淺水坐底式鉆井平臺(tái)抗滑樁液壓升降系統(tǒng)

淺水坐底式鉆井平臺(tái)抗滑樁液壓升降系統(tǒng)

司挖掘前景分析近年來(lái)，由于原油價(jià)格的上漲，大規(guī)模勘探區(qū)和中國(guó)渤海沿岸的勘探面積在1大片海域發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)量超過(guò)5000萬(wàn)噸的大型氣田和1000萬(wàn)噸的勘探區(qū)。為了適應(yīng)中國(guó)淺水和海灘勘探，一些小型露天開(kāi)采平臺(tái)已成為中國(guó)大型勘探公司的首選勘探設(shè)備。這在中國(guó)仍有很大的發(fā)展方向。這意味著鉆頭深度應(yīng)大于6000米。本坐底式鉆井平臺(tái)作業(yè)水深10m,最大鉆井深度7000m,工作區(qū)域?yàn)槲覈?guó)遼東灣、渤海灣、萊州灣灘海,泥質(zhì)粉沙以及淤泥質(zhì)地表承載力極低的海床條件海域,主要用于淺海油田的鉆井、試油、修井作業(yè),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)與制造方便、造價(jià)低、使用可靠、操作簡(jiǎn)便、多井組作業(yè)、在各種海況下幾乎都能持續(xù)作業(yè)和效率高等優(yōu)點(diǎn)?？够瑯蹲鳛樽资狡脚_(tái)中的關(guān)鍵部分,它的性能是坐底式平臺(tái)一個(gè)很重要的性能,是平臺(tái)在作業(yè)或避風(fēng)浪坐底期間抗滑移的保證,在平臺(tái)的設(shè)計(jì)制造和使用中廣受重視,其性能的優(yōu)劣直接影響平臺(tái)的安全和使用效果。1柱內(nèi)抗滑樁設(shè)計(jì)該平臺(tái)船體側(cè)視圖如圖1所示,平臺(tái)長(zhǎng)76.8m,寬41m,由沉淀、上部結(jié)構(gòu)和中間支撐結(jié)構(gòu)3部分組成,上甲板艏部設(shè)有可供90人居住的生活樓,生活樓頂部設(shè)有直升機(jī)平臺(tái),空船總重量5400余噸,是我國(guó)自主設(shè)計(jì)的第4代鉆井平臺(tái),無(wú)自航能力。在平臺(tái)4個(gè)端立柱(?4m)內(nèi)各設(shè)抗滑樁一根,如圖2左所示,樁體為“凹”型箱體結(jié)構(gòu),截面尺寸1.3×2m,總長(zhǎng)25.3m,總重量50t,最大插深(基線以下)8m,用液壓升降裝置進(jìn)行插樁和拔樁?？够瑯堆b置包括:樁頂、樁體、橫梁、樁內(nèi)外部沖水管路、液壓升降裝置等,其中液壓升降裝置包括主液壓缸及其限位開(kāi)關(guān)裝置、上下插銷及插銷裝置和下插銷導(dǎo)向裝置。主液壓缸缸徑?500mm,行程890mm,推力350t,拉力250t,最大工作壓力21MPa,插銷液壓缸缸徑?100mm,行程220mm,工作壓力2MPa。主液壓缸設(shè)有行程指示和限位開(kāi)關(guān),插銷設(shè)有限位開(kāi)關(guān)。每根抗滑樁設(shè)有1套液壓泵站(包括閥組)和1個(gè)控制臺(tái),安裝在平臺(tái)四角的抗滑樁液壓泵間內(nèi),液壓泵站工作壓力21MPa,流量100L/min,電動(dòng)機(jī)功率30kW;控制臺(tái)上裝有操作開(kāi)關(guān)及指示燈。2上、下插銷都是插銷的基礎(chǔ)在液壓升降裝置中,液壓缸頂部通過(guò)螺栓與上插銷連接,上插銷又與橫梁鉸接,使液壓缸懸掛于橫梁下,液壓缸活塞桿頭部與下插銷鉸接,下插銷裝有導(dǎo)向裝置,使插銷容易對(duì)準(zhǔn)銷孔。上、下插銷內(nèi)設(shè)插銷液壓缸推動(dòng)插銷插入樁體兩立柱的銷孔內(nèi)。主液壓缸的作用力均通過(guò)下插銷傳遞到樁體上,上插銷起到倒手支持的作用。通過(guò)主液壓缸活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng),上、下插銷輪流倒手,使抗滑樁做升降運(yùn)動(dòng)。3抗滑樁高中入學(xué)考試的性能3.1控制油路的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的主要功能是為整套升降系統(tǒng)提供動(dòng)力,如圖2右所示,每套液壓系統(tǒng)由液壓泵、控制閥組、主液壓缸、上下插銷液壓缸等組成,左右舷的液壓泵站用管路連通,互為備用。該平臺(tái)抗滑樁整套液壓升降系統(tǒng)由1臺(tái)變量柱塞泵提供主管路液壓油源,3套液壓缸并聯(lián)而成。泵站輸出的高壓油,通過(guò)各自的換向閥適時(shí)正確的分配給主液壓缸及上、下插銷液壓缸,其中控制樁體升降的主液壓缸是通過(guò)電液換向閥控制主液壓缸上下往復(fù)運(yùn)動(dòng);上、下插銷液壓缸通過(guò)“J”型三位四通電磁換向閥控制拔銷或插銷動(dòng)作,從而進(jìn)行抗滑樁的插樁、拔樁。