專利名稱：海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種海上石油勘探開發(fā)技術(shù)，尤其是一種用于實(shí)現(xiàn)海上自升式鉆 井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置。
背景技術(shù)：
在近海石油的勘探開發(fā)中，鉆井平臺(tái)樁的插樁、拔樁技術(shù)應(yīng)用較為普遍，目前該技 術(shù)的施工過(guò)程由人工控制，操作復(fù)雜，效率低；樁的承載力由壓載力推算得到，拔樁力亦由 計(jì)算分析得到，在作業(yè)過(guò)程中并未實(shí)測(cè)到樁承載力及拔樁力，給作業(yè)造成了一定的誤差和 不確定性。因此，一套科學(xué)高效的海上自升式鉆井平臺(tái)插樁、拔樁自動(dòng)控制技術(shù)可以處使鉆 井平臺(tái)插樁、拔樁技術(shù)的應(yīng)用更加合理、準(zhǔn)確。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種海上自升式鉆井平臺(tái)插樁、拔樁自動(dòng)控 制裝置，其能夠?qū)兜娜肽嗌疃取⒊休d力和拔樁力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，指導(dǎo)海上自升式鉆井平臺(tái) 插樁、拔樁施工過(guò)程。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型首先提出一種海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔 樁自動(dòng)控制裝置，所述自升式鉆井平臺(tái)樁腿系統(tǒng)包括樁腿及安裝在樁腿底端的樁靴，其特 征在于該自動(dòng)控制裝置包括位移傳感器、力傳感器、計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)、壓載泵開關(guān)、拔 樁作業(yè)控制開關(guān)和沖樁閥，所述位移傳感器和力傳感器安裝在所述樁腿的弦桿上，所述壓 載泵開關(guān)裝設(shè)在壓載艙的壓載泵控制系統(tǒng)處，所述拔樁作業(yè)控制開關(guān)設(shè)于甲板控制房里， 以控制拔樁作業(yè)時(shí)壓載艙的排水開關(guān)，所述沖樁閥安裝在樁靴上并與沖樁管線相連，所述 位移傳感器測(cè)量樁體入泥深度，所述力傳感器測(cè)量樁腿承載力及拔樁力，所述位移傳感器 和力傳感器測(cè)量的插樁及拔樁過(guò)程中的數(shù)據(jù)傳遞到計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，以控制壓載泵開 關(guān)、沖樁閥及拔樁作業(yè)控制開關(guān)。如上所述的海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置，其中，所述自動(dòng)控制 裝置的位移傳感器和力傳感器是通過(guò)環(huán)狀結(jié)構(gòu)的傳感器固定環(huán)安裝固定于弦桿上，位移傳 感器和力傳感器呈對(duì)稱裝設(shè)，位移傳感器和力傳感器安裝在傳感器固定環(huán)上，該傳感器固 定環(huán)通過(guò)上緊螺栓固定于所述弦桿。如上所述的海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置，其中所述自動(dòng)控制裝 置還包括固定在所述弦桿上的上部傳感器保護(hù)環(huán)和下部傳感器保護(hù)環(huán)，防止在插樁和拔樁 施工過(guò)程中損傷到無(wú)線感應(yīng)位移傳感器和無(wú)線力傳感器，前述傳感器固定在所述上部傳感 器保護(hù)環(huán)和下部傳感器保護(hù)環(huán)之間。如上所述的海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置，其中，所述上部傳感 器保護(hù)環(huán)和下部傳感器保護(hù)環(huán)均為環(huán)狀金屬結(jié)構(gòu)，二者的外徑大于傳感器固定環(huán)的外徑， 兩者之間的間距比所述傳感器固定環(huán)高度大100 200mm。如上所述的海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置，其中，所述位移傳感器和力傳感器通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)將記錄的插樁及拔樁過(guò)程中的數(shù)據(jù)傳遞到計(jì)算機(jī)監(jiān) 測(cè)控制系統(tǒng)，且所述位移傳感器和力傳感器的數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸距離不大于300米。