一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)榮譽(yù)表彰

2018年12月20日，《一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)》獲得第二十屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。

結(jié)合說(shuō)明書附圖1，2，3，4對(duì)《一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)》做進(jìn)一步描述：移動(dòng)底座5、移動(dòng)裝置6、移動(dòng)支撐軌道7、換向轉(zhuǎn)盤8、主軸9、轉(zhuǎn)動(dòng)軸10、驅(qū)動(dòng)電機(jī)13構(gòu)成。

自升式平臺(tái)主體2依靠升降裝置3將樁腿1下放到海底，使平臺(tái)在海上就位后，鉆井模塊4可通過(guò)移動(dòng)裝置6在移動(dòng)支撐軌道7上向要求方位移動(dòng)，并伸出自升式平臺(tái)主體2外進(jìn)行對(duì)叢式井組15進(jìn)行鉆井作業(yè)，當(dāng)一個(gè)方位的井位完成后，鉆井模塊4由移動(dòng)裝置6反向推動(dòng)到換向轉(zhuǎn)盤8上固定，驅(qū)動(dòng)電機(jī)13帶動(dòng)主動(dòng)齒輪12，驅(qū)動(dòng)焊接在轉(zhuǎn)動(dòng)軸10上的齒圈11，使換向轉(zhuǎn)盤8轉(zhuǎn)向另外一個(gè)作業(yè)方位，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，由焊接在轉(zhuǎn)動(dòng)軸10上的環(huán)形扶正圈14依靠主軸9進(jìn)行換向轉(zhuǎn)動(dòng)定位，當(dāng)焊接在自升式平臺(tái)主體2甲板面的移動(dòng)支撐軌道7和焊接在換向轉(zhuǎn)盤8上的移動(dòng)支撐軌道7對(duì)接后，鉆井模塊4可通過(guò)移動(dòng)裝置6在移動(dòng)支撐軌道7向另一要求方位移動(dòng)，移動(dòng)到自升式平臺(tái)主體2外進(jìn)行另一方位的叢式井組15鉆井作業(yè)。這樣反復(fù)使用，可滿足平臺(tái)一次就位后的多方位鉆井作業(yè)的要求。

移動(dòng)裝置6有液壓缸加移動(dòng)機(jī)爪式和齒輪齒條式兩種。液壓缸加移動(dòng)機(jī)爪式由液壓缸16和移動(dòng)機(jī)爪17組成，液壓缸16一端固定在移動(dòng)底座5上，另一端通過(guò)液壓桿和移動(dòng)機(jī)爪17連接，移動(dòng)機(jī)爪17通過(guò)與移動(dòng)支撐軌道7的通孔相互作用使鉆井模塊4前進(jìn)或后退。齒輪齒條式由齒輪19和齒條18組成，齒輪19通過(guò)聯(lián)軸器與移動(dòng)電機(jī)20連接，齒條18焊接在移動(dòng)底座5上，通過(guò)齒輪19轉(zhuǎn)動(dòng)相互作用使鉆井模塊4前進(jìn)或后退。

