自升式钻井平台桩腿建造工艺探索

潘志明（海洋石油工程（青岛）有限公司，山东青岛　266520）

自升式钻井平台桩腿建造工艺探索

潘志明
（海洋石油工程（青岛）有限公司，山东青岛266520）

伴随着科技的不断发展，人们对能源的利用意识以及方式也在不断提升，而能源开采这一特殊的行业也随着科技创新而出现，其中对于海洋方面的能源开采主要是一些油井或者是钻井平台，由于开采环境的特殊性，对于平台的设计以及工艺水平也有更高的要求，所以研究和探索自升式钻井平台桩腿建造工艺探索，将对我国能源设备的创新和发展具有重要的意义。

自升式钻井平台桩腿建造工艺分析和探索

自升式转钻井平台已经是现代能源行业中的一种重要的开采设备，主要是针对海洋内的石油以及天然气的探测开采，而水下作业的深度也在10至61米不等。以921自升式钻井平台为例，其是由青岛海洋石油工程有限公司建成，整体为L780式三角船型，长约57米，宽为53.34米，深度达到7.62米，而桩腿有三个，底部以桩靴进行支持，呈现三角形排布，而笔者将通过下文，对21自升式钻井平台的桩腿建造工艺进行分析和探索。

1　桩腿的结构以及材料选择

考虑三角形具有结构稳定性，所以对于921自升式钻井平台的桩腿排布也遵从等边三角形结构，而每个桩腿建采用的建造材料均为ASTM A514 GR.Q材质的调质合金钢板，这种钢材的优点在于高强度，能够承受约为690MPa的压强，而抗拉伸的压强也可高达931MPa。而斜拉筋和水平拉筋的构成材料则是采用无缝钢管，其规格为API 5L X52，最小的支撑压强在360MPa左右，在-40℃的条件下进行V型缺口冲击的纵向显示，吸收冲击的功为34J，就内部来说，支撑的材料主要选用材质为ASTM A106 GR.B的钢材，至少能够承受240MPa的压强［1］。

2　桩腿制造的过程

桩腿设计制作流程：对于桩腿制造来说，主要的流程有十二个，即工程设计以及施工图纸的绘制、施工材料的检验、拉筋下料。齿条立胎接长、分片划地样、分片制作、分段组装焊接、分段预先拼装、分段喷涂，分段运输以及分段完整组装。除了工程设计以及施工图纸的绘制和施工材料的检验，其他的阶段均需要通过严密的测试环节。例如对于施工材料的检测，需要区分主弦管和支撑管，特别是是材料的精度，都需要通过现场测试的手段将主弦管以及支持管的材料精度保证在许可范围内，并且对于尺寸不符合规格的材料进行标识，以便后期的调整工作能够做到有据可依。

3　主弦管焊接工艺

3.1主弦管的焊接材料选择

主弦管是桩腿的一个重要的构成部分，焊接过程可能包含多个不同位置的焊接点，例如齿条板之间的焊接，与窗口板之间的焊接以及窗口板和主弦管之间的焊接。一般来说，主弦管的焊接材料为S690钢，这种钢由于含碳量在一定的范围内，所以具有高强度［2］。

3.2主弦管的检测以及对接要求

对接过程是一个极其关键的过程，所以需要步步为营，完成主弦管的一层焊接后，相关检测人员都需要进行相应的尺寸检查，检查内容包含直线度、水平度以及齿条板上的齿间距，就以齿条板齿间距检查为例，主要用到的检查工具以卡尺或者样板，同时检测人员记录每次检测的数据。

4　单片装配的工艺

单片装配技术主要是一种有效提升焊接效率、减少焊接负担的工艺手段，也是支撑管装配过程中的一个重要的流程，一般来说，装配的场地具有严格的限制，特别需要注意场地本身需要严格保证密封，同时具有一定的温度要求，整个装配过程一般需要通过专用胎架，在装配前通常需要根据胎架的样图进行相应的调整，同时在完成每一步装配步骤后，都需要验证胎架的精度。

5　分段装配工艺

而对于分段装配工艺来说，与单片装配具有一定的共同点，那就是对装配的场地都需要密封，场地温度维持在一个适当的值。装配前的准备工作主要有划地样线，然后确定管体中心线、胎架线、其他零件的位置标识，同时需要在管体两端标出检测线。当做好充足的准备后则需要对之前装配好的单片进行相应的对应，对应流程为：胎架设置→胎架验收→上水平管体组合件→上右侧管体组合件→上左侧管体组合件→上散装拉筋管→尺寸坡度最后查验→开始焊接。

6　桩腿建造及合拢整个工艺流程

因为桩腿的直径的精度公差要求非常严格，所以必须要把已经完成的桩腿大分段，在胎架依据一定的秩序进行串联衔接摆放，在固定胎架上进行整体的预合拢，在此过程中，必须要特别加强对于不同对接口处的纵向焊缝的位置，分段预合拢前的总体测量测绘，全面系统的做好相关数据的详细记录。

7　国内外桩腿不同合拢方式工艺对比

具体来看，首先是桩靴分段的搭载安装，主船体的不同分段在搭载场地合拢后，充分的调整和优化平台主图，预合拢的工装船体有关支撑胎架墩位点，为桩靴分段的到位腾出空间，把桩靴分段依据严格的搭载顺序把其放在相关的位置和区域内，借助可以调节的桩靴工装进行找正。

另外就是桩腿分段和桩靴的搭载安装，桩靴和围阱定位后，把桩腿分段插入围阱座与桩靴进行相互的对接。在具体的吊装过程中使用激光经纬仪等类似的监测器械对分段接口处的检验线相互之间的差距进行测量，明确桩腿的垂直度。另外还应该同桩腿围阱，桩腿升降机构的齿轮组相配合的具体位置进行确定。定位安装精度必须要充分的满足一定的要求和标准。

最后就是桩腿分段合拢安装，在具体的分段中，在确保分段合拢口焊缝达标之后，依照安装位置线，安装两分段的嵌补齿条和内部嵌补加强筋。桩腿分段相互之间的 嵌补段齿条的安装应该在主船体下水后进行充分的利用。借助升降系统，把桩靴插到海床中，升桩进行搭建合拢口处的脚手架和其他一些有关的固定设备。

8　结语

桩腿是支撑钻井平台正常工作的基础，同时也是保证钻井工作安全性以及可靠性的重要组成部分，所以桩腿的工艺制作也需要格外地注意，特别是对于材料的选择方面，尽量选择一些高强度、高韧性的钢材，而对于焊接过程也需要尽量减少因为焊接导致的失误以及问题，最后通过严密的装配和检测，达到最终的效果。

［1］邓津林.自升式钻井平台桩腿腐蚀分析及防护措施［J］.石油和化工设备，2014，05（05）:68.

［2］袁瑞，王欢.“救助号”自升式钻井平台桩腿制作精度控制［J］.武汉船舶职业技术学院学报，2014，12（06）:19-20.