如上所述的海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置，其中，所述壓載泵開 關(guān)及沖樁閥通過(guò)無(wú)線或有線的方式由計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)來(lái)控制。本實(shí)用新型的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型的海上自升式鉆井平臺(tái)插樁、拔樁自動(dòng) 控制裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷一是能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)樁腿的入泥深度、承載力、拔樁 力，自動(dòng)地、準(zhǔn)確地判斷插樁及拔樁過(guò)程是否已經(jīng)完成；二是在插樁作業(yè)中不需人工控制壓 載艙的壓載泵開關(guān)，在拔樁作業(yè)中不需人工判斷是否需要沖樁并開啟沖樁閥。本實(shí)用新型 的自動(dòng)控制裝置及自動(dòng)控制方法實(shí)現(xiàn)了海上自升式鉆井平臺(tái)插樁、拔樁的自動(dòng)控制，既滿 足生產(chǎn)要求，又簡(jiǎn)化了作業(yè)程序，減少了作業(yè)工作量，節(jié)約了大量的作業(yè)時(shí)間，提高了作業(yè) 的準(zhǔn)確度，進(jìn)一步節(jié)省了大量的海上作業(yè)費(fèi)用、提高了作業(yè)質(zhì)量。

[0011] 圖1為本實(shí)用新型的海上自升式鉆井平臺(tái)插樁、拔樁自動(dòng)控制裝置的一實(shí)施例的示意圖。[0012] 圖2為本實(shí)用新型的海上自升式鉆井平臺(tái)插樁、拔樁自動(dòng)控制裝置的傳感器固定環(huán)的一具體實(shí)施示意圖。[0013] 圖3為應(yīng)用本實(shí)用新型的自動(dòng)控制裝置實(shí)現(xiàn)海上自升式鉆井平臺(tái)插樁自動(dòng)控制的流程圖。[0014] 圖4為應(yīng)用本實(shí)用新型的自動(dòng)控制裝置實(shí)現(xiàn)海上自升式鉆井平臺(tái)拔樁自動(dòng)控制的流程圖。[0015] 附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明[0016] 1、樁體2、樁靴3、弦桿[0017] 4、水平桿5、上部傳感器保護(hù)環(huán)6、力學(xué)感應(yīng)器[0018] 7、位移感應(yīng)器8、傳感器固定環(huán)9、下部傳感器保護(hù)環(huán)[0019] 10、計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)11、上緊螺栓12、沖樁管線[0020] 13、沖樁閥14、壓載泵開關(guān)
具體實(shí)施方式
下面配合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型提出一種海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置，該自升式鉆 井平臺(tái)的樁腿系統(tǒng)包括樁腿及安裝在樁腿底端的樁靴，該海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁 自動(dòng)控制裝置包括位移傳感器、力傳感器、計(jì)算機(jī)檢測(cè)控制系統(tǒng)、壓載泵開關(guān)、拔樁作業(yè)控 制開關(guān)和沖樁閥，位移傳感器和力傳感器安裝在樁腿的弦桿上，壓載泵開關(guān)裝設(shè)在壓載艙 的壓載泵控制系統(tǒng)處，拔樁作業(yè)控制開關(guān)設(shè)于甲板控制房里，與計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)連接， 以控制拔樁作業(yè)時(shí)壓載艙的排水開關(guān)，沖樁閥安裝在樁靴上并與沖樁管線相連，所述位移 傳感器測(cè)量樁體入泥深度，所述力傳感器測(cè)量樁腿承載力及拔樁力，所述位移傳感器和力 傳感器測(cè)量的插樁及拔樁過(guò)程中的數(shù)據(jù)傳遞到計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，通過(guò)鉆井平臺(tái)插樁及 拔樁力學(xué)計(jì)算軟件程序?qū)λ涗浀臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果自動(dòng)判定插樁過(guò)程中樁的承載力是否達(dá)到樁的最大預(yù)壓載力、拔樁過(guò)程中是否需要沖樁及拔樁作業(yè)是否完成，并據(jù) 此控制壓載泵開關(guān)、沖樁閥及拔樁作業(yè)控制開關(guān)，實(shí)現(xiàn)海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自 動(dòng)控制。