专利名称：半潜式钻井平台整体合拢方法
技术领域：
本发明涉及一种钻井平台整体合拢方法，具体地说，是一种可使半潜式钻井平台 上船体(deck box)和下船体(lower hull)分别独立制造，通过吊装上船体，进行整体合拢 的方法。
背景技术：
目前，半潜式钻井平台合拢方法主要包括1、重型起重法即坞内搭载法，在船坞内使用重型起重机将船体模块，由下向上进 行逐层合拢建造。该种方法的优点是不依赖大型起重设备；其缺点是建造工期长，占用船坞 时间较长，依赖多次起重设备使用，费用昂贵，并且需要解决大量的吊装技术问题。2、浮托法将上下船体分别单独建造完成后，先将驳船运送下船体下水，运用压载 水让下船体的大部分没入水中，后将驳船驶入下船体立柱中间位置，使上船体刚好位于下 船体上方，排放压载水，下船体上浮，上下船体对接后将驳船驶出。该种方法的优点是使用 驳船运送上船体模块，无需对上船体进行加固，仅运用驳船和压载水就可实现合拢，无需大 型吊机；其缺点是合拢区域对水深和海面平静度也有特殊的要求，平台尺寸对驳船的尺 寸和载重有一定的限制要求。如何降低钻井平台建造成本，增加建造过程中的安全性和操作性，是海洋工程行 业所面临的一个重要课题。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种半潜式钻井平台整体合拢方法，该方法可使半潜 式钻井平台上船体(deck box)和下船体(lower hull)分别独立制造，以解决重型起重法 建造钻井平台所需工期长，占用船坞时间较长，费用昂贵，等问题；及解决浮托法建造钻井 平台对水深和海面平静度要求高、驳船的尺寸和载重受平台尺寸限制的问题。为了解决上述问题，本发明提供的半潜式钻井平台整体合拢方法，用于将建造好 的上船体、下船体合拢为整船，包括合拢前的准备步骤和现场吊装合拢步骤，所述合拢前的 准备步骤包括吊装设备的准备步骤、导向定位装置的准备步骤，所述现场吊装合拢步骤包 括如下步骤S21、将所述上船体用驳船运送至船坞内，并在船坞内利用所述吊装设备起吊所述 上船体定位于一高度位置；S22、将所述下船体运入所述船坞内并定位于所述上船体下方；S23、下落所述上船体于所述下船体上，利用所述导向定位装置进行上、下船体定 位；S24、将所述定位好的上、下船体依序焊接，并根据所述焊接进程逐一卸载所述吊 装设备作用于所述上船体对应位置的拉力，直至所有焊接部位满足承载要求。上述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其中，所述合拢前的准备步骤还包括根据所述吊装设备的参数在所述上船体上选定吊装舱壁区及在所述吊装舱壁区上焊接吊耳的步骤。上述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其中，所述合拢前的准备步骤还包括对所 述上船体进行有限元分析步骤。上述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其中，在所述有限元分析步骤中，若分析结 果显示所述上船体有区域不满足强度要求，则对不满足要求的区域进行局部加强处理；若 分析结果显示所述上船体所有区域满足强度要求，则对所述吊装舱壁区有开孔处进行开孔 周围应力集中分析步骤。上述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其中，在所述开孔周围应力集中分析步骤 中，若分析结果显示所述开孔周围有区域不满足强度要求，则对不满足要求的区域进行局 部加强处理；若分析结果显示所述开孔周围所有区域满足强度要求，则进行所述导向定位 装置的准备步骤或进行所述现场吊装合拢步骤。上述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其中，所述吊装设备为大吨位平台吊机。上述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其中，所述导向定位装置包括第一级导向 装置和第二级导向装置，所述第一级导向装置包括设置在上船体上的轴套和设置在所述下 船体上的导向销轴，所述导向销轴在所述上、下船体合拢时，插入所述轴套内；所述第二级 导向装置设置在所述上船体或/和下船体上，其具有导向面，所述导向面在所述导向销轴 部分插入所述轴套内后，引导所述上、下船体合拢到位。上述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其中，在所述步骤S21之前，还包括一在船 坞内试吊所述上船体的步骤。