自升式钻井平台桩腿接桩工艺方案及其实施要点
自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介
自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介
横向焊接残余应力和变形 另外，我们又知由于一条焊缝不是在同一时内完成，而总是要一段一段地逐步焊完，焊缝全长上 的加热时间不一致，同一时间内各段受热温度不均匀，膨胀与收缩也不一致，因此这段与那段之间 就形成了对自由变形的互相限制。先焊部分受到后焊焊缝横向收缩的作用，而它又限制了后焊焊缝 的横向收缩，因此后焊焊缝末端受到拉应力作用，先焊部位受到压应力作用。总的横向应力是由上 述两部分应力合成的结果。 对接焊缝的横向收缩所引起的横向应力分布比较复杂。当焊接方法、施焊方向、焊接程序、焊接 线能量、外界刚性固定条件等稍有不同，则其应力分布也不同。 当两块钢板固定后进行接头对接焊缝时，虽然变形较小，但应力值很大，可能引起裂缝，因此采 用时要特别考虑这一点。分段退焊法和从中间向两端焊（对称焊法）较好，应力分布比较均匀，焊 接变形较小。但是要注意在直通焊时，板材则往往由于受到很大的压缩应力，丧失稳定性而产生波 浪变形。
自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介
弯曲变形 焊接时焊件的弯曲变形是综合的，它是由纵向弯曲变形和横向弯曲变形综合而成的。弯曲变形与加 热引起的压缩塑性变形区宽度、焊缝离构件重心的距离以及构件的刚性等有密切关系。构件的刚性， 是它抵抗变形的能力，主要决定于结构的形状和尺寸的大小。在其他条件相同时，增加焊件的刚性， 将有利于减小弯曲变形。 弯曲变形的大小以挠度的数值来度量，而挠度的大小与焊件的长度成正比。纵向收缩可造成弯曲变 形，横向收缩也可以造成弯曲变形。横向收缩变形对弯曲的影响也是不容忽视的。
自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介 二、桩腿高强钢、厚板（管）焊接特点
多层多道焊； 严格控制热焊接输入； T、K、Y全熔透焊缝；（结合桩腿图纸） 焊前需要预热、需要控制道间温度、焊后后热缓冷及后热处理等； 预热困难，效率低下； 焊后残余应力大，焊后变形控制困难，难以矫正； 工人劳动强度大； 焊后冷裂倾向大。
自升式钻井平台桩腿设计
不同工况下，桩腿主体与不同
结构/机构发生关系。 自升式平台的操作程序包括： 迁移-就位-放桩-预压-升起主船 体-钻井-降下主船体-拨桩-提桩固桩-迁移
1.迁移工况：
桩腿收回至桩靴与主船体平齐，提 升机构小齿轮松开，锁紧机构与齿 条啮合并锁紧，此外，在上导向范 围内齿条齿尖表面通过堆焊减少与 导向板的间隙，以减少因远洋迁移 时因船体运动产生弯矩和剪力。
三弦杆式桩腿vs四弦杆式桩腿
三弦杆式桩腿与四弦杆式桩腿在预压要求方面完全相同， 其它优缺点同三腿式平台/四腿式平台
300英尺平台桩腿采用等边三角形桁架式结构，共三条，在平台上近似 等边三角形排列，即首部一条桩腿，尾部左右两舷各一条对称布置。 300英尺平台的所有重量通过三条桩腿传到海床之上，此外平台所受风 载荷及桩腿本身所受风，浪，流载荷亦由桩腿传递至海床，因此桩腿承 担极大的载荷，其使用寿命决定了平台的使用寿命，为平台最重要结构。 此外桩腿材料特别是齿条材料为超厚的超高强度钢，焊接和安装难度比 较大，容易产生裂纹及变形。焊后无损探伤量大，要求很高。 桩腿需与抬升机构及锁紧装置配合，对精度要求比较高。 综上可知，桩腿为平台最重要也是制造最困难的结构，对平台桩腿的设 计，强度是最重要考量因素，同时也要考虑材料采购，焊接，安装等各 方面的合理性，可行性等等因素。
桩腿公差确定的依据：
规范未对桩腿公差提出相关要求。可参考已有相似平台的桩腿的公差要求，并根 据抬升机构的公差或间隙要求进行调整。此外，理论上公差要求越高越好，但必 须考虑现场制造，装配的实际水平。在满足抬升机构齿轮与齿条配合要求的情况 下，设计的公差尽量接近现场制造，装配实际水平，以避免因公差要求过高而导 致生产部门无法做到或需要增加过高的成本。
自升式钻井平台施工工序
钻井平台施工工序二、拖航、移位拖航状态是由拖轮将平台从一个地方迁移到另一个地方。
二、拖航、移位移位状态是井口移动位置很小的拖航或平台整体不动，钻机底座通过悬臂梁导轨来回移动的过程。
二、拖航、移位钻机底座通过悬臂梁导轨来回移动。
干拖湿拖二、拖航、移位四）定位、升船：坐底平台：通过拖船协助、抛锚、船艏压载、船尾压载实现调整，坐底，插入抗滑桩固定。
