顺应式井架制造技术

一种由直达海平面附近的管状长柱桩固定的海洋作业用顺应式井架，长柱桩仅在其上部固定到井架上．柱桩上的大部分为薄壁状的，而打入海床内的小部分为厚壁式的．由在薄壁部内工作的击锤在厚壁部之上端驱打柱桩．柱桩预组配好，作为井架的一部分浮运至现场．在一实施例中，整个柱桩预先组合并整体打下，故在打下后沿轴向固定于井架，在另一实施例中，薄壁部预固定于井架，故仅将厚壁部驱打下，然后固定到薄壁部上．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到海洋开采中用于从海床至海平面支承操作等设备的井架。本专利技术所涉及到的这种井架是用于深水情形的，此时可以遇到例如800米的深度。具有上述性质的井架在一定程度上能适应作用在其上的各种环境力，其中最重要的是波浪力。近来，井架已构制得很精细，具有很高的顺应性或灵活性，一类方法是采用机械式的万能接头将井架固定在海床上;另一类方法则致力于通过延伸固定井架至海床上的柱桩，使之高达接近海平面处，而在该处使这些柱桩刚性地固定于此井架上，借此使井架具有顺应性。虽则上述的后一种结构方式有优越之处，但随之也就带来了相当大的困难。主要是存在这样的问题，即需要制造出很长的柱桩，在其打入过程中，通常采取补充焊接“添加段”的方法。这才能用常规的吊锤把这些柱桩从海面上打入，但此时只有当所用柱桩很粗因而其强度足以适应进行这样的冲击才行。就这样一些使其柱桩延伸至接近井架顶的柱桩系统而论，它们具有两种有代表性的结构形式;一种是将一些直径较小的柱桩组合到井架角处的支柱内;另一种是将许多直径较大的柱桩组合到井架的中心区。本专利技术中则采取了与以上完全不同的方法，后面将可看到，此种方法不仅避免了前述“长柱桩”系统的制造问题，而且还克服了另一些迄今尚未叙及的难题。本专利技术的顺应式井架至少有一个长的柱桩，其长度超过了井架的主要部分长度，此一长柱桩的下部用来打入水下地壳，有较厚的壁部，而此柱桩在其绝大部分长度上的壁部则是较薄的。此种柱桩刚性地接附到该井架上至基本上高达井架的高度，相当地接近海平面处，但在此刚性固定段以下，则可以沿轴向上离开井架。本专利技术之井架的一种形式是，在上述的两种壁部间会合处或与此会合处相邻的地方有一内突部。此内突部受到一称之为笔型锤的那种水下锤的作用，在该锤中，由一内设有供电装置和控制电缆的操纵索，吊挂着一振动卡箍用的带液压装置的部件。这样一种击锤是悬吊于上述长柱桩的薄壁部分内。此击锤的箍作用在该内突部上，并受驱将那个柱桩之厚壁部的很大一部分在柱桩刚性地连接到井架之前打入海床内。在另一种形式中，柱桩的厚壁部装配到薄壁部分内，除非已然用悬吊在薄壁部分内且作用在厚壁部分上端的水下击锤(如上所示)打动此厚壁部分，不然这两部分是不会固定在一起的。此厚壁部分最初可相对于薄壁部分沿轴向滑动，而此薄壁部分在驱动前则刚性地接附于井架上;当着此薄壁部分被驱动，该厚壁部分就向下滑出固定的薄壁部分。此时，这两部分固定在一起，例如它们之间有一搭连部分，使厚壁部分的上端部分地余留在薄壁部分的下端。然后，可用水泥浆或类似材料充填这两部分在搭连处的空隙，或者使此(在内部的)厚壁部分向外强制膨胀，以接触并压向此搭连处另一部分的内部，而使之挤压于一起。本专利技术的另一个方面是提供了将一种海洋井架固定于海床的方法，其中涉及到在井架上至少安装一根长的柱桩，后者的长度大体上与井架的高度相等并且有两个部分，其中邻近井架底的部分之壁部厚于其余部分，使井架相对于海床定位，并由此柱桩内的水下击锤将每个柱桩的厚壁部分驱打，同时将每个柱桩的顶部固定到井架。在上述方法的一种形式中，每个柱桩的厚壁与薄壁部分刚性地连在一起而定位于井架上，随接在井架定位后，用作用在柱桩上的水下击锤使之驱动至此厚壁与薄壁部间过渡段相邻的位置处，之后，此柱桩的顶部即刚性地接附到井架上，而使此柱桩在该接附位置之下的一大部分桩柱能基本上沿轴向离开此井架。这种形式的方法之一个优点是，此类柱桩可以完全在陆地上制造。在上述方法的另一种形式中，最初仅仅是将每一柱桩的顶部刚性地连接到井架上。此柱桩的厚壁部可在薄壁部内沿轴向滑动，而在井架定位后由一作用在其上端的水下击锤驱打。此厚壁部与薄壁部然后刚性地固定在一起，例如使搭接于薄壁部内的那部分厚壁强制外胀而发生挤压，或将水泥浆注入搭接部分的空隙，或者采用其它的适当方法。这种形式的方法之优点是，击锤所驱打的物体仅仅是厚壁部分而不是整个的柱桩，因而特别有效，它也避免了因驱打而在厚壁与薄壁部分间的过渡段引起的应变问题，这是由于这两部分在驱打之前并不连在一起。这样，此种柱桩可以用漂浮方式送至使用现场，预先装设在井架结构上;此外，在将井架结构输送就位时，按这种方法装配的柱桩可以用作此井架结构附加的浮室。此井架本身当其固定并竖立时也可使用一浮箱，而这种浮箱的头端是用来接附这些柱桩顶端的特别合适的部位。