上述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其中，在所述试吊上船体之后、所述步骤 S21之前，还包括一对所述吊装舱壁区进行焊缝检测的步骤，若所述吊装舱壁区具有裂纹， 则进行清理后焊接并继续焊缝检测，直至所述吊装舱壁区没有裂纹。上述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其中，在船坞内试吊所述上船体的步骤中， 所述吊装设备作用于所述上船体上的拉力为所述上船体重量的85% 95%，同时，所述上 船体保持在所述驳船上。本发明的半潜式钻井平台整体合拢方法的现对于现有技术而言，具有如下优点1.缩短采用平台建造周期短，上下船体可分别同时建造，提高了合拢操作性，减少 了劳动力费用，具有良好的经济性；2.在船坞内利用吊装设备对上船体进行吊装作业，减少了高空吊装作业次数，增 加了平台建造的安全性，有效地降低了合拢风险；3.采用整体吊装合拢方式且整个合拢过程都是在船坞内进行，不受浪涌的限制， 合拢时间短，合拢精度高，完全满足国内外各船级社的建造要求。进一步地，通过吊装前的有限元分析及应力集中分析，保证了吊装过程中的结构 强度，从而保证了吊装的安全性。还有，导向定位装置为两级导向装置，在合拢时，两级导向 装置同时作用，从而使上、下船体合拢操作简单，对位精准，节省了大量的时间。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为本发明的半潜式钻井平台整体合拢方法流程图；图2为大吨位平台吊机吊装上船体于下船体上的示意图；图3为吊耳与大吨位平台吊机的吊钩连接示意图；图4为合拢后的上、下船体结构示意图；图5为导向定位装置中的第一级导向装置的轴套的结构图；图6为导向定位装置中的第一级导向装置的导向销轴的结构图；图7为轴套安装在上船体侧面的示意图；图8为导向销轴安装在下船体侧面的示意图；图9为初步合拢时轴套与导向销轴的状态；图10为导向定位装置中的第二级导向装置的结构图；图11为本发明一实施例的焊接顺序图。其中，附图标记10-上船体20-下船体300-导向定位装置3110-轴套3112-钢管3120-导向销轴3122-钢管320-第二级导向装置322-折弯钢板323-直钢板组40-大吨位平台吊机49-圆形抓钩50-吊耳SllO S190-步骤S100、S200-步骤S211 S214-步骤S21 S24-步骤A1、A21、A22、A31、A32、A41、A42、A43、A51、A52-舱壁
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解 本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。本发明的半潜式钻井平台整体合拢方法，用于将建造好的上船体、下船体合拢为 整船，需要说明的是，此处的上、下船体可分别同时建造，以缩短平台建造周期。参阅图1并结合图2，本发明的半潜式钻井平台整体合拢方法包括两大步骤合拢 前的准备步骤SlOO和现场吊装合拢步骤S200。
21-壁板
310-第一级导向装置 3111-支座 31121-敞口 3121-支座 31221-敛口 321-直钢板 3221-导向面
48-最后一级平衡梁
具体而言，合拢前的准备步骤SlOO又包括以下步骤1、吊装设备的准备步骤S110。在本实施例中，准备的吊装设备40为于2009年9 月9日授权公告的、专利号为“ZL200710014919.6”专利文件中公开的大吨位平台吊机，由 于在该专利文件中已经详细介绍了大吨位平台吊机的结构，在此就不多做赘述。2、导向定位设备的准备步骤S120。导向定位设备的具体结构将在后续内容中进行 介绍。3、根据吊装设备40的参数在上船体10上选定吊装舱壁区及在吊装舱壁区上焊接 吊耳50的步骤S130。在该步骤中，主要根据吊装设备40的两横梁的间距范围和上船体10 的贯穿舱壁位置，选定吊装舱壁区。4、对上船体10进行有限元分析步骤S140。在该步骤之前，还需要确定上船体10 的重量；在该步骤中，可以采用CATIA对整个上船体建有限元模型，根据上船体的重量，施 加完边界条件后对整个上船体进行强度分析，然后进行上船体是否有区域不满足强度要求 判断(步骤S150)，若判断结果为有区域不满足强度要求，则对不满足强度要求的区域进行 局部加强处理(步骤S160)，若断结果为没有区域不满足强度要求，则对吊装舱壁区有开孔 处进行开孔周围应力集中分析(步骤S170)。