浅水坐底式钻井平台抗滑桩液压升降系统

浅水坐底式钻井平台抗滑桩液压升降系统

司挖掘前景分析近年来，由于原油价格的上涨，大规模勘探区和中国渤海沿岸的勘探面积在1大片海域发现，储量超过5000万吨的大型气田和1000万吨的勘探区。为了适应中国浅水和海滩勘探，一些小型露天开采平台已成为中国大型勘探公司的首选勘探设备。这在中国仍有很大的发展方向。这意味着钻头深度应大于6000米。本坐底式钻井平台作业水深10m,最大钻井深度7000m,工作区域为我国辽东湾、渤海湾、莱州湾滩海,泥质粉沙以及淤泥质地表承载力极低的海床条件海域,主要用于浅海油田的钻井、试油、修井作业,具有结构简单、设计与制造方便、造价低、使用可靠、操作简便、多井组作业、在各种海况下几乎都能持续作业和效率高等优点。抗滑桩作为坐底式平台中的关键部分,它的性能是坐底式平台一个很重要的性能,是平台在作业或避风浪坐底期间抗滑移的保证,在平台的设计制造和使用中广受重视,其性能的优劣直接影响平台的安全和使用效果。1柱内抗滑桩设计该平台船体侧视图如图1所示,平台长76.8m,宽41m,由沉淀、上部结构和中间支撑结构3部分组成,上甲板艏部设有可供90人居住的生活楼,生活楼顶部设有直升机平台,空船总重量5400余吨,是我国自主设计的第4代钻井平台,无自航能力。在平台4个端立柱(ϕ4m)内各设抗滑桩一根,如图2左所示,桩体为“凹”型箱体结构,截面尺寸1.3×2m,总长25.3m,总重量50t,最大插深(基线以下)8m,用液压升降装置进行插桩和拔桩。抗滑桩装置包括:桩顶、桩体、横梁、桩内外部冲水管路、液压升降装置等,其中液压升降装置包括主液压缸及其限位开关装置、上下插销及插销装置和下插销导向装置。主液压缸缸径ϕ500mm,行程890mm,推力350t,拉力250t,最大工作压力21MPa,插销液压缸缸径ϕ100mm,行程220mm,工作压力2MPa。主液压缸设有行程指示和限位开关,插销设有限位开关。每根抗滑桩设有1套液压泵站(包括阀组)和1个控制台,安装在平台四角的抗滑桩液压泵间内,液压泵站工作压力21MPa,流量100L/min,电动机功率30kW;控制台上装有操作开关及指示灯。2上、下插销都是插销的基础在液压升降装置中,液压缸顶部通过螺栓与上插销连接,上插销又与横梁铰接,使液压缸悬挂于横梁下,液压缸活塞杆头部与下插销铰接,下插销装有导向装置,使插销容易对准销孔。上、下插销内设插销液压缸推动插销插入桩体两立柱的销孔内。主液压缸的作用力均通过下插销传递到桩体上,上插销起到倒手支持的作用。通过主液压缸活塞杆往复运动,上、下插销轮流倒手,使抗滑桩做升降运动。3抗滑桩高中入学考试的性能3.1控制油路的设计液压系统的主要功能是为整套升降系统提供动力,如图2右所示,每套液压系统由液压泵、控制阀组、主液压缸、上下插销液压缸等组成,左右舷的液压泵站用管路连通,互为备用。该平台抗滑桩整套液压升降系统由1台变量柱塞泵提供主管路液压油源,3套液压缸并联而成。泵站输出的高压油,通过各自的换向阀适时正确的分配给主液压缸及上、下插销液压缸,其中控制桩体升降的主液压缸是通过电液换向阀控制主液压缸上下往复运动;上、下插销液压缸通过“J”型三位四通电磁换向阀控制拔销或插销动作,从而进行抗滑桩的插桩、拔桩。在整个油路的阀件中,电磁溢流阀YV1用于设定控制泵出口的压力;调速阀用于控制上、下插销液压缸的运行速度;在进主液压缸前油路的最高处设有排气测压接头,用于油路放气;平衡阀用于平衡两侧油管路压力,使桩体上下运行稳定,此外,在主油路失压时具有自锁功能,保证桩体安全的停在原位;叠加式液控单向阀用于平衡油压,锁定油路;高背压阀,背压大于泵的工作压力,在正常情况下,从YV1溢流的油先经冷却器、滤器再回到油箱;为保证上、下插销液压缸能提前预动作,在阀后油路设有叠加式双溢流阀,恒定油路压力。在左右舷泵组互相备用时,板式单向阀起到了锁定主油路的作用,确保任一台液压泵站的压力油能向两舷的主液压缸及插销液压缸供油,进行插桩、拔桩等工作。3.2下插销拔销,先接收下插液压升降系统操作过程为:先启动液压泵,为主油路提供足够的供油压力;在集控台上依次手动操作以下转换开关:①下插销插销;②上插销拔销;③主液压缸下降;④上插销插销;⑤主液压缸停;⑥下插销拔销;⑦主液压缸上升;⑧下插销插销;⑨主液压缸停;⑩上插销拔销。接下继续以上3～10操作,即可将桩一个节距、一个节距下插,其中在主液压缸上下运动过程中,上下插销插销转换开关需作预提前操作,大约主液压缸动作后15s左右进行。对于拔桩操控过程,与上述类似。在抗滑桩插入海底后,上、下插销均不插入销孔,以免沉垫下陷使抗滑桩承受垂直负载;在抗滑桩拔桩时,须在进行拔桩前将消防水接入冲水管路进行冲水,约1h后操纵主液压缸将桩体拔离土层;抗滑桩拔桩完成后,将桩体升起至桩底与平台基线齐平,插入固定插销,收进上下插销,使主液压缸卸载,放入固桩块楔紧桩体。在液压升降系统控制过程中,为保证插销对准销孔,主液压缸装有行程限位开关装置,当插销对准插孔时,主液压缸停止,同时控制台上指示灯作出指示。上下插销液压缸的插入和拔出均有限位开关及指示灯指示。通过限位开关及指示灯,可以了解到各液压缸动作的执行情况,以便判断是否进入了下一步动作。3.3系统及安全保护为确保平台抗滑桩升降安全、可靠,在抗滑桩整套液压升降系统中采用了多种安全保护措施:(1)左右舷泵组互相备用一旦艏部或艉部左舷抗滑桩与右舷抗滑桩之间的某个泵站产生故障,只要将两舷的液压系统中高压连接管路中的2个高压球阀开通,并将两舷泵站油箱之间的连通管路中的2个低压球阀开通,亦互为备用,确保液压泵站的压力油能向两舷的主液压缸及插销液压缸供油,进行插桩、拔桩等工作。(2)电气联锁保护在整个液压系统中设置了主缸及上、下插销限位开关LX各2个,通过电气连锁控制保证了主缸在动作时,上插销与下插销不可能同时拔出或插进,为抗滑桩的正常升降提供了保障。(3)电机联动保护及液压泵站报警装置A.电机联动保护:在油位低于设定值时,电机通过带限位开关SQ1的低压球阀1来完成停机保护;B.回油过滤器堵塞报警:在回油过滤器堵塞时,回油管路中的回油堵塞报警器SP1报警,同时通过低压单向阀旁通回油;C.油箱高、低液位报警SP2、SP3;D.液温高低报警,在油温低于-5℃时,通过电加热器进行加热,在高于60℃时,通过水用电液阀打开冷却器对系统进行冷却。4平台工作原理和