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第6期
图1 高度关系示意图
毒死蜱颗粒剂李会通1，王芳2
（1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司， 天津 300450）（2.中海石油（中国）有限公司曹妃甸作业公司， 天津 300450）
[摘 要] 海洋钻井作业环境复杂施工条件苛刻，海洋钻井井架通常选用强度高、稳定性好、底部开档大及司钻视野开阔的塔型井架。为缩短工期、降低成本，本文提出了塔形井架整体安装方案。通过对塔形井架吊装索具进行计算选取、对井架连接强度等进行校核计算，验证了井架整体安装的可行性。该整体安装方案成功应用于海洋石油282平台塔形井架的安装，为后续钻井平台塔形井架整体安装积累了经验。[关键词] 海洋平台；塔形井架；整体安装；方案探讨
作者简介：李会通（1984—），男，本科学历，学士学位，中级工程师，主要研究方向为海洋石油平台机械设备。
由于塔形井架具有强度高、稳定性好、底部开档大及司钻视野开阔等特点，在海洋石油平台中得到广泛应用。在全球石油行业不景气的背景下，缩短工期、降低成本，已成为整个石油行业面临的问题。在塔形井架安装过程中，可否通过改变安装形式，进而实现缩短工期、降低成本的目的。通过比较可知，在井架安装方式中，采用码头龙门吊安装取代浮吊安装的方式可腰果去壳机
以降低成本；在井架安装
过程中，采用整体安装的方式可以缩短工期。本文以DB50钻机在海洋平台的安装为例，通过对吊索具计算选取、整体吊装井架强度、井架抗倾覆能力等方面的校核，论证了井架整体安装的可行性。在可行性论证通过后，本文对整个井架的安装过程进行了简要阐述。1 吊索具计算及选取
采用码头龙门吊进行井架整体安装，在龙门吊吊装能力满足要求的情况下，首先需考虑龙门吊的吊装高度、井架高度及平台站立高度之间的关系，保证井架可以顺利安装到平台。图1所示为海洋石油282平台在新港船厂码头站立期间，龙门吊的吊装高度、井架高度以及平台站立高度三者
之间的关系。
从示意图可看出，图1所示位置为平台在井架整体安装过程中处于3.5m 吃水线，此时井架与龙门吊之间的间距最大，可以选用的吊索具长度最长，同时吊索具受力为最大状态。按照DB50井架整体重量（包括井架附件）为1200 kN 计算，此时索具夹角最小，约为33.6°（按照30°计算），索具长度最长，此时取最大吊索具受力计算如下：
rbd-312F=G/4/cos15°=1200/4/0.97=309.3 kN
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石油和化工设备
2017年第20卷图2 码头受风载及重力示意图
索具长度L=H/cos15°=6.393/0.97=6.59 m
为保证更大的安装空间，需要将吊索具长度缩短，同时考虑吊索具与井架天车互不干涉，此时吊索具最大夹角约为60°，索具长度最短，此时取最大吊索具受力计算如下：
F=G/4/cos30°=1200/4/0.866=346.4 kN
索具长度L=两吊耳间距=3.86m
从以上计算可以得出推论，井架总成吊装钢丝绳应选取：
取钢丝绳的破断拉力为工作载荷的4倍，
则钢丝绳的最小破断力为F破=4×F=4×346.4=1385.6 kN；
单根钢丝绳有效长度为3.86~6.59 m之间。2 能力及强度校核计算
2.1 井架下段总成抗倾覆能力校核计算
井架在码头安装时，井架分为两段分别组装，需校核井架是否滑移和倾覆，依据计算，需计算校核井架下段总成。
依据API Spec 4F-2008《钻井和修井井架、底座规范》8.3风载计算，校核井架下段总成抗倾覆及抗滑移能力如下：
(1)井架下段抗倾覆力的计算
井架下段包含有二层台、立管、井架本体二层台以下的部分、直梯子及其余井架附件；井架下段总重G=520 kN，组装后立在码头受风载及重力示意图如下：
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第6期 表1 风载参数表
李会通等 海洋钻井平台塔形井架整体安装方式探讨
(2)倾覆力F 的计算
由图2可知，取抗倾覆安全系数为1.25，抗倾覆力可根据下列公式计算：
(3)抗风能力计算风载计算公式：
F m =0.00338×V k 2×K i ×C s ×A F t =
G f ×K sh ×∑F
m
式中：F m -位于独立构件纵轴法线上风力lb ；V k -风速，单位为节；K i -独立结构纵轴与风之间倾角系数，取1；C s -形状系数；A -独立构件投影面积，f t 2；Ft -作用在每个构件或整个钻井结构风力的矢量和，单位为lb ；G f -阵风影响系数；K sh -屏蔽和纵横比修正系数；
