一种快速自升式海上平台升降系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种快速自升式海上平台升降系统及其控制方法，属于自升式海上平台技术领域，解决了现有技术中升降系统全流程速度缓慢而导致的平台搭建、回收和转运的时间费用成本较高的问题。本发明专利技术包括桩腿和升降机构，所述升降机构包括相变动力装置和插桩推杆，所述相变动力装置内充相变气体，所述相变气体快速膨胀建压的气压驱动推动所述插桩推杆带动所述桩腿入泥压载实现平台快速抬升。本发明专利技术升降速度快，效率高。效率高。效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种快速自升式海上平台升降系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及自升式海上平台
，尤其涉及一种快速自升式海上平台升降系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]海洋钻井平台作为一种高科技含量、高附加值的海洋油气勘探开采特种装备，具有投资大、风险高、专业性强、涉及学科专业众多的特点，主要有坐底式平台、半潜式平台和自升式平台等。
[0003]相比于其他类型的海洋平台，自升式海洋平台具有适应水深能力强、工作稳定性高、投资维护费用低等优点。自升式海洋平台已经成为迄今为止在近海油气勘探中使用最广泛的钻井装置。
[0004]自升式海洋平台(主船体)通过升降系统完成垂直方向的桩腿下放和平台升降。升降系统是正常钻井、风暴自存、井口迁移作业保证平台安全的关键部位，其工作的可靠性与安全性成为制约整个自升式海洋平台设计建造的重中之重。升降系统在自升式海洋平台总建造成本中所占比例不菲，约为平台总造价的1/8。升降系统及其控制系统对平台的抬升稳定性、作业安全性和升降效率具有十分重要的影响。
[0005]自升式海上平台主要包括平台主体、固桩架、升降系统和锁紧装置。其中，升降系统包括桩腿、桩靴、升降驱动装置、相关传感器及控制系统。目前，升降系统根据驱动形式的不同，主要有压缩气体、液压和电力三种驱动形式；升降系统的桩腿分为壳体式和桁架式，其中，壳体式桩腿一般采用压缩气体和液压传动形式，如顶升液压缸；桁架式桩腿则通常采用齿轮齿条传动的电力驱动形式，也有通过液压驱动的方式。而现在控制系统已经发展为冗余现场总线控制系统方案。
[0006]顶升液压升降系统通过液压驱动插销和顶升液压缸交替配合升降钻井平台，这种驱动方式虽然具有工作平稳、抑制振动、施工建造工艺要求较低的优势，但其步进式的运行模式拖累了整个平台的升降速度，增加了平台迁移费用，工作效率低下，目前已经逐步淘汰。
[0007]早期齿轮齿条升降系统存在应用液压驱动的解决方案，但受制于液压系统故障率较高、维护保养频繁等劣势，目前主流齿轮齿条升降系统较为广泛的采用了维护保养更低、升降速度控制灵活、操作简单的电力驱动型式。由于桩腿下放、拔桩、回收及平台升降全流程采用电机驱动齿轮齿条方式速度仍缓慢，对于平台的搭建、回收和转运的时间费用成本仍较高。此外，在海洋环境下，由于海浪的扰动，桩腿不能快速压实抬升平台，会对先触地的桩腿带来结构损坏变形的风险。

技术实现思路

[0008]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种快速自升式海上平台升降系统及其控制方法，用以解决现有升降系统全流程速度缓慢而导致的平台搭建、回收和转运的时间
费用成本较高的问题。
[0009]一方面，本专利技术提供了一种快速自升式海上平台升降系统，包括桩腿和升降机构，所述升降机构包括相变动力装置和插桩推杆，所述相变动力装置内充相变气体，所述相变气体快速膨胀建压的气压驱动推动所述插桩推杆带动所述桩腿入泥压载实现平台快速抬升。
[0010]进一步地，所述升降系统还包括插桩推筒，所述插桩推筒包括与所述相变动力装置连通的气体容室，所述气体容室容纳所述相变动力装置释放的相变气体。
[0011]进一步地，所述升降系统还包括固筒架，所述固筒架安放在所述平台上，用于连接固定所述插桩推筒。
[0012]进一步地，所述升降系统还包括传动架，所述传动架用于连接插桩推杆和所述桩腿，所述插桩推杆设于所述插桩推筒内。
[0013]进一步地，所述升降系统还包括插桩电机，所述插桩电机安装在所述传动架上，用于锁定所述桩腿与所述传动架。
[0014]进一步地，所述升降系统还包括升降电机，所述升降电机用于所述桩腿的下放，可在所述平台上升到位后锁定所述平台。
