自升式钻井平台大桩靴建造技术研究

摘 要：自升式钻井平台每个桩腿都由下端桩靴支撑。桩腿下端的桩靴（可完全回收进船体）为一个长方体，包括桩靴在内，桩腿全长165m。桩靴长度：22.5米，宽度：17.7米，高度：4.7米，单个桩靴的结构净重量约为505吨，三个桩靴的结构净重量为1515吨，为适应恶劣海况作业，自升式钻井平台对桩靴的建造技术、建造方案、焊接工艺、精度控制、涂装方面有着极高的要求。

关键词：钻井平台, 建造技术，建造方案，焊接工艺,制作精度控制,涂装建造工艺

一、概述

自升式钻井平台是一类重要的船舶海洋工程设备，这类设备在海洋资源开发以及经济发展中扮演着极为重要的角色。随着我国海洋油气资源开发利用由近海向深海转移以及相关设计、建造技术的成熟，对大型海洋石油装备需求量逐步增大。自升式钻井平台的建造拉开了对浮体类移动采油设备向深海进军的序幕，也正在朝着技术含量高、附加值高的高端产品转化迈进。

对于自升式钻井平台来说，桩靴是其不可或缺的支撑部件，其结构强度对整个钻井平台的安全也起着至关重要的作用。鉴于此，针对自升式钻井平台大桩靴建造技术开展相关的研究是十分必要的。本文以主要是我公司“海洋石油944”自升式钻井平台桩靴为研究对象，此钻井平台是一艘用于海上石油和天然气勘探、开采工程作业，适合于世界范围内122米水深以内各种海域环境条件下的钻井作业，同时入ABS和CCS双船级。整个船型为三角形船体，钻井平台的船体型长70m，型宽68m，型深9.5m。最大钻井作业深度为10668米。因此施工单位如何将钻井平台整体建造周期缩的更短，如何将建造的难度予以降低，成为建造钻井平台必须要考虑的重要问题。

二、大桩靴建造技术要求

所有桩靴的建造材料必须经过严格而又细致的筛选，需要全部符合基本设计图纸要求并由船东以及船级社确认，桩靴及其与桩腿相连部位的所有全焊透焊缝应做100％UT和100％MT探伤，所有未焊透焊缝都需要做100％MT，并满足船级社的要求，三个桩靴的相对位置尺寸应严格控制在基本设计图纸要求的公差范围之内。

 桩腿底部的桩靴是水密的。

设计与建造的桩靴，应有足够的结构以支撑除自身以外的所有重量。

每一桩靴顶部有不锈钢（316L）元宝螺栓连接的人孔盖，便于今后需要维修时的出入与通风。

桩靴顶部和底部装有喷嘴，其工作压力为104 BAR。

桩靴舱口盖应被标记为：

三、大桩靴建造方案

“海洋石油944”的桩靴是我公司首次自主设计建造的用于支撑自升式钻井平台的大型构件，对企业相关部门及人员来说是非常大的挑战。将每个大桩靴在分段阶段划分为B、PW、QW、QW 4个单元（QW两单元左右对称）和3个散装件分别单独预制，然后再进行整体的合拢，此建造方案可以更好的控制独立分段的焊接变形。