本實(shí)用新型能夠科學(xué)地對(duì)樁的入泥深度、承載力及拔樁力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制，指導(dǎo) 海上鉆井平臺(tái)插樁、拔樁施工作業(yè)，減少海上由于鉆井平臺(tái)插樁及拔樁作業(yè)不當(dāng)而導(dǎo)致的 海上事故。本實(shí)用新型的自動(dòng)控制裝置的一具體實(shí)施例中，該海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔 樁自動(dòng)控制裝置包括位移傳感器、力傳感器、計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)、壓載艙泵開關(guān)和沖樁 閥，位移傳感器和力傳感器均安裝在所述樁體弦桿上，位移傳感器和力傳感器測(cè)量的插樁 和拔樁過(guò)程中的數(shù)據(jù)傳遞到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)鉆井平臺(tái)插樁和拔樁力學(xué)計(jì)算軟件程序 對(duì)所記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。具體如圖1所示，其為本實(shí)用新型的自動(dòng)控制裝置的該具體實(shí) 施例的示意圖。該插樁及拔樁自動(dòng)自動(dòng)控制裝置用于海上自升式鉆井平臺(tái)樁腿1，是在樁腿 1的弦桿3上安裝有位移傳感器7和力傳感器6，其中位移傳感器7用來(lái)測(cè)量插樁及拔樁過(guò) 程中的位移，力傳感器6用來(lái)測(cè)量樁體承載力及拔樁力；然后，可通過(guò)有線或無(wú)線傳輸?shù)姆?式，將所測(cè)量的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)10，通過(guò)鉆井平臺(tái)插樁和拔樁力學(xué)計(jì)算軟 件程序?qū)λ涗浀降臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，在插樁過(guò)程中根據(jù)處理結(jié)果自動(dòng)判定樁1的承載力是 否滿足設(shè)計(jì)要求，如是，則發(fā)出停止加壓的提示，關(guān)閉壓載泵開關(guān)14，如否，則繼續(xù)作業(yè)；在 拔樁過(guò)程中根據(jù)處理結(jié)果自動(dòng)判定樁腿是否已經(jīng)完全拔出，如是，則停止拔樁作業(yè)；如否， 判斷樁體拔樁力是否超過(guò)極限拔樁力如是，則發(fā)出停拔和沖樁提示，這時(shí)，沖樁閥13打 開，開始沖樁，如否，則繼續(xù)作業(yè)。如圖1所示，該海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置的位移傳感器7和 力傳感器6是通過(guò)環(huán)狀結(jié)構(gòu)的傳感器固定環(huán)8安裝固定于弦桿3上，結(jié)合圖2所示，位移傳 感器7和力傳感器6安裝在傳感器固定環(huán)8上，該傳感器固定環(huán)8通過(guò)上緊螺栓11固定于 弦桿3。本實(shí)施例中，位移傳感器7和力傳感器6呈對(duì)稱設(shè)置，以方便安裝和測(cè)量。較佳地，位移傳感器7和力傳感器6是通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將插樁和拔樁過(guò)程 中測(cè)量的數(shù)據(jù)傳遞到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)10，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)10通過(guò)無(wú)線傳輸方式向壓載泵 開關(guān)14和沖樁閥13傳輸開關(guān)命令，以方便裝設(shè)及操作，而且，位移傳感器7和力傳感器6以 及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)10的數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸距離最好不大于300米，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。