專利名稱：超大型海洋石油平臺上部組塊循環同步液壓頂升工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種大型結構物的頂升工藝，尤其涉及一種超大型海洋石油平臺上部組塊循環同步液壓頂升工藝，屬于海洋石油工程領域。
背景技術：
海洋油氣資源的開發需在海上布置一定數量的海洋石油平臺。海洋石油平臺主要有兩種類型固定平臺、浮式平臺。海洋石油固定平臺一般包括上部組塊和水下固定支撐結構。此類海洋石油平臺一般是將上部組塊和水下固定支撐結構在陸地單獨建造，并采用浮托法進行海上安裝作業。在大型上部組塊的船運過程中通常需要在其下部和船舶甲板之間布置下部支撐結構。 對于浮式平臺，其一般由上部組塊和下部浮體組成，在其下水之前，通常需在場地或船塢完成其上部組塊和下部浮體的組對工作。對于海洋石油平臺的建造，傳統工藝一般是先將下部支撐結構、下部浮體等下部結構預制完成，然后，再繼續進行上部組塊的建造。建造過程中，通常采用吊機吊裝作業。隨著海洋石油開發不斷向深水領域的邁進，海洋石油平臺的體積和重量也在不斷增加，采用傳統工藝進行超大型海洋石油平臺上部組塊建造時，會使得其在整個建造過程中一直處于較高位置，主要存在以下不足1、增加了施工場地吊機使用量及吊機作業難度，特別是需要增加大型吊機的使用次數；2、增加了上部組塊的總體尺寸及精度控制難度；3、增加了施工場地腳手架搭設工作量；4、增加了上部組塊建造過程中的臨時支撐構件的用量；5、上部組塊的建造需待下部結構完成后方可進行，不利于工期的控制。
發明內容
本發明的主要目的在于克服現有技術存在的上述缺點，而提供一種超大型海洋石油平臺上部組塊循環同步液壓頂升工藝，其可以將超大型海洋石油平臺上部組塊和其下部結構分開并置于較低位置單獨預制；有效地減少了超大型海洋石油平臺上部組塊建造中的單體吊裝作業工作量及單體吊裝高度，降低了建造場地的吊機等場地資源配備要求；同時， 通過控制系統控制多個液壓頂升器能夠實現上部組塊的多點、循環同步提升；且可以對提升速度、位移精度進行有效的控制。本發明的目的是由以下技術方案實現的一種超大型海洋石油平臺上部組塊循環同步液壓頂升工藝，其特征在于上部組塊的頂升和下部結構的安裝采用以下步驟第一步，各支腿底部布置安裝液壓頂升器、上部支撐架、下部墊墩及旋轉支撐機構；
第二步，控制液壓頂升器將上部支撐架頂起一個設定高度行程，然后，控制旋轉支撐機構的旋臂進行旋轉，當旋臂支撐住上部支撐架后，液壓頂升器回縮；第三步，將第一組支撐橫梁放置于旋轉支撐機構的滑軌上，使支撐橫梁順著旋轉支撐機構的空隙方向滑移進入至上部支撐架下部位置；第四步控制液壓頂升器將支撐橫梁頂起一個設定高度行程，然后，控制旋轉支撐機構的旋臂進行旋轉，當旋臂支撐住上部支撐橫梁后，液壓頂升器回縮；第五步控制下一組支撐橫梁從相對應方向的軌道上順著旋轉支撐機構空隙方向滑移進入至第一組支撐橫梁下部位置，液壓頂升器回縮，旋轉支撐機構的旋臂進行旋轉，當旋臂支撐住支撐橫梁后，上部組塊被頂升一個設定高度；第六步重復上述第三步至第五步，對上部組塊進行循環頂升作業，直至將上部組塊層疊頂升到預定高度；第七步將下部結構運輸到上部組塊底部預定位置；第八步回縮液壓頂升器，將上部組塊與下部結構對接；第九步卸載，拆除液壓頂升器、上部支撐架、旋轉支撐機構及輔助設備。