本發(fā)明涉及自升式鉆井平臺(tái)，更具體地說，涉及一種旋轉(zhuǎn)式多方位移動(dòng)式懸臂梁方案設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

自升式鉆井平臺(tái)為實(shí)現(xiàn)一次海上定位同時(shí)鉆采多口油井，為實(shí)現(xiàn)這種功能自升式鉆井平臺(tái)通常在甲板上設(shè)置一個(gè)可以移動(dòng)的懸臂梁和鉆臺(tái)，通過二者的配合滿足自升式鉆井平臺(tái)的一次定位同時(shí)可以鉆采多口油井的需要。

目前國際上在30米至170米水深區(qū)域的海上石油鉆井平臺(tái)通常采用的是自升式帶懸臂梁及鉆臺(tái)方式，這種方式可以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)在海上一次定位同時(shí)鉆采幾十口油井的功能。目前這種自升式鉆井平臺(tái)的懸臂梁移動(dòng)的方式分為兩種。

一種懸臂梁移動(dòng)的方式是將懸臂梁與鉆臺(tái)分為兩個(gè)部分，懸臂梁在鉆井平臺(tái)上作縱向移動(dòng)，而懸臂梁端部的上方布置了一個(gè)安裝了主要鉆井設(shè)備的鉆臺(tái)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以載著鉆井設(shè)備在懸臂梁尾部上方橫向移動(dòng)，通過二者縱、橫向的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)自升式鉆井平臺(tái)一次定位同時(shí)鉆采多口油井的需要；

另外一種是荷蘭的GustoMSC專利設(shè)計(jì)的X-Y形懸臂梁方案，該方案是將懸臂梁與鉆臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為一個(gè)整體，采用該設(shè)計(jì)方案的自升式鉆井平臺(tái)在甲板上設(shè)計(jì)了兩道橫向T型結(jié)構(gòu)，另外設(shè)計(jì)了一種特殊移動(dòng)設(shè)備，該特殊移動(dòng)設(shè)備下部與甲板上的兩道橫向T型結(jié)構(gòu)配合，實(shí)現(xiàn)懸臂梁及鉆臺(tái)的橫向移動(dòng)；而該設(shè)備的上部與懸臂梁的兩道軌道配合，可以實(shí)現(xiàn)懸臂梁及鉆臺(tái)的縱向移動(dòng)。

這兩種形式的懸臂梁及鉆臺(tái)形式對于自升式鉆井平臺(tái)來說，第一種因沒有專利的限制所以目前被很多設(shè)計(jì)方所采用，而第二種因?yàn)閷＠募s束，所以只能選用荷蘭GustoMSC的設(shè)計(jì)，同時(shí)還需購買他們的設(shè)備，所以平臺(tái)的相對建造成本較高。

問題在于，兩種形式中，荷蘭的GustoMSC專利設(shè)計(jì)的X-Y形懸臂梁方案因鉆臺(tái)與懸臂梁為一個(gè)整體，鉆井作業(yè)時(shí)鉆井載荷被相對均勻的分布到懸臂梁的兩個(gè)縱梁上，因此，這種X-Y形懸臂梁可保證在每一口油井處的鉆井載荷沒有變化，而傳統(tǒng)型懸臂梁由于鉆臺(tái)在懸臂梁上移動(dòng)，鉆井載荷隨著鉆臺(tái)的移動(dòng)，被懸臂梁兩個(gè)不同的縱梁所承擔(dān)，這樣造成要么懸臂梁結(jié)構(gòu)要做的很強(qiáng)，要么鉆井載荷需要降低，目前所有設(shè)計(jì)方或建造者選擇的是后者，也就是降低鉆井載荷。這樣對鉆井操作方來說影響較大，這也說明為什么近幾年荷蘭GustoMSC的X-Y懸臂梁形式的自升式鉆井平臺(tái)在海洋工程市場上占有率明顯上升了很多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對自升式海洋石油鉆井平臺(tái)在海上鉆采石油時(shí)懸臂梁、鉆臺(tái)無法實(shí)現(xiàn)全負(fù)載鉆井的問題，提供一種旋轉(zhuǎn)式多方位移動(dòng)式懸臂梁方案設(shè)計(jì)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：(1)滿足自升式海洋石油鉆井/采油平臺(tái)在海上鉆井、采油對平臺(tái)上移動(dòng)懸臂梁的鉆井能力需要，一次海上定位同時(shí)鉆采多口油井，平臺(tái)的建造成本較低。(2)懸臂梁在鉆井平臺(tái)上通過轉(zhuǎn)動(dòng)加伸縮運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)鉆采石油時(shí)懸臂梁、鉆臺(tái)全負(fù)載鉆井。