四、大桩靴焊接焊接方法及焊接材料

桩靴结构主要材料为ABS- AH36、DH36、EH36、EQ51等。具体如表1所示：

表1

五、大桩靴制作精度控制

海洋石油944钻井平台为大桩靴，其桩腿与桩靴相连接为完全插入式，桩腿下部主舷管与桩靴五个结构相连接，为了保证施工质量及方便合拢施工，需要在桩靴制作阶段将桩腿端部无齿主舷管插入桩靴结构装配焊接，届时第一节桩腿合拢只需完成主舷管的对接施焊。桩靴制作控制要点如下：（下文中描述的相关检验线见图1）
1.桩靴结构B单元中心即桩腿结构中心，B单元大组定位中心需要与地样线吻合，桩腿中心点坐标为（FR120-200，L0）；
2.以B单元中心(桩腿）划120度中心线，并划出对应主舷管齿条中心检验线及对应1m的检验线，1m检验线中心距10268mm，详见图示；
3.依次定位安装桩靴四周其他3个结构单元，并将桩腿中心线，齿条中心线延长至三个单元结构；
4.以桩腿中心线与齿条中心线为中心，按详图所示画出无齿齿条段主舷管轮廓线，以中心点为基准确定装靴结构与主舷管连接部分的焊接坡口线，并切割出焊接坡口，预留相应焊接和装配间隙。
5.插入无齿齿条部分的主舷管，通过桩靴盖板样冲线保证3根齿条的中心距主舷管垂直度,根据合理的焊接顺序完成焊接工作，焊接过程定期测量尺寸数据并及时调整焊接顺序，减小焊接变形；
6.为方便齿条插入口桩靴盖板的装配，将其根据图示分隔线切开，分两块进行独立安装，以桩腿中心线与齿条中心线交点为中心装配安装桩靴散装盖板（零件BM7），并完成盖板四周焊缝的焊接；
7.3根无齿齿条板焊接完成之后，尺寸精度应满足如下几项要求：桩腿中心距满足12000±2mm，主舷管垂直度≤2mm，三根齿条板平行度≤2mm，三根齿条板上端面高差≤2mm。

图1

六、大桩靴涂装建造工艺

桩靴的涂装需要注意的事项有很多，必须采用耐磨、耐海水浸泡、防撞的涂料系统，另外，一般情况下桩靴的使用环境都是较为恶劣的，涂层非常容易收到损伤，油漆是底侧涂层，一般桩靴需要配合牺牲阳极进行协同防护。

桩靴外部防护，所有桩靴的内、外表面都采用阴极保护系统保护并涂油漆。在一次和二次预处理之前，用乳化型溶剂清除油污等污染物。桩靴油漆工艺：所有的钢材、舾装件全部都需要进行预处理后才能加工。 涂层度数：1，涂料配套：改性环氧漆，膜厚（微m）：75。

桩靴阴极保护，桩靴（内部和外部）有牺牲阳极的保护系统，其设计使用寿命通常不小于10年，桩靴内外都需要进行涂装。

单个大桩靴重约500吨，桩靴内部面积约为1410㎡，外部面积约为290㎡，单个桩靴吨位太大内部空间狭小结构复杂，会给打砂涂装施工带来很大的困难，而且存在较大的涂装安全隐患。为了避免这种施工弊端，将每个大桩靴在分段阶段划分为 4个单元和3个散装件建造，各单元制作完成之后分别进冲砂房，按照油漆配套表要求打砂并涂装，涂装时各单元边口使用胶带保护起来，避免沾上油漆。当B单元与QW单元、PW单元油漆完工以后，4个单元分别在船台场地依次合拢，在密性结束之后，桩靴内部应提供足够的照明和通风，再依次打磨合拢焊缝，按照涂装配套表要求逐层修补油漆。最后安装散装件1、2、3密性结束后，桩靴外部按照涂装配套依次打磨修补油漆；在船坞阶段与桩腿完成总装。

将大桩靴划分为小单元依次冲砂油漆，避免大桩靴整体涂装，这样一来，既满足涂装防腐要求，而且可以使涂装施工更加方便、安全，施工流程更加直观，提高涂装质量和工作效率，形成良好的施工惯例，更好地达到降本增效的效果。

结束语

综上可知，自升式钻井平台大桩靴建造技术包含很多不同的方面，相关人员需要明确相关的技术要求，制定科学而又合理的建造方案，同时需要不断优化焊接材料及工艺、做好精度方面的控制，并且采用合理的涂装工艺。经过对经验进行相关的总结和论述，希望能让大家对自升式钻井平台大桩靴建造等方面的技术有所了解，并逐步运用到其他项目的桩靴施工中去。能为后续的设计及建造带来非常大的便利，能帮助企业节约更多的建造成本，缩短工期，进而加大企业的综合竞争力。

参考文献
[1]王小华.自升式钻井平台桩靴加大改造工艺.《广东造船》2021年第1期（总第176期）：67-70,78.
[2]孙宪平.复杂工况大桩靴自升式钻井平台精就位技术.《中国石油和化工标准与质量》2023年第8期：161-163.
[3]王守桂,韩炯,陈思龙,张卫.JU2000E超大桩靴制作工艺.《造船技术》2018年第3期总第343期:56-59.
[4]张驰，朱胜林.浅谈自升式钻井平台大桩靴涂装建造工艺.《中国设备工程》2021年01期:154-155.

董腊梅（1988-），女，本科，工程师，研究方向：船舶与海洋工程船体技术