石油钻井平台转变为风机吊装平台研究

罗景新 吕逸旻

摘  要：我国海上风电资源丰富，且靠近东部沿海经济发达省份，就地消纳优势巨大，发展海上风电有助于加快我国能源转型进程，全国十四五海上风电新增装机将超过32GW，年均新增海上风电装机6GW 以上，2022-2025 国补退出后的4年内，年均建设量超过6GW。而当前国内海工装备水平所能对应的施工装机上限却不足6GW，更严重的是因为装备资源稀缺导致价格大幅度增加，将海工装备进行合理利用，充分发挥闲置海工装备的价值具有重要意义。

关键词：海上风电;吊装平台;海工装备。

1 前言

本项目所研究的海上石油钻井平台转风机吊装平台为国内首例，通过本研究实现安全高效的吊装作业后可以在海上风电安装领域进行推广应用，有效解决海上风电施工机械资源紧张的问题。在石油钻井平台向海上风机吊装平台转变的过程中悬臂梁和钻井包的移除是重中之重，钻井平台钻井包和悬臂梁的传统安拆方法费时费力，经济性差。

2 应用实例

2.1 案例

基于CJ46和JU2000E石油钻井平台进行海上风机吊装平台研究，将钻井平台上的悬臂梁和钻井包进行移除，再在平台尾部扩增超起配重平台，并对平台甲板进行履带吊基座加装，将履带吊进行分体式吊装组合到钻井平台上。完成履带吊加装工作后需对钻井平台上的1号甲板吊及搁架进行增高工作，对2号甲板吊进行移除工作并加装50吨履带吊，对3号甲板吊进行移位工作。并在原钻井平台的基础上进行辅助设施和安全设施的研究。

悬臂梁和钻井包移除工作通常采用分体式移除，利用浮吊将钻井包各部件移除后再进行悬臂梁滑移工作，使用本方式一般施工周期长，且各浮吊间的配合工作难度大，水上施工装备多，作业成本较高等问题，为解决上述问题本研究计划将悬臂梁和钻井包进行整体式移除，围绕岸基加固、平台桩腿插桩、整体式滑移平衡梁、运输液压车、整体式存放及各种辅助工具进行研究，开发新工法、专利等技术应用到项目中提高安全性和降低成本。

大型履带吊加装采用分体式吊装组合的方式，在履带吊上平台前需对平台甲板进行改造增加履带吊基座，在平台尾部加装超起配重平台，新增大型履带吊搁架。保证大型履带吊在钻井平台上平稳运行是本研究的关键技术点之一，针对这个问题进行海上吊装平台多场景多功能的测量装置、海上发电风机吊装平台压载结构、用于海上吊装平台的简易风速监测装置、海上风电吊装平台的防撞装置等技术点进行研究开发，设计新型结构保证大型履带吊在钻井平台上安全作业。

甲板吊进行从新设计，达到满足辅助吊装的条件，对甲板吊和搁架进行增高、移位、置换等作业并配套相应的结构进行辅助吊装。并进行吊装平台安全防护装置的研究，采用新技术、工法等方式提升整个吊装平台的安全防护能力，为整个平台安全高效运行提供支撑基于石油钻井平台进行海上风机吊装平台研究，从石油钻井平台到风机吊装平台的转变核心是悬臂梁和钻井包转换为履带吊进行风机吊装作业。

3 研究原理

基于TRIZ理论对转换过程中遇到的难点和技术矛盾进行分析，通过开发新工法和新工具来解决问题。并对新工具进行有限元分析，确定新工具受力的合理性和安全性。

履带吊在海上平台进行吊装作业的稳定性是整个研究的核心内容之一。利用形态分析法对整个吊装平台进行综合分析，通过形态分析法将整个吊装平台的转换分为悬臂梁和钻井包的移除、履带吊在平台上组装、甲板吊及搁架的改变、安全防护措施新增、电气系统的完善等多个独立的单元进行分析，再通过方案综合优选来完成整体的综合分析。

通过上述的形态分析法将整个吊装平台的转换分解为多个独立的单元后，再次利用形态分析法对独立的单元进行分解，将各独立的单元分解为单独的要素。如悬臂梁和钻井包的移除可以分解为平台预压载、基础承载力分析、甲板连接结构拆除、电气系统解除连接、悬臂梁整体滑移、悬臂梁整体存放等多个单独的要素，对这些单独的要素再进行下一步的细分，逐步分解出最基本的物理矛盾和技术矛盾，从根本上解决技术难点。

利用上述原理可以将履带吊在平台上组装分解为甲板新增履带吊基座、平台甲板尾部新增超期配重平台、新增履带吊搁架、履带吊组装、履带吊限位装置等单独的要素。甲板吊及搁架的改变分解为甲板吊移位、甲板吊及搁架增高、甲板吊移除、新增辅助履带吊等单独的要素。

通过形态分析法将整个平台的转换工作分解为独立的要素，再使用TRIZ理论研究独立要素的物理矛盾和技术矛盾，从最基础的技术层面上解决问题。

4、结语

本研究通过CJ46和JU2000E两个石油钻井平台改造为风机吊装平台为基础，进行研究大型钻井平台的悬臂梁与钻台、井架采用一体式平板滑移方式进行移除的方法，克服了大型浮吊分件吊装时安拆不便、水上作业时间长、水上施工装备多、施工费用高等缺点，实现了悬臂梁、钻台、井架由传统的浮吊分件吊装安拆方式向一体式平板滑移安拆方式的重大转变。

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