典型自升式钻井平台悬臂梁重量控制技术研究

邵小丰，宋德喜，张士钊，胡国贤

（烟台中集来福士海洋工程有限公司，山东烟台 264000）

典型自升式钻井平台悬臂梁重量控制技术研究

邵小丰，宋德喜，张士钊，胡国贤

（烟台中集来福士海洋工程有限公司，山东烟台 264000）

针对典型自升式钻井平台，阐述了其悬臂梁重量控制的技术及意义，同时，根据实际项目的建造经验给出了一些可以参考执行的解决方案。

自升式钻井平台；悬臂梁；重量控制；悬臂梁称重

0 引言

目前，在海洋钻井平台建造的质量管理体系中，平台的空船重量控制并不体现在船厂常规的质量控制体系中，也不是船级社入级和法定检验的要求。设计之初，设计公司根据以往项目的经验和常规的估算方法确定了初步的空船重量，船厂以此进行后续的详细设计和施工设计，伴随着设计和建造过程的深入，平台最后实际的空船重量是否与预期设计一致，或留有一定的裕度，是否在常规的范围内，这些都会影响到平台的实际性能和使用要求，尤其是对自升式钻井平台的影响更为显著。

1 悬臂梁重量控制技术及意义

悬臂梁（包括钻台）是钻井模块中最为重要的结构部分，也是整个平台重量比例比较大的一部分，以在建Super M2系列的某一自升式钻井平台为例，平台的空船重量约为8 890 t，悬臂梁加钻台的重量为1 420 t，占据了整个空船重量的16%，其重量数量级大，结构复杂，其重量重心对平台的影响非常大，如果其重量重心偏差较大将直接影响平台的可变载荷（VDL），降低平台对钻井材料的海上补给依赖程度，最后导致平台的钻井能力不符合要求。特别地，对于自升式钻井平台来讲，如果因为悬臂梁的重量偏差导致空船重量偏差过大，将会影响桩腿的负荷能力和设计强度，进而导致设计方案的大调整，影响建造周期，重量的超标还可能使船厂面临船东巨额的罚款。

所以说悬臂梁的重量控制是平台建造过程中的一个关键技术，应该在设计阶段和建造阶段严格控制其重量重心。

2 解决方案

2.1 设计阶段控制

因为重量主要取决于结构和设备的重量，所以在设计阶段，对于结构应合理地采用高强度材料来减少板厚[1]，并通过计算来优化设计。对于设备，在满足安全和功能的前提下应尽可能减少重量，采取的措施是建立合格供应商机制，在签订设备技术协议的同时，和设备厂家签订重量控制责任书，以保证重量要求，且此责任书将连同技术协议一起作为商业合同的附件。

对于除结构和设备以外的舾装件，应结合以往项目的经验，进行舾装布置优化设计，最大程度地减少管路和电缆的长度，以减轻整体的重量。

同时，伴随着详细设计的深入，可以同时进行重量的详细估算，根据不同专业不同区域分别进行结构、设备、舾装件、管线重量的列表估算，编制详细的重量报告，并实时更新。将估算结果与设计公司的预估数据进行比较，检查其相符性，如果偏差较大，则应及时反馈并要求设计方调整设计方案。如果基本符合，则编制重量统计表格，形成数据库。

2.2 建造阶段控制

对于设备基座及支撑件，应优化结构形式及工艺，减少其数量及单体重量，减少额外加强结构的增加。

设备及材料采购阶段，要树立重量意识，由公司采购管理部来统计和筛选合格优秀的设备供应商，对于首次供货的供应商，由技术部门对其技术能力进行评估，供采购管理部参考，最后由采购管理部编制《供应商管理程序》，建立《合格供应商名录》，以方便后续项目的应用。在设备材料采购费用大致相当的情况下，应优先考虑重量较轻的设备。

分段完成并达到预舾装后，由生产重量监控部门进行现场称重并记录，进行数据汇总，并与设计阶段估算的数据进行比较，如有大的偏差，应联合有关部门进行讨论整改，保证偏差在合理的范围内。

2.3 悬臂梁称重

除了设计和建造阶段的重量控制外，另一关键的工作就是悬臂梁的称重，目的是通过称重来校验悬臂梁的重量重心，再者就是为下一步的倾斜试验做准备。一般情况下，与设计重量相比较，重量值在设计数值的±2%范围以内都是可以接受的。称重过程复杂而具危险性，称重的整个方案要在准确计算的基础上精心编制，以确保称重工作的顺利进行。图1为针对在建的某一自升式钻井平台悬臂梁称重所制定的称重流程。

图1 悬臂梁称重流程

对于悬臂梁的状态统计，应着重关注不足重量、可移动重量和多余重量这三个方面，具体注意要点如下：

1）注意统计高低压软管、设备内液体、消防救生设备、木作舾装等容易忽略的重量，但是不足重量不多于整个悬臂梁重量的2%。

2）对于可移动设备来说，应将其放在储存位置，并固定，主要包括钻台、猫道机、折臂吊、顶驱及BOP吊等。

3）对于不属于悬臂梁空船重量的液舱液体、工具箱、废料箱、钻管及人员等重量，应及时清除。

对于悬臂梁称重的现场布置，根据状态统计，首先估算其重量重心[2]，确定所需千斤顶的数量和布置位置，确定顶升设备的能力、传感器的量程（考虑不平衡度的要求，一般总量程为预计重量的1.5倍以上）等，同时需要对现场地基的承载力进行审核，审核结束后就正式进入称重流程。在正式称重前应进行液压管路的连接、液压设备的调试、传感器和显示器的连接、垫板的就位等工作，以确保称重顺利进行。

对于称重过程，在顶升过程中由于操作过程中不能预知任何一个顶升的载荷，须间歇性顺序加载。

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

邵小丰（1987—），男，工程师，研究方向：船舶轮机和钻井设备详细及施工设计。