三、隔水导管施工隔水导管一般为大直径36寸（914.4mm）、33.5寸（850.9mm)、30寸（762mm）、20寸（508mm），厚壁45mm、30mm，圆管。
其作用有抵抗冰凌堆积，隔离地表流沙层，支撑井口套管头、BOP满足井控要求以及后期采油树的安装。
渤海海域平均水深28m，隔水管下深83m.隔水导管分钻入和砸入两种方式三、隔水导管施工一）钻隔水管三、隔水导管施工一）钻隔水管B性大钳钻具类型：塔式钻具组合：660.4mm钻头+914.4mm扩眼器+731/630＋203mm钻铤×5根+631/410+127.00 mm加重钻杆技术及质量保证措施：开钻前对高压管线进行流动试压。
•钻第一立柱用单泵，排量25～30升/秒、转速30~50转/分,钻完第一个立柱后,加大排量到设计要求,为70升/秒，转速为80-120转/分。
•每钻完一柱立柱划眼一次，接立柱前必须将井底冲洗干净。
钻进到中途，泵入10方高粘（100s以上）钻井液，循环携砂充分清洗井眼。
•钻到设计深度后，用海水循环一周，泵入10方高粘（100s以上）钻井液，循环携砂充分清洗井眼。
短起下到井口后，静候30分钟，下钻探沉砂。
若沉砂较多，则注入10方高粘（100s以上）钻井液循环携砂，再注入60方高粘（100s以上）钻井液，起钻。
若沉砂很少，起钻。
四、一开钻进《钻井设计》提供了一开井深，一般在83－803m，层位在平原组和明化镇组，以粘土散砂和泥岩为主，夹杂砂岩。
适合于套管钻进等快速钻进方式，我们在单井作业中应用过这项技术，也取得了一些成绩，但是套管钻进费用相对较高，单井使用并不经济实用。
自升式平台迁移过桥后桩腿拼装方案研究
自升式平台迁移过桥后桩腿拼装方案研究摘要：自升式平台是一种海上活动式钻井装备，目前是全球海洋石油勘探中使用最多的一种钻井平台，它由船体、桩腿、升降机构及一系列钻井设备所组成。
自升式平台迁移过程中，桩腿升至主甲板百米以上，在远程拖航时会通过一些跨海大桥，由于大桥距离海面净空限制，因此在拖航之前需要把桩腿进行分段截断，通过大桥后再把截下来的桩腿拼装上去，但是往往由于过桥后进入内海，当地浮吊起吊高度不够，不能把超过吊高限制的桩腿部分吊装至安装高度。
如何把上面几部分桩腿分段拼装上去以保证平台桩腿的正常使用，本文研究的方案巧妙地利用自升式平台自动升降的功能解决了这类工程难题，对于自升式平台迁移过桥的类似工程问题具有重要的借鉴意义。
关键词：自升式平台桩腿迁移过桥拼装Abstract:Jackup is a removable drilling equip which usually be used in ocean oil exploration and drilling. It consists of main hull、leg、jackcase and other drilling equipments. The leg will be jack up to more than hundred meters from main hull when rig being transport crossing some bridges, and it need to divide the leg to several sections due to the bridge headroom restriction,.after crossing the bridge we need to assemble them together. The problem is that after crossing the bridge there can not find a floating crane to lift the divided sections to the required height to assemble them together. So this paper want to consider an ingenious method to solve the problem like that,it’s can be taken as example when encounter the same engineering problems.Keywords: Jackup, Leg, Transport, Cross the bridge, Assemble.1. 背景介绍博斯普鲁斯海峡（StraitofBosporus）又称伊斯坦布尔海峡。
自升式钻井平台桩靴加大改造工艺
