一种钻井平台桩靴结构制造技术

本发明专利技术公开了一种钻井平台桩靴结构，涉及海洋油气开发领域，包括连接在桩腿底部的桩靴本体，所述桩靴本体底面开设若干环形均布的穿刺孔，还包括与所述穿刺孔一一对应的穿刺柱，所述穿刺柱局部位于桩靴本体内部，且穿刺柱的顶端位于桩腿内部；还包括用于驱动所述穿刺柱升降的驱动机构，所述驱动机构位于桩腿内部。本发明专利技术提供一种钻井平台桩靴结构，以解决现有技术无法适用于表层覆岩相对较厚的“鸡蛋壳地层”的同步穿刺破坏的问题，实现提高自升式钻井平台插桩过程中的同步主动穿刺能力、扩大同步主动穿刺技术适用范围的目的。步主动穿刺技术适用范围的目的。步主动穿刺技术适用范围的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种钻井平台桩靴结构


[0001]本专利技术涉及海洋油气开发领域，具体涉及一种钻井平台桩靴结构。

技术介绍

[0002]自升式钻井平台是浅海油气开发的重要工作平台，自升式钻井平台在抵达指定位置后，需要插桩就位并进行升船作业。自升式钻井平台依靠桩腿和桩靴实现入泥插桩。
[0003]“鸡蛋壳地层”是一种海洋表层地质俗称，其是指海底表层覆岩岩性相对较硬、而表层之下的岩性相对较软的特殊海底表面覆岩形态。对于前期地质勘探提示有“鸡蛋壳地层”的表层地质风险工况而言，按工程要求需对其进行主动破坏，现有技术中一般采用工程船舶提前大量钻孔的方式以实现对“鸡蛋壳地层”的主动穿刺破坏，以期降低平台插桩过程中的工程风险，提高作业安全性。
[0004]此外，现有技术中也出现了直接在桩靴上设置穿刺部件、依靠桩靴自身以实现插桩过程中同步破坏“鸡蛋壳地层”的桩靴结构。然而，这类现有技术中穿刺部件的下探深度有限，仅能满足对表层覆岩相对较薄的“鸡蛋壳地层”的破坏需求，无法适用于表层覆岩相对较厚的“鸡蛋壳地层”使用，因此其工作前提对前期表层地质勘探的精度要求较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种钻井平台桩靴结构，以解决现有技术无法适用于表层覆岩相对较厚的“鸡蛋壳地层”的同步穿刺破坏的问题，实现提高自升式钻井平台插桩过程中的同步主动穿刺能力、扩大同步主动穿刺技术适用范围的目的。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：一种钻井平台桩靴结构，包括连接在桩腿底部的桩靴本体，所述桩靴本体底面开设若干环形均布的穿刺孔，还包括与所述穿刺孔一一对应的穿刺柱，所述穿刺柱局部位于桩靴本体内部，且穿刺柱的顶端位于桩腿内部；还包括用于驱动所述穿刺柱升降的驱动机构，所述驱动机构位于桩腿内部。
[0007]现有技术中与桩靴适配的穿刺部件的下探深度有限，仅能用于前期地质勘探已经非常确定的已知表层覆岩相对较薄的“鸡蛋壳地层”使用；本案专利技术人对该现象进行分析研究，发现其主要原因在于，现有技术大都将穿刺部件完全置于桩靴内部，因此其有效下探距离受桩靴自身高度的制约，若使穿刺部件沿长度方向向上延伸，又容易与上方桩腿上的升降船用的齿条、以及位于各桩腿之间的桁架等发生干涉，从而影响自升式钻井平台的正常升船和降船作业。
[0008]为了克服上述技术缺陷，本申请首先提出一种钻井平台桩靴结构，其中桩靴本体连接在桩腿底部，本申请在桩靴本体底部开设穿刺孔，若干穿刺孔沿环形均布，使得与各穿刺孔一一对应的穿刺柱也沿环形均布。与现有技术中穿刺部件完全收纳至桩靴本体内部不同，本申请中的穿刺柱仅局部收纳于桩靴本体内部，并将穿刺柱的顶端设置于桩腿内部，因此穿刺柱需要活动穿过桩靴的顶端，驱动机构同样位于桩腿内部，其功能在于驱使穿刺柱
进行升降。
[0009]可以看出，本申请中将穿刺柱整体长度向上延伸，利用了桩腿高度以及桩腿内部空间，相较于现有技术而言显著提高了穿刺柱的长度，进而能够满足表层覆岩相对较厚的“鸡蛋壳地层”在插桩过程中同步主动穿刺破坏的需求，解决了现有技术无法适用于表层覆岩相对较厚的“鸡蛋壳地层”的同步穿刺破坏的问题；并且，由于本申请的穿刺柱具有较长结构，因此还可以降低前期地质勘探过程中对海底表层的勘探精度要求，使得更多的勘探资源投入至对油气开发真正有用的深层地质勘探中。本申请中穿刺柱向上充分延伸至桩腿内部进行收纳，因此可避免与桩腿外壁的齿条、桁架等发生干涉，杜绝了对自升式钻井平台的正常升船和降船作业带来干扰。
[0010]进一步的，所述桩靴本体顶面开设用于穿刺柱穿过的通孔，所述穿刺柱与对应通孔动密封配合。通孔与穿刺柱一一对应，两者动密封配合可降低海水进入桩腿内部的概率。其中穿刺柱与对应通孔之间可采用任意现有动密封配合方式，在此不做限定。
[0011]进一步的，还包括沿纵向滑动连接在桩腿内部的环板，各穿刺柱的顶端均与所述环板固定连接；所述驱动机构用于驱动所述环板升降。
