一種臺階筒柱式井口保護架及施工技術的制作方法

本發明涉及一種井口保護架及施工技術，特別是關于一種具有臺階式筒柱和直徑大于15m吸力樁結構的井口保護架及施工技術。

背景技術：

隨著近海邊際油氣田開發的需要，井口平臺和井口保護架得到了廣泛應用。常規導管架式井口平臺或井口保護架采用梁柱式空間框架結構的上部平臺，下部采用導管架結構與鋼樁基礎承載環境荷載，導管架上需要為隔水套管設置多層水平導向結構，結構形式復雜，連接剛度較弱，對隔水套管強度要求較高。這種常規導管架式結構形式對建造要求較高，需要在專業的海工碼頭建造，然后拖拉裝船或用大型浮吊吊裝上駁船，用大型駁船運輸至安裝海域。導管架與上部平臺海上安裝需要使用大型浮吊，鋼樁打入需要使用打樁錘，且需要與導管架灌漿連接，海上安裝費用高昂。對于海上油氣田開發，采用傳統導管架式井口平臺方案，開發總費用高，投資回報率低，甚至導致油氣田無開發價值。

本專利申請正是在這一背景下提出了一種臺階筒柱式井口保護架及施工技術。

技術實現要素：

本發明的主要目的在于克服現有技術存在的上述缺點，而提供一種臺階筒柱式井口保護架及施工技術，通過采用箱型甲板代替傳統平臺的上部組塊結構，減少了卷管使用數量，降低了建造難度，裝船運輸時固定方案簡單，固定結構用鋼量少；通過采用上部筒柱和下部筒柱，簡化了井口保護架支撐結構，海上安裝時可提供浮力，降低了對浮吊的要求，筒柱內設置有隔水套管護管，使隔水套管免受環境荷載，且在有需要時下部筒柱頂蓋上可開洞增加井口導向；樁基礎采用超大直徑吸力樁，海上運輸時可自浮，海上安裝不需要大型浮吊，井口保護架可重復利用，經濟效益高。

本發明的目的是由以下技術方案實現的：

一種臺階筒柱式井口保護架，包括有上部結構和下部結構，其特征在于所述上部結構自上而下由箱型甲板與支撐柱組成，所述箱型甲板與所述支撐柱通過焊接方式連接，所述下部結構自上而下由立柱、上部筒柱、下部筒柱和樁基礎組成，所述立柱、所述上部筒柱、所述下部筒柱和所述樁基礎之間均通過焊接方式連接，所述立柱位于所述支撐柱下方，并通過用焊接方式連接。

所述支撐柱、所述上部筒柱、所述下部筒柱內設置有隔水套管護管。

所述下部筒柱頂蓋上可開洞增加井口導向。

所述樁基礎采用直徑大于15m的吸力樁。

所述臺階筒柱式井口保護架的施工技術，包括以下步驟：

⑴ 井口保護架建造完成后，在下部結構的吸力樁底部臨時封板，用碼頭吊機豎直吊裝下部結構至異形甲板駁槽口處，使下部結構自浮于水中，用固定件將吸力樁在異形甲板駁槽口處焊接固定；用碼頭吊機吊裝箱型甲板和支撐柱至另一條小型駁船，并焊接固定；由拖輪分別拖航異形甲板駁和小型駁船至安裝海域，并進行水面定位；

⑵ 用異形甲板駁上的門吊鉤住下部結構，切除下部結構中的樁基礎與異形甲板駁槽口處的固定件，向吸力樁內注水，至吸力樁內部筒蓋入水后，拆除吸力樁底部封板，門吊鉤頭繼續下放，吸力樁依靠其自重入泥，達到樁土密封條件后，用水泵抽取吸力樁內的水，使吸力樁在負壓作用下貫入海底土壤中；