為了防止在插樁和拔樁施工過(guò)程中損傷到無(wú)線感應(yīng)的位移傳感器7和力傳感器 6，本實(shí)施例的自動(dòng)控制裝置還包括固定在弦桿3上的上部傳感器保護(hù)環(huán)5和下部傳感器保 護(hù)環(huán)9，傳感器固定環(huán)8間隔固定在上部傳感器保護(hù)環(huán)5和下部傳感器保護(hù)環(huán)9之間。進(jìn)一步地，上部傳感器保護(hù)環(huán)5和下部傳感器保護(hù)環(huán)9均為環(huán)狀金屬結(jié)構(gòu)，且二 者的外徑大于傳感器固定環(huán)8的外徑，二者之間的間距比傳感器固定環(huán)8的高度大100 200mm。由上述海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置實(shí)現(xiàn)的海上自升式鉆井平 臺(tái)插樁自動(dòng)控制方法包括以下步驟(A)確定插樁監(jiān)控的開始點(diǎn)，并將樁最大預(yù)壓載力Pmax和樁的入泥深度理論值ha 輸入計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)；(B)從插樁監(jiān)控開始點(diǎn)起，力傳感器測(cè)量樁體的插入深度每增加一預(yù)設(shè)值(如 Icm)時(shí)弦桿受力的值，并將測(cè)量的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)；[0031](C)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)對(duì)所獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到每一個(gè)記錄點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的樁 的承載力P及入泥深度h，并分別與樁的最大預(yù)壓載力Pmax和入泥深度理論值ha進(jìn)行比較， 根據(jù)停止加壓的標(biāo)準(zhǔn)給出停止加壓的指示信號(hào)，壓載泵開關(guān)自動(dòng)關(guān)閉；進(jìn)一步地，當(dāng)壓樁的力等于最大預(yù)壓載力Pmax的三分之二，即&時(shí)，將該 時(shí)間點(diǎn)作為打樁監(jiān)控貫入度監(jiān)測(cè)開始點(diǎn)。在本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例中，是將最后停止加壓的標(biāo)準(zhǔn)為所述最后停止加 壓的標(biāo)準(zhǔn)為當(dāng)測(cè)得的樁體承載力P等于樁最大預(yù)壓載力Pmax時(shí)，停止加壓。具體可如圖3所示，其為利用本實(shí)用新型所實(shí)現(xiàn)的的海上自升式鉆井平臺(tái)插樁監(jiān) 控方法的一具體實(shí)施例的流程示意圖。步驟(A)中，是根據(jù)樁設(shè)計(jì)的最大預(yù)壓載力Pmax確定樁位移和承載力重點(diǎn)監(jiān)測(cè)開
女口 ；,步驟⑶中，是從對(duì)樁施加的壓力等于I^Pmax開始，安裝在弦桿上的位移傳感器 與力傳感器開始測(cè)量數(shù)據(jù)；步驟(C)中，將測(cè)量的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳遞方式傳送到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)10進(jìn)行數(shù)據(jù) 處理，包括樁的入泥深度h和樁的承載力P。當(dāng)測(cè)得的樁的承載力P滿足P = Pfflax時(shí)，則給出停止加壓的提示，同時(shí)比較樁的入 泥深度h與樁的入泥深度理論值ha，若滿足h > ha，則同時(shí)給出“實(shí)際入泥深度超過(guò)理論值” 的提示。以上介紹了海上自升式鉆井平臺(tái)插樁自動(dòng)控制方法，下面對(duì)海上自升式鉆井平臺(tái) 拔樁自動(dòng)控制方法進(jìn)行說(shuō)明，該方法包括以下步驟(A’ )啟動(dòng)拔樁作業(yè)，同時(shí)開始監(jiān)測(cè)樁的拔樁力P和入泥深度h。(B’ )從拔樁作業(yè)開始起，測(cè)量樁腿的入泥深度并記錄樁體的入泥深度每減少Icm 時(shí)力傳感器的值，并將記錄的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。