建造与修理67GUANGDONG SHIPBUILDING 广东造船2021年第1期（总第176期） 作者简介：王小华（1984-），男，工程师。
主要从事船舶与海洋工程改造修理技术工作。
收稿日期：2020-09-15自升式钻井平台桩靴加大改造工艺王小华（招商局重工（深圳）有限公司，深圳 518054）摘 要：自升式钻井平台在浅海区的海洋石油开发中得到了广泛的应用。
然而由于浅海油田海域地质及海况复杂，为规避穿刺风险，自升式平台大桩靴化是未来主要发展趋势，桩靴与桩腿组成的整体，是支撑平台上部结构的主要架式结构，也是钻井平台重要组成构件。
本文介绍了自升式钻井平台“海洋石油941”的三个桩靴由直径17.98m 加大到23m 的适应性改造方案及工艺。
关键词：自升式钻井平台；穿刺；大桩靴；适应性改造中图分类号：U674.38 文献标识码：AEnlarging of Spud Can for Jack-up RigWANG Xiaohua( China Merchants Heavy Industry(Shenzhen) Co., Ltd., ShenZhen 518054 )Abstract: Jack-up drilling platform has been widely used in offshore oil development in shallow sea area. However, due to the increasingly complex geology and sea conditions of shallow oil fields, jack-up platform with big spud cans is the main development trend in the future to avoid puncture risk. The integral combination of spud can and pile leg is the main frame structure supporting the superstructure of the platform as well as an important component of the drilling platform. This paper introduces the adaptive modification scheme and technology of three spud cans of the jack-up drilling platform "HYSY941" increasing from 17.98m to 23m in diameter.Key words: Jack-up rig; Puncture; Big spud can; Adaptive modification“海洋石油941”是我国建造的第一艘JU2000-E 型自升式钻井平台。
自升式钻井平台桩腿齿条接长工艺研究
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（ ） 前准 备：①Ｓ １０ ８Ｍ 焊 条经 ３ ０Ｃ￣４ ０Ｃ烘烤 １ 小 时，Ｓ７ １ ． 焊条 经 ３ ０ ４焊 一１１． ５￣ ０￣ ． ５ －０ ６ ０ ２ ℃￣３ ０Ｃ ５ ￣ 烘烤 １ 小时后 放在 １０ ． ５ ２ ℃～ １ ０ ５ ℃的焊条 保温 筒 中 。 ② 清 除坡 口 内及坡 口边 缘两侧 各 ２ ｍｍ 范 围的氧化 物 、水 、油 、锈 等对焊 接质 量有 影 响的杂质 。 ０ （ ）焊前 预热 。对 于低 碳调质 钢而 言 ，预热 的主要 目的是防止 裂纹 ，即 ：以降低 马 氏体 转变 时的 ５ 冷却速 度 ，通 过 马 氏体 的“ 自回火” 的作用 ，来 提 高抗裂 性 能 。 当预热温 度过 高 时，由于 冷却速度 太慢 ，靠近 焊缝 处 金属 的奥 氏体可 能转变 为 含有 高碳 马 氏体 的
１ 齿 条材料 的特 点及焊接 要点
１１齿条材 料 的特点 ． 齿 条为 自升式 钻井 平 台的关键 构件 ，它 承受平 台体升 、降时产 生 的载 荷 。齿条 焊接质 量 的优与 劣 以及 焊后 齿条 接缝 处 的齿间距 是否 符合 公差 要求 ，是保 证平 台 安全使用 的必要 条件 。 由于 齿条 是调 质钢 ，以及齿 条 的厚度大 ，刚性 大 ，拘束 度 大 ，即使 焊缝 中有 很小 的缺 陷 ，也会 形
自升 式钻 井平 台主要 通过 桩腿 与升 降机构 的有 效配 合实现 主 船体上 下 移动 ， 从而 达 到根据 不 同水 深 ， 自由升 降 的 目的。今 年来 ，国内船厂 承接 的 自升式钻 井平 台基 本 为三桩 腿桁 架式 结构 。桁 架式桩
