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摘要：本文以渤海油田一个实际自升式钻井平台悬臂梁改造工程为案例，阐述了此改造工程从实际生产需求分析、改造目标确定、方案研究及形成相关技术路线、船厂施工到出厂后作业的整个流程，并详细介绍了悬臂梁改造接长对平台带来的一系列连锁影响和应对措施，对其他海洋工程装备的改造具有一定的指导意义。改造工程的成功为海上油气开发作业者带来巨大的经济收益。
关键词：自升式平台;悬臂梁改造;方案研究;技术路线;海洋工程装备改造
0前言
随着国内渤海湾边际油田开发需求的不断增长，调整井、生产井的钻修井业务量也随之快速上涨，自升式钻井平台因其操作灵活、作业方便、成本较低等优点而得到广泛应用。
渤海湾一般最大作业水深约40 m，因此作业者出于成本考虑，一般租用尺度较小的自升式钻井平台，作业水深能力不超过250 ft，悬臂梁覆盖范围能力不超过15ft。但实际钻修井工程往往要覆盖多个井口，受到导管架和自升式平台相对问的尺度影响，目前作业平台的悬臂梁覆盖范围不能满足上述需求，正是在此背景下，为满足渤海湾现有钻机资源和勘探开发的需要，确保钻机资源利用效率的最大化，油田作业者提出将现有自升式钻井平台进行改造，将悬臂梁进行接长，以满足作业覆盖范围的增大。
1 目标平台及改造目标
作业者拟将其拥有的某自升式钻井平台进行改造，该平台体为三角形，具有3个三角形桁架式桩腿，每个桩腿弦杆具有1套锁紧装置和2套升降装置，且可通过上下导向结构导向通过，目标平台具体参数如表1所示。
作业者根据实际作业需求，提出将目标平台悬臂梁进行接长改造，接长后满足悬臂梁最大伸长距离为60 ft±12 ft，且最遠伸长钻台负荷能力为150 t，平台其他性能指标维持不变。
2研究内容及相关技术路线
根据对国内外自升式钻井平台悬臂梁的充分调研及方案论证，最终采用的方案为在悬
臂梁首部加装两个可拆卸的外接加长段，使用时靠销子和螺栓固定在悬臂梁前端，不用时
拆卸下来进行存放
2.1主要研究内容
根据接长改造方案，需要对以下内容进行分析和研究。
（1）悬臂梁接长后的整体强度与刚度
对原悬臂梁加长段进行了设计，并对原悬臂梁进行加强，主要对悬臂梁腹板进行了加高和局部补强，建立接长后悬臂梁的有限元模型。分别对悬臂梁外伸40 ft、50 ft、60 ft及相应横移12 ft的工况进行了计算。计算结果表明，除个别应力集中点外，悬臂梁结构的屈服强度、屈曲强度均满足CCS规范要求，且最大垂向变形为130 mm.
2 平台体尾部支撑座及锁紧底座局部强度
悬臂梁外伸后，主要依靠平台尾部支撑座和首部锁紧座承担悬臂梁整个重量，尾部支撑座受向下压力，首部锁紧座受向上拉力。悬臂梁接长后，整个重量增大，且重心外移，首尾基座受力明显增大，因此需对尾部支撑座和首部锁紧座进行加强，以满足载荷的增加。建立加强后的首、尾基座有限元模型。按照最危险工况，即外伸60ft、横移12ft的工况对上述结构进行了强度校核计算。计算结果表明，除个别应力集中点外，平台体尾部支撑座及锁
紧底座结构的屈服强度、屈曲强度均满足CCS规范要求。
（3）连接销孔及销子的强度计算
两个外接加长段依靠销子与原悬臂梁连接，是悬臂梁外伸时受力最大的关键结构，因此需要对连接销子和销孔的强度进行分析校核。对销子的剪切强度和挤压强度进行了手工校核，计算结果的最大UC值为0.79，满足相关规范要求;通过对销孔进行有限元分析及应力云图显示结果表明，销孔的强度也满足CCS规范要求。
（4）悬臂梁滑移装置及滑移底座强度
悬臂梁接长改造后，悬臂梁包括钻台重量预估增加约100 t，因此造成悬臂梁滑移装置的外推力增加，通过计算单侧油缸的最大推力至少为420 t，而目前原有滑移装置的最大推力不能满足改造后需求，因此需更换能力更大的悬臂梁滑移装置。推力增加后，需对原滑移装置底座进行加强，并进行强度分析，建立有限元模型。计算结果表明，加强后的滑移装置底座强度满足CCS规范要求。
