李明昕，尹 龍

（大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

近年來，海洋鉆井平臺(tái)逐漸興起，成為海洋能源開采的重要利器。其中，自升式鉆井平臺(tái)具有能夠自由升降的樁腿。在作業(yè)時(shí)，自升式鉆井平臺(tái)的樁腿下伸至海底，利用樁腿托起船殼，使船殼底部離開海面一定的距離以避免海浪沖擊[1]。自升式鉆井平臺(tái)已逐步成為海洋平臺(tái)的主流產(chǎn)品，受到廣大船東的青睞。

本文基于SUPER 116E 型自升式鉆井平臺(tái)，對(duì)設(shè)計(jì)及施工過程中遇到的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)建造過程中自主研發(fā)應(yīng)用的多項(xiàng)建造新技術(shù)進(jìn)行介紹。

1 項(xiàng)目建造難點(diǎn)

本文研究的SUPER 116E 型自升式鉆井平臺(tái)屬于獨(dú)立腿式超大懸臂結(jié)構(gòu)平臺(tái)，主要由1 個(gè)近似三角形的主船體以及3 條正方形桁架式樁腿組成。平臺(tái)長74.09 m，寬62.80 m，型深7.92 m，樁腿長144.18 m，工作水深100.00 m。下面著重對(duì)樁腿和懸臂梁建造過程中的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行介紹和分析。

1.1 浮態(tài)樁腿對(duì)接安裝

SUPER 116E 型平臺(tái)共有3 條正方形桁架式樁腿，1 個(gè)居中布置于艏部，2 個(gè)對(duì)稱布置在艉部。每條樁腿長144.18 m，與樁靴連接后總長達(dá)到145.55 m。3 條樁腿總質(zhì)量為3 168 t，單條樁腿的平均質(zhì)量為1 056 t[2]。樁腿主要由正方形齒條板與三角形結(jié)構(gòu)焊接而成。自上而下將每條樁腿劃分為14 個(gè)分段，第1～3 分段在船臺(tái)階段安裝，第4～14 分段需要在平臺(tái)漂浮狀態(tài)下進(jìn)行焊接。水下浮態(tài)樁腿對(duì)接安裝是樁腿建造過程中的技術(shù)難點(diǎn)，需要進(jìn)行深入研究。

1.2 懸臂梁整體滑移安裝

作為自升式鉆井平臺(tái)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件，懸臂梁承載著整個(gè)鉆井裝置的自重和作業(yè)載荷。懸臂梁通過齒條嚙合傳動(dòng)在主甲板軌道支撐座內(nèi)前后移動(dòng)，其對(duì)強(qiáng)度和精度的要求相對(duì)較高。常規(guī)安裝方法不僅建造周期長，在吊運(yùn)安裝時(shí)對(duì)位也較為困難。為縮短建造周期、降低對(duì)位難度，目前較熱門的方法為懸臂梁整體滑移安裝，該安裝技術(shù)市場(chǎng)需求非常廣泛。

1.3 懸臂梁負(fù)載試驗(yàn)

懸臂梁負(fù)荷試驗(yàn)是自升式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目后期調(diào)試工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前，懸臂梁負(fù)載試驗(yàn)工藝方法尚不成熟，需要相關(guān)技術(shù)人員對(duì)試驗(yàn)載荷、工裝類型、索具布置等進(jìn)行不斷研究和優(yōu)化。

2 關(guān)鍵工藝技術(shù)

在對(duì)項(xiàng)目建造難點(diǎn)進(jìn)行梳理的基礎(chǔ)之上，為保證自升式鉆井平臺(tái)項(xiàng)目成功交付，在建造過程中需要自主研發(fā)應(yīng)用多項(xiàng)新技術(shù)。

2.1 浮態(tài)樁腿對(duì)接技術(shù)

2.1.1 平臺(tái)浮態(tài)調(diào)載

鉆井平臺(tái)的樁腿需要在碼頭進(jìn)行浮態(tài)吊裝，計(jì)算各樁腿在吊裝前后的吃水情況，并確定壓載水深度。平臺(tái)浮態(tài)調(diào)載需要注意以下要點(diǎn)：

1）明確樁腿質(zhì)量及質(zhì)心位置。

2）明確吊裝前平臺(tái)各部分質(zhì)量的分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)情況，需要考慮主船體、吊機(jī)底座、駕駛室、上部井架等吊裝前主船體已安裝的結(jié)構(gòu)和設(shè)備。