所述上部組塊和其下部結構分開并置于較低位置單獨預制建造，建造時，在上部組塊的底部布置數個臨時支撐。所述液壓頂升器為液壓千斤頂，液壓千斤頂的油路，由控制系統同步控制。所述控制系統為計算機。所述旋轉支撐機構包括下部支撐底座、滑軌及安裝在支撐底座上的數個旋轉軸， 支撐底座為中空式框架結構；各旋轉軸上分別安裝有旋臂。所述旋轉軸外邊緣形狀為十字形，旋轉軸的旋轉的角度為90度，旋轉軸由計算機控制。本發明的有益效果1.可以將超大型海洋石油平臺上部組塊和其下部結構分開并置于較低位置單獨預制，有效地減少了超大型海洋石油平臺上部組塊建造中的單體吊裝作業工作量及單體吊裝高度，降低建造場地的吊機等場地資源配備要求。2.采用頂升橫梁作為頂升結構，通過控制系統將橫梁頂起后交叉層疊，可以達到循環連續頂升的效果；3.采用控制系統對頂升過程進行控制，可以實現多點同步頂升的效果；4.采用橫梁、旋轉及滑移機構，提高了頂升過程的精確度以及頂升的安全性；5.頂升過程操作簡單、方便、實用性高；6.本發明主要針對上部組塊原有設計支腿進行頂升作業，基本無需對組塊頂升工況進行額外的強度、剛度校核。7.縮短了超大型海洋石油平臺的建造周期，降低超大型海洋石油平臺的建造作業成本。
圖1為本發明頂升裝置布置示意圖。圖2為本發明頂升裝置局部放大示意圖。
圖3為圖2中A-A向示意圖。圖4為圖2中C-C向示意圖。圖5為本發明中第一組支撐橫梁就位于滑軌的立面示意圖。圖6為本發明中第一組支撐橫梁滑移進入支架下部就位立面示意圖。圖7為本發明中第一組支撐橫梁準備滑移平面示意圖。圖8為本發明中第一組支撐橫梁滑移進入支架下部就位平面示意圖。圖9為本發明中液壓頂升器將第一組支撐橫梁頂起示意圖。圖10為本發明中可旋轉支撐機構旋轉90度過程示意圖。圖11為本發明中可旋轉支撐機構旋轉90度前俯視圖。圖12為本發明中可旋轉支撐機構旋轉90度后俯視圖。圖13為本發明完成頂升第一組橫梁作業示意圖。圖14為本發明中第二組支撐橫梁準備滑移進入第一組橫梁下部平面示意圖。圖15為本發明中第二組支撐橫梁滑移進入第一組橫梁下部就位平面示意圖。圖16為本發明中將第二組橫梁頂起示意圖。圖17為本發明頂升上部組塊至預定高度示意圖。圖18為本發明頂升上部組塊至預定高度示意圖。圖19為本發明運輸下部支撐結構進入組塊下部示意圖。圖20為本發明上部組塊及下部支撐結構安裝作業完成示意圖。圖中主要標號說明1上部支撐架、2滑軌、3滑軌墊墩、4旋轉支撐機構、41旋臂、5下部底座、6支撐橫梁、7液壓頂升器、10上部組塊、11下部支撐結構。
具體實施例方式如圖一圖所示，本發明上部組塊10及下部支撐結構11建造至需要舉升時采用以下步驟第一步如圖1-圖4所示，①拆除上部組塊10各支腿下部的支撐墊墩，將液壓頂升器7、上部支撐架1、數個旋轉支撐機構4的下部底座5、布置在上部組塊10支腿的底部， 上部支撐架1安裝在液壓頂升器7上部，數個旋轉支撐機構4的下部底座5布置在液壓頂升器7周圍；并在液壓頂升器7與上部支撐架1之間布置好旋轉支撐結構4及支撐橫梁6， 并將滑軌墊墩3布置在旋轉支撐結構4的滑軌2的下面。②液壓頂升器7與泵站及控制系統連接，通過控制系統控制液壓頂升器7實現頂升作業。③完成整個液壓控制系統的調試工作。