附圖說明

圖1是旋轉(zhuǎn)式多方位移動(dòng)懸臂梁的布置示意圖。

圖2是懸臂梁移動(dòng)裝置的正視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是懸臂梁移動(dòng)裝置的左視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是旋轉(zhuǎn)移動(dòng)部分布置示意圖。

圖5是焊接于主甲板的圓形旋轉(zhuǎn)軌道俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是圓形旋轉(zhuǎn)軌道的C-C截面示意圖。

圖7是采用齒輪齒條驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)懸臂梁旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)布置左視示意圖。

圖8是采用齒輪齒條驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)懸臂梁旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)布置俯視示意圖。

圖9是采用液壓缸驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)懸臂梁旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)布置左視示意圖。

圖10是采用液壓缸驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)懸臂梁旋轉(zhuǎn)未加壓力平衡裝置的布置俯視示意圖。

圖11是采用液壓缸驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)懸臂梁旋轉(zhuǎn)加壓力平衡裝置之后的系統(tǒng)布置俯視示意圖。

圖12是采用液壓缸驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)懸臂梁縱向移動(dòng)的系統(tǒng)布置正視示意圖。

圖13是采用液壓缸驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)懸臂梁縱向移動(dòng)的系統(tǒng)布置俯視示意圖。

圖14是采用液壓缸驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)懸臂梁縱向移動(dòng)的懸臂梁底部及側(cè)部導(dǎo)向(滑移軌道和底座滑動(dòng)板)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖15是連接結(jié)構(gòu)的左視示意圖。

圖16是連接結(jié)構(gòu)的A-A截面示意圖。

圖17是連接結(jié)構(gòu)的B-B截面示意圖。

圖18是液壓缸驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明一種旋轉(zhuǎn)式多方位移動(dòng)懸臂梁，使鉆臺(tái)結(jié)構(gòu)與懸臂梁為一個(gè)整體，在鉆井平臺(tái)船體甲板上采用圓形旋轉(zhuǎn)軌道，采用了特殊設(shè)計(jì)的連接結(jié)構(gòu)和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，通過安裝于鉆井平臺(tái)甲板上與懸臂梁下的一套特殊裝置，保證懸臂梁可以在鉆井平臺(tái)船體上通過旋轉(zhuǎn)加縱向平移實(shí)現(xiàn)懸臂梁全負(fù)載鉆井，從而實(shí)現(xiàn)自升式鉆井平臺(tái)在海上一次定位同時(shí)可以保證滿鉆井負(fù)載情況下鉆井的需要，具體布置如圖1所示，主要結(jié)構(gòu)分為四部分：鉆臺(tái)1，懸臂梁2，懸臂梁移動(dòng)裝置3，鉆井平臺(tái)船體4。

本發(fā)明是一種新形式的旋轉(zhuǎn)式多方位移動(dòng)式懸臂梁方案設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)該功能，懸臂梁移動(dòng)裝置3的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為負(fù)責(zé)懸臂梁旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)部分5和負(fù)責(zé)懸臂梁縱向運(yùn)動(dòng)的水平移動(dòng)部分6，而這兩部分通過連接結(jié)構(gòu)7連接，其中旋轉(zhuǎn)移動(dòng)部分5被安裝在連接結(jié)構(gòu)7與主甲板上的圓形旋轉(zhuǎn)軌道8之間；水平移動(dòng)部分6安裝在連接結(jié)構(gòu)7與懸臂梁2之間，具體詳見圖2～4所示。

旋轉(zhuǎn)移動(dòng)部分5包括為連接結(jié)構(gòu)7提供移動(dòng)導(dǎo)向的圓形旋轉(zhuǎn)軌道8，連接結(jié)構(gòu)7上設(shè)置了在圓形旋轉(zhuǎn)軌道8上移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置9。

