论文部分内容阅读
摘 要：自升式钻井平台的悬臂梁系统是关键结构，在设计规定的悬臂梁移动最大范围位置，通过利用钻台游动系统提升驳船和在立根盒上施加压载铁的办法对悬臂梁进行负荷试验，测量并记录悬臂梁结构发生的挠度变形量，用以验证悬臂梁的结构强度，是一种被船级社认可的、较为优化的方案。悬臂梁的最大负荷设置，应符合船级社规范要求。试验同时也对井架及整个游动系统（顶驱、钻井绞车、游车、天车）等进行了负载试验，验证其性能，本方案优化了试验步骤，大大提高了试验效率和安全。
关键词：悬臂梁 最大负载 变形 试验
中图分类号：TE2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（c）-0087-02
目前，随着国际社会对于石油能源的需求越来越大，海洋石油的勘探开发力度也大幅提高，海洋石油钻井平台建造数量越来越多，悬臂梁式钻井平台由于可以在一个位置进行多口丛式井的钻探而备受欢迎。在建造钻井平台的过程中，悬臂梁的负载试验非常关键，它可以确定悬臂梁在不同位置的负载能力，明确平台以后的作业载荷，关乎到整个平台的安全。本文对整个悬臂梁负载试验的程序进行了优化，采用钻台游动系统提升驳船和在立根盒上施加压载铁的办法模拟悬臂梁载荷对其进行负荷试验，系统阐述了试验过程的注意事项和工作重点，特别是对试验过程中可能存在的安全隐患提出了针对性的措施，为整个试验过程安全顺利的进行提供了技术指导和安全保障。
1 说明事项
（1）在悬臂梁负荷试验前，需提前将技术文件，图纸和方案提交船东、船检人员审核，并得到相关人员认可后方可进行操作。
（2）悬臂梁负荷试验必须在悬臂梁称重试验结束后，得到准确的悬臂梁和钻台重量重心后方可进行。
（3）所有参与试验的人员必须熟悉试验程序，明确各自岗位职责，保证分工明确，在试验过程中由专人统一协调指挥。
（4）要求做试验的当天天气状况良好、风力小于4级、浪高小于1m，且当日最高潮距离平台下底面不小于3英尺（约0.92 m）。
（5）对试验海域进行一定的地质调查和计算，确保试验过程中不会出现桩腿下沉导致平台倾斜的风险。
（6）对于在试验过程中可能存在的潜在风险要提前做好应对措施。
2 试验总体方案
首先需要明确悬臂梁的负载主要包括以下3个部分：大钩载荷，立根载荷，转盘载荷。
总体方案是针对悬臂梁移到最外侧位置、钻台中心移至左/右舷最外侧位置进行悬臂梁负载试验。首先用足大钩载荷（基本设计中明确了此位置的大钩载荷），准备一艘驳船用于模拟大钩载荷，对其进行压载水配载，使其总重量等于基本设计中的大钩载荷，此时转盘载荷为零，剩余的立根载荷则用一定重量的压载铁加在立根盒上（基本设计中已经明确了此位置的悬臂梁载荷的数值，用这个数值减去此位置的大钩载荷得到的数值就是应该添加的压载铁的重量）。通过吊索具将驳船与顶驱吊环连接（如附图1所示），然后用钻井绞车将整个驳船提离水面完成悬臂梁负荷试验，并测量记录悬臂梁结构发生的挠性变形量。
3 试验前准备工作
（1）检查平台和悬臂梁所有设计修改工作已经完成，并保证施工修改已经完成。
（2）悬臂梁负荷试验前，平台的升降试验必须完成。
（3）平台配载工作完成，保证悬臂梁，钻台移动到试验位置时整个船体重心在基本设计规定的范围之内。
（4）钻台、悬臂梁上设备设施安装完成。
（5）井架整个游动系统（钻井绞车、游车、顶驱等设备）安装调试完成。
（6）升起平台前，必须完成平台的预压载工作，以避免在试验过程中出现桩腿下沉导致平台倾斜的风险。
（7）查验并保证下列系统调试完毕，工装处于可工作状态：电力供应系统；升降系统。
