[发明专利]一种自升式钻井平台用桩腿

说明书

技术领域

本发明涉及一种桩腿，特别涉及一种自升式钻井平台用桩腿。

背景技术

海洋油气资源的勘探开发，经历了从近海到远海、从浅海到深海的过程。其中自升式钻井平台具有定位能力强和作业稳定性好的优势，在大陆架海域的油气勘探开发中占重要地位。桩腿是自升式钻井平台的关键部位，是支撑自升式钻井平台主船体远离水面，使平台能够正常作业的关键结构，桩腿结构除了支撑平台上部结构的全部重量外，还要能够抵抗海洋环境下的各种外力作用。

随着自升式钻井平台作业水深的加大，桩腿结构尺寸以及重量会随之显著增加，且受风面积大大提升，此时平台在作业和拖航时的稳性会越差，换言之桩腿结构的设计直接关系到整个平台的安全性，因此桩腿结构的设计是自升式钻井平台整体设计中不可忽视的重要环节，并在保证桩腿结构安全的前提下，不断优化桩腿结构型式使其受力更加合理并经济性更佳。

桩腿结构的型式主要与所承受平台的重量、所承受的波浪载荷的大小、平台在动力响应下的强度和稳性、与升降装置的连接方式以及安装方法和制造费用相关。桩腿结构型式主要分为壳体式和桁架式两大类，壳体式桩腿虽然具有制造简单和结构坚固等特点，但一般用于工作水深60～70m，作业水深浅。深水自升式平台多采用桁架式桩腿，桁架式桩腿能够极大地减少水阻力和波浪载荷的影响，从而使作业水深得以大幅提升，能深达120米或者更深。

综上可知，桩腿为平台最重要也是制造最困难的结构，对平台桩腿的设计，强度是最重要考虑的因素，同时也要考虑材料采购，焊接，安装等各方面的合理性和可行性等因素。

而对于桁架式桩腿结构，在现有技术中，一般使用会采用K型、双K型或X型结构，下表为这三种类型桩腿的对比。

通过上表的对比，不难发现K型桩腿不仅杆件数量多，焊接节点多，成本高，且承受的风载荷大，所以与双K型和X型桩腿相比劣势较明显。双K型桩腿使用的杆件数量比X型多，且承受的风载荷也比X型大，但是双K型的技术比X型成熟许多，其精度比起X型桩腿而言要容易控制。美国专利US20030049077A1公开了一种自升式钻井平台的桩腿结构，该桩腿结构即为双K型结构的自升式钻井平台桩腿。但是对于X型桩腿尚未有相关专利的申请记录，其原因在于许多技术难题还未能克服，所以目前对于研制一种杆件数量较少、焊接工作量较小、受风面积较小且在强度等技术指标方面与现有技术中双K型桩腿相当的X型桩腿是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供了一种自升式钻井平台用桩腿，该桩腿不仅用料少、成本低、焊接工程量小、受风面积小，并且其强度大、稳定性好，作业水深也大幅提高。

本发明的目的是这样实现的：

一种自升式钻井平台用桩腿，所述桩腿包括若干个上下叠加的节距单元，所述节距单元是由三个矩形侧面围成的且横截面外缘呈等边三角形的桁架结构，所述节距单元包括三根支腿弦杆单元，所述三根支腿弦杆单元分别设于所述等边三角形的顶点处，所述三个矩形侧面依次为第一矩形侧面、第二矩形侧面和第三矩形侧面；

所述每个矩形侧面均包括分别位于该矩形侧面对角线上的主斜撑杆和副斜撑杆，所述主斜撑杆和副斜撑杆的两端分别与相邻的两根支腿弦杆单元通过焊接相连；

所述节距单元还包括第一内撑杆、第二内撑杆和第三内撑杆，所述主斜撑杆上设有呈左右对称分布的上节点和下节点，所述第一内撑杆的一端与所述第一矩形侧面的上节点相连，所述第一内撑杆的另一端与所述第二矩形侧面的下节点相连，所述第二内撑杆的一端与所述第二矩形侧面的上节点相连，所述第二内撑杆的另一端与所述第三矩形侧面的下节点相连，所述第三内撑杆的一端与所述第三矩形侧面的上节点相连，所述第三内撑杆的另一端与所述第一矩形侧面的下节点相连；

所述副斜撑杆包括位于同一直线上的上短斜撑杆和下短斜撑杆，所述上短斜撑杆一端与所述主斜撑杆中点相连，另一端向上延伸与所述支腿弦杆单元相连，所述下短斜撑杆一端与所述主斜撑杆中点相连，另一端向下延伸与所述支腿弦杆单元相连；

所述主斜撑杆包括位于同一直线上且首尾相连的上主斜撑杆、中主斜撑杆和下主斜撑杆，所述上主斜撑杆和下主斜撑杆的厚度相同且小于所述中主斜撑杆；所述第一内撑杆、第二内撑杆、第三内撑杆、上短斜撑杆和下短斜撑杆均连接于所述中主斜撑杆上；

所述支腿弦杆单元呈圆筒形结构，包括一齿条板和分别对称固定于该齿条板前、后侧面上的两个半圆板；