则由上述公式可知，作整体计算时，构件所受风载可按以下公式计算：
F t =
G f ×K sh ×0.00338×V k 2×K i ×C s ×∑A 查表可知各参数如下：
迎风面积 ∑A(m 2)倾角系数 K i
形状系数C s
阵风影响系数G f
屏蔽和纵横比修正系数 K sh
63.84m 2
（687.168 f t 2
)
1
1.8
0.90
0.85
玻璃钢拍门
计算最大抗风能力。抗倾覆力至少等于风载：
则V k = =84.93节
取高度系数 β=1.12
则井架下段总体最大的抗击倾覆的风速为V=V k /1.12=75.83节
结论：井架下段总成在抗倾覆安全系数为1.25时，最大能抗击75.83节的风。根据API Spc 4F-2008规定：塔式井架安装和作业时海岸风速不允许超过16.5m/s （32节），因此，在此条件下安装，井架是不会发生倾覆的。
(4)井架滑移校核
塔式井架在海岸作业和安装时，允许最大的风速为16.5m/s （32节），取滑移安全系数为1.25：
风载计算公式：
F t =
G f ×K sh ×0.00338×V k 2×K i ×C s ×∑A 查表1可知各参数如下：取高度系数 β=1.12
由风载产生的滑移力计算如下：
人造细胞
由重力产生的滑移阻力：
根据API Spec 4F-2008 滑移校核规定，井架与地面静摩擦系数取0.15，
则F 阻=0.15×G=17196.05lb F 滑＜ F 阻
结论：在岸上安装作业条件下，井架下段总成不会发生滑移。2.2 吊耳强度校核计算
井架吊耳材料为Q 345，屈服极限 σS =345MPa ，查该材料许用应力系数K 为0.6；吊耳受力为F 绳=346.4 kN ，销轴作用到吊耳销孔上为1/2圆；销孔为φ60，进行应力分析如图3。
最大应力 σMAX= 137.61MPa
其中Q 345B 材料的许用应力［σ］=K ×σS =207 MPa 。
因此，吊耳屈服强度满足要求。2.3 螺栓强度校核计算
在吊装过程中，受力最大螺栓在天车与井架本体连接处的螺栓，此处的螺栓规格为M30×140/8.8级，共14条，其余井架本体上的螺栓强度在《螺栓强度计算书》中校核。这里考虑吊装时的动力效应，取2倍动力放大系数时的吊钩反力进行校核。
吊钩反力F Y =2.16×106 N 单条螺栓所受轴向拉力F 单=F Y /m=1.54×105 N 其中，m —螺栓个数；
单条螺栓轴向拉应力 σ单=F 单/A=217.98 MPa
其中，A —螺栓横截面积；而σ单<σS=640 MPa
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石油和化工设备2017年第20卷
图3 吊耳应力分析其中，σS —螺栓屈服强度。所以，螺栓连接强度符合要求。3 井架安装
现将井架具体安装按井架小组装和井架大组装两部分进行阐述。3.1 井架小组装
井架主体分5段组成，参见图4。井架分段图，包括下段、中下段、中段、中上段、上段。井架组装按井架编号图进行（见随机资料：井架使用维护说明书），组装的顺序，按从下往上进
行。先进行各段小组装，然后分段对接。空中对
接可以采用吊笼作业或采用搭建脚手架的方式进行也可采用高空作业车辅助进行，推荐采用预先搭建脚手架，组装时搭建脚手架方式。各段阻流放空管线及管线槽随各节井架段安装。
井架小组装与钻台底座上设备安装同时进行或与钻台底座预组装同时进行。如果井架提前小组装，可
减少平台靠岸作业时间；井架上段与天车、防坠器支架、吊钳平衡装置、梯子及护笼一起组装。天车起重架若与吊绳干涉，可以拆去一侧底部销轴，随后与天车架通过钢绳及卸扣固定牢靠。
图4 井架分段 图5 井架下段
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井架中段与二层台及其挡风墙、逃生器、防坠器、电暖风机、0.5 t气动小绞车、立管台、梯子等一起组装。
井架中下段与下段组装完成后，可安装此两段梯子、护笼及双立管。井架下段组对时，参见图5，井架中上段与中段组装完成后，再安装此两段梯子及护笼。
需要说明，如果不采用脚手架，从单片组装成整段，需要采用临时工装，否则需要使用2台25吨吊机和1台16吨吊机。为加快组装效率，提高作业安全，建议配置1~2台高空作业车。
二层台以上部分为一整吊，二层台以下部分为另一整吊，共两大吊，即“下段、中下段、中段、二层台”为一大吊，参见图6，“中上段、上段与天车”组合后为另一大吊，参见图7
。图6 井架二层台以下部分 图7 井架二层台以上部分李会通等 海洋钻井平台塔形井架整体安装方式探讨
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