3）明確吊裝前浮態(tài)參數(shù)，包括縱傾、橫傾、艏艉吃水差、左右吃水差等。

4）明確吊裝前壓載艙狀態(tài)，即壓載艙實(shí)際吃水狀況。

5）明確吊裝后浮態(tài)參數(shù)，包括縱傾、橫傾、艏艉吃水差、左右吃水差等。

6）明確吊裝前后艙室壓載參數(shù)，包括質(zhì)量、水深等。

7）明確調(diào)載后浮態(tài)參數(shù)，主要包括吃水參數(shù)等。

2.1.2 平樁腿對(duì)接工裝

工裝和封固馬板分別焊接在齒條板的兩側(cè)，所有焊縫均需要通過100%磁粉探傷檢驗(yàn)。工裝由上、下導(dǎo)向板組成，導(dǎo)向塊與封固馬板采用AH36 及以上級(jí)別的鋼材。在封固馬板裝焊前吊機(jī)至少要保持50%的載荷；在封固馬板裝焊后方可拆鉤。在安裝工程中，上、下導(dǎo)向板的接觸面需要涂一層潤滑脂。

合龍步驟主要包括以下6 點(diǎn)：

1）裝焊上、下導(dǎo)向板。

2）調(diào)節(jié)精度（吊鉤保持50%載荷）。

3） 焊接導(dǎo)向板和封固馬板（焊接完成后拆鉤）。

4）燒焊封固馬板一側(cè)的焊縫。

5）拆除定位塊。

6） 燒焊定位塊一側(cè)的焊縫，然后拆除封固馬板。

2.2 懸臂梁整體滑移安裝技術(shù)

為縮短建造周期，將懸臂梁結(jié)構(gòu)、鉆臺(tái)、鉆井架等在陸地上集成為鉆井懸臂梁模塊。鉆井懸臂梁模塊質(zhì)量大，質(zhì)心位置偏。采用懸臂梁整體滑移方案進(jìn)行安裝，利用支撐墩和滾輪小車將鉆井懸臂梁模塊從碼頭滑移上船。

懸臂梁整體滑移安裝技術(shù)主要包括如下要點(diǎn)：

1）精準(zhǔn)插樁定位

為保障滑移精度，平臺(tái)插樁時(shí)懸臂梁安裝位置的中心線與建造位置的中心線應(yīng)盡量一致。

2）懸臂梁滑移特殊工裝設(shè)計(jì)及軌道鋪設(shè)

需要設(shè)計(jì)一種特殊工裝用于安裝滑移小車并支撐懸臂梁。在鋪設(shè)軌道時(shí)，不僅要考慮懸臂梁正?；频墓r，還要考慮橫移調(diào)整等工況。

3）懸臂梁陸上橫向調(diào)節(jié)

由于鉆井平臺(tái)插樁位置與懸臂梁建造位置存在偏差，為使懸臂梁能精準(zhǔn)滑移至安裝位置，需要在碼頭對(duì)懸臂梁的橫向位置進(jìn)行微調(diào)。

4）懸臂梁滑移橫向精度控制

在滑移時(shí)，使用2 臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)牽引懸臂梁，牽引時(shí)需保證懸臂梁不能偏離軌道，以保證安裝精度達(dá)標(biāo)。

懸臂梁整體滑移安裝技術(shù)成本低，安裝精度較高，建造完整性好，可大幅度縮短自升式鉆井平臺(tái)的整體建造周期[3]。

2.3 懸臂梁負(fù)載試驗(yàn)技術(shù)

開展懸臂梁負(fù)載試驗(yàn)，通過測(cè)量懸臂梁的變形量來評(píng)估懸臂梁結(jié)構(gòu)的整體性能[4]。

2.3.1 負(fù)載試驗(yàn)

試驗(yàn)需要在良好的天氣條件下進(jìn)行，采用激光經(jīng)緯儀測(cè)量特定點(diǎn)的變形量。負(fù)載試驗(yàn)主要包括如下步驟：

1）測(cè)量懸臂梁存放位置的初始基線撓度。

2）將懸臂梁移動(dòng)至試驗(yàn)位置。

3）使用卷揚(yáng)機(jī)將駁船索具與鉆機(jī)相連。

4）使用鉆機(jī)提升駁船，靜置一段時(shí)間后檢查抱緊裝置的情況，測(cè)量懸臂梁的撓度

5）使用鉆機(jī)將駁船放入水中，測(cè)量懸臂梁恢復(fù)后的撓度。

6）重復(fù)試驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)，分析總結(jié)。

2.3.2 負(fù)載試驗(yàn)工裝

通常情況下，需要將水箱和索具、吊杠等組成配重工裝。通過調(diào)整水箱內(nèi)壓載水的多少來滿足試驗(yàn)負(fù)載的要求。

3 結(jié)論

本文基于SUPER 116E 型自升式鉆井平臺(tái)，對(duì)設(shè)計(jì)及施工過程中遇到的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)建造過程中自主研發(fā)應(yīng)用的多項(xiàng)建造新技術(shù)進(jìn)行介紹。研究表明：建造新技術(shù)可有效提高建造效率、降低建造成本。本文的研究成果可為自升式鉆井平臺(tái)的設(shè)計(jì)建造提供一定參考。