⑶ 用小型浮吊與打樁錘將隔水套管沿著筒柱內設置的隔水套管護管打入至海底土壤下設計深度；

⑷ 切除上部結構中的支撐柱與小型駁船之間的固定件，用小型浮吊吊裝支撐柱與下部結構立柱組對焊接；切除上部結構中的箱型甲板與小型駁船之間的固定件，然后用小型浮吊吊裝箱型甲板與支撐柱組對焊接。

本發明的有益效果：本發明由于采用上述技術方案，通過采用箱型甲板代替傳統平臺的上部組塊結構，減少了卷管使用數量，降低了建造難度，裝船運輸時固定方案簡單，固定結構用鋼量少；通過采用上部筒柱和下部筒柱，簡化了井口保護架支撐結構，海上安裝時可提供浮力，降低了對浮吊的要求，筒柱內設置有隔水套管護管，使隔水套管免受環境荷載，且在有需要時下部筒柱頂蓋上可開洞增加井口導向；樁基礎采用超大直徑吸力樁，海上運輸時可自浮，海上安裝不需要大型浮吊，井口保護架可重復利用，經濟效益高。

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。

附圖說明：

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為本發明吸力樁底部封板示意圖；

圖3為本發明下部結構裝船固定示意圖；

圖4為本發明上部結構裝船固定示意圖；

圖5為本發明拖航過程示意圖；

圖6為本發明吸力樁貫入過程示意圖；

圖7為本發明施工過程中隔水套管打入示意圖；

圖8為本發明支撐柱安裝示意圖；

圖9為本發明箱型甲板安裝示意圖。

圖1中主要標號說明：

1—箱型甲板；2—支撐柱；3—立柱；4—上部筒柱；5—下部筒柱；6—隔水套管護管；7—吸力樁；8—異形甲板駁；9—門吊；10—槽口；11—小型駁船；12—拖輪；13—小型浮吊；14—封板。

具體實施方式

下面結合附圖和實例，對本發明進行詳細的描述。

如圖1所示，本發明包括有上部結構和下部結構，上部結構自上而下由箱型甲板1與支撐柱2組成，箱型甲板1與支撐柱2通過焊接方式連接，下部結構自上而下由立柱3、上部筒柱4、下部筒柱5和吸力樁7組成，立柱3、上部筒柱4、下部筒柱5和吸力樁7之間均通過焊接方式連接，立柱3位于支撐柱2下方，通過用焊接方式連接，吸力樁7為直徑16m吸力樁。支撐柱2、上部筒柱4、下部筒柱5內設置有隔水套管護管6，下部筒柱5頂蓋上可開洞增加井口導向。

如圖2-9所示，本發明臺階筒柱式井口保護架施工技術，包括以下步驟：

⑴ 井口保護架建造完成后，在下部結構吸力樁7底部使用封板14進行臨時密封（見圖2），用碼頭吊機豎直吊裝下部結構至異形甲板駁槽口10處，使下部結構自浮于水中，用固定件將下部結構與異形甲板駁8焊接固定（見圖3）；用碼頭吊機吊裝箱型甲板1和支撐柱2至另一條小型駁船11，并焊接固定（見圖4）；由拖輪12分別拖航異形甲板駁8和小型駁船11至安裝海域，并進行水面定位（見圖5）；

⑵ 用異形甲板駁8上的門吊9鉤住下部結構，向吸力樁7內注水，至吸力樁7內部筒蓋入水后，拆除吸力樁7底部的封板14，門吊9的鉤頭繼續下放，吸力樁7依靠其自重入泥，達到樁土密封條件后，用水泵抽取吸力樁7內的水，使吸力樁7在負壓作用下貫入海底土壤中（見圖6）；

⑶ 用小型浮吊與打樁錘將隔水套管沿著筒柱內設置的隔水套管護管6打入至海底土壤下設計深度（見圖7）；

⑷用小型浮吊吊裝支撐柱2與下部結構立柱3組對焊接（見圖8），然后吊裝箱型甲板1與支撐柱2組對焊接（見圖9）。

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。