腿 为 自升 式钻 井平 台主要 承载 结构单 元 ，为 保证 桩腿 结构 强度 要求 ，在 自升式 钻井平 台 设计建造 过程
钻井平台桩腿齿条焊接工艺
钻井平台桩腿齿条焊接工艺钻井平台桩腿齿条焊接工艺焊接评定――母材――焊材――定位方式――坡口形式――组对―― 预热――焊接――焊后加热保温――焊后焊缝检测探伤――缺陷修补焊接前工艺的准备自升式钻井平台主要用来满足海上石油和天然气的勘探、开采工程的作业需要。
桩腿是钻井平台的最大部件之一，对升井平台的使用寿命起着决定性的作用，其关键是焊接质量及尺寸精度的控制。
自升式钻井平台焊接结构中，每个桩腿有三根齿条，桩腿齿条的焊接结构有其自身显著的特点，在焊接上存在着钢板厚度大、母材强度高、焊后要求变形小等特点。
桩腿母材及焊材齿条母材为ASTM A514 GR.Q,厚度为127mm和152mm两种规格，以后会发展到200mm以上厚度。
材料屈服极限为690MPa,抗拉强度770/931MPa,纵向冲击在-40℃时不低于34J。
焊接材料的选取，选择与母材强度相匹配的焊条，等强匹配原则。
定位方式：不论是主弦管与齿条的焊接，还是齿条与齿条的焊接，都是在专门设计的胎架中进行焊接的。
胎架的作用主要有三点：1.起焊前定位齿条及弦管的作用；2.胎架与齿条的间隙用来调整；3. 夹紧工件，焊接过程中限制焊件变形；齿条对接焊接：焊前的组对在特殊加工制造的胎架上完成，起到定位限制变形的作用。
焊前坡口要清理干净，不允许有油渍、污渍、锈迹，焊前坡口打磨干净。
对接角度，间隙调整完毕后，在胎架中进行卡死。
多底分支井钻技术是一项在世界上20年代就提出的技术，只是在90 年代随着钻井完井技术的发展才得到大力发展，由于分支井在开采石油上从多方面看有很多优点的技术，因此在世界得到发展很快就成为了世界上石油开采上的一项提高经济效益的重要技术。
世界上为了进一步的发展多底分支井技术巳对该技术进行了世界分级工作。
分支井钻井实际上是在定向井、水平井发展基础上的一种钻井技术。
分支井的钻井技术实际上包含定向井、水平井、侧钻水平井等多种钻井技术，完全可以说分支井钻井工艺包括了目前世界上的大部份钻井工艺技术，是多种钻井技术与特殊完井的一种结合。
浅谈钻井船桩腿接长过程控制
浅谈钻井船桩腿接长过程控制桩腿总组是钻井船总体建造中的关键环节，而桩腿总组中的焊接更是重中之重；桩腿总组接长的关键是尺寸控制和焊接质量；文章根据实际生产情况，首先对桩腿总组接长进行简单介绍，然后对桩腿总组接长过程控制进行分析，为今后的焊接过程控制积累经验和提供参考。
标签：桩腿；焊接质量；过程控制1 前言自升式钻井平台属于海上移动式平台，由于其定位能力强和作业稳定性好，在大陆架海域的油气勘探开发中居于主力军的地位。
我公司建造的200英尺自升式平台是由一个上层平台和三个能够升降的桁架式桩腿（Spud Leg）所组成的海上平台。
钻井船由主船体、桩靴、悬臂梁、桩腿等部分组成。
其中，桩腿是自升式钻井船的关键支撑部件，其建造质量直接影响到钻井船的使用寿命。
公司建造的200英尺自升式钻井船采用三个正三角形桁架式桩腿。
桩腿的长度为93.36m，每一条桩腿的建造分四段进行车间接长，最后进行场地总组接长工作。
2 桩靴与齿条板焊接工艺2.1 母材桩靴材质为E500高强度钢板，齿条为S690高强度钢材；齿条需进行A级超声波探伤检查。
2.2 焊前预热，焊接过程温度控制及焊后热处理为避免产生裂纹，所有涉及到S690高强度钢的焊接，采用电阻加热进行最低150°C的预热，预热范围为焊缝周围至少150mm，层间温度最高为200°C且必须保持在整个焊接过程中不低于150°C。
焊接完成后马上对焊道进行焊后保温工作，250°C±50°C保温2-3小时。
2.3 焊接使用焊材齿条与桩靴的连接采用手工电弧焊（SMAW），用FOX EV60 PIPE焊条打底，与母材属于低强匹配；用FOX EV65的3.2mm或4.0mm焊材填充，用FOX EV65的3.2mm焊材盖面，与母材属于等强匹配。
2.4 坡口形式齿条板与桩靴E500板采用K型坡口，一边三分之一，另一边三分之二，在三分之一边清根，避免了对开坡口清根后坡口变大，变形变大。
浅谈自升式平台大桩靴技术
浅谈自升式平台大桩靴技术桩腿和桩靴是自升式钻井平台的重要结构之一，承受整个平台重量的结构。
其强度和刚度特性对自升式海洋平台整体的安全性具有极其重要的影响。
大型自升式钻井平台因其较大的作业水深和可变载荷，受到越来越多国内外船东的青睐，逐渐成为自升式钻井平台的主流。
