自升式钻井平台的基本组成
2012-2-17 14:12:20 来源：中国船舶与海洋工程网信息中心

　　桩腿及桩靴

　　桩腿是自升式钻井平台的关键部位，当自升式钻井平台实施作业的时候，需通过升降机构将平台举升到海面以上安全高度，接着进行桩腿的插桩，并由桩靴来支撑整个平台。典型的自升式钻井平台有3个独立桩腿，每个桩腿根部设计有桩靴。世界第一艘三桩腿自升式钻井平台“天蝎号”于1956年在美国建成并投入使用，该设计大胆采用了创新的桁架式桩腿及齿条和齿轮升降系统，该平台型长56.7米，型宽45.7米，桩腿长42.7米，总重4000吨，是现代自升式钻井平台的雏形。

　　桩腿结构有圆柱式、封闭式、桁架式等，新一代自升式钻井平台桩腿大多采用桁架式。桁架式桩腿能够极大地减少水阻力和波浪载荷的影响，从而使作业水深得以大幅提升，能深达120米或者更深。桁架式桩腿多采用高强度钢、大臂厚、小管径臂厚比的主弦管和支撑管，管节点一般采用高强度、高刚度的“X”和逆“K”形，以减小节点数量。

　　桩靴是独立插桩式海洋自升式钻井平台在海上安全钻井的关键，用来承担海底对平台的支撑力。自升式平台依据其桩腿和桩靴的形式可分为2种：一是由桩靴支撑的，独立桁架式桩腿的自升式平台；二是席地支撑的自升式平台，该席地将所有的桩腿连接在一起。

　　独立桁架式桩腿的自升式平台的优点是桩腿之间的机械独立性。因为这个性能，平台可以安装在略微倾斜或不平的海底。整个平台的稳定性就取决于其桩腿和桩靴的几何形状和直径。桩靴的形状和尺寸可根据作业的需求进行不断的更新改进，其受力面设计更加趋于受力均匀，而且能够承受更多的载荷要求。早期的桩靴形状为罐体形状，直径在5-10米左右，从上世纪70年代开始，逐渐演变为“橄榄球形状”（俗称锥形），直径增加到了10-20米。

　　升降系统

　　升降系统作为自升式平台中的关键部分，在平台的设计制造中历来受到高度重视，其性能的优劣直接影响平台的安全和使用效果。自升式平台的升降系统大致分为两大类：齿轮齿条电动升降和孔穴插销液压升降。由于齿轮齿条式升降速度快、操作简单、易对井位，多为桁架式自升式钻井平台所采用。

　　齿轮齿条式升降系统由动力驱动系统、动力传递系统（主要包括齿轮齿条及相应的减速机构）和平台升降控制系统等3大部分组成。动力通过桩边马达驱动齿轮减速箱，然后传递给与齿条啮合的小齿轮．从而带动平台的升降。

　　锁紧装置

　　所有的升降装置都必须将环境、重力和运行时的载荷在平台与支腿之间进行转换。有些平台是依赖起升的齿轮来实现这一功能，但是大部分平台却是只在起升时依赖齿轮，而其他多数时间是依靠锁紧装置来实现这一功能的。

　　锁紧装置主要由夹锁紧液压缸、驱动液压缸及锁紧块等组成。通过驱动液压缸推动锁紧块与齿条接触，并与齿条紧紧啮合，通过上下两锁紧液压缸将锁紧块紧紧夹住，这样可将整个平台的重量施加在锁紧块上，以固定平台。液压驱动系统是将平台与锁紧块联系起来的一个纽带。在进行升降操作时，松开上下部夹紧液压缸，驱动液压缸回缩，即可将锁紧块与齿条脱开。

　　悬臂梁

　　自升式平台的钻台已经从早期的槽口式发展到当今的悬臂梁式。悬臂梁平台的设计建造，大大提升了自升式钻井平台的作业功能，从传统的纯勘探钻井发展到钻完井作业、修井作业和钻调整井等作业，大大减轻井口导管架平台的设计承载量，减少导管架平台的成本。目前，200米水深以内大陆架海域的油气开发有90％采用导管架生产平台，所以悬臂梁钻井平台备受欢迎。目前，新建和待建的自升式钻井平台几乎均设计成悬臂梁式钻井平台。