本實施例控制系統為計算機；液壓頂升器7為液壓千斤頂，液壓千斤頂的油路，由計算機同步控制。旋轉支撐機構包括下部支撐底座5、滑軌2及采用樞接方式安裝在支撐底座5上的數個旋轉軸，支撐底座5其結構形式與滑軌支撐墊墩一致，為中空式框架結構，支撐底座5置于地面上，以方便液壓頂升器置于其中；各旋轉軸上采用樞接方式分別安裝有旋臂41，旋轉軸41外邊緣形狀為十字形，使滿足每次旋轉的角度為90度的原則。旋臂41 與支撐底座5可分別安裝，然后相互對接。對接后控制旋轉軸能夠使旋臂41旋轉，旋轉軸由控制系統控制，控制系統為計算機；旋轉一次角度為90度，旋臂的結構強度能夠滿足支撐要求。
第二步液壓頂升器7將上部支撐架1頂起一個設定高度行程，然后，控制旋轉支撐機構4的旋臂41進行90度旋轉，當旋臂41支撐住上部支撐架1后，液壓頂升器7回縮；第三步如圖5-圖8所示，將第一組支撐橫梁6放置于旋轉支撐機構4的旋臂41 的滑軌2上，使支撐橫梁6順著旋轉支撐機構4的空隙方向滑移進入至上部支撐架1下部位置；第四步如圖9所示，控制液壓頂升器7將第一組支撐橫梁6頂起一個設定高度行程，并支撐住整個上部重量，然后，控制旋轉支撐機構4的旋臂41進行90度旋轉，當旋臂支撐住上部支撐橫梁6后，液壓頂升器7回縮；第四步控制液壓頂升器7將支撐橫梁6頂起一個設定高度行程，然后，控制旋轉支撐機構的旋臂進行90度旋轉，當旋臂支撐住上部支撐橫梁6后，液壓頂升器7回縮；上部組塊10被頂升一個支撐橫梁6的高度。第五步如圖10-圖12所示，將空隙方向與設在相對應方向的另一組滑軌2對齊， 控制第二組支撐橫梁6能夠順著空隙方向滑移進入第一組支撐橫梁6下部，液壓頂升器7 回縮，同時，旋轉支撐機構4的懸臂41進行90度旋轉，當旋臂41支撐住支撐橫梁6后；旋轉支撐機構4的懸臂41支撐住第一組支撐橫梁6及以上所有重量，上部組塊被頂升一個支撐橫梁6高度；如圖13-圖15所示，為第二組支撐橫梁6滑移進入第一組支撐橫梁6下部的過程， 支撐橫梁6順著旋轉支撐機構4的空隙方向滑移進入。如圖16所示，第二組支撐橫梁6被液壓頂升器7頂起，到達預定高度后控制旋轉支撐機構4旋臂41繼續旋轉90度，同樣，一方面將用于支撐住第二組支撐橫梁6，另一方面用于使第三組支撐橫梁6能夠順著旋轉支撐機構4的旋臂41的空隙方向滑移進入第二組支撐橫梁6的下部。至此，整個上部組塊10被頂升2個支撐橫梁6的高度。第六步如圖17、18所示，重復第三步至第五步的過程，對上部組塊10進行循環頂升作業，直至將上部組塊10層疊頂升到預定高度；由于支撐橫梁6的高度是定值，所以，如果要求的頂升高度不是支撐橫梁6高度的倍數，則先層疊橫梁至離要求最近的高度，然后， 用液壓頂升器7頂起以達到頂升至預定高度的目的。第九步如圖19所示，頂升完成后，將超大型海洋石油平臺上部組塊10的下部支撐結構11通過運輸的方式移動到組塊10的下部，然后，控制系統控制液壓頂升器7卸載， 將上部組塊10的重量轉移至下部支撐結構11上。第十步如圖20所示，液壓頂升器7卸載，頂升作業完成，拆除頂升作業所用設備及支撐。液壓頂升器、頂升框架、頂升支撐橫梁、計算機控制系統為現有產品。