王懷剛

(南通振華重型裝備制造有限公司，江蘇 南通 226017)

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JU2000E型自升式鉆井平臺鉆臺制造工藝技術

王懷剛

(南通振華重型裝備制造有限公司，江蘇 南通 226017)

以鉆井平臺核心結構之一的鉆臺結構作為研究對象，通過分析其功能結構、核心組件的裝配關系，研究、總結鉆臺用高強度結構鋼的焊接變形，不斷優(yōu)化鉆臺組件及拼裝工藝流程，成功實現了自升式鉆井平臺鉆臺結構模塊的建造工作。通過優(yōu)化革新鉆臺吊裝工藝建造方案，實現了鉆臺設備完整性吊裝工作。

鉆臺；建造；吊裝；成型

0 引言

JU2000E 自升式鉆井平臺是海上移動式石油鉆井平臺的主要代表之一。該平臺型長70.4 m，型寬76 m，最大作業(yè)水深約122 m，最大鉆井深度約10 668 m，額定人員達140人。 鉆臺作為自升式鉆井平臺的核心模塊之一，材料等級高，設備密集，建造及安裝難度大。本文通過研究鉆臺模塊的結構特點，優(yōu)化制造工藝流程，模擬分析結構吊裝變形情況，實現了鉆井平臺核心模塊建造工藝的精度制造。

1 鉆臺結構簡介

鉆臺是鉆井系統、 井架等作業(yè)設備及相關結構的承載體，其結構強度直接影響到鉆井平臺是否能夠正常鉆井作業(yè)，因此鉆臺的結構建造工藝具有重要的工程意義。鉆臺主要的承力結構采用梁單元。鉆臺結構作為平臺鉆井包的核心結構之一，由于安裝在鉆臺面的鉆井設備精度要求高，因此裝配、焊接質量要求亦相當高。鉆臺主要結構如圖1所示。

2 鉆臺組件制作

鉆臺主要由大梁、井口組件、井架支柱及井架基座等重要組件組成。鉆臺組件制作時，首先進行數控下料，檢驗合格后進行零件的加工，轉運至小組工位進行小組件制作；然后分別進行大梁、井口組件、井架支柱及井架基座等重要結構的預制；最后進行金工處理滿足后續(xù)鉆臺中組。

井心組件制作地樣線勘劃后，井心小組件預制后上胎拼裝，所有工字型鋼小組件上下面板平行度不大于1 mm，上面板平整度、直線度不大于2 mm，長度、寬度不大于2 mm，高度±1.5 mm。由于鉆井核心設備轉盤對井心組件結構精度要求高，所以通過在轉盤安裝面板上事先加放6 mm厚度余量。井心組件結構制作完成后，根據測量結果，畫出余量加工標線后運送金工車間進行銑面金加工。通過結構制作階段的精度控制及金加工，不僅保證了井口轉盤的順利安裝，而且為鉆臺結構拼裝提供了水平參考基準。

3 鉆臺拼裝合攏工藝

3.1 勘劃地樣線

勘劃地樣線時，首先鉆臺胎架搭建前需將搭建區(qū)域雜物清理干凈；然后使用全站儀劃地樣線，重要的定位基準線需在預埋件上使用洋沖眼標記，并使用膠帶保護；最后使用全站儀勘劃鉆臺地樣線，以井心為基準點，勘劃鉆臺結構定位線。地樣線劃線偏差保證在±0.5 mm內。

3.2 井口組件定位和拼裝要求

井口組件加工后，應保證平面度不大于1 mm，檢驗合格后方可上胎拼裝。井口組件上胎后，需調整轉盤安裝平面水平，利用全站儀將轉盤上表面水平高度值引到標高柱上，并作好標記?；鶞蕵烁咧底鳛楹罄m(xù)組件定位的水平基準。轉盤安裝面水平必須做好實時監(jiān)控工作，使用卡板將井口組件封胎，井口處轉盤安裝梁表面保證平面度不大于1 mm。

3.3 定位和拼裝要求

-FRA大梁、-FRD大梁定位拼裝要求如圖2所示。根據預先勘劃的地樣線定位-FRA梁，-FRA梁中心線距井口中心線為6 096±1 mm。以井心轉盤安裝面為基準面，根據500 mm等高線調整大梁水平，要求平行度：≤3 mm，-FRA梁上面板整體平面度：≤3 mm、≤1.5 mm/1 m，直線度：≤3 mm、≤1.5 mm/m。根據結構尺寸修割合攏口余量，保證-FRA梁與-FRD梁開檔12 192 mm(+6 mm焊接收縮補償量)。

3.4 擋風墻安裝

安裝擋風墻時，需要根據結構圖，使用經緯儀勘劃擋風墻及頂棚支柱定位點，然后將擋風墻槽型組件吊裝到位，并使用工藝撐固定。槽型上下垂直度整體偏差≤4 mm。

3.5 井架基座安裝

根據結構圖定位井架基座時，必須保證開檔尺寸公差要求。井架基座安裝時先劃出下合攏口的余量修割線，再修割余量。上鉆臺整體劃出中心十字線及每個基座的上法蘭厚度加工線、螺栓孔中心十字線，基座送金工車間金工銑面、鉆孔。

4 鉆臺總成吊裝工藝

由于鉆臺結構復雜，拼裝精度高，鉆井設備昂貴，安裝密集等原因，使得鉆臺總成吊裝相當困難。目前國內外同行普遍采用在鉆臺面四角安裝傳統的A型吊耳進行吊裝。但這種吊裝方式不能保證鉆臺系統設備安裝的完整性，使得后期上船設備安裝工作量大，平臺插樁后施工困難，制造成本增加很大，且增加了很多高空作業(yè)安全隱患。針對傳統A型吊耳的缺陷，本鉆井平臺吊裝時采用新型栓接吊耳，其形狀如圖3所示。通過有限元分析，發(fā)現主體支柱間的最大位移僅25 mm，在應力變形及結構位移量方面都比傳統的A型吊耳有明顯優(yōu)勢。吊耳的鉆臺總成吊裝有限元分析圖如圖4所示。

新型栓接吊耳無需焊接、探傷，減少了大量寶貴工時，可實現多次、重復應用于后續(xù)同類型JU2000E鉆臺的吊裝， 大大降低了材料成本、人工成本，提高了公司經濟效益。

5 結語

JU2000E自升式鉆井平臺作為公司進入海洋工程領域的關鍵產品，技術含量高，施工復雜。鉆臺結構作為鉆井包的核心結構之一，通過研究、總結鉆臺用高強度結構鋼的焊接變形，不斷優(yōu)化鉆臺組件及拼裝工藝流程，實現了自升式鉆井平臺鉆臺結構模塊的精度控制工作，通過有限元計算新型栓接吊耳在鉆臺吊裝中的應用，發(fā)現比傳統內部安裝A型吊耳方式的結構變形要小。通過優(yōu)化革新鉆臺吊裝工藝建造方案，成功實現鉆臺設備完整性吊裝工作，為公司海洋工程裝備鉆井模塊建造積累了經驗。

[1] 汪怡,于小偉,黃曌宇.自升式平臺鉆臺結構強度分析[J].船舶工程，2013，35(S2):75-75,109.

[2] 夏侯命勝,周佳,王璞.自升式鉆井平臺鉆臺結構強度研究[J].船舶工程,2014，36(4):104-107.

[3] 陳曉俊.高強鋼高效焊接與加工技術在船舶與海工建造上的應用[J].金屬加工(熱加工),2015(20):15-16.

2016-04-25

王懷剛(1985—)，男，工程師，主要從事船舶與海洋工程建造工藝設計工作。

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