1.一種海上多方位鉆井的自升式平臺(tái)，包括樁腿（1）、自升式平臺(tái)主體（2）、升降裝置（3）、鉆井模塊（4），其特征是：該平臺(tái)還包括移動(dòng)底座（5）、移動(dòng)裝置（6）、移動(dòng)支撐軌道（7）、換向轉(zhuǎn)盤（8）、主軸（9）、轉(zhuǎn)動(dòng)軸（10）、驅(qū)動(dòng)電機(jī)（13），主軸（9）固定在自升式平臺(tái)主體（2）中間，轉(zhuǎn)動(dòng)軸（10）套裝在主軸（9）外，轉(zhuǎn)動(dòng)軸（10）上部圓周外安裝有齒圈（11），與齒圈（11）嚙合均布安裝有6個(gè)主動(dòng)齒輪（12），主動(dòng)齒輪（12）通過(guò)聯(lián)軸器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)（13）連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)（13）固定在自升式平臺(tái)主體（2）上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸（10）上端固定安裝有換向轉(zhuǎn)盤（8），換向轉(zhuǎn)盤（8）與自升式平臺(tái)主體（2）的上甲板保持在一個(gè)水平面上，并安裝有2條平行的移動(dòng)支撐軌道（7），移動(dòng)支撐軌道（7）加工成凸?fàn)?，移?dòng)底座（5）加工成倒凹狀，凹凸配合實(shí)現(xiàn)定向移動(dòng)，自升式平臺(tái)主體（2）的上甲板與換向轉(zhuǎn)盤（8）上的移動(dòng)支撐軌道（7）相對(duì)應(yīng)的位置也安裝有同樣的軌道，移動(dòng)支撐軌道（7）上安裝有移動(dòng)底座（5），移動(dòng)底座（5）上安裝有鉆井模塊（4），換向轉(zhuǎn)盤（8）為圓形，并與自升式平臺(tái)主體（2）的上甲板中心孔相配合，在同一水平面上，自升式平臺(tái)主體（2）甲板面多個(gè)方向上安裝有移動(dòng)支撐軌道（7）。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上多方位鉆井的自升式平臺(tái)，其特征是主軸（9）的下部與轉(zhuǎn)動(dòng)軸（10）還套裝有一環(huán)形扶正圈（14）。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上多方位鉆井的自升式平臺(tái)，其特征是移動(dòng)裝置（6）有液壓缸式或者齒輪齒條式兩種，液壓缸式移動(dòng)裝置（6）的液壓缸（16）一端安裝在移動(dòng)底座（5）上，另一端通過(guò)液壓桿與移動(dòng)機(jī)爪（17）連接，移動(dòng)機(jī)爪（17）安插在移動(dòng)支撐軌道（7）上的孔中，齒輪齒條式的齒條（18）安裝在移動(dòng)底座（5）上，齒輪（19）與齒條（18）嚙合并通過(guò)聯(lián)軸器與安裝在自升式平臺(tái)主體（2）上的移動(dòng)電機(jī)（20）連接。

《一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)》涉及的是一種海上多方位鉆井的自升式平臺(tái)，屬于機(jī)械領(lǐng)域。

圖1是海上多方位鉆井自升式平臺(tái)側(cè)視示意圖；

圖2是海上多方位鉆井自升式平臺(tái)俯視示意圖；

圖3是液壓式移動(dòng)裝置示意圖；

圖4是齒輪齒條式移動(dòng)裝置示意圖；

1.樁腿，2.自升式平臺(tái)主體，3.升降裝置，4.鉆井模塊，5.移動(dòng)底座，6.移動(dòng)裝置，7.移動(dòng)支撐軌道，8.換向轉(zhuǎn)盤，9.主軸，10.轉(zhuǎn)動(dòng)軸，11.齒圈，12.主動(dòng)齒輪，13.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，14.環(huán)形扶正圈，15.叢式井組，16.液壓缸，17.移動(dòng)機(jī)爪，18.齒條，19.齒輪，20.移動(dòng)電機(jī)。

一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)專利目的

《一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)》要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種海上多方位鉆井的自升式平臺(tái)，該平臺(tái)能夠在一次就位后有效地完成多方向、多井組的鉆井作業(yè)，解決常規(guī)海洋鉆井平臺(tái)只能單方向鉆井工作的難題，《一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)》的目的是為海上油氣勘探開(kāi)發(fā)提供一種多方位鉆井的自升式平臺(tái)。

一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)技術(shù)方案

《一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)》是這樣實(shí)現(xiàn)的：該平臺(tái)包括移動(dòng)底座、移動(dòng)裝置、移動(dòng)支撐軌道、換向轉(zhuǎn)盤、主軸、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，主軸固定在自升式平臺(tái)主體中間，轉(zhuǎn)動(dòng)軸套裝在主軸外，轉(zhuǎn)動(dòng)軸上部圓周外安裝有齒圈，均布安裝6個(gè)主動(dòng)齒輪與齒圈嚙合，主動(dòng)齒輪通過(guò)聯(lián)軸器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定在自升式平臺(tái)主體上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸上端固定安裝有換向轉(zhuǎn)盤，換向轉(zhuǎn)盤與自升式平臺(tái)主體的上甲板保持在一個(gè)水平面上，并安裝有2條平行的移動(dòng)支撐軌道，自升式平臺(tái)主體的上甲板與換向轉(zhuǎn)盤上的移動(dòng)支撐軌道相對(duì)應(yīng)的位置也安裝有移動(dòng)支撐軌道，移動(dòng)支撐軌道上安裝有移動(dòng)底座，移動(dòng)底座上安裝有鉆井模塊，換向轉(zhuǎn)盤為圓形，并與自升式平臺(tái)主體的上甲板中心孔相配合，在同一水平面上，主軸的下部與轉(zhuǎn)動(dòng)軸還套裝有一環(huán)形扶正圈，移動(dòng)支撐軌道加工成凸?fàn)?，移?dòng)底座加工成倒凹狀，移動(dòng)裝置有液壓缸式或者齒輪齒條式兩種，液壓缸式移動(dòng)裝置的液壓缸一端安裝在移動(dòng)底座上，另一端通過(guò)液壓桿與移動(dòng)機(jī)爪連接，移動(dòng)機(jī)爪安插在移動(dòng)支撐軌道上的孔中，齒輪齒條式的齒條安裝在移動(dòng)底座上，齒輪與齒條嚙合并通過(guò)聯(lián)軸器與安裝在自升式平臺(tái)主體上的電機(jī)連接。

