一种自升式钻井平台悬臂梁钻台称重试验系统及其方法

摘要

本发明公开了一种自升式钻井平台悬臂梁钻台称重试验系统及其方法，包括桩腿、主船体、悬臂梁、钻台、井架、顶升系统a、称重系统a、顶升系统b、称重系统b、悬臂梁滑移系统、悬臂梁基座和联接工艺轴，桩腿固定安装在主船体的下端部，悬臂梁水平安装在主船体的上端部，钻台、井架依次安装在悬臂梁的端部，井架安装在钻台的上端部，然后以钻台总成和悬臂梁总成为称重目标，采用常规化称重设备，将悬臂梁总成重量转移至可读数的称重设备上，所有数据汇总即为称重结果要求值，并与理论值进行比较得出结论；本发明在自升式钻井平台下水后，于船体甲板上进行，保证悬臂梁钻台以及井架安装完整性，与平台其他工程施工可以交叉进行，大大提高工作效率。

说明书

技术领域

本发明属于重工机械领域，具体涉及一种自升式钻井平台悬臂梁钻台称重试验系统及其方法。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，人类对于能源的需求也越来越大。海洋石油钻井平台建造数量越来越多，悬臂梁式钻井平台由于可以在一个位置进行多口丛式井的钻探而备受欢迎。

通过悬臂梁滑移系统导致悬臂梁总成整体重量、重心发生移动，将使整个平台的重心发生变化，从而使各条桩腿的支撑反力重新分布，对平台性能产生很大影响。为了使这种影响保持在可控范围内，在设计阶段需要确定平台各部分重量分布，制定重量控制方案。所以在钻井平台系统整个调试过程中，悬臂梁钻台称重试验非常重要。

发明内容

针对现有技术的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种能够缩短试验周期，且采用常规化设备降低成本的自升式钻井平台悬臂梁钻台称重试验系统及其方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自升式钻井平台悬臂梁钻台称重试验系统，其创新点在于：包括桩腿、主船体、悬臂梁、钻台、井架、顶升系统a、称重系统a、顶升系统b、称重系统b、悬臂梁滑移系统、悬臂梁基座和联接工艺轴，所述桩腿固定安装在主船体的下端部，所述悬臂梁水平安装在主船体的上端部，所述钻台、井架依次安装在悬臂梁的端部，所述井架安装在钻台的上端部，所述顶升系统a、称重系统a均安装在钻台上，所述顶升系统b、称重系统b均固定安装在主船体上，所述悬臂梁滑移系统、悬臂梁基座均固定安装在主船体的上端部，所述悬臂梁艏部通过联接工艺轴与悬臂梁基座进行连接。

进一步的，还包括三组同步系统，所述三组同步系统分别为两套滑移梁滑移检修用同步系统以及一套双作用六同步作用泵。

进一步的，所述顶升系统a、顶升系统b为顶升千斤顶，所述称重系统a、称重系统b为重力传感器。

进一步的，所述主船体甲板上布置12个顶升点，所述顶升点沿悬臂梁主梁长轴方向对称设置两排，其中艉部3/3个顶升点为一组，艉部6个顶升点为一组，设置同步系统，共计三组，将12个顶升点，转化“3”顶升。

进一步的，所述主船体甲板上布置16个称重点，所述称重点沿悬臂梁主梁长轴方向对称设置两排，单排为8个点，所述称重点与顶升点间隔布置，所述称重点为可视化称重系统。

进一步的，所述钻台总成称重试验，钻台支架上方布置4个顶升系统和4个称重系统，所述顶升点和称重点均在钻台滑移系统顶升区域。

本发明的另一个目的是公开一种自升式钻井平台悬臂梁钻台称重试验方法，其创新点在于：以钻台总成和悬臂梁总成为称重目标，采用常规化称重设备，将悬臂梁总成重量转移至可读数的称重设备上，所有数据汇总即为称重结果要求值，并与理论值进行比较得出结论；具体步骤如下；

（1）试验前准备：确保悬臂梁和钻台上所有设备及散件都已绑扎好，分别布置好顶升系统和称重系统，其中钻台总成布置四个顶升点和四个称重点；悬臂梁总成称重布置十二个顶升点和十六个称重点，各点受力预先通过模型计算理论值，保证各点受力均在设备可承载范围内，拆除与称重结构联接的其他构件，确保称重构件是独立、可顶升的；

（2）试验前检查：确保钻井平台船体水平，并要求平台底部与水面之间始终留有500mm以上的气隙，清除所有非轻船重量，将与称重无关的工装、设备、工具、脚手架以及其他物件全部清理完毕或拆除，记录所有设备中存在的可变载荷和液体重量，确保悬臂梁、钻台以及井架设备安装位置正确，如有设备安装偏差，需重新更新重量重心，并在最终称重重量进行修正；