5、根据应力集中分析结果，对开孔周围是否有区域不满足强度要求进行判断(步 骤S180)，若判断结果为开孔周围有区域不满足强度要求，则对不满足要求的区域进行局部 加强处理(步骤S190)，若判断结果为开孔周围所有区域满足强度要求，则进行现场吊装合 拢步骤S200。在此，需要说明的是，吊装设备的准备步骤SllO与导向定位设备的准备步骤S120 并没有严格的先后顺序，并且两步骤还可以同时进行。同样的，步骤S130及后续分析步骤 也可以在吊装设备准备步骤及导向定位设备准备步骤之前完成。参阅图1并结合参阅图2及图3，现场吊装合拢步骤S200又包括步骤S21、将上船体10用驳船运送至船坞内，并在船坞内利用吊装设备40起吊上 船体10定位于一高度位置。在该步骤S21之前，还具有一试吊上船体步骤S211，该试吊上 船体步骤S211为使用驳船运送上船体到大吨位平台吊机40正下方，把包括最后一级平衡 梁48和圆形抓钩49 (即、专利号为ZL200710014919. 6公开文件中的最后一级平衡梁28和 圆形抓钩四)的第三级吊钩挂到吊耳50上(吊耳50设置在上船体10的吊装舱壁区)，上 好卡套，拧紧螺栓，进行起升试验，起升试验时，吊装设备作用于上船体上的拉力为上船体 重量的85% 95% (最好为90% )，以使上船体10保持在驳船上，并保持大约1个小时。 试吊后，还需对吊装舱壁区进行焊缝检测(步骤S212)，然后进行吊装舱壁区是否具有裂纹 判断(步骤S213)，若吊装舱壁区具有裂纹，则对裂纹区进行清理后重新焊接(步骤S214) 并继续焊缝检测，直至吊装舱壁区没有裂纹，此处需要说明的是，步骤S213中包括对吊耳 与吊装舱壁区焊接部位是否有裂纹没的判断。然后，在计划时间段内天气允许时，正式进行 上船体的吊装。步骤S22、将下船体20运入船坞内并定位于上述定位好的上船体下方。步骤S23、下落上船体10于下船体20上，利用导向定位装置300进行上、下船体定 位。步骤S24、将定位好的上、下船体依序焊接，并根据焊接进程逐一卸载吊装设备40作用于上船体对应位置的拉力，直至所有焊接部位满足承载要求。此处提供了一实施例的 焊接顺序图，请参阅图11，焊接时，先进行舱壁Al的焊接；然后进行舱壁A21、A22的焊接； 然后进行舱壁A31、A32的焊接；再进行舱壁A41、A42、A43的焊接；最后进行舱壁A51、A52 的焊接。当然，该焊接顺序仅仅为多种焊接顺序中的一样，在实际焊接时，可以根据上、下船 体的合拢情况及可操作性，采用不同的焊接顺序。以下对本发明半潜式钻井平台整体合拢方法中采用的导向定位装置300进行详 细介绍参阅图4，本发明的导向定位装置300，主要用以导向定位海洋平台的上船体10、 下船体20，该导向定位装置300包括第一级导向装置310和第二级导向装置320。参阅图5、图6、图7、图8及图9，第一级导向装置310包括轴套3110和导向销轴 3120，其中，轴套3110由支座3111和带敞口 31121的钢管3112组成，支座3111安装在上船 体10下部的一侧，以将轴套3110设置在上船体10上；导向销轴3120由支座3121和带敛 口 31221的钢管3122组成，该敛口 31221与敞口 31121相对应，支座3121安装在下船体20 上部的一侧，以将导向销轴3120设置在下船体20上。在上、下船体合拢时，导向销轴3120 插入轴套3110内，以便进行初步对位。为了方便调节整体的基本位置，让上、下船体在有限 的空间内有小幅度的移动，以缓冲装配时带来的巨大应力，敞口钢管3112的内径大于敛口 钢管3122的外径。这样，该第一级导向装置310能限制上、下船体之间的偏移及转动范围， 为第二级导向的精确对位提供必要条件为了较好的定位上、下船体，第一级导向装置310为两套，分别设置在船艏及船 艉，为了方便对位观测，两套第一级导向装置310设置在船体的同侧。参阅图10本发明第一实施例的第二级导向装置的结构图，第二级导向装置320由 四个直钢板321和一个折弯钢板322组合而成，四个直钢板并排间隔设置成直钢板组323， 直钢板组323的上部具有与折弯钢板322弯曲形状对应的弯曲部，折弯钢板322设置于弯 曲部，此处折弯钢板322与钢板组323的连接方式可以采用常用的焊接。折弯钢板322上 具有导向面3221，较佳地，导向面3221为扇形面。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种半潜式钻井平台整体合拢方法，用于将建造好的上船体、下船体合拢为整船，包 括合拢前的准备步骤和现场吊装合拢步骤，所述合拢前的准备步骤包括吊装设备的准备步 骤、导向定位装置的准备步骤，其特征在于，所述现场吊装合拢步骤包括如下步骤S21、将所述上船体用驳船运送至船坞内，并在船坞内利用所述吊装设备起吊所述上船 体定位于一高度位置；S22、将所述下船体运入所述船坞内并定位于所述上船体下方；S23、下落所述上船体于所述下船体上，利用所述导向定位装置进行上、下船体定位；S24、将所述定位好的上、下船体依序焊接，并根据所述焊接进程逐一卸载所述吊装设 备作用于所述上船体对应位置的拉力，直至所有焊接部位满足承载要求。
