自升式钻井平台建造工艺1

李明昕，尹 龙

（大连中远海运重工有限公司，辽宁大连 116113）

0 引言

近年来，海洋钻井平台逐渐兴起，成为海洋能源开采的重要利器。其中，自升式钻井平台具有能够自由升降的桩腿。在作业时，自升式钻井平台的桩腿下伸至海底，利用桩腿托起船壳，使船壳底部离开海面一定的距离以避免海浪冲击[1]。自升式钻井平台已逐步成为海洋平台的主流产品，受到广大船东的青睐。

本文基于SUPER 116E 型自升式钻井平台，对设计及施工过程中遇到的技术难点进行分析，并对建造过程中自主研发应用的多项建造新技术进行介绍。

1 项目建造难点

本文研究的SUPER 116E 型自升式钻井平台属于独立腿式超大悬臂结构平台，主要由1 个近似三角形的主船体以及3 条正方形桁架式桩腿组成。平台长74.09 m，宽62.80 m，型深7.92 m，桩腿长144.18 m，工作水深100.00 m。下面着重对桩腿和悬臂梁建造过程中的技术难点进行介绍和分析。

1.1 浮态桩腿对接安装

SUPER 116E 型平台共有3 条正方形桁架式桩腿，1 个居中布置于艏部，2 个对称布置在艉部。每条桩腿长144.18 m，与桩靴连接后总长达到145.55 m。3 条桩腿总质量为3 168 t，单条桩腿的平均质量为1 056 t[2]。桩腿主要由正方形齿条板与三角形结构焊接而成。自上而下将每条桩腿划分为14 个分段，第1～3 分段在船台阶段安装，第4～14 分段需要在平台漂浮状态下进行焊接。水下浮态桩腿对接安装是桩腿建造过程中的技术难点，需要进行深入研究。

1.2 悬臂梁整体滑移安装

作为自升式钻井平台的关键结构部件，悬臂梁承载着整个钻井装置的自重和作业载荷。悬臂梁通过齿条啮合传动在主甲板轨道支撑座内前后移动，其对强度和精度的要求相对较高。常规安装方法不仅建造周期长，在吊运安装时对位也较为困难。为缩短建造周期、降低对位难度，目前较热门的方法为悬臂梁整体滑移安装，该安装技术市场需求非常广泛。

1.3 悬臂梁负载试验

悬臂梁负荷试验是自升式钻井平台项目后期调试工作的重点和难点。目前，悬臂梁负载试验工艺方法尚不成熟，需要相关技术人员对试验载荷、工装类型、索具布置等进行不断研究和优化。

2 关键工艺技术

在对项目建造难点进行梳理的基础之上，为保证自升式钻井平台项目成功交付，在建造过程中需要自主研发应用多项新技术。

2.1 浮态桩腿对接技术

2.1.1 平台浮态调载

钻井平台的桩腿需要在码头进行浮态吊装，计算各桩腿在吊装前后的吃水情况，并确定压载水深度。平台浮态调载需要注意以下要点：

1）明确桩腿质量及质心位置。

2）明确吊装前平台各部分质量的分项统计情况，需要考虑主船体、吊机底座、驾驶室、上部井架等吊装前主船体已安装的结构和设备。

3）明确吊装前浮态参数，包括纵倾、横倾、艏艉吃水差、左右吃水差等。

4）明确吊装前压载舱状态，即压载舱实际吃水状况。

5）明确吊装后浮态参数，包括纵倾、横倾、艏艉吃水差、左右吃水差等。

6）明确吊装前后舱室压载参数，包括质量、水深等。

7）明确调载后浮态参数，主要包括吃水参数等。

2.1.2 平桩腿对接工装

工装和封固马板分别焊接在齿条板的两侧，所有焊缝均需要通过100%磁粉探伤检验。工装由上、下导向板组成，导向块与封固马板采用AH36 及以上级别的钢材。在封固马板装焊前吊机至少要保持50%的载荷；在封固马板装焊后方可拆钩。在安装工程中，上、下导向板的接触面需要涂一层润滑脂。

合龙步骤主要包括以下6 点：

1）装焊上、下导向板。

2）调节精度（吊钩保持50%载荷）。

3） 焊接导向板和封固马板（焊接完成后拆钩）。

4）烧焊封固马板一侧的焊缝。

5）拆除定位块。

6） 烧焊定位块一侧的焊缝，然后拆除封固马板。

2.2 悬臂梁整体滑移安装技术

为缩短建造周期，将悬臂梁结构、钻台、钻井架等在陆地上集成为钻井悬臂梁模块。钻井悬臂梁模块质量大，质心位置偏。采用悬臂梁整体滑移方案进行安装，利用支撑墩和滚轮小车将钻井悬臂梁模块从码头滑移上船。

悬臂梁整体滑移安装技术主要包括如下要点：

1）精准插桩定位

为保障滑移精度，平台插桩时悬臂梁安装位置的中心线与建造位置的中心线应尽量一致。

2）悬臂梁滑移特殊工装设计及轨道铺设

需要设计一种特殊工装用于安装滑移小车并支撑悬臂梁。在铺设轨道时，不仅要考虑悬臂梁正常滑移的工况，还要考虑横移调整等工况。

3）悬臂梁陆上横向调节

由于钻井平台插桩位置与悬臂梁建造位置存在偏差，为使悬臂梁能精准滑移至安装位置，需要在码头对悬臂梁的横向位置进行微调。

4）悬臂梁滑移横向精度控制

在滑移时，使用2 台卷扬机牵引悬臂梁，牵引时需保证悬臂梁不能偏离轨道，以保证安装精度达标。

悬臂梁整体滑移安装技术成本低，安装精度较高，建造完整性好，可大幅度缩短自升式钻井平台的整体建造周期[3]。

2.3 悬臂梁负载试验技术

开展悬臂梁负载试验，通过测量悬臂梁的变形量来评估悬臂梁结构的整体性能[4]。

2.3.1 负载试验

试验需要在良好的天气条件下进行，采用激光经纬仪测量特定点的变形量。负载试验主要包括如下步骤：

1）测量悬臂梁存放位置的初始基线挠度。

2）将悬臂梁移动至试验位置。

3）使用卷扬机将驳船索具与钻机相连。

4）使用钻机提升驳船，静置一段时间后检查抱紧装置的情况，测量悬臂梁的挠度

5）使用钻机将驳船放入水中，测量悬臂梁恢复后的挠度。

6）重复试验，记录数据，分析总结。

2.3.2 负载试验工装

通常情况下，需要将水箱和索具、吊杠等组成配重工装。通过调整水箱内压载水的多少来满足试验负载的要求。

3 结论

本文基于SUPER 116E 型自升式钻井平台，对设计及施工过程中遇到的技术难点进行分析，并对建造过程中自主研发应用的多项建造新技术进行介绍。研究表明：建造新技术可有效提高建造效率、降低建造成本。本文的研究成果可为自升式钻井平台的设计建造提供一定参考。