但由于其桩靴压强过大，难以适应如东部、西部等软地层区域，导致类似区块的开发进度长期受阻，急需有更大桩靴的钻井平台进行作业。
2 大桩靴解决方案2.1 总体方案平台大桩靴设计，在行业内没有成熟经验可以借鉴，只能先期进行详实的可行性分析后，再着手进行建造。
对于桩靴进行的改进，同样没有经验可以借鉴。
本文主要探讨如采用矩形桩靴设计，在理论分析的基础上，是否可以解决改造对船体的影响及桩靴间相互干涉等问题。
如该技术成功应用，则会填补国内大桩靴自升式钻井平台的空白，优化公司船队结构，扩展平台使用范围，为软地层油气田开发提打下基础。
大型自升式钻井平台具有较大的船体和较长的桩腿，以适应大水深作业，这些特点导致平台自重通常在1万5千吨以上，桩靴底面压强可达到普通平台的两倍左右。
在如东海、南海等软地层油气田作业时，有可能导致泥深度增加、穿刺风险增大、拔桩困难等一系列问题。
因此需要对大型自升式平台的桩靴进行加大设计，降低压强。
桩靴作为自升式平台的重要结构之一，其大小受到船体空间以及相关结构强度的限制。
同时过大的桩靴可能导致对崎岖海底的适应性降低，增大平台滑移、拔桩困难及桩靴受力不均等风险。
三种不同类型自升式钻井平台插桩深度对比（图1）为了得到合理的设计目标，可以根据中国东海和南海常规水深区域的土层特点，选取多个区块的多个井位，通过分析对比CJ46和JU2000E平台的插桩深度（图1），分析了不同桩靴在目标海域的适应性，最终确定了设计目标：桩靴压强达到25t/m2。
2.2 方案难点（1）桩靴体积加大，如伸出船体外会影响拖航和进坞；（2）桩靴与桩腿强度要求较高，特别是桩腿桩靴连接部位；（3）围阱区域加大，船体刚度下降，需对船体进行加强；（4）桩靴面积加大，对土层排挤能力增加，可能导致各桩之间的相互干涉；（5）为达到预定目标，需尽量控制改造增重，同时减小平台其他部分重量；2.3 具体研究内容通过对不同类型自升式钻井平台的对比分析（图2），我们选择CJ50平台进行大桩靴改造研究，该型平台具有较大的桩腿跨距和可变载荷，可以为改造留出更多空间和余量。
自升式钻井平台桩腿接桩工艺方案及其实施要点
自升式钻井平台桩腿接桩工艺方案及其实施要点侯文辉;周旭;李红艳;柴俊义【摘要】从桩腿接桩工艺流程、吊装方案、焊接工艺、精度控制等层面,介绍了400英尺(121.92m)自升式钻井平台桩腿接桩工艺方案.该工艺方案注重考虑安全、经济、合理,兼顾生产流程特别是大型钢结构焊接工艺的优化.桩腿接桩施工是钻井平台建造工程中重要的一环,不仅为太重公司第一台海工装备的成功建造奠定了基础,接桩工艺对于类似项目的建造也有借鉴参考意义.【期刊名称】《天津科技》【年(卷),期】2018(045)009【总页数】3页(P48-50)【关键词】自升式钻井平台;桩腿;接桩;吊装;焊接;精度【作者】侯文辉;周旭;李红艳;柴俊义【作者单位】太重(天津)滨海重型机械有限公司海工装备分公司天津300460;太重(天津)滨海重型机械有限公司海工装备分公司天津300460;太重(天津)滨海重型机械有限公司海工装备分公司天津300460;太重(天津)滨海重型机械有限公司海工装备分公司天津300460【正文语种】中文【中图分类】U661.430 引言随着全球对能源需求的日益扩大，海洋成为世界各国获取资源的新焦点，海洋资源开采已经成为世界各国能源战略发展方向。
自升式钻井平台是海洋油气开发的重要设备之一，太重(天津)滨海重型机械有限公司研发制造的 TZ400自升式钻井平台是太重第一台海工装备产品，是太重集团实施“蓝海战略”，实现转型升级发展的标志产品，适用最大工作水深400英尺(121.92m)，钻机能力 9000m，型长73m，型宽 72m，型深 9.5m，重量约 15000t，是进行海上石油天然气勘探开发作业的钢质非自航自升式钻井平台(图1)，具备深井探井和大位移丛式井/水平井钻井功能和试油辅助功能。
自升式钻井平台的显著特点是带有能够自由升降的桩腿，站立和作业时桩腿下伸至海底，站立在海床上，使船体底部距离海面留有一定气隙。
桩腿是自升式钻井平台站立、工作、风暴自存等工况下保证平台安全的关键组成部分，因此，其建造和合拢安装精度对整个平台起着关键作用。
钻井平台桩腿齿条焊接工艺
钻井平台桩腿齿条焊接工艺钻井平台是海上石油勘探中必不可少的重要设备，而桩腿齿条是钻井平台上承受庞大荷载的关键部件。
在钻井平台的建设过程中，桩腿齿条的焊接工艺直接影响着平台的稳定性和安全性。
本文将探讨钻井平台桩腿齿条焊接工艺的要点和注意事项。
1. 工艺要点1.1 材料选择桩腿齿条通常采用高强度低合金钢材，包括Q345B、Q460D等。