(C’ )位移傳感器測(cè)量樁腿的入泥深度h，若滿足拔樁作業(yè)完成的條件，由計(jì)算機(jī) 監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)給出“拔樁作業(yè)已完成”的指示，并控制拔樁作業(yè)控制開關(guān)自動(dòng)關(guān)閉；若不滿 足拔樁作業(yè)完成的條件繼續(xù)下一步驟(D’)。(D’)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)對(duì)所獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到每一個(gè)記錄點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的樁 腿的拔樁力P，并與樁的極限拔樁力P' _進(jìn)行比較，鉆井平臺(tái)樁腿拔出力學(xué)計(jì)算程序及自 動(dòng)控制程序根據(jù)暫停拔樁作業(yè)并開始沖樁的標(biāo)準(zhǔn)給出暫停拔樁作業(yè)和開始沖樁的指示，暫 停拔樁作業(yè)并打開沖樁閥。(E’ )沖樁0. 5 1小時(shí)后，由計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)發(fā)出關(guān)閉沖樁閥、啟動(dòng)拔樁作 業(yè)的指示，重新開始拔樁，循環(huán)整個(gè)步驟直到滿足拔樁作業(yè)完成的條件。在自動(dòng)控制方法的一具體實(shí)施例中，拔樁作業(yè)完成的條件為樁腿的入泥深度h 滿足h < 0，即樁腿完全從海底土中拔出。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，除了記錄樁腿的位移，還要控制樁腿的拔樁力，當(dāng)樁腿 拔樁力大于極限拔樁力時(shí)打開沖樁閥進(jìn)行沖樁，沖樁結(jié)束后，重新啟動(dòng)拔樁作業(yè)。具體可如圖4所示，其為海上自升式鉆井平臺(tái)拔樁自動(dòng)控制方法的一具體實(shí)施例 的流程示意圖。[0048]步驟(E’)中，沖樁時(shí)間可視具體情況而定，在本實(shí)施例中，沖樁1小時(shí)后重新啟動(dòng) 拔樁作業(yè)。最后，為了便于對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案的準(zhǔn)確理解，下面將本實(shí)用新型試用于 某自升式鉆井平臺(tái)為例說(shuō)明具體實(shí)施過(guò)程。該平臺(tái)所在海域水深132. 3m，其它信息如下(1)平臺(tái)樁腿尺寸參數(shù) >樁腿全長(zhǎng)(含樁靴)I67· 03m>樁腿所有水平支撐管直徑3. 24cm X壁厚2. 86cm>樁腿所有斜支撐管直徑2. 73cmX壁厚2. 14cm>樁靴高5. 95m>樁靴直徑17. 98m>樁直徑M英寸( 樁腿個(gè)數(shù)3個(gè)(3)平臺(tái)載荷固定載荷>船體:9319. 81t>懸臂梁及底座1718. 62t>鉆臺(tái)及底座814. 73t>樁腿及樁靴4976. 79t可變載荷>漂浮狀態(tài)3765t>鉆井狀態(tài)6534t>抗風(fēng)暴狀態(tài)2995t(4)平臺(tái)甲板距離海平面距離平潮時(shí)32. 45m(5)平臺(tái)最大壓載水量13382t(6)鉆井平臺(tái)描述海洋石油941號(hào)鉆井平臺(tái)為三腿自升式移動(dòng)鉆井船。其樁靴式基礎(chǔ)的最寬部分面 積為254. 0πΓ2，有效直徑為18. lm。每只樁靴的最大預(yù)壓載為11000噸。本實(shí)用新型針對(duì)該應(yīng)用例的海上自升式鉆井平臺(tái)插樁自動(dòng)控制方法包括步驟1 進(jìn)行海洋工程地質(zhì)調(diào)查和海況調(diào)查，計(jì)算入泥深度ha，計(jì)算結(jié)果為ha = 14. 07m。步驟2 按照?qǐng)D1所示將位移傳感器7和力傳感器6安裝在傳感器固定環(huán)8上，傳 感器固定環(huán)8通過(guò)上緊螺栓11能夠方便地固定在弦桿3的上部傳感器保護(hù)環(huán)5和下部傳 感器保護(hù)環(huán)9之間。通過(guò)無(wú)線傳輸方式將位移傳感器7和力傳感器6信號(hào)傳遞到計(jì)算機(jī)監(jiān) 控系統(tǒng)10，并進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，為下一步工作的順利進(jìn)行打下基礎(chǔ)。步驟3 根據(jù)該平臺(tái)樁最大預(yù)壓載力Pmax = llOOOt，確定插樁重點(diǎn)監(jiān)測(cè)開始點(diǎn)，即 從施加壓力為& = 開始檢測(cè)，并設(shè)定最后停止壓樁的標(biāo)準(zhǔn)。