悬臂梁和钻台的液压移动系统；平台各舱压载系统；悬臂梁及钻台的固定装置；影响悬臂梁的所有其它相关联系统
（8）检查并保证参加此次负荷试验的驳船及相应试验载荷准备完毕，布置在试验指定区域。需提供船东和船检该驳船的自重以及其它一些相应资料。
（9）使用驳船前，需对该驳船的自重、重心和预压载水重量、重心和提前放入的潜水泵重量重心进行计算、核实，确保准确无误。确认在驳船压载舱内已有醒目水线标志（若没有，需重新打上）。在该驳船艏、艉以及左右舷两侧外板上分别做出醒目吃水线标志（线垂直间距为10 mm），并在岸边架上若干水准仪。当驳船打入预定压载水时观察吃水线变化，保证总压载水重量一定的前提下，驳船在海面上处于平浮状态。此项措施关系到吊装驳船的安全性，需要指定专人负责并跟踪落实。
（10）驳船上要焊接足够强度的标准形式眼板，要求分布均匀，使驳船能够平稳吊起，要求试验前，对使用的眼板进行核实并作MT探伤处理，确认无误方可试验。
（11）检查和准备此次试验中所用的吊索具，要求吊索具满足负荷试验要求，并提供相应证书，满足船东、船检要求。
（12）检查确定此次试验中所用的所有测量设备和通讯设备完好，并提前布置完毕。
（13）检查平台此次试验的海域无影响此次试验的障碍物；在悬臂梁和钻台的行程区域，无影响悬臂梁和钻台行程的阻碍物。
（14）检查所有为记录偏移量所作的标示，并标示和安置在合适位置。
4 试验程序
（1）起升平台到气隙高度为2 m。
（2）分别在悬臂梁左右两侧标记5个点，并在左右侧甲板上各架设一部水平仪用以测量悬臂梁的变形量，如图1所示。
（3）移动悬臂梁到最外侧位置，移动钻台到最左侧位置，为防止出现滑移风险，必须安装固定楔铁。
（4）要求平台升起前，驳船预先到达指定位置，且驳船先处于空载状态。根据预先制定的配载计划，向驳船各舱室内加压载水。 注意事项：①应均匀加载以避免驳船出现不稳定情况。②加载压载水时，应分三个阶段加载，派专人记录下驳船处于空载以及三个阶段时的吃水变化，并在每个阶段对驳船进行调平，在保证压载水总重量一定的前提下，最终保证驳船前后左右吃水一致，前后左右吃水差不超过50 mm。③加载在悬臂梁上的总负荷（包括驳船自重、压载水、潜水泵及软管、立杆盒上的压载铁、除钻台起重系统外的额外吊索具重量总和）等于基本设计最大载荷，不得超载。现场派专人注意观察，避免驳船压载水过量。
（5）平台升起后，通过吊索具将钻台顶驱吊环和驳船连接，缓慢上提钻井绞车并配合潮水落潮，使驳船底部升至距离水面1～2英尺（约0.3 m～0.6 m）。
（6）在使用钻井绞车上提驳船过程中，严密观察司钻室内绞车悬重读数，分别在读数达到驳船总重量的25%、50%、75%以及100%负荷下各停留5分钟，用水平仪分别记录在此负荷情况下图1所示10个位置的悬臂梁变形量。记录内容填入附表1中。
（7）在100%负荷情况下保持上提状态15 min后，观察无异常现象，排出驳船内的压载水。排水要求两侧压载舱均匀排水，尽量保持驳船水平状态。
（8）然后下放钻井绞车，使驳船处于完全漂浮状态，将连接的吊索具从驳船上拆除。
（9）保持钻台立根盒上的配载重量重心不变，记录驳船卸载后图1所示10个位置的悬臂梁变形量。
（10）移动钻台至最右侧位置。
（11）根据基本设计中这个位置的悬臂梁负荷数据和大钩载荷数据，对驳船重新进行压载，操作步骤同4.4项相似，根据压载水配置，再通过吊索具将钻台顶驱吊环和驳船连接。加载在悬臂梁上的总负荷（包括驳船自重、压载水、潜水泵及软管、立杆盒上的压载铁、除钻台起重系统外的额外吊索具重量总和）等于基本设计最大载荷，不得超载。现场派专人注意观察，避免驳船压载水过量。