此类柱桩可以经任何位置同井架结构关连，但特别理想的情况是，它们应该毗连并较为接近井架结构框架在角部的支柱，例如相邻每一个这样的支柱可以配置一对前述的柱桩，并使它们设置在一条与此井架侧面成45°角的延伸线上，而此对与一条支柱毗连的桩柱中的每一根是同此支柱等距并直接地通过此支柱相对峙。在井架的角部位置，从抵抗加到井架上的侧向(横向)负荷和扭转(弯曲)负荷的观点考虑，则还具有相对于上述框架中心的最大转矩的优点。除此，由于这些桩柱是在支柱之外，则可使其直经与件数几乎与支柱的尺寸无关。本专利技术适用于牵索式和非牵索式的井架。至少就北海油田情况而论，用户或设计人员等已限于使用牵索来约束井架，而由于牵索的屈服性质，使井架能适应常常发生的环境力。但是本专利技术由于它所提供的结构具有一定的灵活性(显然，同样长度下薄壁的柱桩要比厚壁的柱桩有大得多的灵活性)，故至少在适当环境下也可用于非牵索式结构。此外，由于所用的柱桩在其绝大部分长度上属薄壁结构，就能减少柱桩本身的负荷，提高框架结构承受这种负荷的本领。下面对照附图来描述本专利技术的具体实施例，其中图1是实施本专利技术的一种牵索式井架之侧视图;图2是通过一柱桩下端部分的径向剖面图;图3是在图1的Ⅲ-Ⅲ平面上的剖面图;图4表明将柱桩顶部接附至一支杆上的详图;图5是柱桩的支承与导向系统的侧视图;图6是用来阐述本专利技术第二个实施例的通过一柱桩下端部分的径向剖面图。图1表明在深水中从海床2延伸至海平面3之上的井架1。海水的深度为任意的，可高达甚至超过800米。但所述的这一实施例对于水深小于300米的情形，从经济上看来可能是不合算的。此井架支承着示明于海平面上方4处的生产设备，而本身则由伸至海床的牵索5支持。作用在井架上的风力6和/或波浪与水流力7，将促使井架的中心线朝侧向位移，如图中以点线1a非常近似地表明的，而这种情形是可以通过绷紧上游的牵索和放松下游的牵索予以调节的。当井架的长度为例如500米长时，它顶端以任何一种方向位移的距离可大到15米。在井架上还存在着垂向负荷，此种负荷可以通过浮箱8抵销，后者装配在井架5比较靠近海面但低到足以避免受波浪力损坏的地方。为使井架能作横向摇摆，就应使其制成为顺应式的，而本专利技术即是针对使这一目的实现的装置与方法。此种井架一般是由在9处所示具常规管状的拉紧结构组成，此种拉紧件在每一畸角处有一支柱10。还设有通常的内拉紧件11(图3)以及用于导索12的导向装置。图3的剖面图中还示明了围绕着每一支柱10的浮箱8。这个图还表明了长柱桩13的上端部，每一对这样的长柱桩与每一条支柱10相毗连。这些柱桩就其可以与井架同时在陆地上制造成的意义而言，可说是预制构件。它们有两个主要部分。如图2十分清楚表明的，每根柱桩13的下端部是一种厚壁部的结构14，沿此柱桩长向上占去了它大部分长度的其余部分15则是壁部较薄的一种结构。在这一实施例中，于上述两种壁部间的过渡段中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋用的顺应式井架，包括：一台通常从海床垂直地延伸至海平面上的井架结构；一些空心式的长柱桩，包括占其整个长度一小部分的下部和占其整个长度一大部分的上部，下部的壁厚大于上部的壁厚，下部嵌入于海床内，而上部的上端则沿轴向牢牢地安装于所述井架结构中。

【技术特征摘要】
GB 1985-7-15 8517840;GB 1985-8-19 85207421.一种海洋用的顺应式井架，包括一台通常从海床垂直地延伸至海平面上的井架结构；一些空心式的长柱桩，包括占其整个长度一小部分的下部和占其整个长度一大部分的上部，下部的壁厚大于上部的壁厚，下部嵌入于海床内，而上部的上端则沿轴向牢牢地安装于所述井架结构中。2.按照权利要求1的一种井架，其中所说的全长上之大部分和小部分之比是在3∶1至10∶1的范围。3.按照权利要求2的一种井架，其中所说的小部分的壁厚约为所说的大部分的壁厚之两倍。4.按照以上任何一项权利要求的一种井架，其中所说的大部分与小部分之间插入有一抗剪环，为上述的柱桩内提供了一外凸部。5.按照以上任何一项权利要求的一种井架，其中所述的井架结构在横剖面上呈矩形，并有四个角部支柱，有一对上述的柱桩同每一个这样的支柱邻接，且配置在与该矩形件相邻侧约成45°的平面中。6.按照以上任何一项权利要求的用于水深在300米与800米间的一种井架。7.按照权利要求6的一种井架，其中所述的大部分与小部分之长度比在3∶1至10∶1之间，而此小部分的壁厚与大部分的壁厚之比约为2∶1。8.将一种海洋井架牢靠地固定到海床上的方法，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：德里克索马斯弗恩，
申请(专利权)人：PMB系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]