（3）试验一：钻台总成称重：摆放好千斤顶及其垫板，将悬臂梁钻台总成顶起9-11mm高度，将重量传感器及上下垫板放入测量点，并将仪器调零，下放千斤顶将钻台总成重量转移给重量传感器，并记录传感器的输出值及坐标，重复三次，如果三次数据重复较好，即钻台称重每一次称重结果与平均值之间相差不超过1%，则钻台总成称重试验完毕，若前三次测量数据偏差较大，再重复测量两次，取偏差在1%以内的测量值平均值作为最终的称重数据，钻台总成称重试验数据结束；

（4）试验二：悬臂梁总成称重：检查钻台位置确保钻台处于存储位置并锁死，并记录悬臂梁相对船体的位置，摆放好千斤顶及其垫板，将悬臂梁钻台总成顶起约10mm高度，将重量传感器及上下垫板放入测量点，下放千斤顶将悬臂梁钻台总成重量转移给重量传感器，并记录传感器输出值及坐标，重复三次，如果三次数据重复较好，即悬臂梁总成称重每一次称重结果与平均值之间相差不超过1%，则称重试验完毕，若前三次测量数据偏差较大，再重复测量两次，取偏差在1%以内的测量值平均值作为最终的称重数据，悬臂梁钻台总成称重试验结束。

本发明有益效果为：

（1）本发明由于悬臂梁滑移系统导致悬臂梁总成整体重量、重心发生移动，将使整个平台的重心发生变化，从而使各条桩腿的支撑反力重新分布，对平台性能产生很大影响，通过重量、重心的确认，将影响保持在可控范围内。

（2）本发明测量并记录了悬臂梁钻台总成的重量、重心，检测悬臂梁和钻台的建造是否满足规格书的要求，为精确确定整个自升式钻井平台操作提供可靠的参数。

（3）本发明在自升式钻井平台下水后，于船体甲板上进行，保证了悬臂梁钻台以及井架安装完整性。与平台其他工程施工可以交叉进行，大大提高工作效率。

附图说明

图1 为本发明一种自升式钻井平台悬臂梁钻台称重系统示意图；

图2为本发明顶升称重步骤示意图；

图3为本发明一种自升式钻井平台悬臂梁安全销示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

试验之前，需对整个称重结构进行预检查，步骤如下：

（1）清扫悬臂梁3及钻台2：所有的非轻船重量（试验需要的物件除外）如工人的工具箱、脚手架、废料和施工碎片都应尽量从平台清除。

（2）检查确保悬臂梁3和钻台2上所有设备中没有额外的可变载荷和液体重量。如有，将重量重心作记录，并在试验完成后从悬臂梁3称重中减去。

（3）检查并确保悬臂梁3及钻台2设备安装位置正确。如有设备安装偏差，应记录重量重心，并在最终称重重量进行修正。

（4）检查并确保所有的测量设备可用，确保所有设备已经校准并证明可用，设备如下：

（5）悬臂梁3及钻台2称重人员到位，各点位人员全部到位后，经确认合格后方可进入下道工序。

悬臂梁3及钻台2不足、多余重量统计以及需要重置重量统计，试验前需统一汇总，计入+/-清单内。

如图1-3所示，一种自升式钻井平台悬臂梁钻台称重试验系统，包括桩腿5、主船体4、悬臂梁3、钻台2、井架1、顶升系统a6、称重系统a7、顶升系统b9、称重系统b10、悬臂梁滑移系统8、悬臂梁基座12和联接工艺轴13，桩腿5固定安装在主船体4的下端部，悬臂梁3水平安装在主船体4的上端部，钻台2、井架1依次安装在悬臂梁3的端部，井架1安装在钻台2的上端部，顶升系统a6、称重系统a7均安装在钻台2上，顶升系统b9、称重系统b10均固定安装在主船体4上，悬臂梁滑移系统8、悬臂梁基座12均固定安装在主船体4的上端部，悬臂梁3艏部通过联接工艺轴14与悬臂梁基座12进行连接。

一种自升式钻井平台悬臂梁钻台称重试验系统，还包括三组同步系统，三组同步系统分别为两套滑移梁滑移检修用同步系统以及一套双作用六同步作用泵。

顶升系统a6、顶升系统b9为顶升千斤顶，称重系统a7、称重系统b10为重力传感器。

主船体4甲板上布置12个顶升点，顶升点沿悬臂梁3主梁长轴方向对称设置两排，其中艉部3/3个顶升点为一组，艉部6个顶升点为一组，设置同步系统，共计三组，将12个顶升点，转化“3”顶升。