（12）用钻井绞车缓慢提升驳船并记录如图1所示10个位置的悬臂梁变形量以及司钻房内钻井绞车悬重读数。所有操作过程同上述第4.5项、4.6项相似。记录内容填入附表2中。
（13）在100%负荷情况下保持上提状态15分钟后，观察无异常现象，则排出驳船内的压载水。排水要求两侧压载舱均匀排水，尽量保持驳船水平状态。
（14）然后下放钻井绞车，使驳船处于完全漂浮状态，将连接的吊索具从驳船上拆除。
（15）保持钻台立根盒上的配载重量重心不变，记录卸载驳船后如图1所示10个位置的悬臂梁变形量。
（16）移动钻台至悬臂梁中心线位置，完全移走钻台立根盒上的压载铁，记录悬臂梁完全卸载后如图一所示标定的10个位置的悬臂梁变形量。记录内容填入附表2中。
（17）移走驳船，保持平台高度不变，打掉铁楔块，回收悬臂梁到固定位置，同时监控回收过程中液压系统压力情况，以及回收过程中是否出现移动阻碍异常情况的出现。
（18）整个悬臂梁负荷试验结束。
5 试验完成
悬臂梁负荷试验后，以下结构需进行外观检查和MT探伤检查以确保在负荷试验中结构未被损坏。
（1）悬臂梁结构（悬臂梁重要结构，如下底面板相关联的焊缝需MT探伤抽查）。
（2）平台艉封板内外需MT探伤抽查。
（3）锁紧座、支撑座、顶推座以及导向座与主甲板的连接处需MT探伤抽查。
（4）锁紧座上部结构需进行MT探伤抽查。
（5）吊装用吊索具进行外观检查。
（6）驳船吊耳进行 MT探伤检查。
（7）顶驱吊环MT进行探伤。
6 结论
悬臂梁负荷试验是一项系统的，庞大的工程项目，必须做到程序完善、准备工作充分、安全防范措施到位才能顺利的完成，通过严谨有效的组织和实施，可以准确测量悬臂梁在承受不同载荷情况下的变形量和结构强度。经过试验得出的悬臂梁负荷试验结果，为以后生产过程中明确悬臂梁载荷提供了有力的理论保证。
参考文献
[1]KAN TAN 6 OPERATING MANUAL.PPL SHIPYARD PTE.LTD.
关键词：悬臂梁 最大负载 变形 试验
中图分类号：TE2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（c）-0087-02
目前，随着国际社会对于石油能源的需求越来越大，海洋石油的勘探开发力度也大幅提高，海洋石油钻井平台建造数量越来越多，悬臂梁式钻井平台由于可以在一个位置进行多口丛式井的钻探而备受欢迎。在建造钻井平台的过程中，悬臂梁的负载试验非常关键，它可以确定悬臂梁在不同位置的负载能力，明确平台以后的作业载荷，关乎到整个平台的安全。本文对整个悬臂梁负载试验的程序进行了优化，采用钻台游动系统提升驳船和在立根盒上施加压载铁的办法模拟悬臂梁载荷对其进行负荷试验，系统阐述了试验过程的注意事项和工作重点，特别是对试验过程中可能存在的安全隐患提出了针对性的措施，为整个试验过程安全顺利的进行提供了技术指导和安全保障。
1 说明事项
（1）在悬臂梁负荷试验前，需提前将技术文件，图纸和方案提交船东、船检人员审核，并得到相关人员认可后方可进行操作。
（2）悬臂梁负荷试验必须在悬臂梁称重试验结束后，得到准确的悬臂梁和钻台重量重心后方可进行。
（3）所有参与试验的人员必须熟悉试验程序，明确各自岗位职责，保证分工明确，在试验过程中由专人统一协调指挥。
（4）要求做试验的当天天气状况良好、风力小于4级、浪高小于1m，且当日最高潮距离平台下底面不小于3英尺（约0.92 m）。
