專利名稱：自升式鉆井平臺鎖緊機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及自升式鉆井平臺，具體涉及一種用于對自升式鉆井平臺的樁腿進行鎖定的鎖緊機構。
背景技術：
隨著人類對油氣資源開發利用的深化，油氣勘探開發從陸地轉入海洋。因此，鉆井工程作業也必須在浩瀚的海洋中進行。在海上進行油氣鉆井施工時，幾百噸重的鉆機要有足夠的支撐和放置的空間，同時還要有鉆井人員生活居住的地方，海上石油鉆井平臺就擔負起了這一重任。由于海上氣候的多變、海上風浪和海底暗流的破壞，海上鉆井裝置的穩定性和安全性更顯重要。

海上鉆井平臺(drilling platform)是主要用于鉆探井的海上結構物。平臺上裝鉆井、動力、通訊、導航等設備，以及安全救生和人員生活設施，是海上油氣勘探開發不可缺少的手段。海上鉆井平臺主要分為移動式平臺和固定式平臺兩大類，其中，固定式平臺又可分為導管架式平臺、混凝土重力式平臺、深水順應塔式平臺等。固定式鉆井平臺大都建在淺水中，它是借助導管架固定在海底而高出海面不再移動的裝置，平臺上面鋪設甲板用于放置鉆井設備。支撐固定平臺的樁腿是直接打入海底的，所以，固定式鉆井平臺的穩定性好，但因平臺不能移動，故鉆井的成本較高。為解決平臺的移動性和深海鉆井問題，又出現了多種移動式鉆井平臺，主要包括坐底式鉆井平臺、自升式鉆井平臺、鉆井浮船、半潛式鉆井平臺、張力腿式平臺、牽索塔式平
口寸ο自升式鉆井平臺由平臺、樁腿和升降機構組成，平臺能沿樁腿升降，一般無自航能力。工作時樁腿下放插入海底，平臺被抬起到離開海面的安全工作高度，并對樁腿進行預壓，以保證平臺遇到風暴時樁腿不致下陷。完井后平臺降到海面，拔出樁腿并全部提起，整個平臺浮于海面，由拖輪拖到新的井位。1953年美國建成第一座自升式平臺，這種平臺對水深適應性強，工作穩定性良好，發展較快，約占移動式鉆井裝置總數的1/2。中國自行制造的自升式鉆井平臺“渤海一號”平臺的四根樁腿是由圓形的鋼管做成的，樁腿的高度有七十多米，升降裝置是插銷式液壓控制機構。該型鉆井平臺造價較低、運移性好、對海底地形的適應性強，因而，中國海上鉆井多使用自升式鉆井平臺。在自升式鉆井平臺到達工作地點后，平臺由升降系統提升到氣隙高度，需要將平臺固定，保證平臺能夠在安全的高度平穩地進行鉆完井作業，此時，自升式鉆井平臺鎖緊機構開始發揮作用，它的主要作用就是將平臺固定在樁腿上，并且將平臺的各種載荷通過鎖緊機構傳遞給樁腿。中國實用新型專利200920211771. X公開了一種自升式工程平臺鎖緊裝置，包括一與工程平臺的樁腿齒條相嚙合的齒塊，該工程平臺鎖緊裝置還包括復位油缸、插銷油缸、上蝸輪蝸桿頂升器、下蝸輪蝸桿頂升器和兩個側蝸輪蝸桿頂升器，所述復位油缸和所述兩個側蝸輪蝸桿頂升器均設置在所述齒塊背對于所述樁腿齒條的背面側，用于驅動所述齒塊沿水平方向移動；復位油缸的活塞桿與所述齒塊相連；所述上蝸輪蝸桿頂升器和所述下蝸輪蝸桿頂升器分別位于齒塊的上方和下方，用于驅動齒塊沿垂直方向移動；所述插銷油缸設置在所述齒塊的側面，用于阻止所述齒塊向所述樁腿齒條方向傾斜轉動，該插銷油缸設有一插銷。在鎖緊時，首先要保證齒塊與樁腿齒條的齒型對準，使它們能夠順利嚙合。該鎖緊裝置是通過上、下蝸輪蝸桿頂升器的推動使齒塊與樁腿齒條對準的，但這樣至少存在以下問題第一、齒塊與樁腿齒條對準后，上、下蝸輪蝸桿頂升器對齒塊形成夾緊狀態，隨后用復位油缸推動齒塊平移與樁腿齒條哨合時會比較困難；第二、由于齒塊在對準時與哨合時的水平位置是不同的，在這兩種狀態下，上、下蝸輪蝸桿頂升器都需要夾緊齒塊，要兼顧齒塊的不同位置，這給上、下蝸輪蝸桿頂升器的布置造成困難。

