邵小豐,宋德喜,張士釗,胡國賢
(煙臺(tái)中集來福士海洋工程有限公司,山東煙臺(tái) 264000)
典型自升式鉆井平臺(tái)懸臂梁重量控制技術(shù)研究
邵小豐,宋德喜,張士釗,胡國賢
(煙臺(tái)中集來福士海洋工程有限公司,山東煙臺(tái) 264000)
針對典型自升式鉆井平臺(tái),闡述了其懸臂梁重量控制的技術(shù)及意義,同時(shí),根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的建造經(jīng)驗(yàn)給出了一些可以參考執(zhí)行的解決方案。
自升式鉆井平臺(tái);懸臂梁;重量控制;懸臂梁稱重
目前,在海洋鉆井平臺(tái)建造的質(zhì)量管理體系中,平臺(tái)的空船重量控制并不體現(xiàn)在船廠常規(guī)的質(zhì)量控制體系中,也不是船級社入級和法定檢驗(yàn)的要求。設(shè)計(jì)之初,設(shè)計(jì)公司根據(jù)以往項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)的估算方法確定了初步的空船重量,船廠以此進(jìn)行后續(xù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì),伴隨著設(shè)計(jì)和建造過程的深入,平臺(tái)最后實(shí)際的空船重量是否與預(yù)期設(shè)計(jì)一致,或留有一定的裕度,是否在常規(guī)的范圍內(nèi),這些都會(huì)影響到平臺(tái)的實(shí)際性能和使用要求,尤其是對自升式鉆井平臺(tái)的影響更為顯著。
懸臂梁(包括鉆臺(tái))是鉆井模塊中最為重要的結(jié)構(gòu)部分,也是整個(gè)平臺(tái)重量比例比較大的一部分,以在建Super M2系列的某一自升式鉆井平臺(tái)為例,平臺(tái)的空船重量約為8 890 t,懸臂梁加鉆臺(tái)的重量為1 420 t,占據(jù)了整個(gè)空船重量的16%,其重量數(shù)量級大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其重量重心對平臺(tái)的影響非常大,如果其重量重心偏差較大將直接影響平臺(tái)的可變載荷(VDL),降低平臺(tái)對鉆井材料的海上補(bǔ)給依賴程度,最后導(dǎo)致平臺(tái)的鉆井能力不符合要求。特別地,對于自升式鉆井平臺(tái)來講,如果因?yàn)閼冶哿旱闹亓科顚?dǎo)致空船重量偏差過大,將會(huì)影響樁腿的負(fù)荷能力和設(shè)計(jì)強(qiáng)度,進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案的大調(diào)整,影響建造周期,重量的超標(biāo)還可能使船廠面臨船東巨額的罰款。
所以說懸臂梁的重量控制是平臺(tái)建造過程中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù),應(yīng)該在設(shè)計(jì)階段和建造階段嚴(yán)格控制其重量重心。
2.1 設(shè)計(jì)階段控制
因?yàn)橹亓恐饕Q于結(jié)構(gòu)和設(shè)備的重量,所以在設(shè)計(jì)階段,對于結(jié)構(gòu)應(yīng)合理地采用高強(qiáng)度材料來減少板厚[1],并通過計(jì)算來優(yōu)化設(shè)計(jì)。對于設(shè)備,在滿足安全和功能的前提下應(yīng)盡可能減少重量,采取的措施是建立合格供應(yīng)商機(jī)制,在簽訂設(shè)備技術(shù)協(xié)議的同時(shí),和設(shè)備廠家簽訂重量控制責(zé)任書,以保證重量要求,且此責(zé)任書將連同技術(shù)協(xié)議一起作為商業(yè)合同的附件。
對于除結(jié)構(gòu)和設(shè)備以外的舾裝件,應(yīng)結(jié)合以往項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行舾裝布置優(yōu)化設(shè)計(jì),最大程度地減少管路和電纜的長度,以減輕整體的重量。
同時(shí),伴隨著詳細(xì)設(shè)計(jì)的深入,可以同時(shí)進(jìn)行重量的詳細(xì)估算,根據(jù)不同專業(yè)不同區(qū)域分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)、設(shè)備、舾裝件、管線重量的列表估算,編制詳細(xì)的重量報(bào)告,并實(shí)時(shí)更新。將估算結(jié)果與設(shè)計(jì)公司的預(yù)估數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,檢查其相符性,如果偏差較大,則應(yīng)及時(shí)反饋并要求設(shè)計(jì)方調(diào)整設(shè)計(jì)方案。如果基本符合,則編制重量統(tǒng)計(jì)表格,形成數(shù)據(jù)庫。