一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)改善相關(guān)

《一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)》具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）平臺(tái)一次就位后，可以在平臺(tái)周邊的要求范圍內(nèi)進(jìn)行多方位的鉆井作業(yè)，而不用反復(fù)的升降、轉(zhuǎn)向、壓載、固定平臺(tái)，大大降低了作業(yè)準(zhǔn)備費(fèi)用。

（2）平臺(tái)一次就位多方位作業(yè)的特點(diǎn)，可以保護(hù)海底地基不會(huì)因?yàn)槎啻螇狠d、固定而造成破壞，保障了平臺(tái)和平臺(tái)工作人員的安全。

（3）平臺(tái)的多方位鉆井模式，為海上采油新技術(shù)和固定采油平臺(tái)新模式的進(jìn)一步發(fā)展提供了有效的技術(shù)支撐。

（4）轉(zhuǎn)盤式換向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不僅可用于自升式平臺(tái)，還可以推廣到坐底式平臺(tái)、半潛式平臺(tái)以及固定式修井平臺(tái)應(yīng)用，具有非常高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

（5）平臺(tái)主體的形狀不小于四變形，也可以建造為六邊或者八邊形，其經(jīng)濟(jì)效益更加明顯。

自升式鉆井平臺(tái)在海上油氣田的勘探開(kāi)發(fā)中，占據(jù)著非常重要的地位。平臺(tái)配備鉆井模塊，海上就位后，依靠懸臂梁沿著軌道伸出平臺(tái)主體打叢式井組。對(duì)于常規(guī)自升式鉆井平臺(tái)，懸臂梁只能沿一個(gè)方向移動(dòng)，故平臺(tái)只能在此方向上進(jìn)行鉆井作業(yè)。隨著鉆井新技術(shù)和海上開(kāi)發(fā)新模式的發(fā)展并基于經(jīng)濟(jì)性考慮，如果在某一區(qū)域發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)油區(qū)，需要在此區(qū)域盡量小的范圍內(nèi)多方位打叢式井組以提高產(chǎn)能。利用截至2011年9月的平臺(tái)，需要多次就位方能滿足上述要求。然而，如果在同一海域?qū)ψ陨狡脚_(tái)進(jìn)行多次升降、壓載、轉(zhuǎn)向，該處地基將受到嚴(yán)重破壞，無(wú)法保證平臺(tái)的坐底穩(wěn)性，導(dǎo)致平臺(tái)發(fā)生傾覆的危險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅平臺(tái)自身和工作人員的安全。

《一種海上多方位石油鉆井自升式平臺(tái)》正是為實(shí)現(xiàn)上述要求而設(shè)計(jì)的，目的在于采用轉(zhuǎn)盤式換向機(jī)構(gòu)和多方向的移動(dòng)支撐軌道，將平臺(tái)上原有的鉆井模塊移動(dòng)到轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)盤上進(jìn)行換向并與其他方位的軌道進(jìn)行對(duì)接，解決常規(guī)平臺(tái)僅能在一個(gè)方向進(jìn)行鉆井作業(yè)、不能多方向鉆井的工作難題，有效解決在指定區(qū)域內(nèi)完成多方位、多井組鉆井作業(yè)的目的。

由上部結(jié)構(gòu)(甲板)和樁腿組成。上部結(jié)構(gòu)可沿樁腿升降(由氣動(dòng)、液壓或電動(dòng)的升降機(jī)驅(qū)動(dòng)),以適應(yīng)不同水深條件作業(yè)的要求。上部結(jié)構(gòu)是一個(gè)浮力相當(dāng)大的駁船形浮體。鉆井前,樁腿下降,插到海底,上部結(jié)構(gòu)被頂起脫離海面,在平臺(tái)的頂面進(jìn)行作業(yè)。鉆井后,升降機(jī)構(gòu)先把上部結(jié)構(gòu)降回海面,再拔起樁腿即可轉(zhuǎn)移。工作水深為十幾米到上百米。平臺(tái)無(wú)動(dòng)力裝置,不能自航。2100433B