發明內容
本發明要解決的技術問題在于提供一種結構更加合理、操縱更方便的自升式鉆井平臺鎖緊機構，以克服現有技術的上述缺陷。為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案一種自升式鉆井平臺鎖緊機 構，包括樁腿齒條和對稱布置在樁腿齒條兩側的兩套鎖緊機構，所述自升式鉆井平臺內設有一剛性框架，樁腿齒條豎直貫穿所述剛性框架，每套鎖緊機構包括一個齒塊、一個上千斤頂、一個下千斤頂、兩個水平千斤頂、一個水平油缸和一個傾斜油缸，所述上千斤頂和下千斤頂豎直固定在剛性框架內并分別位于所述齒塊的上、下方；所述兩個水平千斤頂水平固定在剛性框架內并位于所述齒塊的后方；所述水平油缸位于兩個水平千斤頂之間，水平油缸的一端與所述齒塊相鉸接，另一端與剛性框架相鉸接；所述傾斜油缸位于上千斤頂和水平千斤頂之間，傾斜油缸的一端與所述齒塊相鉸接，另一端與剛性框架相鉸接，且傾斜油缸的軸線與豎直方向的夾角為銳角。優選地，所述齒塊的前面設有鎖緊齒條，齒塊的上表面、下表面和背面均為平面，且所述背面與上表面、下表面相垂直。優選地，所述上千斤頂、下千斤頂和水平千斤頂均為自鎖式液壓千斤頂。優選地，所述剛性框架內還安裝一攝像頭。優選地，所述剛性框架為矩形框架。優選地，所述剛性框架上設有供所述樁腿齒條豎直貫穿的通孔，所述上千斤頂和下千斤頂安裝在緊靠所述通孔邊緣的位置。優選地，當齒塊與樁腿齒條嚙合時，所述傾斜油缸的軸線與豎直方向的夾角為45。。優選地，還包括液壓控制系統，所述上千斤頂、下千斤頂、水平千斤頂、水平油缸和傾斜油缸均與液壓控制系統相連接。本發明的自升式鉆井平臺鎖緊機構，在齒塊與樁腿齒條的對準和嚙合動作過程中，僅需要水平油缸和傾斜油缸配合即可完成。各個千斤頂只是在齒塊與樁腿齒條嚙合后起到夾緊作用，不需要參與齒塊與樁腿齒條的對準和嚙合過程。因此，與現有技術相比，本發明鎖緊機構操縱更加簡單、方便，安全性高，在齒塊與樁腿齒條的對準和嚙合過程中，各個千斤頂均處于收縮狀態，不會對齒塊的移動造成阻礙，因此對準更加容易；上、下千斤頂伸出時，齒塊是固定不動的(嚙合狀態)，這給上、下千斤頂的布置帶來了方便，只要將上、下千斤頂安裝在緊靠樁腿齒條的位置即可，無需兼顧齒塊的不同位置。利用本發明鎖緊機構，可以使鉆井平臺固定在樁腿上，并且將平臺的各種載荷通過鎖緊機構傳遞給樁腿，能夠實現鉆井平臺在水面以上一定距離固定，使鉆井平臺在鉆井作業時不會受到海洋風浪的影響，大大提升了自升式鉆井平臺的作業功能。


圖I為本發明自升式鉆井平臺鎖緊機構在松開狀態的示意圖。圖2為本發明中齒塊的示意圖。圖3為本發明自升式鉆井平臺鎖緊機構的控制原理示意圖。圖4為齒塊與樁腿齒條對準時的狀態示意圖。 圖5為齒塊與樁腿齒條嚙合時的狀態示意圖。圖6為水平夾緊后的狀態示意圖。圖7為豎直夾緊后的狀態示意圖。圖中I、鎖緊機構2、樁腿齒條3、剛性框架10、齒塊11、上千斤頂12、傾斜油缸13、水平千斤頂 14、水平油缸15、攝像頭16、下千斤頂30、通孔101、鎖緊齒條102、上表面103、背面104、下表面