[0015]进一步地，所述升降系统还包括桩靴，所述桩靴设于所述桩腿的下端，用于与海底接触。
[0016]另一方面，本专利技术提供了一种快速自升式海上平台升降系统控制方法，步骤包括：
[0017]步骤S1：桩腿下放，桩腿与平台锁定，传动架与桩腿锁定；
[0018]步骤S2：平台举升；
[0019]步骤S3：平台到位锁定；
[0020]步骤S4：钻井作业，平台升降系统监测；
[0021]步骤S5：平台回收；
[0022]步骤S6：拔出并回收桩腿。
[0023]进一步地，所述步骤2中，启动相变动力装置释放相变气体进行平台举升。
[0024]进一步地，所述步骤3中，升降电机对桩腿与平台进行锁定，并回收传动架与插桩推杆。
[0025]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0026](1)本专利技术将原完全电驱的齿轮齿条升降系统进行改造，融合了齿轮齿条电机驱动和相变气体快速膨胀建压的气压驱动相结合的模式，其中，齿轮齿条电机驱动实现桩腿下放回收；相变气体快速膨胀建压的气压驱动推动插桩推杆带动桩腿入泥压载实现平台快速抬升。由于相变气体的快速建压、推动、压载和举升过程一般在几分钟到十几分钟内完成，效率远高于原完全电驱的齿轮齿条升降系统的对应过程。
[0027](2)本专利技术针对现有液压驱动系统技术方案中故障率较高、维护保养频繁等劣势，在保留电驱齿轮齿条驱动桩腿下放回收方案的同时，引入模块化设计的相变动力装置和气体容室(含插桩推杆)装置，便于快速维修更换，且相变气体一般选用对环境无污染的气体种类如二氧化碳等实现绿色环保，也可以使用其他物化特性已知的气体作为动力装置内的填充气体。
[0028]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本
专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0029]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0030]图1为具体实施例的升降系统结构示意图；
[0031]图2为具体实施例的相变动力装置结构示意图；
[0032]图3为具体实施例的插座推筒和插桩推杆连接结构示意图；
[0033]图4为具体实施例的升降系统控制架构图。
[0034]附图标记：
[0035]1‑
相变动力装置；2
‑
插桩推筒；3
‑
固筒架；4
‑
插桩推杆；5
‑
传动架；6
‑
插桩电机；7
‑
升降电机；8
‑
桩腿；9
‑
桩靴；10
‑
放气口；11
‑
注气口；12
‑
温度和气压检测口；13
‑
平台。
具体实施方式
[0036]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本专利技术一部分，并与本专利技术的实施例一起本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速自升式海上平台升降系统，其特征在于，包括桩腿(8)和升降机构，所述升降机构包括相变动力装置(1)和插桩推杆(4)，所述相变动力装置(1)内充相变气体，所述相变气体快速膨胀建压的气压驱动推动所述插桩推杆(4)带动所述桩腿(8)入泥压载实现平台(13)快速抬升。2.根据权利要求1所述的快速自升式海上平台升降系统，其特征在于，所述升降系统还包括插桩推筒(2)，所述插桩推筒(2)包括与所述相变动力装置(1)连通的气体容室，所述气体容室容纳所述相变动力装置(1)释放的相变气体。3.根据权利要求2所述的快速自升式海上平台升降系统，其特征在于，所述升降系统还包括固筒架(3)，所述固筒架(3)安放在所述平台(13)上，用于连接固定所述插桩推筒(2)。4.根据权利要求2所述的快速自升式海上平台升降系统，其特征在于，所述升降系统还包括传动架(5)，所述传动架(5)用于连接插桩推杆(4)和所述桩腿(8)，所述插桩推杆(4)设于所述插桩推筒(2)内。5.根据权利要求4所述的快速自升式海上平台升降系统，其特征在于，所述升降系统还包括插桩电机(6)，所述插桩电机(6)安装在所述传动架(5)上，用于锁定所述桩腿(8)与所述传动架(5)。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：彭雪明，时宗洋，李子伟，王超，魏广威，马力超，薛立娟，魏巍，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：