圓形旋轉(zhuǎn)軌道8用于懸臂梁旋轉(zhuǎn)支撐及導(dǎo)向，主要目的是保證懸臂梁2在驅(qū)動(dòng)裝置9的推動(dòng)下，可以沿著所述圓形旋轉(zhuǎn)軌道以該軌道的圓心為中心旋轉(zhuǎn)。圓形旋轉(zhuǎn)軌道8的截面被設(shè)計(jì)為一個(gè)類似T型的結(jié)構(gòu)，如圖5～6所示。

圓弧轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置9可以通過兩種形式來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)功能，一種是通過齒輪齒條形式，另外一種是通過液壓缸的推移。

齒輪齒條形式的驅(qū)動(dòng)方式是在圓形旋轉(zhuǎn)軌道8上安裝一個(gè)齒條13，在連接結(jié)構(gòu)7上安裝滿足懸臂梁轉(zhuǎn)動(dòng)需求的帶齒輪12的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)11，所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)齒輪12咬合安裝在圓形旋轉(zhuǎn)軌道8上的齒條13，通過這種方法實(shí)現(xiàn)懸臂梁2在圓形旋轉(zhuǎn)軌道8上的轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖7～8所示。

另外一種驅(qū)動(dòng)方式是將上述的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)11、齒輪12、齒條13取消，將其換成液壓缸14，通過液壓缸14的伸縮推、拉連接結(jié)構(gòu)7及懸臂梁2，從而實(shí)現(xiàn)連接結(jié)構(gòu)7及懸臂梁2在鉆井平臺(tái)船體4的圓形旋轉(zhuǎn)軌道8上做圓弧轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖9～11所示。

本發(fā)明的懸臂梁水平移動(dòng)部分6是用于實(shí)現(xiàn)懸臂梁2相對于鉆井平臺(tái)船體4的縱向移動(dòng)，這種移動(dòng)方式可以通過上述齒輪齒條驅(qū)動(dòng)(類似圖7連接形式，將圓形齒條換成平直齒條)或所述的液壓缸驅(qū)動(dòng)。這兩種移動(dòng)方式中，液壓缸驅(qū)動(dòng)因加工、安裝精度及相應(yīng)的加工及采購成本低，因此，首選直接采用液壓缸推拉的方式用于懸臂梁2的縱向移動(dòng)，整套懸臂梁縱向運(yùn)動(dòng)的水平移動(dòng)部分6包括安裝在連接結(jié)構(gòu)7上的液壓缸14、連接結(jié)構(gòu)7、安裝在懸臂梁2側(cè)面的滑移軌道10、安裝在懸臂梁2下部的底座滑動(dòng)板15，如圖12～14所示。

實(shí)施例一：旋轉(zhuǎn)移動(dòng)部分5采用齒輪齒條形式來實(shí)現(xiàn)懸臂梁旋轉(zhuǎn)功能。在鉆井平臺(tái)船體4的主甲板上設(shè)計(jì)安裝一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)軌道8。所述圓形旋轉(zhuǎn)軌道上安裝了連接結(jié)構(gòu)7，所述連接結(jié)構(gòu)的上部與懸臂梁2的滑移軌道10通過液壓推移油缸即液壓缸14連接，所述連接結(jié)構(gòu)的下部與焊接于主甲板上的圓形旋轉(zhuǎn)軌道8、齒條13通過帶齒輪12的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)11連接。當(dāng)懸臂梁2需要在平臺(tái)上旋轉(zhuǎn)時(shí)，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)11，因旋轉(zhuǎn)用支撐齒條13與焊接于平臺(tái)上的圓形旋轉(zhuǎn)軌道8相對固定，當(dāng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)11帶動(dòng)齒輪12轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪12咬合齒條13迫使所述懸臂梁和所述連接結(jié)構(gòu)在平臺(tái)上沿著圓形旋轉(zhuǎn)軌道8作圓弧旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)11可以采用電動(dòng)馬達(dá)或液壓式馬達(dá)，如選用液壓式馬達(dá)，為確保多個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)同步，需在液壓系統(tǒng)中增加壓力平衡裝置16從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)行同步。

