石油鉆井平臺轉變為風機吊裝平臺研究

羅景新 呂逸旻

摘 ?要：我國海上風電資源豐富，且靠近東部沿海經濟發達省份，就地消納優勢巨大，發展海上風電有助于加快我國能源轉型進程，全國十四五海上風電新增裝機將超過32GW，年均新增海上風電裝機6GW 以上，2022-2025 國補退出后的4年內，年均建設量超過6GW。而當前國內海工裝備水平所能對應的施工裝機上限卻不足6GW，更嚴重的是因為裝備資源稀缺導致價格大幅度增加，將海工裝備進行合理利用，充分發揮閑置海工裝備的價值具有重要意義。

關鍵詞：海上風電;吊裝平臺;海工裝備。

1 前言

本項目所研究的海上石油鉆井平臺轉風機吊裝平臺為國內首例，通過本研究實現安全高效的吊裝作業后可以在海上風電安裝領域進行推廣應用，有效解決海上風電施工機械資源緊張的問題。在石油鉆井平臺向海上風機吊裝平臺轉變的過程中懸臂梁和鉆井包的移除是重中之重，鉆井平臺鉆井包和懸臂梁的傳統安拆方法費時費力，經濟性差。

2 應用實例

2.1 案例

基于CJ46和JU2000E石油鉆井平臺進行海上風機吊裝平臺研究，將鉆井平臺上的懸臂梁和鉆井包進行移除，再在平臺尾部擴增超起配重平臺，并對平臺甲板進行履帶吊基座加裝，將履帶吊進行分體式吊裝組合到鉆井平臺上。完成履帶吊加裝工作后需對鉆井平臺上的1號甲板吊及擱架進行增高工作，對2號甲板吊進行移除工作并加裝50噸履帶吊，對3號甲板吊進行移位工作。并在原鉆井平臺的基礎上進行輔助設施和安全設施的研究。

懸臂梁和鉆井包移除工作通常采用分體式移除，利用浮吊將鉆井包各部件移除后再進行懸臂梁滑移工作，使用本方式一般施工周期長，且各浮吊間的配合工作難度大，水上施工裝備多，作業成本較高等問題，為解決上述問題本研究計劃將懸臂梁和鉆井包進行整體式移除，圍繞岸基加固、平臺樁腿插樁、整體式滑移平衡梁、運輸液壓車、整體式存放及各種輔助工具進行研究，開發新工法、專利等技術應用到項目中提高安全性和降低成本。

大型履帶吊加裝采用分體式吊裝組合的方式，在履帶吊上平臺前需對平臺甲板進行改造增加履帶吊基座，在平臺尾部加裝超起配重平臺，新增大型履帶吊擱架。保證大型履帶吊在鉆井平臺上平穩運行是本研究的關鍵技術點之一，針對這個問題進行海上吊裝平臺多場景多功能的測量裝置、海上發電風機吊裝平臺壓載結構、用于海上吊裝平臺的簡易風速監測裝置、海上風電吊裝平臺的防撞裝置等技術點進行研究開發，設計新型結構保證大型履帶吊在鉆井平臺上安全作業。

甲板吊進行從新設計，達到滿足輔助吊裝的條件，對甲板吊和擱架進行增高、移位、置換等作業并配套相應的結構進行輔助吊裝。并進行吊裝平臺安全防護裝置的研究，采用新技術、工法等方式提升整個吊裝平臺的安全防護能力，為整個平臺安全高效運行提供支撐基于石油鉆井平臺進行海上風機吊裝平臺研究，從石油鉆井平臺到風機吊裝平臺的轉變核心是懸臂梁和鉆井包轉換為履帶吊進行風機吊裝作業。

3 研究原理

基于TRIZ理論對轉換過程中遇到的難點和技術矛盾進行分析，通過開發新工法和新工具來解決問題。并對新工具進行有限元分析，確定新工具受力的合理性和安全性。

履帶吊在海上平臺進行吊裝作業的穩定性是整個研究的核心內容之一。利用形態分析法對整個吊裝平臺進行綜合分析，通過形態分析法將整個吊裝平臺的轉換分為懸臂梁和鉆井包的移除、履帶吊在平臺上組裝、甲板吊及擱架的改變、安全防護措施新增、電氣系統的完善等多個獨立的單元進行分析，再通過方案綜合優選來完成整體的綜合分析。

通過上述的形態分析法將整個吊裝平臺的轉換分解為多個獨立的單元后，再次利用形態分析法對獨立的單元進行分解，將各獨立的單元分解為單獨的要素。如懸臂梁和鉆井包的移除可以分解為平臺預壓載、基礎承載力分析、甲板連接結構拆除、電氣系統解除連接、懸臂梁整體滑移、懸臂梁整體存放等多個單獨的要素，對這些單獨的要素再進行下一步的細分，逐步分解出最基本的物理矛盾和技術矛盾，從根本上解決技術難點。

利用上述原理可以將履帶吊在平臺上組裝分解為甲板新增履帶吊基座、平臺甲板尾部新增超期配重平臺、新增履帶吊擱架、履帶吊組裝、履帶吊限位裝置等單獨的要素。甲板吊及擱架的改變分解為甲板吊移位、甲板吊及擱架增高、甲板吊移除、新增輔助履帶吊等單獨的要素。

通過形態分析法將整個平臺的轉換工作分解為獨立的要素，再使用TRIZ理論研究獨立要素的物理矛盾和技術矛盾，從最基礎的技術層面上解決問題。

4、結語

本研究通過CJ46和JU2000E兩個石油鉆井平臺改造為風機吊裝平臺為基礎，進行研究大型鉆井平臺的懸臂梁與鉆臺、井架采用一體式平板滑移方式進行移除的方法，克服了大型浮吊分件吊裝時安拆不便、水上作業時間長、水上施工裝備多、施工費用高等缺點，實現了懸臂梁、鉆臺、井架由傳統的浮吊分件吊裝安拆方式向一體式平板滑移安拆方式的重大轉變。

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