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種超大型海洋石油平臺上部組塊循環同步液壓頂升工藝，其特征在于上部組塊的頂升和下部結構的安裝采用以下步驟第一步，各支腿底部布置安裝液壓頂升器、上部支撐架、下部墊墩及旋轉支撐機構； 第二步，控制液壓頂升器將上部支撐架頂起一個設定高度行程，然后，控制旋轉支撐機構的旋臂進行旋轉，當旋臂支撐住上部支撐架后，液壓頂升器回縮；第三步，將第一組支撐橫梁放置于旋轉支撐機構的滑軌上，使支撐橫梁順著旋轉支撐機構的空隙方向滑移進入至上部支撐架下部位置；第四步控制液壓頂升器將支撐橫梁頂起一個設定高度行程，然后，控制旋轉支撐機構的旋臂進行旋轉，當旋臂支撐住上部支撐橫梁后，液壓頂升器回縮；第五步控制下一組支撐橫梁從相對應方向的軌道上順著旋轉支撐機構空隙方向滑移進入至第一組支撐橫梁下部位置，液壓頂升器回縮，旋轉支撐機構的旋臂進行旋轉，當旋臂支撐住支撐橫梁后，上部組塊被頂升一個設定高度；第六步重復上述第三步至第五步，對上部組塊進行循環頂升作業，直至將上部組塊層疊頂升到預定高度；第七步將下部結構運輸到上部組塊底部預定位置；第八步回縮液壓頂升器，將上部組塊與下部結構對接；第九步卸載，拆除液壓頂升器、上部支撐架、旋轉支撐機構及輔助設備。
2.根據權利要求1所述的超大型海洋石油平臺上部組塊循環同步液壓頂升工藝，其特征在于所述上部組塊和其下部結構分開并置于較低位置單獨預制建造，建造時，在上部組塊的底部布置數個臨時支撐。
3.根據權利要求1所述的超大型海洋石油平臺上部組塊循環同步液壓頂升工藝，其特征在于所述液壓頂升器為液壓千斤頂，液壓千斤頂的油路，由控制系統同步控制。
4.根據權利要求3所述的超大型海洋石油平臺上部組塊循環同步液壓頂升工藝，其特征在于所述控制系統為計算機。
5.根據權利要求1所述的超大型海洋石油平臺上部組塊循環同步液壓頂升工藝，其特征在于所述旋轉支撐機構包括下部支撐底座、滑軌及安裝在支撐底座上的數個旋轉軸， 支撐底座為中空式框架結構；各旋轉軸上分別安裝有旋臂。
6.根據權利要求5所述的超大型海洋石油平臺上部組塊循環同步液壓頂升工藝，其特征在于所述旋轉軸外邊緣形狀為十字形，旋轉軸的旋轉的角度為90度，旋轉軸由計算機控制。全文摘要
一種超大型海洋石油平臺上部組塊循環同步液壓頂升工藝，采用以下步驟一、各支腿底部布置安裝頂升及支撐機構；二、控制頂升器頂起一個設定高度行程，旋臂支撐住上部結構后，頂升器回縮；三、將支撐橫梁滑移軌進入至上部結構下；四、頂升器頂起一個設定高度行程，旋臂旋轉并支撐住上部結構，頂升器回縮；五、下一組支撐橫梁滑移進入至支撐橫梁下部，頂升器回縮，上部組塊被頂升一個設定高度；六、重復三至五，直至將上部組塊層疊頂升到預定高度；七、將下部結構運輸到上部組塊底部；八、回縮頂升器，上部組塊與下部結構對接；九、卸載，拆除輔助設備。本發明能夠實現上部組塊的多點、循環同步提升；且可以對提升速度、位移精度進行有效的控制。
文檔編號E02B17/04GK102561289SQ20101062328
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者劉磊, 宋崢嶸, 李林, 李淑民, 王國選, 田旺生, 阮慶, 陳品 申請人:中國海洋石油總公司, 海洋石油工程(青島)有限公司, 海洋石油工程股份有限公司