專利名稱：一種桁架、自升式平臺樁腿的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及海洋工程領域，更具體地說，涉及海上石油和天然氣開發(fā)裝置中作業(yè)水深為300ft的自升式鉆井平臺的桁架式樁腿。
背景技術：
自升式鉆井平臺的主體依靠樁腿的支撐才得以升離水面，使平臺處于鉆井作業(yè)狀態(tài)。樁腿的作用除了支撐平臺的全部重量外，還有經(jīng)受各種環(huán)境載荷的作用。樁腿的型式可分為殼體式和桁架式兩種。目前，國內(nèi)自行設計的自升式鉆井平臺樁腿型式的均為殼體式，殼體式樁腿由于承受波浪載荷較大，從經(jīng)濟型考慮，僅能夠應用于作業(yè)水深在70米以下的自升式鉆井平臺。為減少波浪載荷，在70米以上水深作業(yè)的自升式鉆井平臺的樁腿型式通常采用桁架式，目前國內(nèi)對桁架式樁腿的建造均采用國外的專利設計，至今還沒有自主設計的桁架式樁腿型式，為打破國外設計公司的壟斷，在桁架式樁腿的設計領域急需發(fā)展和創(chuàng)新。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在提供一種適合70米以上水深作業(yè)的自升式鉆井平臺的樁腿結構。為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種作業(yè)水深為300ft、適合我國海洋油氣勘探開發(fā)的自升式鉆井平臺(JACK-UP)的桁架式樁腿。整體為中空的桁架型式，每一層的水平截面為等邊三角形；包括設置在三個頂點的三根立式主舷管、所述主舷管間連接的橫向撐管、連接所述主舷管和上層所述橫向撐管的斜撐管、連接每一層內(nèi)所述橫向撐管的內(nèi)支撐管。優(yōu)選方式下，每根所述主舷管的中心線之間的距離均為IOm ;所述主舷管包括一根齒條和所述齒條兩側的半圓管，所示齒條為雙排齒條。最優(yōu)方式下，以所述橫向撐管為層的單位計算，所述樁腿共33層，在樁靴頂部上2.2098m設置第一層，從第一層向上至第33層，每層間距均為3.658m。此外，所述斜撐管與所述橫向撐管之間布置成‘K型’，兩根所述斜撐管的中心線交點構成‘K型’頂點；‘K型’頂點位于所述橫向撐管的中點，且兩根所述斜撐管中心線之間的夾角為鈍角；所述斜撐管下側支點與所述主舷管及下側所述橫向撐管的交點相連接。本發(fā)明具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明桁架式樁腿，主舷管與支撐管在設計中選用了超高強度(690MPa)材料，提高了樁腿剛度，同時減輕了樁腿重量。2、本發(fā)明桁架式樁腿主舷管與支撐管采用大壁厚、小管徑壁厚比的管材，使樁腿的水阻力與波浪載荷大為減少,風暴自存能力增強。3、本發(fā)明桁架式樁腿主舷管采用雙排齒條，使鉆井平臺升降方式效率高、動作靈活、升降方便。4、本發(fā)明桁架式樁腿的各層區(qū)塊內(nèi)的主舷管與各撐管之間結構連接型式、分段尺度大部分相同，降低了樁腿的建造難度。5、本發(fā)明桁架式樁腿主舷管、撐管之間的連接節(jié)點型式大部分相同，大大地簡化了焊接節(jié)點，降低了焊接工作量。6、本發(fā)明桁架式樁腿能夠適合在300ft作業(yè)水深、9000深度內(nèi)的油田進行石油鉆探作業(yè)。
圖1是本發(fā)明平臺樁腿側視圖；圖2是本發(fā)明平臺樁腿弦管齒條的側視圖圖3是本發(fā)明平臺樁腿水平圖；圖4是本發(fā)明平臺樁腿弦管截面視圖；圖5是本發(fā)明平臺樁腿‘K型’節(jié)點詳圖；圖6是本發(fā)明平臺樁腿的齒型詳圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。本發(fā)明的桁架式樁腿I為中空的桁架型式樁腿，其下端設置樁靴以增大海底支撐面積，減少樁腿插入海底的深度，提高自升式鉆井平臺插樁和拔樁的安全性。如圖3所示，樁腿截面型式為等邊三角形；在三角形每個頂點沿長度方向分別設置一根主舷管2，每根主舷管2中心線之間的距離均為10m。如圖4所示，主舷管2是由齒條21和兩側半圓管22組成的近似圓形結構。如圖2所示，齒條21的型式為雙排齒條，其厚度為152.4mm，其主要齒型23的形狀，如圖6所示:齒條21的齒尖之間寬度為764.2_、齒根之間寬度為438.2mm、齒條21的齒距為251.333mm、齒條21的壓力角為30ο ;齒條21的兩側半圓管22厚度為38mm,外徑為190.5mm。齒條的作用是通過與設置在鉆井平臺上的升降單元齒輪配合，樁腿固定后，齒輪轉(zhuǎn)動即沿齒條升降，從而帶動鉆井平臺的主體升降。樁腿主舷管2由大量、不同層面的垂直于弦桿縱向軸的橫向撐管3、連接弦管和橫向撐管的斜撐管4、加強橫向撐管的內(nèi)支撐管5所組成桁架體固定。