潘志明（海洋石油工程（青島）有限公司，山東青島　266520）

自升式鉆井平臺樁腿建造工藝探索

潘志明
（海洋石油工程（青島）有限公司，山東青島266520）

伴隨著科技的不斷發(fā)展，人們對能源的利用意識以及方式也在不斷提升，而能源開采這一特殊的行業(yè)也隨著科技創(chuàng)新而出現(xiàn)，其中對于海洋方面的能源開采主要是一些油井或者是鉆井平臺，由于開采環(huán)境的特殊性，對于平臺的設(shè)計以及工藝水平也有更高的要求，所以研究和探索自升式鉆井平臺樁腿建造工藝探索，將對我國能源設(shè)備的創(chuàng)新和發(fā)展具有重要的意義。

自升式鉆井平臺樁腿建造工藝分析和探索

自升式轉(zhuǎn)鉆井平臺已經(jīng)是現(xiàn)代能源行業(yè)中的一種重要的開采設(shè)備，主要是針對海洋內(nèi)的石油以及天然氣的探測開采，而水下作業(yè)的深度也在10至61米不等。以921自升式鉆井平臺為例，其是由青島海洋石油工程有限公司建成，整體為L780式三角船型，長約57米，寬為53.34米，深度達(dá)到7.62米，而樁腿有三個，底部以樁靴進(jìn)行支持，呈現(xiàn)三角形排布，而筆者將通過下文，對21自升式鉆井平臺的樁腿建造工藝進(jìn)行分析和探索。

1　樁腿的結(jié)構(gòu)以及材料選擇

考慮三角形具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，所以對于921自升式鉆井平臺的樁腿排布也遵從等邊三角形結(jié)構(gòu)，而每個樁腿建采用的建造材料均為ASTM A514 GR.Q材質(zhì)的調(diào)質(zhì)合金鋼板，這種鋼材的優(yōu)點在于高強(qiáng)度，能夠承受約為690MPa的壓強(qiáng)，而抗拉伸的壓強(qiáng)也可高達(dá)931MPa。而斜拉筋和水平拉筋的構(gòu)成材料則是采用無縫鋼管，其規(guī)格為API 5L X52，最小的支撐壓強(qiáng)在360MPa左右，在-40℃的條件下進(jìn)行V型缺口沖擊的縱向顯示，吸收沖擊的功為34J，就內(nèi)部來說，支撐的材料主要選用材質(zhì)為ASTM A106 GR.B的鋼材，至少能夠承受240MPa的壓強(qiáng)［1］。

2　樁腿制造的過程

樁腿設(shè)計制作流程：對于樁腿制造來說，主要的流程有十二個，即工程設(shè)計以及施工圖紙的繪制、施工材料的檢驗、拉筋下料。齒條立胎接長、分片劃地樣、分片制作、分段組裝焊接、分段預(yù)先拼裝、分段噴涂，分段運輸以及分段完整組裝。除了工程設(shè)計以及施工圖紙的繪制和施工材料的檢驗，其他的階段均需要通過嚴(yán)密的測試環(huán)節(jié)。例如對于施工材料的檢測，需要區(qū)分主弦管和支撐管，特別是是材料的精度，都需要通過現(xiàn)場測試的手段將主弦管以及支持管的材料精度保證在許可范圍內(nèi)，并且對于尺寸不符合規(guī)格的材料進(jìn)行標(biāo)識，以便后期的調(diào)整工作能夠做到有據(jù)可依。

3　主弦管焊接工藝

3.1主弦管的焊接材料選擇

主弦管是樁腿的一個重要的構(gòu)成部分，焊接過程可能包含多個不同位置的焊接點，例如齒條板之間的焊接，與窗口板之間的焊接以及窗口板和主弦管之間的焊接。一般來說，主弦管的焊接材料為S690鋼，這種鋼由于含碳量在一定的范圍內(nèi)，所以具有高強(qiáng)度［2］。

3.2主弦管的檢測以及對接要求

對接過程是一個極其關(guān)鍵的過程，所以需要步步為營，完成主弦管的一層焊接后，相關(guān)檢測人員都需要進(jìn)行相應(yīng)的尺寸檢查，檢查內(nèi)容包含直線度、水平度以及齒條板上的齒間距，就以齒條板齒間距檢查為例，主要用到的檢查工具以卡尺或者樣板，同時檢測人員記錄每次檢測的數(shù)據(jù)。