（5）改造工程对平台整体性能的影响
整个悬臂梁接长改造工程重量增加预估100 t，原平台整体作业重量为10418 t（包括可变载荷），占总重量的0.96%，因此对原平台重量、重心影响很小，可以认为平台原拖航稳性、站立状态的抗风暴能力、作业能力及升降系统能力的各项性能指标维持不变。
2.2主要技术路线
根据上述研究内容，制定的技术路线如下图1所示。
3 改造工程实施及后作业检验
施工过程中攻克了悬臂梁移出和回装、销子插拔机构设计和制作、滑移装置的改造和升级、悬臂梁称重、悬臂梁滑移方案、悬臂梁负荷试验等技术难点，严格把控施工工艺和施工质量，最终按期圆满完成所有改造工程，并顺利完成悬臂梁负荷试验，通过外观、测量、探伤等检验。
目标平台完成悬臂梁接长改造工程后，立即赴渤海湾某一井位进行生产井钻井作业，期间整个改造接长后的悬臂梁进行了外伸作业，且作业者对悬臂梁进行了全程严密监测，使用状态良好，平台安全作业2个月后迁移至另一作业井位，目前整个平台安全作业情况良好。
4 结语
本文以渤海油田一个实际白升式钻井平台悬臂梁改造工程为案例，阐述了此改造工程从实际生产需求分析、改造目标确定、方案研究及形成相关技术路线、船厂施工到出厂后作业的整个流程，并详细介绍了悬臂梁改造接长对平台带来的一系列连锁影响和应对措施，对其他海洋工程装备的改造具有一定的指导意义。同时，改造工程的成功为作业者带来巨大的经济收益。需要一提的是，对于海上油气田的开发来说，海洋工程装备的相关改造往往是牵一发而动全身，因此改造前应充分论证、认真研究，确保各方面万无一失后才可开始设计施工。
参考文献
[1]陈宏，李春祥.自升式钻井平台的发展综述[J].中国海洋平台，2017，22（6）：12-16.
[2]陈宏.自升式钻井平台的最新进展[J].中国海洋平台，2018，23（5）：11-17
关键词：自升式平台;悬臂梁改造;方案研究;技术路线;海洋工程装备改造
0前言
随着国内渤海湾边际油田开发需求的不断增长，调整井、生产井的钻修井业务量也随之快速上涨，自升式钻井平台因其操作灵活、作业方便、成本较低等优点而得到广泛应用。
渤海湾一般最大作业水深约40 m，因此作业者出于成本考虑，一般租用尺度较小的自升式钻井平台，作业水深能力不超过250 ft，悬臂梁覆盖范围能力不超过15ft。但实际钻修井工程往往要覆盖多个井口，受到导管架和自升式平台相对问的尺度影响，目前作业平台的悬臂梁覆盖范围不能满足上述需求，正是在此背景下，为满足渤海湾现有钻机资源和勘探开发的需要，确保钻机资源利用效率的最大化，油田作业者提出将现有自升式钻井平台进行改造，将悬臂梁进行接长，以满足作业覆盖范围的增大。
1 目标平台及改造目标
作业者拟将其拥有的某自升式钻井平台进行改造，该平台体为三角形，具有3个三角形桁架式桩腿，每个桩腿弦杆具有1套锁紧装置和2套升降装置，且可通过上下导向结构导向通过，目标平台具体参数如表1所示。
作业者根据实际作业需求，提出将目标平台悬臂梁进行接长改造，接长后满足悬臂梁最大伸长距离为60 ft±12 ft，且最遠伸长钻台负荷能力为150 t，平台其他性能指标维持不变。
2研究内容及相关技术路线
根据对国内外自升式钻井平台悬臂梁的充分调研及方案论证，最终采用的方案为在悬
臂梁首部加装两个可拆卸的外接加长段，使用时靠销子和螺栓固定在悬臂梁前端，不用时
拆卸下来进行存放
2.1主要研究内容
根据接长改造方案，需要对以下内容进行分析和研究。
（1）悬臂梁接长后的整体强度与刚度
对原悬臂梁加长段进行了设计，并对原悬臂梁进行加强，主要对悬臂梁腹板进行了加高和局部补强，建立接长后悬臂梁的有限元模型。分别对悬臂梁外伸40 ft、50 ft、60 ft及相应横移12 ft的工况进行了计算。计算结果表明，除个别应力集中点外，悬臂梁结构的屈服强度、屈曲强度均满足CCS规范要求，且最大垂向变形为130 mm.
