基于胜利六号平台的升降系统分析与改造.doc

1、基于胜利六号平台的升降系统分析与改造摘 要自升式钻井平台的升降系统是平台极其重要的组成部分，本文对胜利六号平台的升降传动系统和液压控制系统进行了详细的阐述，并表述了液压工作原理和升降操作流程；文章最后对平台大修后遇到的问题进行了总结分析，并结合现场的升降装置提出一些改进建议。 关键词桩腿；自升式钻井平台；升降系统；齿轮 中图分类号：TE952 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01 0 前言 在我国，陆地油气资源勘探开发程度已经很高，向海洋进军，开发新的油气资源已成必然趋势1。自升式钻井平台，由于具有用钢量少、造价低，在各种海况下作业稳定和效率高等优点，在

2、国内外海洋勘探开发中已得到了广泛的应用，特别是在近海海洋石油的开发中发挥了巨大的作用。胜利六号平台是由美国贝克海洋公司制造，1990 年引进投产，2002 年、2006 年、2008 年和 2012 年经过大修改造，最大作业水深 30.5米，最大钻井能力 7000 米。 1 平台升降系统的结构 平台升降方式为液压驱动齿轮齿条式升降，每个桩腿有四套马达升降装置，其马达对称分布。每一个马达的齿轮传动系统是相同的，任一液压马达输出轴接一级 7 齿，后与 44 齿的大齿轮啮合，一级减速；另二级 7 齿与 44 齿同轴，然后与 30 齿大齿轮啮合传动，二级减速；最后 30齿与三级 7 齿同轴，三级 7

3、齿与桩腿齿条啮合，实现桩腿的升降。 液压系统的主要功能是为平台升降提供动力，六号平台四条桩腿，每个桩腿 4 套马达升降装置，其动力液压油由液压泵站统一提供，操控台可遥控指挥电磁阀组模块实现每个桩腿的单独升降。其液压系统主要由主泵变量模块、卸荷阀和外控换向阀组成的泵加载/卸荷阀组模块、供油泵模块、马达阀组模块组成。 2 升降系统的改造过程 2.1 平台大修的原因 自 2002 年大修后，胜利六号平台一直处于工作状态，随着使用年限的增加，设备的老化和升降负荷的增加，平台的升降能力出现严重的不足，近年升降故障停机频发，对海上安全生产造成严重威胁。 经总结，升降系统的隐患表现为： 1）液压管线老化，升

4、降平台时发生刺漏现象。由于长时间的海风侵蚀，和打扫卫生海水的腐蚀，造成管线强度下降；另外，除锈不够彻底，管线保养不佳。 2）齿轮齿条目测变形明显。自 1989 年，桩腿齿条就没更换过，在今年升降平台期间，1 号桩腿的大 7 齿曾目测到 2cm 的裂缝。 3）1 号桩的二级 7 齿轴承油封损坏，发生漏油。在去年的升降平台中，1 号桩腿的 2 号马达为此进行了拆换，而刚换完齿轮轴承器，又引发了三级大 7 齿的齿轮轴轴向位移，将端盖顶出，严重耽误了生产时间。 4）马达大部分存在轻微漏油，动力不足，另外升降期间，阀和液压刹车缸发生过失效现象，更换费时费力。 5）桩腿上部良好，但是中下部壁厚锈蚀近 1/

5、3，内部骨架锈坏，支撑作用大大减弱。2.2 平台大修过程及存在问题 平台大修中，关于升降系统所做的主要改造有以下内容： 1）更换了所有的液压管线。 管线的敷设与原来相差无几，布局合理；焊接工艺采用了对接焊和承插焊两种方式，保证了连接接头可承受中高压；为了保证管线内部清洁，进行了酸洗工艺处理，敷设完毕后，进行了串油、试压工作，对管线进行了射线探伤 RT 和磁粉检测 MT，确保管线施工质量。 2）对桩腿、桩齿及附属功能设施更换； 3）更换升降系统传动齿轮，并对液压马达和液压控制阀检修； 4）对桩靴进行了改造。桩靴面设计了一斜面，因为之前的桩靴面是平面，大量淤泥在冲桩时泥不易脱落，这样造成吃水下降，