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明，本領域技術人員由此可以更清楚地了解本發明的其他優點及功效。需要說明的是，說明書附圖所繪示的結構、比例、大小等，僅用以配合具體實施方式
，供本領域技術人員更清楚地了解本發明的構思，并非用以限制本發明的保護范圍。任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本發明的功效及目的達成的情況下，均應仍落在本發明的保護范圍之內。為了便于描述，各部件的相對位置關系是根據說明書附圖的布圖方式來進行描述的，如前、后、上、下、左、右等的位置關系是根據說明書附圖的布圖方向來確定的。如圖I所示，本發明自升式鉆井平臺鎖緊機構包括樁腿齒條2，在自升式鉆井平臺內設有一剛性框架3，剛性框架3優選為矩形框架，剛性框架3上設有供樁腿齒條2豎直貫穿的通孔30。在樁腿齒條2的兩側對稱地布置兩套鎖緊機構1，每套鎖緊機構包括一個齒塊10、一個上千斤頂11、一個下千斤頂16、兩個水平千斤頂13、一個水平油缸14和一個傾斜油缸12。其中，上千斤頂11和下千斤頂16豎直相對地固定在剛性框架3內，并分別位于齒塊10的上方和下方。兩個水平千斤頂13水平固定在剛性框架3內并位于所述齒塊10的后方。水平油缸14位于兩個水平千斤頂13之間，水平油缸14的前端與所述齒塊10相鉸接，后端與剛性框架3相鉸接，剛性框架3內可以設置油缸安裝支座用以與水平油缸14的后端相絞接。
傾斜油缸12位于上千斤頂11和水平千斤頂13之間，傾斜油缸12的下端也與所述齒塊10相鉸接，上端與剛性框架3相鉸接，且傾斜油缸12的軸線與豎直方向的夾角α為銳角。優選地，在剛性框架3內還安裝一攝像頭15。如圖2所示,齒塊10大致是一個矩形塊,在齒塊10的前面設有鎖緊齒條101,齒塊10的上表面102、下表面104和背面103均為平面,且背面103與上表面102、下表面104相垂直。在本發明的優選實施例中，所述上千斤頂11、下千斤頂16和水平千斤13頂均為自鎖式液壓千斤頂。如圖3所示，本發明可以包括一液壓控制系統，所述上、下千斤頂、水平千斤頂、水平油缸和傾斜油缸均與液壓控制系統相連接，液壓控制系統與液壓站和監控系統相連接，·剛性框架內的攝像頭也與監控系統相連接。下面結合圖4-圖7，說明本發明自升式鉆井平臺鎖緊機構的鎖緊過程。如圖4所示，在松開狀態下，液壓控制系統控制傾斜油缸12動作，調整齒塊10的上下位置，使齒塊10與樁腿齒條2的齒牙交錯對準。這可以根據攝像頭15采集的實時圖像進行判斷，并及時調整傾斜油缸12的角度。如圖5所示，當齒塊10與樁腿齒條2的齒牙對準后，水平油缸14推動齒塊10與樁腿齒條2嚙合。此時，傾斜油缸12的軸線與豎直方向的夾角優選為45°。如圖6所示，當齒塊10與樁腿齒條2嚙合后，水平千斤頂13先伸出，頂在齒塊10的背面上，沿水平方向將齒塊10與樁腿齒條2夾緊，不會因為受到平臺的載荷而脫開。如圖7所示，最后，上、下千斤頂11、16伸出，正好頂在嚙合狀態下齒塊10的上表面和下表面上，將齒塊10沿豎直方向夾緊，起到支撐固定的作用。因此，上千斤頂11和下千斤頂16最好安裝在緊靠通孔30邊緣的位置，也就是與樁腿齒條2嚙合時的齒塊10的正上方和正下方。這樣就完成了鉆井平臺和樁腿的鎖緊，鉆井平臺與樁腿固結為一體。當需要使鉆井平臺相對于樁腿上下運動時，先松開本發明的鎖緊機構。松開時，各個千斤頂先縮回，然后水平油缸14和傾斜油缸12收縮，將齒塊10向后拉，與樁腿齒條2脫離。
