，同時(shí)需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地基的承載力進(jìn)行審核，審核結(jié)束后就正式進(jìn)入稱重流程。在正式稱重前應(yīng)進(jìn)行液壓管路的連接、液壓設(shè)備的調(diào)試、傳感器和顯示器的連接、墊板的就位等工作，以確保稱重順利進(jìn)行。

對(duì)于稱重過(guò)程，在頂升過(guò)程中由于操作過(guò)程中不能預(yù)知任何一個(gè)頂升的載荷，須間歇性順序加載。

Weight Control Technology Research of Typical Self-elevating Drilling Rig's Cantilever Beam

Shao Xiao-feng, Song De-xi, Zhang Shi-zhao, Hu Guo-xian

(Yantai CIMC Raffles offshore Ltd., Shandong Yantai, 264000, China)

For typical self-elevating drilling rig, the article explains the technology and significance of weight control of cantilever beam.Meanwhile, some practical solutions are given according to actual project building experience.

self-elevating rig; cantilever beam; weight control; cantilever beam weighing

P755

A

10.14141/j.31-1981.2016.06.003

邵小豐（1987—），男，工程師，研究方向：船舶輪機(jī)和鉆井設(shè)備詳細(xì)及施工設(shè)計(jì)。