2.根据权利要求1所述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其特征在于，所述合拢前的 准备步骤还包括根据所述吊装设备的参数在所述上船体上选定吊装舱壁区及在所述吊装 舱壁区上焊接吊耳的步骤。
3.根据权利要求1所述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其特征在于，所述合拢前的 准备步骤还包括对所述上船体进行有限元分析步骤。
4.根据权利要求3所述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其特征在于，在所述有限元 分析步骤中，若分析结果显示所述上船体有区域不满足强度要求，则对不满足要求的区域 进行局部加强处理；若分析结果显示所述上船体所有区域满足强度要求，则对所述吊装舱 壁区有开孔处进行开孔周围应力集中分析步骤。
5.根据权利要求4所述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其特征在于，在所述开孔周 围应力集中分析步骤中，若分析结果显示所述开孔周围有区域不满足强度要求，则对不满 足要求的区域进行局部加强处理；若分析结果显示所述开孔周围所有区域满足强度要求， 则进行所述导向定位装置的准备步骤或进行所述现场吊装合拢步骤。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其特征在于， 所述吊装设备为大吨位平台吊机。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其特征在于， 所述导向定位装置包括第一级导向装置和第二级导向装置，所述第一级导向装置包括设置 在上船体上的轴套和设置在所述下船体上的导向销轴，所述导向销轴在所述上、下船体合 拢时，插入所述轴套内；所述第二级导向装置设置在所述上船体或/和下船体上，其具有导 向面，所述导向面在所述导向销轴部分插入所述轴套内后，引导所述上、下船体合拢到位。
8.根据权利要求2所述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其特征在于，在所述步骤S21 之前，还包括一在船坞内试吊所述上船体的步骤。
9.根据权利要求8所述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其特征在于，在所述试吊上 船体之后、所述步骤S21之前，还包括一对所述吊装舱壁区进行焊缝检测的步骤，若所述吊 装舱壁区具有裂纹，则进行清理后焊接并继续焊缝检测，直至所述吊装舱壁区没有裂纹。
10.根据权利要求8或9所述的半潜式钻井平台整体合拢方法，其特征在于，在船坞内 试吊所述上船体的步骤中，所述吊装设备作用于所述上船体上的拉力为所述上船体重量的 85% 95%，以使所述上船体保持在所述驳船上。
全文摘要
本发明公开了一种半潜式钻井平台整体合拢方法，包括合拢前的准备和现场吊装合拢，所述合拢前的准备包括吊装设备的准备、导向定位装置的准备，所述现场吊装合拢包括将所述上船体用驳船运送至船坞内，并在船坞内利用所述吊装设备起吊所述上船体定位于一高度位置；将所述下船体运入所述船坞内并定位于所述上船体下方；下落所述上船体于所述下船体上，利用所述导向定位装置进行上、下船体定位；将所述定位好的上、下船体依序焊接，并根据所述焊接进程逐一卸载吊装设备作用于所述上船体对应位置的拉力，直至所有焊接部位满足承载要求。本发明提高了合拢操作性，减少了劳动力费用，具有良好的经济性；并且不受浪涌的限制，合拢时间短，合拢精度高。
文档编号B63B35/44GK102145734SQ20101011129
公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者兰公英, 刘仁昌, 未俊丰, 李天侠, 滕瑶, 王为东, 王媛媛, 章立人, 黄旭波 申请人:烟台来福士海洋工程有限公司