沿樁腿主舷管2的長度，在不同的橫向?qū)用嬖O置大量的橫向撐管3，每層橫向撐管3布置為等邊三角形，橫向撐管3沿樁腿I長度方向一共設置33層，在樁靴頂部(距基4.572m)上2.2098m設置第一層，從第一層向上至第33層,每層間距均為3.658m;橫向撐管3每層設置三根，其中在第1-5層之間，撐管規(guī)格為219.1mm (外徑)x22mm (壁厚)，在第6-33層之間，撐管規(guī)格為219.1mm(外徑)XlSmm(壁厚)；這些橫向撐管將樁腿主舷管在長度方向分割成許多區(qū)塊。在樁腿三角形的每個側面上分別設置兩根斜撐管4，在每層橫向撐管之間布置成‘K型’。如圖5所示，兩根斜撐管4中心線交點構成‘K型’頂點41，頂點41位于上層橫向撐管的中點，且兩根斜撐管4中心線之間的夾角為鈍角；下層兩個支點與齒條主舷管2及下端橫向撐管3的交點相連接；斜撐管規(guī)格在第1-5層之間為219.1mm (外徑)x22mm (壁厚)，在第6-33層之間為219.1mm(外徑)xl8mm(壁厚)。[0028]在橫向撐管每層內(nèi)部設置三根內(nèi)支撐管5 ;其設置型式為近似等邊三角形；支撐管5的規(guī)格為168.3mm (外徑)xl0mm(壁厚)。整個三角形的桁架式樁腿I (包括下端樁靴在內(nèi))，全長為125.3m。本發(fā)明桁架式樁腿總為125.3m (包括下端樁靴在內(nèi))；其截面型式為等邊三角形，由設置在三個頂點的三根主舷管、主舷管間連接的若干橫向撐管、連接主舷管和橫向撐管的斜撐管、連接橫向撐管的內(nèi)支撐管所組成，能夠適合在300ft作業(yè)水深、9000m深度內(nèi)的油田進行石油鉆探作業(yè)；其主舷管是由齒條和兩側半圓管組成的近似圓形結構，其齒條的厚度為152.4_，其主要齒型23的形狀為:齒條的齒尖之間寬度為764.2_、齒根之間寬度為438.2mm、齒條的齒距為251.333mm、齒條的壓力角為30ο ;齒條兩側半圓管厚度為38mm,外徑為190.5mm ;其橫向撐管在第1-5層之間,撐管規(guī)格為219.1mm(外徑)x22mm(壁厚),在第6-33層之間，撐管規(guī)格為219.1mm(外徑)xl8mm(壁厚)；其斜撐管規(guī)格在第1-5層之間為219.1mm(外徑)x22mm(壁厚)，在第6-33層之間為219.1mm(外徑)xl8mm(壁厚)；其內(nèi)支撐管的規(guī)格為168.3mm(外徑)xl0mm(壁厚)。本發(fā)明的桁架式樁腿的主舷管(包括齒條和半園管)的材料屈服強度為690MPa ;橫向撐管和斜撐管的材料屈服強度為355MPa，內(nèi)支撐管的材料屈服強度為235MPa。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種桁架、自升式平臺樁腿，其特征在于，整體為中空的桁架型式，每一層的水平截面為等邊三角形；包括設置在三個頂點的三根立式主舷管(2)、所述主舷管(2)間連接的橫向撐管(3)、連接所述主舷管(2)和上層所述橫向撐管(3)的斜撐管(4)、連接每一層內(nèi)所述橫向撐管⑶的內(nèi)支撐管(5)。
2.根據(jù)權利要求1所述桁架、自升式平臺樁腿，其特征在于，每根所述主舷管(2)的中心線之間的距離均為10m。
3.根據(jù)權利要求1所述桁架、自升式平臺樁腿，其特征在于，所述主舷管包括一根齒條和所述齒條兩側的半圓管，所述齒條為雙排齒條。
4.根據(jù)權利要求1所述桁架、自升式平臺樁腿，其特征在于，以所述橫向撐管(3)為層的單位計算，所述樁腿共33層，在樁靴頂部上2.2098m設置第一層，從第一層向上至第33層，每層間距均為3.658m。
5.根據(jù)權利要求1-4任一所述桁架、自升式平臺樁腿，其特征在于，所述斜撐管(4)與所述橫向撐管(3)之間布置成‘K型’，兩根所述斜撐管(4)的中心線交點構成‘K型’頂點；‘K型’頂點位于所述橫向撐管(3)的中點，且兩根所述斜撐管(4)中心線之間的夾角為鈍角；所述斜撐管(4)下側支點與所述主舷管及下側所述橫向撐管的交點相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種桁架、自升式平臺樁腿，適合作業(yè)水深達到300ft，包括設置在三個頂點的三根立式主舷管、主舷管間連接的橫向撐管、連接主舷管和上層橫向撐管的斜撐管、連接每一層內(nèi)橫向撐管的內(nèi)支撐管。主舷管包括一根齒條和齒條兩側的半圓管，齒條為雙排齒條。斜撐管與橫向撐管之間布置成‘K型’。本實用新型桁架式樁腿主舷管與支撐管采用大壁厚、小管徑壁厚比的管材，使樁腿的水阻力與波浪載荷大為減少，風暴自存能力增強；桁架式樁腿主舷管采用雙排齒條，使鉆井平臺升降方式效率高、動作靈活、升降方便。本實用新型樁腿各層區(qū)塊內(nèi)的主舷管與各撐管之間結構連接型式、分段尺度大部分相同，降低了樁腿的建造難度。
文檔編號E02D27/52GK202969401SQ201220590249
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權日2012年11月9日
發(fā)明者那榮慶, 傘立忠, 王欣, 王海軍, 陶毅, 吳眾 申請人:大連船舶重工集團有限公司