一种组装式八腿导管架的制作方法

1.本发明涉及海洋工程设备中的导管架领域，尤其涉及一种组装式八腿导管架。


背景技术：

2.常规八腿导管架由于要适应不同水深，底水平层的位置是变化的，立面斜拉筋和主管之间的角度和立面结构形式是变化的，又由于不同工况对应不同的受力形式，杆件规格和节点形式很多。八腿导管架承载的上部模块规模较大，重量荷载大，海域内平台所处场址的土壤条件差异大，往往需要有多种基础桩径来适应。另外不同平台钻采规模不同，井口数量不同，导致隔水套管的支撑框架形式很多。这些都造成导管架结构部件通用性差，建造机具不能得到充分利用，建造效率不高。
3.在设计环节中，常规导管架针对的是确定区域，通常根据确定的平台场址条件进行设计，工程初期，需要获得平台场址的环境数据后，才能进行后续设计，如果环境数据发生变化，还需要重新进行计算校核，甚至重新设计，造成工作的反复。
4.在导管架对渤海海域的适用性方面，由于渤海环境条件复杂，各个区域控制的环境条件有差异，常规导管架没有通过技术手段和结构构件的设置实现对各个环境条件的适用，不能满足导管架标准化的需要。


技术实现要素：

5.本发明一种组装式八腿导管架，能够适应不同水深的情况下，实现导管架模块化建造。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种组装式八腿导管架，包括 8根直立的主管，由多根水平管和斜拉筋将8根所述主管连接并形成框架结构，所述框架结构自左往右构造成第一立面、第二立面、第三立面和第四立面，该四立面的结构相同，所述框架的前后两立面为主立面，所述框架结构自上往下依次设有第一水平层、第二水平层和第三水平层；为适应不同水深，在所述第二水平层和所述第三水平层之间的立面上设置v型结构件、x型结构件及立面斜拉筋，其中所述第二立面和所述第三立面之间的主立面上设有v型结构件和或x型结构件；所述第一立面和所述第二立面之间与所述第三立面和所述第四里面之间的主立面上设有立面斜拉筋、v型结构件、x型结构件其中的一种或几种；所述第一立面、所述第二立面、所述第三立面及所述第四立面设有v型结构件和或x型结构件。
7.进一步的，所述第一立面和所述第二立面之间的距离与所述第三立面和所述第四立面之间的距离相同。
8.进一步的，所述第一水平层和所述第二水平层，分为隔水套管区和非隔水套管区，所述非隔水套管区通过水平管和平面斜拉筋形成菱形水平框架，在不同范围段水深中，非隔水套管区框架结构一致。
9.进一步的，所述第三水平层为连接立管的横向和纵向的水平管以及连接纵向水平管的横向水平管组成。
10.进一步的，所述隔水套管区通过横向和纵向布置的水平管形成框架，面对不同范围段水深，所述隔水套管区的框架结构一致。
11.进一步的，为适应不同井口数量，以满足平台钻采需求，通过改变所述横向和纵向布置的水平管的数量以及相交位置来适应不同隔水套管布置要求，形成可扩展的隔水套管区框架。
12.进一步的，当水深为9-15米时，所述第二水平层和所述第三水平层之间的高度差为一数值a；在所述第二水平层和所述第三水平层之间共设有10个v型结构件，两个相邻所述主管的立面上各设有1个v型结构件。
13.进一步的，当水深15-21米时，所述第二水平层和所述第三水平层之间的高度差为2a左右；所述第二水平层和所述第三水平层之间共设有10个x型结构件，且两个相邻所述主管之间的立面上设有1个x型结构件或立面斜拉筋。
14.进一步的，当水深为21-27米时，所述第二水平层和所述第三水平层之间的高度差为3a左右；在所述第二水平层和所述第三水平层之间，所述第一立面设有x型结构件和v型结构件的组合，所述第一立面和所述第二立面之间的主立面上与所述第三立面和所述第四立面之间的主立面上都设有两根立面斜拉筋，所述第二立面和所述第三立面之间的主立面上设有x型结构件和v型结构件的组合。
15.进一步的，当水深为27-33米时，所述第二水平层和所述第三水平层之间的高度差为4a左右；在所述第二水平层和所述第三水平层之间，所述第一立面上设有两个x型结构件，所述第一立面和所述第二立面之间的主立面上与所述第三立面和所述第四立面之间的主立面上都设有两根立面斜拉筋，所述第二立面和所述第三立面之间的主立面上设有两个x型结构件。
16.本发明的技术效果：本发明中通过不同主管和各种基本框架的组合构建成适应不同水深范围组装式导管架，此组装式导管架可以达到部件批量预制和结构模块化建造的目的，有利于提高建造机具利用率，提高导管架建造效率，同时导管架的标准化设计也省去了前期结构方案设计环节，减少了导管架结构设计、计算、校审等环节的时间，极大的提高了设计效率。
附图说明
17.图1是根据本发明的一种组装式八腿导管架实施例一中的立体图。
18.图2是根据本发明的一种组装式八腿导管架实施例二中的立体图。