在进行焊接前，需要对材料进行严格的质量检测，确保材料符合规定的标准和要求。
1.2 齿条准备齿条的准备包括切割、坡口制备等步骤。
切割时要保证切割面平整、无裂纹，坡口制备要注意坡口的角度和形状，以确保焊接接头具备足够的强度和密封性。
1.3 焊接设备选择钻井平台桩腿齿条的焊接通常采用电弧焊接方法。
在选择焊接设备时，要考虑焊接材料的厚度和所需焊缝的质量要求，并确保设备的性能和稳定性。
1.4 焊接参数设定在进行焊接过程中，需要根据材料的厚度和焊接接头的要求，合理设定焊接电流、电压、焊接速度等参数，以保证焊缝的质量。
1.5 焊接顺序安排桩腿齿条进行多道焊接时，需要合理安排焊接顺序，防止焊缝产生变形、裂纹等缺陷。
一般采用从上往下、从内到外的焊接顺序，确保焊接质量和稳定性。
1.6 焊接焊接校验在完成焊接后，需要对焊缝进行校验。
常用的焊接检测方法包括目测、放射性检测、超声波检测等，以确保焊缝的质量符合要求。
2. 注意事项2.1 焊接环境在进行焊接作业时，要确保焊接环境的通风良好，尽量减少焊接烟尘和有害气体的产生，保护焊工的健康和安全。
2.2 预热控制由于桩腿齿条焊接受到巨大力和振动的作用，焊接接头易受到冷裂纹的影响。
因此，在焊接过程中要控制好预热温度和焊后热处理，减轻焊接接头的残余应力，提高焊缝的强度和韧性。
2.3 焊接质量控制钻井平台是一项高风险的工程，因此焊接质量的控制至关重要。
除了严格控制焊接参数，还要加强对焊接人员的培训和监督，确保焊接操作符合相关标准和规范，减少焊接缺陷的发生。
钻井平台桩腿焊接质量控制
钻井平台桩腿焊接质量控制摘要：随着世界经济和技术的发展，海洋开发已成为全球新技术革命的重要组成部分，而海洋油气开发又是当今海洋资源开发工程的主要内容之一。
海洋移动式平台是海洋油气勘探、开发的主要设备。
自升式钻井平台，又称为桩脚式钻井平台，是目前国内外应用最为广泛的钻井平台。
自升式钻井平台可分为三大部分；船体，桩脚和升降机构，其中升降机构中的桩腿的生产难度最大，要求最高。
因此，开展这方面的研究具有重要的意义。
本文介绍了桩腿的焊接特点，探讨了其施工控制措施。
关键词：桩腿；质量控制由于桩腿是钻井平台的主要承力构件，且基于其长期服务于海上的环境载荷要求，设计对材料要求的强度和低温冲击韧性都很高。
高强度、低温冲击韧性要求及大厚度等综合因素的影响形成了对焊接很高的要求。
一，焊接特点1可焊性较差，桩腿材料为调质钢ASTMA517GRQ，屈服强度≥690MPa，抗拉强度为790/930MPa,V型缺口冲击最小平均值：纵向在-37℃、T/4厚时为69J，在-27℃、T/2厚时为69J，T/4厚度处的HBS为260，细晶粒最高含硫量为0.01%，最高含碳量为0.18%。
这种高强度钢材在焊接时存在一定的淬硬倾向，非常容易产生冷裂纹，焊接性较差。
在焊接融合区是最薄弱的部分，有明显的化学和物理不均匀性，组织性能突变等。
2构件焊接残余应力与变形大，桩腿厚度在127mm～180mm之间，450ft及以上的平台桩腿厚度甚至达到200mm以上，当钢材的厚度超过100mm以上时，整个构件截面中，钢材的截面所占的比重比较大，如果大多数的焊缝采用外侧单面坡口的施焊工艺进行焊接，就会造成结构焊接完成后产生残余应力，当外载荷产生的应力与结构中某区域的残余应力叠加之和达到屈服点时，这一区域的材料就会产生局部塑性变形，导致的后果就是，它不能再承受外载荷能力，缩小了结构的有效截面积，进而造成了结构的低刚度，致使构件形成不小的残余变形。
如果结构形式不简单，各个单体结构若属于“复合型”构件，那么焊接应力方向不一致的情况是非常有可能出现的，纵、横、上、下立体交叉，相互之间影响，这样就不难致使构件发生变形了。
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第45卷 第9期 2018年9月天 津 科 技TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGYV ol.45 No.9Sep. 2018收稿日期：2018-08-14应用技术自升式钻井平台桩腿接桩工艺方案及其实施要点侯文辉，周 旭，李红艳，柴俊义(太重(天津)滨海重型机械有限公司海工装备分公司 天津300460)摘 要：从桩腿接桩工艺流程、吊装方案、焊接工艺、精度控制等层面，介绍了400英尺(121.92m )自升式钻井平台桩腿接桩工艺方案。
该工艺方案注重考虑安全、经济、合理，兼顾生产流程特别是大型钢结构焊接工艺的优化。
桩腿接桩施工是钻井平台建造工程中重要的一环，不仅为太重公司第一台海工装备的成功建造奠定了基础，接桩工艺对于类似项目的建造也有借鉴参考意义。
