超大型海洋石油平台上部组块循环同步液压顶升工艺

摘要

一种超大型海洋石油平台上部组块循环同步液压顶升工艺，采用以下步骤：一、各支腿底部布置安装顶升及支撑机构；二、控制顶升器顶起一个设定高度行程，旋臂支撑住上部结构后，顶升器回缩；三、将支撑横梁滑移轨进入至上部结构下；四、顶升器顶起一个设定高度行程，旋臂旋转并支撑住上部结构，顶升器回缩；五、下一组支撑横梁滑移进入至支撑横梁下部，顶升器回缩，上部组块被顶升一个设定高度；六、重复三至五，直至将上部组块层叠顶升到预定高度；七、将下部结构运输到上部组块底部；八、回缩顶升器，上部组块与下部结构对接；九、卸载，拆除辅助设备。本发明能够实现上部组块的多点、循环同步提升；且可以对提升速度、位移精度进行有效的控制。

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型结构物的顶升工艺，尤其涉及一种超大型海洋石油 平台上部组块循环同步液压顶升工艺，属于海洋石油工程领域。

背景技术

海洋油气资源的开发需在海上布置一定数量的海洋石油平台。海洋石油 平台主要有两种类型：固定平台、浮式平台。

海洋石油固定平台一般包括：上部组块和水下固定支撑结构。此类海洋 石油平台一般是将上部组块和水下固定支撑结构在陆地单独建造，并采用浮 托法进行海上安装作业。在大型上部组块的船运过程中通常需要在其下部和 船舶甲板之间布置下部支撑结构。对于浮式平台，其一般由上部组块和下部 浮体组成，在其下水之前，通常需在场地或船坞完成其上部组块和下部浮体 的组对工作。

对于海洋石油平台的建造，传统工艺一般是先将下部支撑结构、下部浮 体等下部结构预制完成，然后，再继续进行上部组块的建造。建造过程中， 通常采用吊机吊装作业。随着海洋石油开发不断向深水领域的迈进，海洋石 油平台的体积和重量也在不断增加，采用传统工艺进行超大型海洋石油平台 上部组块建造时，会使得其在整个建造过程中一直处于较高位置，主要存在 以下不足：

1、增加了施工场地吊机使用量及吊机作业难度，特别是需要增加大型吊 机的使用次数；

2、增加了上部组块的总体尺寸及精度控制难度；

3、增加了施工场地脚手架搭设工作量；

4、增加了上部组块建造过程中的临时支撑构件的用量；

5、上部组块的建造需待下部结构完成后方可进行，不利于工期的控制。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种超大 型海洋石油平台上部组块循环同步液压顶升工艺，其可以将超大型海洋石油 平台上部组块和其下部结构分开并置于较低位置单独预制；有效地减少了超 大型海洋石油平台上部组块建造中的单体吊装作业工作量及单体吊装高度， 降低了建造场地的吊机等场地资源配备要求；同时，通过控制系统控制多个 液压顶升器能够实现上部组块的多点、循环同步提升；且可以对提升速度、 位移精度进行有效的控制。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种超大型海洋石油平台上部组块循环同步液压顶升工艺，其特 征在于：上部组块的顶升和下部结构的安装采用以下步骤：

第一步，各支腿底部布置安装液压顶升器、上部支撑架、下部垫墩及旋 转支撑机构；

第二步，控制液压顶升器将上部支撑架顶起一个设定高度行程，然后， 控制旋转支撑机构的旋臂进行旋转，当旋臂支撑住上部支撑架后，液压顶升 器回缩；

第三步，将第一组支撑横梁放置于旋转支撑机构的滑轨上，使支撑横梁 顺着旋转支撑机构的空隙方向滑移进入至上部支撑架下部位置；

第四步：控制液压顶升器将支撑横梁顶起一个设定高度行程，然后，控 制旋转支撑机构的旋臂进行旋转，当旋臂支撑住上部支撑横梁后，液压顶升 器回缩；

第五步：控制下一组支撑横梁从相对应方向的轨道上顺着旋转支撑机构 空隙方向滑移进入至第一组支撑横梁下部位置，液压顶升器回缩，旋转支撑 机构的旋臂进行旋转，当旋臂支撑住支撑横梁后，上部组块被顶升一个设定 高度；