（5）对试验海域进行一定的地质调查和计算，确保试验过程中不会出现桩腿下沉导致平台倾斜的风险。
（6）对于在试验过程中可能存在的潜在风险要提前做好应对措施。
2 试验总体方案
首先需要明确悬臂梁的负载主要包括以下3个部分：大钩载荷，立根载荷，转盘载荷。
总体方案是针对悬臂梁移到最外侧位置、钻台中心移至左/右舷最外侧位置进行悬臂梁负载试验。首先用足大钩载荷（基本设计中明确了此位置的大钩载荷），准备一艘驳船用于模拟大钩载荷，对其进行压载水配载，使其总重量等于基本设计中的大钩载荷，此时转盘载荷为零，剩余的立根载荷则用一定重量的压载铁加在立根盒上（基本设计中已经明确了此位置的悬臂梁载荷的数值，用这个数值减去此位置的大钩载荷得到的数值就是应该添加的压载铁的重量）。通过吊索具将驳船与顶驱吊环连接（如附图1所示），然后用钻井绞车将整个驳船提离水面完成悬臂梁负荷试验，并测量记录悬臂梁结构发生的挠性变形量。
3 试验前准备工作
（1）检查平台和悬臂梁所有设计修改工作已经完成，并保证施工修改已经完成。
（2）悬臂梁负荷试验前，平台的升降试验必须完成。
（3）平台配载工作完成，保证悬臂梁，钻台移动到试验位置时整个船体重心在基本设计规定的范围之内。
（4）钻台、悬臂梁上设备设施安装完成。
（5）井架整个游动系统（钻井绞车、游车、顶驱等设备）安装调试完成。
（6）升起平台前，必须完成平台的预压载工作，以避免在试验过程中出现桩腿下沉导致平台倾斜的风险。
（7）查验并保证下列系统调试完毕，工装处于可工作状态：电力供应系统；升降系统。
悬臂梁和钻台的液压移动系统；平台各舱压载系统；悬臂梁及钻台的固定装置；影响悬臂梁的所有其它相关联系统
（8）检查并保证参加此次负荷试验的驳船及相应试验载荷准备完毕，布置在试验指定区域。需提供船东和船检该驳船的自重以及其它一些相应资料。
（9）使用驳船前，需对该驳船的自重、重心和预压载水重量、重心和提前放入的潜水泵重量重心进行计算、核实，确保准确无误。确认在驳船压载舱内已有醒目水线标志（若没有，需重新打上）。在该驳船艏、艉以及左右舷两侧外板上分别做出醒目吃水线标志（线垂直间距为10 mm），并在岸边架上若干水准仪。当驳船打入预定压载水时观察吃水线变化，保证总压载水重量一定的前提下，驳船在海面上处于平浮状态。此项措施关系到吊装驳船的安全性，需要指定专人负责并跟踪落实。
（10）驳船上要焊接足够强度的标准形式眼板，要求分布均匀，使驳船能够平稳吊起，要求试验前，对使用的眼板进行核实并作MT探伤处理，确认无误方可试验。
（11）检查和准备此次试验中所用的吊索具，要求吊索具满足负荷试验要求，并提供相应证书，满足船东、船检要求。
（12）检查确定此次试验中所用的所有测量设备和通讯设备完好，并提前布置完毕。
（13）检查平台此次试验的海域无影响此次试验的障碍物；在悬臂梁和钻台的行程区域，无影响悬臂梁和钻台行程的阻碍物。
（14）检查所有为记录偏移量所作的标示，并标示和安置在合适位置。
4 试验程序
（1）起升平台到气隙高度为2 m。
（2）分别在悬臂梁左右两侧标记5个点，并在左右侧甲板上各架设一部水平仪用以测量悬臂梁的变形量，如图1所示。
（3）移动悬臂梁到最外侧位置，移动钻台到最左侧位置，为防止出现滑移风险，必须安装固定楔铁。
（4）要求平台升起前，驳船预先到达指定位置，且驳船先处于空载状态。根据预先制定的配载计划，向驳船各舱室内加压载水。 注意事项：①应均匀加载以避免驳船出现不稳定情况。②加载压载水时，应分三个阶段加载，派专人记录下驳船处于空载以及三个阶段时的吃水变化，并在每个阶段对驳船进行调平，在保证压载水总重量一定的前提下，最终保证驳船前后左右吃水一致，前后左右吃水差不超过50 mm。③加载在悬臂梁上的总负荷（包括驳船自重、压载水、潜水泵及软管、立杆盒上的压载铁、除钻台起重系统外的额外吊索具重量总和）等于基本设计最大载荷，不得超载。现场派专人注意观察，避免驳船压载水过量。