自升式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)工作原理與自升式鉆井船類似，都是利用可上下移動(dòng)平臺(tái)安裝油田生產(chǎn)設(shè)施，所不同的是用油氣處理設(shè)備和儲(chǔ)油設(shè)施替代鉆井設(shè)施，它利用了鉆井船船體、樁腿等載體實(shí)現(xiàn)了固定平臺(tái)的作用。當(dāng)自升式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)處于站立作業(yè)狀態(tài)時(shí)，它類似于樁基的固定平臺(tái)；而當(dāng)遷移拖航時(shí)，它將樁腿上升并依靠平臺(tái)船體部分浮力實(shí)現(xiàn)自浮拖航，因而它又具有浮體的特性，自升式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)從設(shè)計(jì)上應(yīng)具備固定平臺(tái)和浮體的特性。

利用自升式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)進(jìn)行邊際油田開(kāi)發(fā)工作，無(wú)論是在安裝、操作還是在技術(shù)成熟度上都存在著明顯的優(yōu)勢(shì)：自升式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)安裝和遷移作業(yè)方便，可以在一定程度上降低安裝和遷移費(fèi)用；建造技術(shù)成熟、操作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)多；和固定平臺(tái)作業(yè)類似，該自升式平臺(tái)沒(méi)有波浪條件下的搖擺狀態(tài)，方便作業(yè)人員的操作與生活。另外，自升式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)已國(guó)產(chǎn)化，簡(jiǎn)化井口平臺(tái)與井口平臺(tái)的連接簡(jiǎn)化，國(guó)際市場(chǎng)舊鉆井船改裝生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)等可行方案都有助于降低油田工程的造價(jià)。但是自升式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)也存在著一些不足，比如說(shuō)作業(yè)水深不宜太大，理想作業(yè)水深為20~50米；不能在嚴(yán)重冰區(qū)作業(yè)；由于升降機(jī)構(gòu)能力與可靠性緣故，儲(chǔ)油量不能過(guò)大等等。

沉墊自升式鉆進(jìn)平臺(tái)又稱為樁腿式鉆井平臺(tái)，是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的鉆井平臺(tái)。自升式平臺(tái)在工作時(shí)用升降機(jī)構(gòu)將平臺(tái)舉升到海面以上，使之免受海浪沖擊，依靠樁腿的支撐站立在海底進(jìn)行鉆井作業(yè)工作，完成任務(wù)后，降下平臺(tái)到海面，拔起樁腿并將其升至拖航位置，即可拖航到下一個(gè)井位進(jìn)行作業(yè)工作。

沉墊自升式鉆進(jìn)平臺(tái)在合適的水深環(huán)境中工作穩(wěn)定性良好，在大多數(shù)海況下，幾乎都能維持工作，因此發(fā)展較為迅速。沉墊自升式鉆進(jìn)平臺(tái)的數(shù)量能占到移動(dòng)式鉆井裝置總數(shù)的1/2。另外，沉墊自升式鉆進(jìn)平臺(tái)還具備一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是所需鋼材少，且造價(jià)低。雖然沉墊自升式鉆進(jìn)平臺(tái)在作業(yè)中存在著若干有利條件，但在平臺(tái)轉(zhuǎn)移和安裝過(guò)程中，尚存在著一些不足。比如說(shuō)，當(dāng)平臺(tái)移位時(shí)，由于樁腿升得很高，造成重心高，穩(wěn)性差，抗風(fēng)能力差；當(dāng)隨著拖船到新井位時(shí)，平臺(tái)在水面因風(fēng)浪導(dǎo)致?lián)u蕩不已，使樁腿下降到將要著底時(shí)，有可能弄壞樁腿；當(dāng)海洋環(huán)境惡劣，大風(fēng)暴來(lái)臨時(shí)，因急需拔腿移位，也有可能產(chǎn)生拔不出樁腿的危險(xiǎn)，如果作業(yè)區(qū)海流較強(qiáng)，插進(jìn)海底的樁腿，還有可能被海流沖刷而滑動(dòng)，甚至喪失支承能力。