第六步：重复上述第三步至第五步，对上部组块进行循环顶升作业，直 至将上部组块层叠顶升到预定高度；

第七步：将下部结构运输到上部组块底部预定位置；

第八步：回缩液压顶升器，将上部组块与下部结构对接；

第九步：卸载，拆除液压顶升器、上部支撑架、旋转支撑机构及辅助设 备。

所述上部组块和其下部结构分开并置于较低位置单独预制建造，建造时， 在上部组块的底部布置数个临时支撑。

所述液压顶升器为液压千斤顶，液压千斤顶的油路，由控制系统同步控 制。

所述控制系统为计算机。

所述旋转支撑机构包括：下部支撑底座、滑轨及安装在支撑底座上的数 个旋转轴，支撑底座为中空式框架结构；各旋转轴上分别安装有旋臂。

所述旋转轴外边缘形状为十字形，旋转轴的旋转的角度为90度，旋转轴 由计算机控制。

本发明的有益效果：

1.可以将超大型海洋石油平台上部组块和其下部结构分开并置于较低位 置单独预制，有效地减少了超大型海洋石油平台上部组块建造中的单体吊装 作业工作量及单体吊装高度，降低建造场地的吊机等场地资源配备要求。

2.采用顶升横梁作为顶升结构，通过控制系统将横梁顶起后交叉层叠， 可以达到循环连续顶升的效果；

3.采用控制系统对顶升过程进行控制，可以实现多点同步顶升的效果；

4.采用横梁、旋转及滑移机构，提高了顶升过程的精确度以及顶升的安 全性；

5.顶升过程操作简单、方便、实用性高；

6.本发明主要针对上部组块原有设计支腿进行顶升作业，基本无需对组 块顶升工况进行额外的强度、刚度校核。

7.缩短了超大型海洋石油平台的建造周期，降低超大型海洋石油平台的 建造作业成本。

附图说明：

图1为本发明顶升装置布置示意图。

图2为本发明顶升装置局部放大示意图。

图3为图2中A-A向示意图。

图4为图2中C-C向示意图。

图5为本发明中第一组支撑横梁就位于滑轨的立面示意图。

图6为本发明中第一组支撑横梁滑移进入支架下部就位立面示意图。

图7为本发明中第一组支撑横梁准备滑移平面示意图。

图8为本发明中第一组支撑横梁滑移进入支架下部就位平面示意图。

图9为本发明中液压顶升器将第一组支撑横梁顶起示意图。

图10为本发明中可旋转支撑机构旋转90度过程示意图。

图11为本发明中可旋转支撑机构旋转90度前俯视图。

图12为本发明中可旋转支撑机构旋转90度后俯视图。

图13为本发明完成顶升第一组横梁作业示意图。

图14为本发明中第二组支撑横梁准备滑移进入第一组横梁下部平面示意 图。

图15为本发明中第二组支撑横梁滑移进入第一组横梁下部就位平面示意 图。

图16为本发明中将第二组横梁顶起示意图。

图17为本发明顶升上部组块至预定高度示意图。

图18为本发明顶升上部组块至预定高度示意图。

图19为本发明运输下部支撑结构进入组块下部示意图。

图20为本发明上部组块及下部支撑结构安装作业完成示意图。

图中主要标号说明：

1上部支撑架、2滑轨、3滑轨垫墩、4旋转支撑机构、41旋臂、5下部 底座、6支撑横梁、7液压顶升器、10上部组块、11下部支撑结构。

具体实施方式

如图—图所示，本发明上部组块10及下部支撑结构11建造至需要举升 时采用以下步骤：