在整個(gè)油路的閥件中,電磁溢流閥YV1用于設(shè)定控制泵出口的壓力;調(diào)速閥用于控制上、下插銷液壓缸的運(yùn)行速度;在進(jìn)主液壓缸前油路的最高處設(shè)有排氣測(cè)壓接頭,用于油路放氣;平衡閥用于平衡兩側(cè)油管路壓力,使樁體上下運(yùn)行穩(wěn)定,此外,在主油路失壓時(shí)具有自鎖功能,保證樁體安全的停在原位;疊加式液控單向閥用于平衡油壓,鎖定油路;高背壓閥,背壓大于泵的工作壓力,在正常情況下,從YV1溢流的油先經(jīng)冷卻器、濾器再回到油箱;為保證上、下插銷液壓缸能提前預(yù)動(dòng)作,在閥后油路設(shè)有疊加式雙溢流閥,恒定油路壓力。在左右舷泵組互相備用時(shí),板式單向閥起到了鎖定主油路的作用,確保任一臺(tái)液壓泵站的壓力油能向兩舷的主液壓缸及插銷液壓缸供油,進(jìn)行插樁、拔樁等工作。3.2下插銷拔銷,先接收下插液壓升降系統(tǒng)操作過(guò)程為:先啟動(dòng)液壓泵,為主油路提供足夠的供油壓力;在集控臺(tái)上依次手動(dòng)操作以下轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān):①下插銷插銷;②上插銷拔銷;③主液壓缸下降;④上插銷插銷;⑤主液壓缸停;⑥下插銷拔銷;⑦主液壓缸上升;⑧下插銷插銷;⑨主液壓缸停;⑩上插銷拔銷。接下繼續(xù)以上3～10操作,即可將樁一個(gè)節(jié)距、一個(gè)節(jié)距下插,其中在主液壓缸上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,上下插銷插銷轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)需作預(yù)提前操作,大約主液壓缸動(dòng)作后15s左右進(jìn)行。對(duì)于拔樁操控過(guò)程,與上述類似。在抗滑樁插入海底后,上、下插銷均不插入銷孔,以免沉墊下陷使抗滑樁承受垂直負(fù)載;在抗滑樁拔樁時(shí),須在進(jìn)行拔樁前將消防水接入沖水管路進(jìn)行沖水,約1h后操縱主液壓缸將樁體拔離土層;抗滑樁拔樁完成后,將樁體升起至樁底與平臺(tái)基線齊平,插入固定插銷,收進(jìn)上下插銷,使主液壓缸卸載,放入固樁塊楔緊樁體。在液壓升降系統(tǒng)控制過(guò)程中,為保證插銷對(duì)準(zhǔn)銷孔,主液壓缸裝有行程限位開(kāi)關(guān)裝置,當(dāng)插銷對(duì)準(zhǔn)插孔時(shí),主液壓缸停止,同時(shí)控制臺(tái)上指示燈作出指示。上下插銷液壓缸的插入和拔出均有限位開(kāi)關(guān)及指示燈指示。通過(guò)限位開(kāi)關(guān)及指示燈,可以了解到各液壓缸動(dòng)作的執(zhí)行情況,以便判斷是否進(jìn)入了下一步動(dòng)作。3.3系統(tǒng)及安全保護(hù)為確保平臺(tái)抗滑樁升降安全、可靠,在抗滑樁整套液壓升降系統(tǒng)中采用了多種安全保護(hù)措施:(1)左右舷泵組互相備用一旦艏部或艉部左舷抗滑樁與右舷抗滑樁之間的某個(gè)泵站產(chǎn)生故障,只要將兩舷的液壓系統(tǒng)中高壓連接管路中的2個(gè)高壓球閥開(kāi)通,并將兩舷泵站油箱之間的連通管路中的2個(gè)低壓球閥開(kāi)通,亦互為備用,確保液壓泵站的壓力油能向兩舷的主液壓缸及插銷液壓缸供油,進(jìn)行插樁、拔樁等工作。(2)電氣聯(lián)鎖保護(hù)在整個(gè)液壓系統(tǒng)中設(shè)置了主缸及上、下插銷限位開(kāi)關(guān)LX各2個(gè),通過(guò)電氣連鎖控制保證了主缸在動(dòng)作時(shí),上插銷與下插銷不可能同時(shí)拔出或插進(jìn),為抗滑樁的正常升降提供了保障。(3)電機(jī)聯(lián)動(dòng)保護(hù)及液壓泵站報(bào)警裝置A.電機(jī)聯(lián)動(dòng)保護(hù):在油位低于設(shè)定值時(shí),電機(jī)通過(guò)帶限位開(kāi)關(guān)SQ1的低壓球閥1來(lái)完成停機(jī)保護(hù);B.回油過(guò)濾器堵塞報(bào)警:在回油過(guò)濾器堵塞時(shí),回油管路中的回油堵塞報(bào)警器SP1報(bào)警,同時(shí)通過(guò)低壓?jiǎn)蜗蜷y旁通回油;C.油箱高、低液位報(bào)警SP2、SP3;D.液溫高低報(bào)警,在油溫低于-5℃時(shí),通過(guò)電加熱器進(jìn)行加熱,在高于60℃時(shí),通過(guò)水用電液閥打開(kāi)冷卻器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。4平臺(tái)工作原理和