19.图3是根据本发明的一种组装式八腿导管架实施例三中的立体图。
20.图4是根据本发明的一种组装式八腿导管架实施例四中的立体图。
21.图5是根据本发明的一种组装式八腿导管架中第一水平层的结构示意图。
22.图6是根据本发明的一种组装式八腿导管架中第二水平层的结构示意图。
23.图7是根据本发明的一种组装式八腿导管架中第三水平层的结构示意图。
24.图8是根据本发明的一种组装式八腿导管架在实施例一中的主视图。
25.图9是根据本发明的一种组装式八腿导管架在实施例一中的侧视图。
26.图10是根据本发明的一种组装式八腿导管架在实施例二中的主视图。
27.图11是根据本发明的一种组装式八腿导管架在实施例二中的侧视图。
28.图12是根据本发明的一种组装式八腿导管架在实施例三中的主视图。
29.图13是根据本发明的一种组装式八腿导管架在实施例三中的侧视图。
30.图14是根据本发明的一种组装式八腿导管架在实施例四中的主视图。
31.图15是根据本发明的一种组装式八腿导管架在实施例四中的侧视图。
32.附图标记说明：1-主管；2-水平管；3-平面斜拉筋；4-第一隔水套管支撑框架；5-第二隔水套管支撑框架；6-横向水平管；7
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v型结构件；8-隔水套管区；9-非隔水套管区；11
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x型结构件；12-加强水平管；13-立面斜拉筋；10-第一立面；20-第二立面；30-第三立面；40-第四立面；50-主立面；100-第一水平层；200-第二水平层；300-第三水平层。
具体实施方式
33.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
34.如图1至图15所示，本发明提供了一种组装式八腿导管架，每一步的具体实施如下：一种组装式八腿导管架，包括8根直立的主管1，由多根水平管2和斜拉筋将8根主管1连接并形成框架结构，斜拉筋包括平面斜拉筋3和立面斜拉筋13，框架结构自左往右构造成第一立面10、第二立面20、第三立面30和第四立面40，该四立面的结构相同，框架的前后两立面为主立面50，框架结构自上往下依次设有第一水平层100、第二水平层200和第三水平层300；为适应不同水深，在第二水平层200和第三水平层300之间的立面上设置v型结构件7、x型结构件11及立面斜拉筋13，其中第二立面20和第三立面30之间的主立面50上设有v型结构件7和或x型结构件11；第一立面10和第二立面20之间与第三立面30和第四里面之间的主立面50上设有立面斜拉筋13、v型结构件7、x型结构件11其中的一种或几种；第一立面10、第二立面20、第三立面30及第四立面40设有v型结构件7和或x型结构件11。
35.第一立面10和第二立面20之间的距离与第三立面30和第四立面40之间的距离相同。
36.如图1至图6所示，第一水平层100和第二水平层200，分为隔水套管区8和非隔水套管区9，非隔水套管区9通过水平管2和平面斜拉筋3形成菱形水平框架，在不同范围段水深中，非隔水套管区9框架结构一致。
37.如图1至图4、图7所示，第三水平层300为连接立管的横向和纵向的水平管2以及连接纵向水平管2的横向水平管6组成，形成口字形框架结构。
38.隔水套管区8通过横向和纵向布置的水平管2形成框架，不同范围段水深，隔水套管区8的框架结构一致。
39.在第一水平层100和第二水平层200的隔水套管区8上设有上下对应的第一隔水套管支撑框架4和第二隔水套管支撑框架5，第一隔水套管支撑框架4和第二隔水套管支撑框架5均设有多个隔水套管导向组件。
40.第一隔水套管支撑框架4和第二隔水套管支撑框架5结构相同，均为多根横横向和纵向相交水平管2构成的结构，支撑框架用于支撑井槽，便于隔水套管安装。
41.横向和纵向相交水平管2的数量和相交位置可以根据隔水套管不同数量和不同位置进行调整，以适应不同的钻采开发规模，如图5、6所示，隔水套管区8适应40口井的情况，隔水套管区8适应45口井的情况。
42.如图1至图15，做为导管架基础的桩位于主管1内，桩径决定了主管1尺寸，对平台规模大和/或土壤承载力低的导管架，桩径取为2438mm，其余情况，桩径取为1829mm。这两种桩径的导管架，除主管1不同之外，其他结构可通用。
43.当导管架面对不同范围段水深时，第二水平层200和第三水平层300的高度差随着水深增加而增大，但此高度差在水深为同一范围段内时为定值，并不会随水深增加而改变，并通过改变第一水平层100和第二水平层200高度差或在第三水平层300底部防沉板上下调节的方式，使导管架的高度能够适应此范围段内所有水深的情况。第二水平层200和第三水平层300之间在不同范围段水深内设有v型、x型和立面斜拉筋13立面框架，以改变不同第二水平层200和第三水平层300的高度差。两个立面之间或主管11之间，适应不同水深范围导管架的v型、x型和单根斜拉筋立面框架可通用，以便标准化制造和使用。