權利要求
1.一種自升式鉆井平臺鎖緊機構，包括樁腿齒條(2)和對稱布置在樁腿齒條(2)兩側的兩套鎖緊機構(1)，其特征是，所述自升式鉆井平臺內設有一剛性框架(3)，樁腿齒條(2)豎直貫穿所述剛性框架(3)，每套鎖緊機構(I)包括一個齒塊(10)、一個上千斤頂(11)、一個下千斤頂(16)、兩個水平千斤頂(13)、一個水平油缸(14)和一個傾斜油缸(12)，所述上千斤頂(11)和下千斤頂(16)豎直固定在剛性框架(3)內并分別位于所述齒塊(10)的上、下方；所述兩個水平千斤頂(13)水平固定在剛性框架(3)內并位于所述齒塊(10)的后方；所述水平油缸(14)位于兩個水平千斤頂(13)之間，水平油缸(14)的一端與所述齒塊(10)相鉸接，另一端與剛性框架(3)相鉸接；所述傾斜油缸(12)位于上千斤頂(11)和水平千斤頂(13)之間，傾斜油缸(12)的一端與所述齒塊(10)相鉸接，另一端與剛性框架(3)相鉸接，且傾斜油缸(12)的軸線與豎直方向的夾角為銳角。
2.根據權利要求I所述的自升式鉆井平臺鎖緊機構，其特征是，所述齒塊(10)的前面設有鎖緊齒條(101 )，齒塊(10)的上表面(102)、下表面(104)和背面(103)均為平面，且所述背面(103)與上表面(102)、下表面(104)相垂直。
3.根據權利要求I所述的自升式鉆井平臺鎖緊機構，其特征是，所述上千斤頂(11)、下千斤頂(16)和水平千斤頂(13)均為自鎖式液壓千斤頂。
4.根據權利要求I所述的自升式鉆井平臺鎖緊機構，其特征是，所述剛性框架(3)內還安裝一攝像頭(15)。
5.根據權利要求I所述的自升式鉆井平臺鎖緊機構，其特征是，所述剛性框架(3)為矩形框架。
6.根據權利要求I所述的自升式鉆井平臺鎖緊機構，其特征是，所述剛性框架(3)上設有供所述樁腿齒條(2 )豎直貫穿的通孔(30 )，所述上千斤頂(11)和下千斤頂(16 )安裝在緊靠所述通孔(30)邊緣的位置。
7.根據權利要求I所述的自升式鉆井平臺鎖緊機構，其特征是，當齒塊(10)與樁腿齒條(2)嚙合時，所述傾斜油缸(12)的軸線與豎直方向的夾角為45°。
8.根據權利要求I所述的自升式鉆井平臺鎖緊機構，其特征是，還包括液壓控制系統，所述上千斤頂(11)、下千斤頂(16)、水平千斤頂(13)、水平油缸(14)和傾斜油缸(12)均與液壓控制系統相連接。
全文摘要
本發明公開了一種自升式鉆井平臺鎖緊機構，包括樁腿齒條和對稱布置在樁腿齒條兩側的兩套鎖緊機構，所述自升式鉆井平臺內設有一剛性框架，樁腿齒條豎直貫穿剛性框架，每套鎖緊機構包括一個齒塊、一個上千斤頂、一個下千斤頂、兩個水平千斤頂、一個水平油缸和一個傾斜油缸，上、下千斤頂豎直固定在剛性框架內并分別位于齒塊的上、下兩側；兩個水平千斤頂水平固定在剛性框架內并位于齒塊的后方；水平油缸位于兩個水平千斤頂之間，水平油缸的一端與所述齒塊相鉸接，另一端與剛性框架相鉸接；傾斜油缸的一端與齒塊相鉸接，另一端與剛性框架相鉸接，且傾斜油缸的軸線與豎直方向的夾角為銳角。本發明操縱更加簡單、方便，安全性高。
文檔編號E02B17/06GK102839640SQ20121032824
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者劉愛永, 范會渠, 張維磋, 唐 謙 申請人:上海利策科技股份有限公司