1988年9月19日,轻载重量近5 000 t的胜利二号步行坐底式钻井平台在北海船厂海滩步行700多米顺利下水。9月30日拖航离厂,经过成山角海域6级风、2m浪、2节流的考验,连续拖航365海里,于10月3日到达黄河口以北的埕北东浅海区井位,就位后进行钻井准备工作。11月20日完成了一口2 434 m深的海上试验探井,见到了油气显示,打到了20 m厚的油层。至此,国内外尚无先例的步行坐底式钻井平台宣告研制成功。

胜利二号钻井平台是一座步行坐底式两栖型的移动式平台,它兼有常规移动式平台和陆上步行机械的特点。另外,胜利二号平台的结构型式也是十分特殊的,环状的外体包围在内体的四周。所有这些特点都是由胜利油田的环境条件和钻井要求决定的,同时也造成了平台操作与各种性能的复杂情况。步行坐底式钻井平台的主要性能将有其自身的特殊性。胜利二号的操作工况包括有漂浮工况、拖航工况、沉浮工况、坐底(作业、自存)工况、步行工况等。在步行工况,内、外体之间的锁紧必须解脱,使内、外体处于可以作相对移动的状况;在其他各种工况,内、外体都必须相互锁紧。相应于以上各种操作工况的平台性能可称之为漂浮性能、拖航性能、沉浮性能、坐底性能及步行性能。

胜利三号坐底式钻井平台的主体工程主要由沉垫、大、中、小立柱和上平台三部份组成上平台通过6根直径为4m 的大立柱,四根直径为1m 的中立柱和22根直径为0.6m的小立柱与下部沉垫牢固地连成一体,构成一个空间刚架结构。在钻井平台四角处的每根大立柱内,均设有一根抗滑桩,抗滑桩的截面尺寸为2×1.3m,总长为22.65m,总重量为33t,每根抗滑桩的升降动作是依靠高压液压泵动力站,一只主油缸和二只插销油缸。

上海船舶运输研学研究所为胜利二号钻井平台研制了行步式CX-80微机同步控制系统。该系统是一个实时控制监测系统,用来实现平台步行进退自动化,并确保各油缸之间的同步升降,经过实践,取得了满意的效果。 1.控制方案胜利二号是我国第一座具有两栖性能的极浅海滩步行式钻井平台。它的步行特点通过内外体交替错位移动实现步行,内外体之间的相对上下移动是通过4个大型顶升油缸来实现;内外体之间的前后移动是由左右两个牵引缸来实现。因此,系统控制方案主要从以下几点考虑

胜利二号钻井平台是为胜利油田建造的,可在吃水0～7m的海岸滩涂地带作业的步行式钻井平台。为此,该平台设计了一套能使平台行走的结构和系统,这里介绍的就是能使内、外体互相顶升的强大的支撑结构,即悬臂支架头部结构。由图1可见水平投影图中的大方孔是容纳垂直顶升油缸的,而正视图中的矩形孔乃是垂直顶升油缸的支座,称之为球铰孔。该孔四周结构强大,其分别由厚度为80、50、40、30、20mm等的进口板材-D₃₂低合金高强度钢组成。

“胜利二号”钻井平台是一座具有两栖性能的钻井平台。它在水上可以漂浮拖航,在平坦的泥砂质浅海滩上可以步行前进。步行平台步进控制的关键,是使内外体之间4只顶升油缸的运动同步。根据平台结构的要求,4缸同步误差小于20 mm,不然将会使内外体卡壳、变形损坏。胜利二号步进同步控制有两套独立系统,微机控制和自整角机伺服控制。微机控制的同步检测采用磁栅技术。磁栅是五十年代后期发展起来的一种新型基准测尺,初期只能制造圆形磁栅。

坐底式钻井平台防止沉垫在海底的滑移是一个重要问题。胜利二号在进行钻井作业时,其沉垫坐于海底之上,在风、浪、流等自然环境力的作用下,会受到两种方面相反的水平力。一种是环境载荷引起的水平外力,能使钻井平台产生水平方向的滑动力∑F_i。另一种力是在上述水平外力作用下,海底对平台的抗滑力∑R_i。在环境条件不恶劣时,∑R_i=∑F_i,钻井平台不产生滑移。但计算结果及海洋作业的实例证明,在无其他外加阻滑措施的条件下,一旦有较大的风、浪、流,即当环境条件恶劣时,就会产生∑R_i】∑F_i的情况,即环境作用产生的水平外力之和超过抗滑力的极值,此时钻井平台就会发生水平滑动,引起探井报废和其他危险。

1.步行机械的设计要求胜利二号极浅海步行式钻井平台的作业范围是渤海湾沿岸水深7 m以内(包括潮差3m)极浅海区、潮汐区和高潮线附近无水的泥沙质海底(海底宏观坡度为1/2000)。要求平台能在承载力不低于60 kN/m^2的泥沙质海滩上步行。在作业区约2 m深的海水中对准方位,经低速拖航冲滩后,能步行至预定井位。该钻井平台的创新特点就在于要求在上述水陆地带作步行式移动。步行时,允许风力达蒲氏6级(计算风速12 m/s),步行状态最大纵横倾角为2.5°～3°,部底吸附力系数1.35,内外体间隙0.3 m,一次步行距离为10 m,步行速度60m/h。

胜利二号钻井平台是为适应我国沿海海滩和极浅海区(水深0～7 m)的石油钻探开发而专门设计的。它是一种能步行的坐底式两栖钻井平台。全长72 m、总宽42.5 m。分内、外体,内体重2680 t,外体重为2000 t,它们之间纵向有10 m的距离,供步行移动的间距,钻井平台步行速度为60 m/h。步行系统由液压步行机械和集控台组成。液压步行机械系统包括液压泵站、顶升及导向机构、全浮式运行小车及牵引油缸。四个液压泵站分别布置在内体四个边角,每个泵站有两台75 kW的泵组并联向顶升油缸供油。顶升缸的内径为1000mm,工作行程为±1000mm。

悬臂支架头部是我国第一座步行式极浅海海洋石油钻井平台——胜利二号钻井平台的液压步行系统关键部件之一。它位于内体总体结构中受力最大的4个悬臂支架的端部。外形尺寸为3 034×3 404×5 000mm,单件重24.092 t,结构复杂,受力大。起支承顶升油缸,约束导向柱,传递内、外体之间顶升、牵引力的作用(见图1)。悬臂支架头部用D 32钢板组焊而成,以焊接方式与悬臂支架连接。其主要结构及加工部位有(见图2) 1.