44.v型结构件7包括两根杆件，每根杆件一端与主管1连接，另一端与位于第三水平层300的水平管2连接，以有效增加相邻两根主管1之间的结构强度。
45.x型结构件11包括长拉筋以及两根分设于长拉筋两侧的短拉筋，长拉筋的两端分别与主管1连接，短拉筋的一端与主管1连接，另一端与长拉筋连接，以有效增加相邻两根主管1之间的结构强度。
46.实施例一，如图1、图8、图9所示，第一种结构形式适应水深9-15米，a为6米。第一水平层100的高度位置不变，首先第二水平层200和第三水平层300在此范围内高度位置随水深变化，但第二水平层200和第三水平层300之间6米高度差不变，通过第一水平层100和第二水平层200之间的主管1长度变化适应米水深范围，再固定第二水平层200和第三水平层300的高度位置，通过第三水平层300底部设置的防沉板高度位置的变化适应另外3米水深范围。
47.如图8所示，此范围段水深内，在第二水平层200和所述第三水平层300之间共设有10个v型结构件7，两个相邻所述主管1的立面上各设有1个v型结构件7。
48.实施例二，如图2、图10、图11所示，第二种结构形式适应水深15-21米，第一水平层100的高度位置不变，首先第二水平层200和第三水平层300在此范围内高度位置随水深变化，但第二水平层200和第三水平层300之间12米高度差不变，通过第一水平层100和第二水平层200之间的主管1长度变化适应3米水深范围，再固定第二水平层200和第三水平层300的高度位置，通过第三水平层300底部设置的防沉板高度位置的变化适应另外3米水深范围。
49.如图10所示，在第二水平层200和第三水平层300之间，第一立面10和第二立面20之间的主立面50以及第三立面30和第四立面40之间主立面50上，均设有单根立面斜拉筋13，但支撑方向相反。在第二水平层200和第三水平层300之间，第二立面20和第三立面30之间的主立面50设有x型结构件11。如图11所示，第一立面10至第一四立面结构相同，在在第二水平层200和第三水平层300之间，设有x型结构件11。
50.实施例三，如图3、图12、图13所示，第三种结构形式适应水深21-27米，第一水平层100的高度位置不变，首先第二水平层200和第三水平层300在此范围内高度位置随水深变化，但第二水平层200和第三水平层300之间18米高度差不变，通过第一水平层100和第二水平层200之间的主管1长度变化适应米水深范围，再固定第二水平层200和第三水平层300的高度位置，通过第三水平层300底部设置的防沉板高度位置的变化适应另外3米水深范围。
51.如图12所示，在第二水平层200和第三水平层300之间，且第一立面10和第二立面20之间主立面50上以及第三立面30和第四立面40之间的主立面50上，均设有自上而下排列的单根立面斜拉筋13、加强水平管12和 v型结构件7，但斜拉筋支撑方向相反。
52.在第二水平层200和第三水平层300之间，第二立面20和第三立面30之间设有自上而下排列的x型结构件11、加强水平管12和v型结构件7。
53.如图13所示，第一立面10至第四立面40结构相同，在第二水平层200和第三水平层300之间，设有自上而下排列的x型结构件11、加强水平管12和 v型结构件7。
54.实施例四，如图4、图14、图15所示，第四种结构形式适用于水深27-33米，第一水平层100的高度位置不变，首先第二水平层200和第三水平层300在此范围内高度位置随水深变化，但第二水平层200和第三水平层300之间24米高度差不变，通过第一水平层100和第二水平层200之间的主管1长度变化适应3米水深范围，再固定第二水平层200和第三水平层300的高度位置，通过第三水平层300底部设置的防沉板高度位置的变化适应另外3米水深范围。
55.如图14所示，在第二水平层200和第三水平层300之间，第一立面10和第二立面20之间的主立面50以及第三立面30和第四立面40之间，均设有自上而下排列的两根立面斜拉筋13和一根加强水平管12，但斜拉筋的支撑方向相反。第二水平层200和第三水平层300之间，且第二立面20和第三立面30之间设有自上而下排列的两个x型结构件11和一根加强水平管12。
56.如图15所示，第一立面10至第四立面40结构相同，且第一立面10在第二水平层200和第三水平层300之间，设有自上而下排列的两个x型结构件11和一根加强水平管12。
57.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