6、通过多方协商设计一斜面，便于冲桩。另外，冲桩管线由以前的 4 个增为 8 个，以增加冲桩效果。 经过以上的整改，平台出邬后，进行了升降试验，效果明显提高，主要表现在升降速度得到提升，降低了生产损失；漏油减少，减轻了平台人员清洁打扫强度；拔桩插桩作业进行顺利。但在平台大修完工后，也遇到了一些问题。 1）升平台时，1 号桩腿出现摩擦划痕，主要是发生在桩腿连接的焊缝处，焊缝导致外径变大，并且垂直来看，1 号桩腿有点偏，考虑原因施工质量应该合格，地层不平是主要原因。 2）升降试验时，1 号桩腿发出很大的噪声，经研究认为是大 7 齿的轴与外壳摩擦产生，最后，通过黄油枪对平台 16 个大轴进行了黄油补充润

7、滑，很好解决了这个问题。 3）升降期间，马达仍有漏油现象。由于全部拆卸安装，其密封性没有全部完善，最后船厂人员跟随平台到达井组，对漏油处进行了螺纹锁紧、密封等处理。 3 关于平台大修后的一些建议 1）关于马达的拆装方便性。 鉴于液压马达漏油及齿轮损坏现象的发生，对马达需要时常拆卸，安装，而在现场环境中，由于马达处管线复杂，并且有障碍物（如梯子）阻挡或者是吊空作业，加大了吊装时间和劳动强度，因此，建议可先拆卸 A、B 管处的上部法兰，然后吊出马达，在场地上对马达在进行拆卸。建议将法兰安装在水平段，可提高工作效率。 2）焊接方式影响。承插焊一般用于小于 DN40 的小管径，比较经济，对接焊对小口径

8、管道的焊接难度比较大。在液压管道的工艺标准中，液压管道的焊接应该采用对接焊，因为对接焊的强度、受力状况等分析都优于承插焊，更适合于压力高，使用状况恶劣的场合，对接焊虽有可能导致焊渣存在管线内，但是在焊接后会对管道进行酸洗清洗处理，可以达到系统设计的清洁度要求。个人建议用对接焊来代替承插焊，更能保证液压管线的可靠性。 3）冲桩阀的添加。主冲桩管线在桩靴内分为若干支冲桩管线，现各支冲桩口有一单向阀，不允许淤泥和海水进入管内逆流，但是仍有部分泥土在插桩时进入单向阀前的冲桩管段并在管内固结；这样在拔桩冲水时，个别出水口阻力小，先被冲开，管线内水压下降，其它的冲桩口仍旧阻塞，导致冲桩能力明显不够。 设计

9、可在桩靴每个冲桩口处添加一气控或液控的冲桩阀2代替单向阀，控制装置安装在平台船体内，冲桩阀处于常关状态，防止海底泥沙进入阀内部及冲桩管；需要冲桩时可先打开一个阀，冲洗掉冲桩口泥沙后，关闭阀，再打开另一冲桩阀，依次下去，将所有冲桩管线打通，这样冲桩效果可大幅度提高。 总之，通过本次大修，在整体上提高了平台的安全性能，减少了突发事件的发生，使得平台的应急处理能力得到加强。另外，整个升降系统的改造工作，也为公司平台的技术人员提供了关于升降方面的宝贵经验，对今后的技术攻关和故障分析提供了材料依据。 参考文献 1 孙永泰.海洋平台液压升降系统仿真研究J.海洋工程，2008，26（1）：93-96. 2 宋林松，曹式敬，李军伟.基于拔桩能力的自升式平台海外作业优选J.海洋石油，2010，30（4）：106-110.