关键词：自升式钻井平台 桩腿 接桩 吊装 焊接 精度中图分类号：U661.43 文献标志码：A 文章编号：1006-8945(2018)09-0048-03Jack -up Drilling Spud Leg Lengthening: Technology Summary and Its ImplementationHOU Wenhui ，ZHOU Xu ，LI Hongyan ，CHAI Junyi(Taiyuan Heavy Industry Binhai Offshore Equipment Sub .Co.，Ltd.，Tianjin 300460，China )Abstract ：This article introduces the spud leg lengthening of TZ400 jack-up drilling platform. It provide the summary of technological process ，hoisting plan ，welding procedure ，accuracy control about the spud leg lengthening. It considers safety ，economy ，feasibility ，due consideration to optimize technological process. This production is the signature product representing TZ realizing the transformation and upgrading. This process provides experience and references to other similar products.key words ：jack-up drilling platform ；spud leg ；spud leg lengthening ；hoisting ；welding ；accuracy of positioning0 引 言随着全球对能源需求的日益扩大，海洋成为世界各国获取资源的新焦点，海洋资源开采已经成为世界各国能源战略发展方向。
自升式钻井平台是海洋油气开发的重要设备之一，太重(天津)滨海重型机械有限公司研发制造的TZ400自升式钻井平台是太重第一台海工装备产品，是太重集团实施“蓝海战略”，实现转型升级发展的标志产品，适用最大工作水深400英尺(121.92m )，钻机能力9000m ，型长73m ，型宽72m ，型深9.5m ，重量约15000t ，是进行海上石油天然气勘探开发作业的钢质非自航自升式钻井平台(图1)，具备深井探井和大位移丛式井/水平井钻井功能和试油辅助功能。
自升式钻井平台的显著特点是带有能够自由升降的桩腿，站立和作业时桩腿下伸至海底，站立在海床上，使船体底部距离海面留有一定气隙。
桩腿是自升式钻井平台站立、工作、风暴自存等工况下保证平台安全的关键组成部分，因此，其建造和合拢安装精度对整个平台起着关键作用。
图1 TZ400自升式钻井平台Fig.1 TZ400 jack up drilling platform1 TZ400钻井平台桩腿简介TZ400钻井平台有3条桩腿，分别布置于平台艏2018年9月 侯文辉等：自升式钻井平台桩腿接桩工艺方案及其实施要点 ·49·部，艉部左、右舷，桩腿为三角桁架式结构，单条桩腿共分8节，总长度164m (连桩靴高度为167m )，单条桩腿总重量约1231t ，桩腿三角截面边长为13.6m ；桩腿齿条板材质A517，弦管材质X80，桩腿合拢分为桩腿与桩靴合拢，桩腿与桩腿合拢，施工地点分为船台接桩和平台下水后接桩。
桩腿平面布置及长度分段设置如图2所示。
图2 桩腿平面布置及长度分段设置图Fig.2 Layout and length of pile legs桩腿接桩作业高度高，重量大，吊装设备能力要求高，吊装作业次数多，费用高，风险大，接桩方案要求合理、安全、经济；桩腿合拢焊接质量要求高，桩腿齿条板和半圆板材质为A517，碳当量高，热影响淬硬性大，冷裂纹敏感性大，焊接时易出现焊接缺陷；合拢精度(尤其是桩腿直线度)要求高，齿条板厚度177.8mm ，窗户板厚度82.5mm 均要求全熔，焊接工程量大，易产生焊接变形。
2 接桩工艺流程桩腿合拢接桩工艺流程见图3。
图3 工艺流程Fig.3 Technological process桩腿按生产设计分为8个分段，接桩即将此8个桩腿分段依次接长并焊接，本项目为太重首台套制造，必须有经船级社审批的焊接工艺规程(WPS )，桩腿接桩主要一部分就是桩腿的吊装方案，由于场地吊机能力有限，平台分为在船台接桩和下水后接桩。