技术特征：
1.一种组装式八腿导管架，其特征在于：包括8根直立的主管，由多根水平管和斜拉筋将8根所述主管连接并形成框架结构，所述框架结构自左往右构造成第一立面、第二立面、第三立面和第四立面，该四立面的结构相同，所述框架的前后两立面为主立面，所述框架结构自上往下依次设有第一水平层、第二水平层和第三水平层；为适应不同水深，在所述第二水平层和所述第三水平层之间的立面上设置v型结构件、x型结构件及立面斜拉筋，其中所述第二立面和所述第三立面之间的主立面上设有v型结构件和或x型结构件；所述第一立面和所述第二立面之间与所述第三立面和所述第四里面之间的主立面上设有立面斜拉筋、v型结构件、x型结构件其中的一种或几种；所述第一立面、所述第二立面、所述第三立面及所述第四立面设有v型结构件和或x型结构件。2.根据权利要求1所述的组装式八腿导管架，其特征在于；所述第一立面和所述第二立面之间的距离与所述第三立面和所述第四立面之间的距离相同。3.根据权利要求1所述的组装式八腿导管架，其特征在于：所述第一水平层和所述第二水平层，分为隔水套管区和非隔水套管区，所述非隔水套管区通过水平管和平面斜拉筋形成菱形水平框架，在不同范围段水深中，非隔水套管区框架结构一致。4.根据权利要求1所述的组装式八腿导管架，其特征在于：所述第三水平层为连接立管的横向和纵向的水平管以及连接纵向水平管的横向水平管组成。5.根据权利要求3所述的组装式八腿导管架，其特征在于：所述隔水套管区通过横向和纵向布置的水平管形成框架，面对不同范围段水深，所述隔水套管区的框架结构一致。6.根据权利要求5所述的组装式八腿导管架，其特征在于：为适应不同井口数量，以满足平台钻采需求，通过改变所述横向和纵向布置的水平管的数量以及相交位置来适应不同隔水套管布置要求，形成可扩展的隔水套管区框架。7.根据权利要求1所述的组装式八腿导管架，其特征在于：当水深为9-15米时，所述第二水平层和所述第三水平层之间的高度差为一数值a；在所述第二水平层和所述第三水平层之间共设有10个v型结构件，两个相邻所述主管的立面上各设有1个v型结构件。8.根据权利要求1所述的组装式八腿导管架，其特征在于：当水深15-21米时，所述第二水平层和所述第三水平层之间的高度差为2a左右；所述第二水平层和所述第三水平层之间共设有10个x型结构件，且两个相邻所述主管之间的立面上设有1个x型结构件或立面斜拉筋。9.根据权利要求1所述的组装式八腿导管架，其特征在于：当水深为21-27米时，所述第二水平层和所述第三水平层之间的高度差为3a左右；在所述第二水平层和所述第三水平层之间，所述第一立面设有x型结构件和v型结构件的组合，所述第一立面和所述第二立面之间的主立面上与所述第三立面和所述第四立面之间的主立面上都设有两根立面斜拉筋，所述第二立面和所述第三立面之间的主立面上设有x型结构件和v型结构件的组合。10.根据权利要求1所述的组装式八腿导管架，其特征在于：当水深为27-33米时，所述第二水平层和所述第三水平层之间的高度差为4a左右；
在所述第二水平层和所述第三水平层之间，所述第一立面上设有两个x型结构件，所述第一立面和所述第二立面之间的主立面上与所述第三立面和所述第四立面之间的主立面上都设有两根立面斜拉筋，所述第二立面和所述第三立面之间的主立面上设有两个x型结构件。

技术总结
本发明公开了一种组装式八腿导管架，通过不同主管和各种标准基本构件的组合构建成适应不同水深范围组装式导管架，此组装式导管架可以达到部件批量预制和结构模块化建造的目的，有利于提高建造机具利用率，提高导管架建造效率，同时导管架的标准化设计也省去了前期结构方案设计环节，减少了导管架结构设计、计算、校审等环节的时间，极大的提高了设计效率。极大的提高了设计效率。极大的提高了设计效率。


技术研发人员：宋峥嵘 蔡元浪 侯涛 黄怀州 胡晓明 王明国 黄钰 袁玉杰 孙晋华 王亮 刘东亮 叶茂盛 玄成侠
受保护的技术使用者：海洋石油工程股份有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/8/5