（5）平台升起后，通过吊索具将钻台顶驱吊环和驳船连接，缓慢上提钻井绞车并配合潮水落潮，使驳船底部升至距离水面1～2英尺（约0.3 m～0.6 m）。
（6）在使用钻井绞车上提驳船过程中，严密观察司钻室内绞车悬重读数，分别在读数达到驳船总重量的25%、50%、75%以及100%负荷下各停留5分钟，用水平仪分别记录在此负荷情况下图1所示10个位置的悬臂梁变形量。记录内容填入附表1中。
（7）在100%负荷情况下保持上提状态15 min后，观察无异常现象，排出驳船内的压载水。排水要求两侧压载舱均匀排水，尽量保持驳船水平状态。
（8）然后下放钻井绞车，使驳船处于完全漂浮状态，将连接的吊索具从驳船上拆除。
（9）保持钻台立根盒上的配载重量重心不变，记录驳船卸载后图1所示10个位置的悬臂梁变形量。
（10）移动钻台至最右侧位置。
（11）根据基本设计中这个位置的悬臂梁负荷数据和大钩载荷数据，对驳船重新进行压载，操作步骤同4.4项相似，根据压载水配置，再通过吊索具将钻台顶驱吊环和驳船连接。加载在悬臂梁上的总负荷（包括驳船自重、压载水、潜水泵及软管、立杆盒上的压载铁、除钻台起重系统外的额外吊索具重量总和）等于基本设计最大载荷，不得超载。现场派专人注意观察，避免驳船压载水过量。
（12）用钻井绞车缓慢提升驳船并记录如图1所示10个位置的悬臂梁变形量以及司钻房内钻井绞车悬重读数。所有操作过程同上述第4.5项、4.6项相似。记录内容填入附表2中。
（13）在100%负荷情况下保持上提状态15分钟后，观察无异常现象，则排出驳船内的压载水。排水要求两侧压载舱均匀排水，尽量保持驳船水平状态。
（14）然后下放钻井绞车，使驳船处于完全漂浮状态，将连接的吊索具从驳船上拆除。
（15）保持钻台立根盒上的配载重量重心不变，记录卸载驳船后如图1所示10个位置的悬臂梁变形量。
（16）移动钻台至悬臂梁中心线位置，完全移走钻台立根盒上的压载铁，记录悬臂梁完全卸载后如图一所示标定的10个位置的悬臂梁变形量。记录内容填入附表2中。
（17）移走驳船，保持平台高度不变，打掉铁楔块，回收悬臂梁到固定位置，同时监控回收过程中液压系统压力情况，以及回收过程中是否出现移动阻碍异常情况的出现。
（18）整个悬臂梁负荷试验结束。
5 试验完成
悬臂梁负荷试验后，以下结构需进行外观检查和MT探伤检查以确保在负荷试验中结构未被损坏。
（1）悬臂梁结构（悬臂梁重要结构，如下底面板相关联的焊缝需MT探伤抽查）。
（2）平台艉封板内外需MT探伤抽查。
（3）锁紧座、支撑座、顶推座以及导向座与主甲板的连接处需MT探伤抽查。
（4）锁紧座上部结构需进行MT探伤抽查。
（5）吊装用吊索具进行外观检查。
（6）驳船吊耳进行 MT探伤检查。
（7）顶驱吊环MT进行探伤。
6 结论
悬臂梁负荷试验是一项系统的，庞大的工程项目，必须做到程序完善、准备工作充分、安全防范措施到位才能顺利的完成，通过严谨有效的组织和实施，可以准确测量悬臂梁在承受不同载荷情况下的变形量和结构强度。经过试验得出的悬臂梁负荷试验结果，为以后生产过程中明确悬臂梁载荷提供了有力的理论保证。
参考文献
[1]KAN TAN 6 OPERATING MANUAL.PPL SHIPYARD PTE.LTD.