主船体4甲板上布置16个称重点，称重点沿悬臂梁主梁长轴方向对称设置两排，单排为8个点，称重点与顶升点间隔布置，称重点为可视化称重系统。

一种自升式钻井平台悬臂梁钻台称重试验系统，钻台总成称重试验，钻台支架上方布置4个顶升系统和4个称重系统，顶升点和称重点均在钻台滑移系统顶升区域。

悬臂梁总成称重是通过沿悬臂梁长轴方向对称布置12个顶升点和16个称重点，结合船体甲板强度和模拟悬臂梁总成受力分析，并结合试验中的各种风险因素，悬臂梁总成称重各千斤顶和重力传感器称重点布置如下：

悬臂梁千斤顶规格清单

悬臂梁称重重量传感器规格清单

12个千斤顶分为三组，其中左右舷艉部各3个600T千斤顶为一组，各有一个液压泵控制，艏部左右舷共6个320T千斤顶，由一个六同步作用液压泵控制，顶升千斤顶9以及重力传感器10需要按要求摆放指定位置；

通过液压原理，将悬臂梁3向上顶起，保证悬臂梁3全部脱离悬臂梁基座9，悬臂梁3艏部通过工艺轴13安全保护，称重点区域预先布置好垫板以及垫块101，待悬臂梁9顶升到位后，将传感器102和上部垫板103布置到位（整体高度需高出千斤顶原始高度），将千斤顶下降，悬臂梁3整体重量转移至传感器上，通过可视化窗口进行读数，所有传感器读数总和即为实际称重重量。

钻台总成是通过4个顶升点和4个重力传感器称重点进行布置，钻台总成称重，采用四点顶升、四点称重，通过对钻台总成理论值受力分析，称重点/顶升点受力分别为332T、277T、360T和431T，考虑到安全系数，千斤顶和传感器分别选用600T规格型号。

一种自升式钻井平台悬臂梁钻台称重试验方法，以钻台总成和悬臂梁总成为称重目标，采用常规化称重设备，将悬臂梁总成重量转移至可读数的称重设备上，所有数据汇总即为称重结果要求值，并与理论值进行比较得出结论；具体步骤如下；

（1）试验前准备：确保悬臂梁3和钻台2上所有设备及散件都已绑扎好，分别布置好顶升系统和称重系统，其中钻台总成布置四个顶升点和四个称重点；悬臂梁总成称重布置十二个顶升点和十六个称重点，各点受力预先通过模型计算理论值，保证各点受力均在设备可承载范围内，拆除与称重结构联接的其他构件，确保称重构件是独立、可顶升的；

（2）试验前检查：确保钻井平台船体水平，并要求平台底部与水面之间始终留有500mm以上的气隙，清除所有非轻船重量，将与称重无关的工装、设备、工具、脚手架以及其他物件全部清理完毕或拆除，记录所有设备中存在的可变载荷和液体重量，确保悬臂梁、钻台以及井架设备安装位置正确，如有设备安装偏差，需重新更新重量重心，并在最终称重重量进行修正；

（3）试验一：钻台总成称重：摆放好千斤顶及其垫板，将悬臂梁钻台总成顶起9-11mm高度，将重量传感器及上下垫板放入测量点，并将仪器调零，下放千斤顶将钻台总成重量转移给重量传感器，并记录传感器的输出值及坐标，重复三次，如果三次数据重复较好，即钻台称重每一次称重结果与平均值之间相差不超过1%，则钻台总成称重试验完毕，若前三次测量数据偏差较大，再重复测量两次，取偏差在1%以内的测量值平均值作为最终的称重数据，钻台总成称重试验数据结束；

（4）试验二：悬臂梁总成称重：检查钻台位置确保钻台处于存储位置并锁死，并记录悬臂梁相对船体的位置，摆放好千斤顶及其垫板，将悬臂梁钻台总成顶起约10mm高度，将重量传感器及上下垫板放入测量点，下放千斤顶将悬臂梁钻台总成重量转移给重量传感器，并记录传感器输出值及坐标，重复三次，如果三次数据重复较好，即悬臂梁总成称重每一次称重结果与平均值之间相差不超过1%，则称重试验完毕，若前三次测量数据偏差较大，再重复测量两次，取偏差在1%以内的测量值平均值作为最终的称重数据，悬臂梁钻台总成称重试验结束。

本发明由于悬臂梁滑移系统导致悬臂梁总成整体重量、重心发生移动，将使整个平台的重心发生变化，从而使各条桩腿的支撑反力重新分布，对平台性能产生很大影响，通过重量、重心的确认，将影响保持在可控范围内。

本发明测量并记录了悬臂梁钻台总成的重量、重心，检测悬臂梁3和钻台2的建造是否满足规格书的要求，为精确确定整个自升式钻井平台操作提供可靠的参数。

本发明在自升式钻井平台下水后，于船体甲板上进行，保证了悬臂梁钻台以及井架安装完整性。与平台其他工程施工可以交叉进行，大大提高工作效率。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。