第一步：如图1-图4所示，①拆除上部组块10各支腿下部的支撑垫墩， 将液压顶升器7、上部支撑架1、数个旋转支撑机构4的下部底座5、布置在 上部组块10支腿的底部，上部支撑架1安装在液压顶升器7上部，数个旋转 支撑机构4的下部底座5布置在液压顶升器7周围；并在液压顶升器7与上 部支撑架1之间布置好旋转支撑结构4及支撑横梁6，并将滑轨垫墩3布置在 旋转支撑结构4的滑轨2的下面。②液压顶升器7与泵站及控制系统连接， 通过控制系统控制液压顶升器7实现顶升作业。③完成整个液压控制系统的 调试工作。本实施例：控制系统为计算机；液压顶升器7为液压千斤顶，液 压千斤顶的油路，由计算机同步控制。旋转支撑机构包括：下部支撑底座5、 滑轨2及采用枢接方式安装在支撑底座5上的数个旋转轴，支撑底座5其结 构形式与滑轨支撑垫墩一致，为中空式框架结构，支撑底座5置于地面上， 以方便液压顶升器置于其中；各旋转轴上采用枢接方式分别安装有旋臂41， 旋转轴41外边缘形状为十字形，使满足每次旋转的角度为90度的原则。旋 臂41与支撑底座5可分别安装，然后相互对接。对接后控制旋转轴能够使旋 臂41旋转，旋转轴由控制系统控制，控制系统为计算机；旋转一次角度为90 度，旋臂的结构强度能够满足支撑要求。

第二步：液压顶升器7将上部支撑架1顶起一个设定高度行程，然后， 控制旋转支撑机构4的旋臂41进行90度旋转，当旋臂41支撑住上部支撑架 1后，液压顶升器7回缩；

第三步：如图5-图8所示，将第一组支撑横梁6放置于旋转支撑机构4 的旋臂41的滑轨2上，使支撑横梁6顺着旋转支撑机构4的空隙方向滑移进 入至上部支撑架1下部位置；

第四步：如图9所示，控制液压顶升器7将第一组支撑横梁6顶起一个 设定高度行程，并支撑住整个上部重量，然后，控制旋转支撑机构4的旋臂 41进行90度旋转，当旋臂支撑住上部支撑横梁6后，液压顶升器7回缩；

第四步：控制液压顶升器7将支撑横梁6顶起一个设定高度行程，然后， 控制旋转支撑机构的旋臂进行90度旋转，当旋臂支撑住上部支撑横梁6后， 液压顶升器7回缩；上部组块10被顶升一个支撑横梁6的高度。

第五步：如图10-图12所示，将空隙方向与设在相对应方向的另一组滑 轨2对齐，控制第二组支撑横梁6能够顺着空隙方向滑移进入第一组支撑横 梁6下部，液压顶升器7回缩，同时，旋转支撑机构4的悬臂41进行90度 旋转，当旋臂41支撑住支撑横梁6后；旋转支撑机构4的悬臂41支撑住第 一组支撑横梁6及以上所有重量，上部组块被顶升一个支撑横梁6高度；

如图13-图15所示，为第二组支撑横梁6滑移进入第一组支撑横梁6下 部的过程，支撑横梁6顺着旋转支撑机构4的空隙方向滑移进入。

如图16所示，第二组支撑横梁6被液压顶升器7顶起，到达预定高度后 控制旋转支撑机构4旋臂41继续旋转90度，同样，一方面将用于支撑住第 二组支撑横梁6，另一方面用于使第三组支撑横梁6能够顺着旋转支撑机构4 的旋臂41的空隙方向滑移进入第二组支撑横梁6的下部。至此，整个上部组 块10被顶升2个支撑横梁6的高度。

第六步：如图17、18所示，重复第三步至第五步的过程，对上部组块 10进行循环顶升作业，直至将上部组块10层叠顶升到预定高度；由于支撑横 梁6的高度是定值，所以，如果要求的顶升高度不是支撑横梁6高度的倍数， 则先层叠横梁至离要求最近的高度，然后，用液压顶升器7顶起以达到顶升 至预定高度的目的。

第九步：如图19所示，顶升完成后，将超大型海洋石油平台上部组块10 的下部支撑结构11通过运输的方式移动到组块10的下部，然后，控制系统 控制液压顶升器7卸载，将上部组块10的重量转移至下部支撑结构11上。

第十步：如图20所示，液压顶升器7卸载，顶升作业完成，拆除顶升作 业所用设备及支撑。

液压顶升器、顶升框架、顶升支撑横梁、计算机控制系统为现有产品。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、 等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。