[0012]本方案通过环板实现各穿刺柱之间的间接连接，保证各穿刺柱之间的同步升降，以避免主动穿刺破坏“鸡蛋壳地层”时的受力不均或速率不同等问题，降低桩腿歪斜风险；此外，自升式钻井平台均配备有自桩腿内部穿过的冲桩管，本方案通过环板对各穿刺柱进行连接，环板顾名思义呈环形，其可套设在冲桩管外部，保证了各穿刺柱的周向位置和运动方向的稳定，避免了各穿刺柱在桩腿内部与冲桩管之间发生干涉。
[0013]进一步的，所述驱动机构包括若干固定连接在所述环板上方的齿条，所述齿条的轴线平行于桩腿轴线，且所述齿条与桩腿内壁滑动配合；其中一根齿条啮合有主动齿轮、其余齿条均啮合有从动齿轮；所述主动齿轮、从动齿轮均通过轮座连接在桩腿内壁，还包括用于驱动所述主动齿轮转动的第一动力设备。
[0014]为了避免驱动机构与桩腿内部的冲桩管等发生干涉，本方案对驱动机构进行限定，具体的：在环板上方固定连接若干齿条，通过环板将齿条与穿刺柱分隔在两侧，以避免驱动机构的动作与各穿刺柱间发生干涉；齿条轴线平行于桩腿轴线，保证各齿条在行程范围内无论怎样移动均不会与桩腿内壁产生磕碰，同时使得齿条运动时是沿上下方向进行运动，进而驱动环板及各穿刺柱进行升降；齿条与桩腿内壁滑动配合以提高齿条的连接稳定性和运动过程中的稳定性。本方案采用齿轮齿条结构，可避免打滑、保证在不升降时各穿刺柱的结构稳定。
[0015]本方案在若干的齿条中，选取一根齿条与主动齿轮啮合、并使得其余齿条均与至少一根从动齿轮啮合，在第一动力设备的驱动下，主动齿轮转动、带动与之相啮合的齿条做上下升降的直线运动，通过环板的传动使得其余的所有齿条也同步升降运动，运动过程中通过对应的从动齿轮保持周向和径向的稳定，确保环板及各穿刺柱只能够沿轴向方向进行运动。此外，主动齿轮、从动齿轮均通过轮座连接在桩腿内壁，通过轮座以使得主动齿轮、从动齿轮的自由转动，避免其与桩腿内壁发生干涉。此外，相较于现有技术中直接在桩靴内部安装电机或液缸等驱动方式而言，本方案不仅驱动机构不受桩靴高度限制，还能够使得驱动机构在桩腿内部的干燥、稳定的环境中工作，避免其在桩靴内部受压、浸水等诸多弊端，显著提高了使用寿命。
[0016]其中，各齿条与桩腿内壁之间的具体滑动配合方式、以及轮座的具体型号结构等均可采用现有技术，在此均不做限定。
[0017]进一步的，还包括穿过所述桩腿的冲桩管，所述环板活动套设在冲桩管外，所述冲桩管的底端与位于桩靴本体上的冲桩喷头连通。
[0018]本方案中，冲桩管可采用自升式钻井平台现有技术，其底部与桩靴本体上的冲桩喷头连通，在平台拔桩时进行冲桩作业；由于冲桩管相对于桩腿和桩靴均固定，因此活动套设的环板可沿冲桩管稳定的做上下运动。优选的，冲桩管与环板间隙配合。
[0019]进一步的，还包括位于桩靴本体内部的若干旁通管，所述旁通管与所述穿刺孔一一对应；所述旁通管的一端开设于冲桩管的侧壁、另一端开设于穿刺孔的侧壁，所述旁通管内设置阀门；所述穿刺柱内设置底端敞口的冲柱流道，穿刺柱侧壁开设若干沿穿刺柱轴向分布的进液口，所述进液口与冲柱流道连通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井平台桩靴结构，包括连接在桩腿（1）底部的桩靴本体（2），其特征在于，所述桩靴本体（2）底面开设若干环形均布的穿刺孔（3），还包括与所述穿刺孔（3）一一对应的穿刺柱（4），所述穿刺柱（4）局部位于桩靴本体（2）内部，且穿刺柱（4）的顶端位于桩腿（1）内部；还包括用于驱动所述穿刺柱（4）升降的驱动机构，所述驱动机构位于桩腿（1）内部。2.根据权利要求1所述的一种钻井平台桩靴结构，其特征在于，所述桩靴本体（2）顶面开设用于穿刺柱（4）穿过的通孔，所述穿刺柱（4）与对应通孔动密封配合。3.根据权利要求1所述的一种钻井平台桩靴结构，其特征在于，还包括沿纵向滑动连接在桩腿（1）内部的环板（5），各穿刺柱（4）的顶端均与所述环板（5）固定连接；所述驱动机构用于驱动所述环板（5）升降。4.根据权利要求3所述的一种钻井平台桩靴结构，其特征在于，所述驱动机构包括若干固定连接在所述环板（5）上方的齿条（6），所述齿条（6）的轴线平行于桩腿（1）轴线，且所述齿条（6）与桩腿（1）内壁滑动配合；其中一根齿条（6）啮合有主动齿轮（7）、其余齿条（6）均啮合有从动齿轮（8）；所述主动齿轮（7）、从动齿轮（8）均通过轮座（9）连接在桩腿（1）内壁，还包括用于驱动所述主动齿轮（7）转动的第一动力设备（10）。5.根据权利要求3所述的一种钻井平台桩靴结构，其特征在于，还包括穿过所述桩腿（1）的冲桩管（11），所述环板（5）活动套设在冲桩管（...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢虹林，刘璐，周杰，张冰迪，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：