桩腿分段建造完成后，依次进行船台接桩、平台下水后接桩。
2.1 吊装方案简介由于接桩高度达百米以上，无法在船台完成全部桩腿接桩，根据公司现有吊装设备进行船台接桩，平台下水后再选择其他起重设备，平台下水后接桩高度达到147m ，如图4所示。
图4 平台下水后的接桩高度Fig.4 Pile height after launching of platform通过几种方案对比，确定在船台部分桩腿选用自有门机和履带式起重机进行对接，平台下水后选用履带式起重机和浮船起重机进行吊装。
此方案优点是：平台一次插桩固定后，无需移动和转向；可在船台进行桩腿预合拢，这样可以减少吊装次数，缩短施工 时间。
2.2 接桩流程简介由于浮吊起重能力较大，可一次吊装两节桩腿，可适当在船台进行桩腿预合拢，减少浮吊使用次数、缩短作业周期和避免作业人员窝工，提高施工作业经济性。
2.3 接桩焊接工艺简介TZ400自升式钻井平台桩腿合拢处焊接主要有齿条板、窗户板、支撑管焊接。
其结构如图5所示。
图5 结构示意图Fig.5 Schematic diagram of structure齿条板宽度838.2mm ，厚度177.8mm ，材质ASTM A517，为低合金高强度调质钢，拥有优良的综合力学性能，其化学成分和力学性能分别见表1、2。
由于齿条板含C 、S 、P 量较低，其产生热裂纹的倾向小，经调质处理后获得良好的强度和韧性，同时在焊接热影响区有较大的淬硬倾向，易出现脆硬组·50·天 津 科 技第45卷 第9期表1ASTM A517 GRQ化学成分Tab.1ASTM A517 GRQ chemical component元素 C Mn P S Si 含量% 0.14～0.21 0.95～1.30 0.025 0.025 0.15～0.35元素 Ni Cr Mo V含量% 1.20～1.50 1.00～1.50 0.40～0.60 0.03～0.08 表2ASTM A517 GRQ力学性能Tab.2ASTM A517 GRQ mechanical component 屈服强度抗拉强度延伸率断面收缩率交货状态620MPa 930MPa 18% 40%调质织。
另外齿条板厚度大，焊接时易产生较大的焊接应力，加之焊接接头中氢的存在，导致齿条板焊接有较大的冷裂纹敏感性。
针对上述问题，与天津大学合作制定桩腿焊接工艺评定(WPQR)，并经中国船级 社(CCS)正式批准，用以指导桩腿焊接，根据海工现场实际施工条件编制了各阶段焊接工艺规程(WPS)，涵盖了桩腿建造、合拢的全部施工过程。
对于此类重要钢结构，理论上不允许补焊，因此在焊接过程中，各种工艺参数严格按WPS执行，其中重点控制焊前预热、层间温度控制、焊接速度、焊后保温等焊接工艺参数。
2.4 接桩精度控制简介桩腿齿条与升降锁紧系统中齿轮啮合，桩腿的建造和合拢精度直接影响着整个平台的升降。
针对焊接应力大，易产生变形，对桩腿精度提出了很高的要求，同时精度控制项目多，涉及到桩腿与桩靴、桩腿与固桩架、桩腿与桩腿的合拢精度。
接桩精度控制的前提是桩腿建造精度的严格控制，因此接桩前需对桩腿分段进行尺寸复测，接桩精度主要指桩腿与桩靴合拢、桩腿与桩腿合拢，精度控制项目见表3。
表3接桩精度控制项目Tab.3Accuracy of spud leg lengthening桩腿与桩靴合拢桩腿与桩腿合拢主弦管齿条板与桩靴120°立板偏差桩腿距桩靴中心距离桩腿水平度桩腿到固桩架耐磨板间距合拢口上下齿条齿间距齿条板拱高齿条板旁弯斜撑管位置偏差3 结 语桩腿接桩施工是钻井平台建造中重要的一环，对安全、焊接质量、精度都有很高的要求，接桩方案选择需要从安全、可行、经济各方面考虑，对于桩腿焊接，需加强焊接工艺和精度的过程控制。
目前接桩施工已全部完成，达到了各项预定目标，本项任务的完成是钻井平台成功建造的一个重要节点。
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通过实验证实，该双交联聚合物微球合成最佳交联剂总用量为1.0%，油溶剂为用量50.0%的白油，乳化剂为Span-80和OP-10，引发温度20～30℃，搅拌速度约10000min，制备的微球粒径10～20µm，且粒径均一，单分散性及耐剪切性能好，在去离子水及矿化水中均具有良好的延缓溶胀性能，可实现对地层的有效封堵。
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