當(dāng)懸臂梁2旋轉(zhuǎn)到一定角度后，為保證鉆臺(tái)1上的鉆井中心可以與海上需鉆采的油井中心對準(zhǔn)，這時(shí)所述懸臂梁則需在連接結(jié)構(gòu)7上做縱向移動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)懸臂梁2的縱向移動(dòng)，需在懸臂梁2兩側(cè)各安裝一個(gè)滑移軌道10，滑移軌道10與連接結(jié)構(gòu)7之間通過液壓缸14連接，所述液壓缸一端固定在連接結(jié)構(gòu)7上，另外一端可以沿著滑移軌道10移動(dòng)和鎖緊，通過所述液壓缸在懸臂梁側(cè)面的滑移軌道10上的交互伸縮和鎖緊，使得懸臂梁2可以在連接結(jié)構(gòu)7上沿著滑移軌道10做縱向移動(dòng)，從而保證懸臂梁上的鉆井中心與需鉆采的油井中心對位，為確保多個(gè)液壓缸的運(yùn)轉(zhuǎn)同步，需在液壓系統(tǒng)中增加壓力平衡裝置16實(shí)現(xiàn)多個(gè)液壓缸推移同步。

實(shí)施例二：采用液壓缸驅(qū)動(dòng)方式來實(shí)現(xiàn)懸臂梁旋轉(zhuǎn)功能，旋轉(zhuǎn)移動(dòng)部分5采用液壓缸的推移形式。在鉆井平臺(tái)船體4的主甲板上設(shè)計(jì)安裝一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)軌道8，同時(shí)在所述圓形旋轉(zhuǎn)軌道的面板上設(shè)置用于液壓缸插、拔銷用配合孔，見圖11。所述圓形旋轉(zhuǎn)軌道上安裝了連接結(jié)構(gòu)7，所述連接結(jié)構(gòu)的上部與懸臂梁2的滑移軌道10通過液壓推移油缸即液壓缸14連接，連接結(jié)構(gòu)7的下部與焊接于主甲板上的圓形旋轉(zhuǎn)軌道8通過液壓缸14連接，取消帶旋轉(zhuǎn)齒輪的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和齒條，在圓形旋轉(zhuǎn)軌道8與連接結(jié)構(gòu)7之間安裝可以伸縮的液壓缸14，所述液壓缸一端固定安裝在連接結(jié)構(gòu)7上，另外一端可以在圓形旋轉(zhuǎn)軌道8上移動(dòng)和鎖緊，通過所述液壓缸在圓形旋轉(zhuǎn)軌道8上交互鎖緊和伸縮，使得懸臂梁2同樣可以沿著圓形旋轉(zhuǎn)軌道8作圓弧旋轉(zhuǎn)，為確保多個(gè)液壓缸的運(yùn)轉(zhuǎn)同步，需在液壓系統(tǒng)中增加壓力平衡裝置16實(shí)現(xiàn)多個(gè)液壓缸推移同步。

當(dāng)懸臂梁2旋轉(zhuǎn)到一定角度后，為保證鉆臺(tái)1上的鉆井中心可以與海上需鉆采的油井中心對準(zhǔn)，這時(shí)懸臂梁2則需在連接結(jié)構(gòu)7上做縱向移動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)懸臂梁2的縱向移動(dòng)，需在懸臂梁2兩側(cè)各安裝一個(gè)滑移軌道10，滑移軌道10與連接結(jié)構(gòu)7之間通過液壓缸14連接，液壓缸14一端固定在連接結(jié)構(gòu)7上，另外一端可以沿著滑移軌道10移動(dòng)和鎖緊，通過所述液壓缸在懸臂梁2側(cè)面的滑移軌道10上的交互伸縮和鎖緊，使得懸臂梁2可以在連接結(jié)構(gòu)7上沿著滑移軌道10做縱向移動(dòng)，從而保證懸臂梁2上的鉆井中心與需鉆采的油井中心對位，為確保多個(gè)液壓缸的運(yùn)轉(zhuǎn)同步，需在液壓系統(tǒng)中增加壓力平衡裝置16實(shí)現(xiàn)多個(gè)液壓缸推移同步。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。