2 平台体尾部支撑座及锁紧底座局部强度
悬臂梁外伸后，主要依靠平台尾部支撑座和首部锁紧座承担悬臂梁整个重量，尾部支撑座受向下压力，首部锁紧座受向上拉力。悬臂梁接长后，整个重量增大，且重心外移，首尾基座受力明显增大，因此需对尾部支撑座和首部锁紧座进行加强，以满足载荷的增加。建立加强后的首、尾基座有限元模型。按照最危险工况，即外伸60ft、横移12ft的工况对上述结构进行了强度校核计算。计算结果表明，除个别应力集中点外，平台体尾部支撑座及锁
紧底座结构的屈服强度、屈曲强度均满足CCS规范要求。
（3）连接销孔及销子的强度计算
两个外接加长段依靠销子与原悬臂梁连接，是悬臂梁外伸时受力最大的关键结构，因此需要对连接销子和销孔的强度进行分析校核。对销子的剪切强度和挤压强度进行了手工校核，计算结果的最大UC值为0.79，满足相关规范要求;通过对销孔进行有限元分析及应力云图显示结果表明，销孔的强度也满足CCS规范要求。
（4）悬臂梁滑移装置及滑移底座强度
悬臂梁接长改造后，悬臂梁包括钻台重量预估增加约100 t，因此造成悬臂梁滑移装置的外推力增加，通过计算单侧油缸的最大推力至少为420 t，而目前原有滑移装置的最大推力不能满足改造后需求，因此需更换能力更大的悬臂梁滑移装置。推力增加后，需对原滑移装置底座进行加强，并进行强度分析，建立有限元模型。计算结果表明，加强后的滑移装置底座强度满足CCS规范要求。
（5）改造工程对平台整体性能的影响
整个悬臂梁接长改造工程重量增加预估100 t，原平台整体作业重量为10418 t（包括可变载荷），占总重量的0.96%，因此对原平台重量、重心影响很小，可以认为平台原拖航稳性、站立状态的抗风暴能力、作业能力及升降系统能力的各项性能指标维持不变。
2.2主要技术路线
根据上述研究内容，制定的技术路线如下图1所示。
3 改造工程实施及后作业检验
施工过程中攻克了悬臂梁移出和回装、销子插拔机构设计和制作、滑移装置的改造和升级、悬臂梁称重、悬臂梁滑移方案、悬臂梁负荷试验等技术难点，严格把控施工工艺和施工质量，最终按期圆满完成所有改造工程，并顺利完成悬臂梁负荷试验，通过外观、测量、探伤等检验。
目标平台完成悬臂梁接长改造工程后，立即赴渤海湾某一井位进行生产井钻井作业，期间整个改造接长后的悬臂梁进行了外伸作业，且作业者对悬臂梁进行了全程严密监测，使用状态良好，平台安全作业2个月后迁移至另一作业井位，目前整个平台安全作业情况良好。
4 结语
本文以渤海油田一个实际白升式钻井平台悬臂梁改造工程为案例，阐述了此改造工程从实际生产需求分析、改造目标确定、方案研究及形成相关技术路线、船厂施工到出厂后作业的整个流程，并详细介绍了悬臂梁改造接长对平台带来的一系列连锁影响和应对措施，对其他海洋工程装备的改造具有一定的指导意义。同时，改造工程的成功为作业者带来巨大的经济收益。需要一提的是，对于海上油气田的开发来说，海洋工程装备的相关改造往往是牵一发而动全身，因此改造前应充分论证、认真研究，确保各方面万无一失后才可开始设计施工。
参考文献
[1]陈宏，李春祥.自升式钻井平台的发展综述[J].中国海洋平台，2017，22（6）：12-16.
[2]陈宏.自升式钻井平台的最新进展[J].中国海洋平台，2018，23（5）：11-17