步驟4 當(dāng)對(duì)樁的施加壓力為Pffi= 7333t時(shí)，開始通過(guò)安置的位移傳感器7及力 傳感器6記錄數(shù)據(jù)并傳遞到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)10。[0077]步驟5 當(dāng)樁腿入泥深度為h時(shí)，測(cè)得的樁腿承載力P滿足P = Pmax，此時(shí)，位移傳 感器測(cè)量的入泥深度值為h = 14. 28m0步驟6 由步驟5可知，滿足停止壓樁的標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)10通過(guò)無(wú)線傳輸向 壓載泵開關(guān)14發(fā)出關(guān)閉信號(hào)，壓載泵開關(guān)12自動(dòng)關(guān)閉；此時(shí)，實(shí)測(cè)入泥深度滿足h>ha，則 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)給出“實(shí)際入泥深度超過(guò)理論值”的提示。重復(fù)上述步驟完成該海上自升式鉆井平臺(tái)所有樁腿的插入。在上述具體應(yīng)用例中，該海上自升式鉆井平臺(tái)拔樁自動(dòng)控制方法包括以下具體實(shí) 施步驟步驟1 按照?qǐng)D1所示將位移傳感器7和力傳感器6安裝在傳感器固定環(huán)8上，傳 感器固定環(huán)8通過(guò)上緊螺栓11能夠方便地固定在弦桿3的上部傳感器保護(hù)環(huán)5和下部傳 感器保護(hù)環(huán)9之間。通過(guò)無(wú)線傳輸方式將位移傳感器7和力傳感器6信號(hào)傳遞到計(jì)算機(jī)監(jiān) 控系統(tǒng)10，并進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，為下一步工作的順利進(jìn)行打下基礎(chǔ)。步驟2 啟動(dòng)拔樁作業(yè)，同時(shí)位移傳感器7和力傳感器6開始測(cè)量樁腿的位移和拔 樁力，并將測(cè)量的數(shù)據(jù)傳遞到計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)10進(jìn)行處理。步驟3 計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)10中的力學(xué)計(jì)算程序及自動(dòng)控制程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處 理并根據(jù)處理結(jié)果判定是否需要沖樁。結(jié)果顯示樁的拔樁力P滿足P > Pmax，計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控 制系統(tǒng)10發(fā)出暫停拔樁作業(yè)、打開沖樁閥的指示，此時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉拔樁作業(yè) 動(dòng)力開關(guān)并打開沖樁閥13，沖樁1小時(shí)。步驟4 沖樁結(jié)束后，重新啟動(dòng)拔樁作業(yè)，重復(fù)步驟1。步驟5 當(dāng)沖樁3次后，測(cè)量的拔樁力全部滿max，測(cè)量的樁腿位移h滿足 h < 0時(shí)，計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)10發(fā)出“拔樁作業(yè)已完成”的指示，并自動(dòng)關(guān)閉拔樁作業(yè)動(dòng) 力開關(guān)。拔樁作業(yè)結(jié)束。最后應(yīng)說(shuō)明的是，雖然本實(shí)用新型已以具體實(shí)施例揭示，但其并非用以限定本實(shí) 用新型，例如，本實(shí)用新型除了用于海上自升式鉆井平臺(tái)樁腿，還能用于其它平臺(tái)樁和河流 上橋梁的樁腿，油罐的地基樁、建筑物錘入的地基樁，因此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫 離本實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍的前提下所作出的等同組件的置換，或依本實(shí)用新型專利保護(hù) 范圍所作的等同變化與修飾，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置，所述自升式鉆井平臺(tái)樁腿系統(tǒng) 包括樁腿及安裝在樁腿底端的樁靴，其特征在于該自動(dòng)控制裝置包括位移傳感器、力傳感 器、計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)、壓載泵開關(guān)、拔樁作業(yè)控制開關(guān)和沖樁閥，所述位移傳感器和力 