2.2 建造階段控制
對于設(shè)備基座及支撐件,應(yīng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式及工藝,減少其數(shù)量及單體重量,減少額外加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的增加。
設(shè)備及材料采購階段,要樹立重量意識,由公司采購管理部來統(tǒng)計(jì)和篩選合格優(yōu)秀的設(shè)備供應(yīng)商,對于首次供貨的供應(yīng)商,由技術(shù)部門對其技術(shù)能力進(jìn)行評估,供采購管理部參考,最后由采購管理部編制《供應(yīng)商管理程序》,建立《合格供應(yīng)商名錄》,以方便后續(xù)項(xiàng)目的應(yīng)用。在設(shè)備材料采購費(fèi)用大致相當(dāng)?shù)那闆r下,應(yīng)優(yōu)先考慮重量較輕的設(shè)備。
分段完成并達(dá)到預(yù)舾裝后,由生產(chǎn)重量監(jiān)控部門進(jìn)行現(xiàn)場稱重并記錄,進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總,并與設(shè)計(jì)階段估算的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,如有大的偏差,應(yīng)聯(lián)合有關(guān)部門進(jìn)行討論整改,保證偏差在合理的范圍內(nèi)。
2.3 懸臂梁稱重
除了設(shè)計(jì)和建造階段的重量控制外,另一關(guān)鍵的工作就是懸臂梁的稱重,目的是通過稱重來校驗(yàn)懸臂梁的重量重心,再者就是為下一步的傾斜試驗(yàn)做準(zhǔn)備。一般情況下,與設(shè)計(jì)重量相比較,重量值在設(shè)計(jì)數(shù)值的±2%范圍以內(nèi)都是可以接受的。稱重過程復(fù)雜而具危險(xiǎn)性,稱重的整個(gè)方案要在準(zhǔn)確計(jì)算的基礎(chǔ)上精心編制,以確保稱重工作的順利進(jìn)行。圖1為針對在建的某一自升式鉆井平臺(tái)懸臂梁稱重所制定的稱重流程。
圖1 懸臂梁稱重流程
對于懸臂梁的狀態(tài)統(tǒng)計(jì),應(yīng)著重關(guān)注不足重量、可移動(dòng)重量和多余重量這三個(gè)方面,具體注意要點(diǎn)如下:
1)注意統(tǒng)計(jì)高低壓軟管、設(shè)備內(nèi)液體、消防救生設(shè)備、木作舾裝等容易忽略的重量,但是不足重量不多于整個(gè)懸臂梁重量的2%。
2)對于可移動(dòng)設(shè)備來說,應(yīng)將其放在儲(chǔ)存位置,并固定,主要包括鉆臺(tái)、貓道機(jī)、折臂吊、頂驅(qū)及BOP吊等。
3)對于不屬于懸臂梁空船重量的液艙液體、工具箱、廢料箱、鉆管及人員等重量,應(yīng)及時(shí)清除。
對于懸臂梁稱重的現(xiàn)場布置,根據(jù)狀態(tài)統(tǒng)計(jì),首先估算其重量重心[2],確定所需千斤頂?shù)臄?shù)量和布置位置,確定頂升設(shè)備的能力、傳感器的量程(考慮不平衡度的要求,一般總量程為預(yù)計(jì)重量的1.5倍以上)等,同時(shí)需要對現(xiàn)場地基的承載力進(jìn)行審核,審核結(jié)束后就正式進(jìn)入稱重流程。在正式稱重前應(yīng)進(jìn)行液壓管路的連接、液壓設(shè)備的調(diào)試、傳感器和顯示器的連接、墊板的就位等工作,以確保稱重順利進(jìn)行。
對于稱重過程,在頂升過程中由于操作過程中不能預(yù)知任何一個(gè)頂升的載荷,須間歇性順序加載。
Weight Control Technology Research of Typical Self-elevating Drilling Rig's Cantilever Beam
Shao Xiao-feng, Song De-xi, Zhang Shi-zhao, Hu Guo-xian
(Yantai CIMC Raffles offshore Ltd., Shandong Yantai, 264000, China)
For typical self-elevating drilling rig, the article explains the technology and significance of weight control of cantilever beam.Meanwhile, some practical solutions are given according to actual project building experience.
self-elevating rig; cantilever beam; weight control; cantilever beam weighing
P755
A
10.14141/j.31-1981.2016.06.003
邵小豐(1987—),男,工程師,研究方向:船舶輪機(jī)和鉆井設(shè)備詳細(xì)及施工設(shè)計(jì)。