4　單片裝配的工藝

單片裝配技術(shù)主要是一種有效提升焊接效率、減少焊接負(fù)擔(dān)的工藝手段，也是支撐管裝配過程中的一個重要的流程，一般來說，裝配的場地具有嚴(yán)格的限制，特別需要注意場地本身需要嚴(yán)格保證密封，同時具有一定的溫度要求，整個裝配過程一般需要通過專用胎架，在裝配前通常需要根據(jù)胎架的樣圖進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，同時在完成每一步裝配步驟后，都需要驗證胎架的精度。

5　分段裝配工藝

而對于分段裝配工藝來說，與單片裝配具有一定的共同點，那就是對裝配的場地都需要密封，場地溫度維持在一個適當(dāng)?shù)闹怠Ｑb配前的準(zhǔn)備工作主要有劃地樣線，然后確定管體中心線、胎架線、其他零件的位置標(biāo)識，同時需要在管體兩端標(biāo)出檢測線。當(dāng)做好充足的準(zhǔn)備后則需要對之前裝配好的單片進(jìn)行相應(yīng)的對應(yīng)，對應(yīng)流程為：胎架設(shè)置→胎架驗收→上水平管體組合件→上右側(cè)管體組合件→上左側(cè)管體組合件→上散裝拉筋管→尺寸坡度最后查驗→開始焊接。

6　樁腿建造及合攏整個工藝流程

因為樁腿的直徑的精度公差要求非常嚴(yán)格，所以必須要把已經(jīng)完成的樁腿大分段，在胎架依據(jù)一定的秩序進(jìn)行串聯(lián)銜接擺放，在固定胎架上進(jìn)行整體的預(yù)合攏，在此過程中，必須要特別加強(qiáng)對于不同對接口處的縱向焊縫的位置，分段預(yù)合攏前的總體測量測繪，全面系統(tǒng)的做好相關(guān)數(shù)據(jù)的詳細(xì)記錄。

7　國內(nèi)外樁腿不同合攏方式工藝對比

具體來看，首先是樁靴分段的搭載安裝，主船體的不同分段在搭載場地合攏后，充分的調(diào)整和優(yōu)化平臺主圖，預(yù)合攏的工裝船體有關(guān)支撐胎架墩位點，為樁靴分段的到位騰出空間，把樁靴分段依據(jù)嚴(yán)格的搭載順序把其放在相關(guān)的位置和區(qū)域內(nèi)，借助可以調(diào)節(jié)的樁靴工裝進(jìn)行找正。

另外就是樁腿分段和樁靴的搭載安裝，樁靴和圍阱定位后，把樁腿分段插入圍阱座與樁靴進(jìn)行相互的對接。在具體的吊裝過程中使用激光經(jīng)緯儀等類似的監(jiān)測器械對分段接口處的檢驗線相互之間的差距進(jìn)行測量，明確樁腿的垂直度。另外還應(yīng)該同樁腿圍阱，樁腿升降機(jī)構(gòu)的齒輪組相配合的具體位置進(jìn)行確定。定位安裝精度必須要充分的滿足一定的要求和標(biāo)準(zhǔn)。

最后就是樁腿分段合攏安裝，在具體的分段中，在確保分段合攏口焊縫達(dá)標(biāo)之后，依照安裝位置線，安裝兩分段的嵌補齒條和內(nèi)部嵌補加強(qiáng)筋。樁腿分段相互之間的 嵌補段齒條的安裝應(yīng)該在主船體下水后進(jìn)行充分的利用。借助升降系統(tǒng)，把樁靴插到海床中，升樁進(jìn)行搭建合攏口處的腳手架和其他一些有關(guān)的固定設(shè)備。

8　結(jié)語

樁腿是支撐鉆井平臺正常工作的基礎(chǔ)，同時也是保證鉆井工作安全性以及可靠性的重要組成部分，所以樁腿的工藝制作也需要格外地注意，特別是對于材料的選擇方面，盡量選擇一些高強(qiáng)度、高韌性的鋼材，而對于焊接過程也需要盡量減少因為焊接導(dǎo)致的失誤以及問題，最后通過嚴(yán)密的裝配和檢測，達(dá)到最終的效果。

［1］鄧津林.自升式鉆井平臺樁腿腐蝕分析及防護(hù)措施［J］.石油和化工設(shè)備，2014，05（05）:68.

［2］袁瑞，王歡.“救助號”自升式鉆井平臺樁腿制作精度控制［J］.武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2014，12（06）:19-20.