傳感器安裝在所述樁腿的弦桿上，所述壓載泵開關(guān)裝設(shè)在壓載艙的壓載泵控制系統(tǒng)處，所 述拔樁作業(yè)控制開關(guān)設(shè)于甲板控制房里，以控制拔樁作業(yè)時(shí)壓載艙的排水開關(guān)，該沖樁閥 安裝在樁靴上并與沖樁管線相連，所述位移傳感器測(cè)量樁體入泥深度，所述力傳感器測(cè)量 樁腿承載力及拔樁力，所述位移傳感器和力傳感器測(cè)量的插樁及拔樁過(guò)程中的數(shù)據(jù)傳遞到 計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，以控制壓載泵開關(guān)、沖樁閥及拔樁作業(yè)控制開關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置，其特征在于， 所述自動(dòng)控制裝置的位移傳感器和力傳感器是通過(guò)環(huán)狀結(jié)構(gòu)的傳感器固定環(huán)安裝固定于 弦桿上，位移傳感器和力傳感器對(duì)稱裝設(shè)于傳感器固定環(huán)上，該傳感器固定環(huán)通過(guò)上緊螺 栓固定于所述弦桿。
3.如權(quán)利要求2所述的海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置，其特征在于， 所述自動(dòng)控制裝置還包括固定在所述弦桿上的上部傳感器保護(hù)環(huán)和下部傳感器保護(hù)環(huán)，前 述位移傳感器和力傳感器固定在所述上部傳感器保護(hù)環(huán)和下部傳感器保護(hù)環(huán)之間。
4.如權(quán)利要求3所述的海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置，其特征在于， 所述上部傳感器保護(hù)環(huán)和下部傳感器保護(hù)環(huán)均為環(huán)狀金屬結(jié)構(gòu)，二者的外徑大于傳感器固 定環(huán)的外徑，兩者之間的間距比所述傳感器固定環(huán)高度大100 200mm。
5.如權(quán)利要求1所述的海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置，其特征在于， 所述位移傳感器和力傳感器通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)將測(cè)量的插樁及拔樁過(guò)程中的數(shù)據(jù)傳 遞到計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，且所述位移傳感器和力傳感器的數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸距離不大于300 米。
6.如權(quán)利要求1所述的海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置，其特征在于， 所述壓載泵開關(guān)和沖樁閥通過(guò)無(wú)線或有線的方式由計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)來(lái)控 制。
專利摘要一種海上自升式鉆井平臺(tái)插樁、拔樁自動(dòng)控制裝置，該海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制裝置包括位移傳感器、力傳感器、計(jì)算機(jī)檢測(cè)控制系統(tǒng)、壓載泵開關(guān)和沖樁閥，所述位移傳感器和力傳感器安裝在樁腿的弦桿上，所述壓載泵開關(guān)裝設(shè)在壓載艙的壓載泵控制系統(tǒng)處，所述沖樁閥安裝在樁靴上并與沖樁管線相連，位移傳感器、力傳感器分別測(cè)量樁體入泥深度、樁腿承載力及拔樁力，并將測(cè)量的插樁及拔樁過(guò)程中的數(shù)據(jù)傳遞到計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)進(jìn)行處理，自動(dòng)判定插樁過(guò)程中樁的承載力是否達(dá)到樁的最大預(yù)壓載力、拔樁過(guò)程中是否需要沖樁及樁是否已完全拔出，并據(jù)此控制壓載泵開關(guān)、沖樁閥及拔樁作業(yè)控制開關(guān)，實(shí)現(xiàn)海上自升式鉆井平臺(tái)插樁及拔樁自動(dòng)控制。
文檔編號(hào)E02D11/00GK201865111SQ20102064878
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者周衛(wèi)華, 楊進(jìn), 田瑞瑞 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)