自升式钻井平台桩靴裂纹分析、处理及修复研究.pdf

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1、第25卷第5期2012年10月中国修船CHINASHIPREPAIRV01．25No．5Oct．2012自升式钻井平台桩靴裂纹分析、处理及修复研究黎剑波(中海油田服务股份有限公司，河北燕郊065200)摘要：桩靴是自升式平台的重要组成部分，主要作用是支撑整个平台，将平台所受的载荷传递到海床。一旦桩靴失效，将导致桩腿下沉，平台无法保持水平。，文章利用有限元方法研究了自升式平台桩靴在出现裂纹后的应力水平，并研究相关的应对措施与修复方法。关键词：自升式平台；桩靴；裂纹；有限元分析中图分类号：TE95文献标志码

2、：C文章编号：1001—8328(2012)05—0052—03Abstract：Thespudcanisofspecialstructureinjack-upplatformdesign．Itisconnectedtoleg—structurestotransfertheloadingfromlegstoseafloor．Thespudcannormallyhastheintendedpurposetoprovidetheverticalsupportandmoment、restraintattheb

3、aseoflegs．Shouldthespudcanfailthereisapotentialforthelegtosettle，puttingtheunitoutoflevel．BasedonFiniteElementAnalysisthegeneraldealingwithofcracksonspudcanisperformedincludingtempsafetyactions，periodicallyinspectiononspudcan，structureanalysis，andfinalre

4、pairisperformedtoevaluatetheintegrityofspudcanwithcracksandawaytodealwithcracksisfound．Keywords：jack-upunit；spudcan；crack；FiniteElementAnalysis(FEA)1裂纹的发现和修理尝试某平台建造于1976年，截至裂纹发现时已经营运32年。2008年初进行水下检验发现裂纹，其中500—1000mm长度的裂纹多达14处、1000mm以上为9处。经过初步修复尝试后，情况反而向更

5、加恶劣的方向发展。由于该平台属于在水下检验时发现的裂纹，其桩靴外表面处于海水包围之中，将桩靴内部海水抽空后才能进行桩靴内结构探伤。虽然发现的裂纹并没有直接处于海水中，但由于钢结构非常优良的导热性能，桩靴内裂纹根本无法进行常规焊接工艺前的预热，如果强行加热，由于受热面和关联结构的温度梯度加大，将直接导致裂纹明显扩展。在当前修理工艺与条件的情况下分析，如果继续尝试很可能导致更加恶劣的效果，因此工程师们做出了暂停修理的决定，从技术层面上明确了只有在该平台进人干坞后才有可能具备全面修理的前提。而纵观2008年整

6、个中国海域沿岸，适合该平台使用的干坞，都已经没有了坞期。如果不进行修复，钻井平台停止作业会造成巨大的经济损失，而要决定让该平台继续到海上进行运行则面临着更加巨大的安全风险。如何抉择成了工程师们的重大挑战。经过当时项目参与各方资深技术和管理人员进行的多次讨论和思考，以及各方高层的协调，仍然无法定下结论。为了尽快拿出相应支持决策的数据，工程技术人员考虑了多种备选方案，包括：制作可以在码头将自升式钻井平台桩靴提离水面的水中坞墩，搜索国内最先进的激光焊接技术、最先进的无损探伤技术，搜索周边合适船坞等方案。但这些

7、方案均无法达到马上修复裂纹的效果。传统的无损探伤技术包括磁粉、超声波、射线3大类¨J，磁粉探伤主要探测钢结构的表面裂纹，超声波和射线类技术能探测到钢结构内部的缺陷，比如气孔夹渣等缺陷。但是这3种技术均无法探测作者简介：黎剑波(1976一)，男，广西容县人，工程师，学士，主要从事海洋移动钻井平台装备运营静管理工作。·52·2012年第5期黎剑波：自升式钻井平台桩靴裂纹分析、处理及修复研究第25卷到裂纹究竟有多深，无法判断裂纹是否已经完全穿透。此时，一个最先进的无损探测新技术：涡流检测技术和相控阵检测技术，

8、进入了工程技术人员的视野。通过对涡流检测技术和相控阵检测技术的原理与可实现性进行深入的研究，加之工程师们对该平台的桩靴结构已经非常熟悉，工程师们做出了一个大胆而又谨慎的应对方案：首先利用最新技术对裂纹深度进行无损探测，判断其裂纹深度，对裂纹的形式进行分析。其次利用获得的裂纹深度数据，对桩靴存在裂纹情况下的应力进行分析，掌握存在裂纹的位置及其周边的应力情况。最后，根据应力情况判断，制定临时的预防措施，尽最大可能降低真实应力，同时制定定期检查裂