海洋浮式平台钻机井架动态响应的试验研究

深水浮式平台钻机井架在海洋环境载荷和平台运动条件下会受到较大的动态载荷。为评价浮式平台运动对井架动力响应的影响,以某海洋浮式平台及其配套的塔型井架为依据,按照相似原理设计了井架模型及其平台的6自由度运动条件,利用大型地震模拟试验台阵系统实施了动态井架试验。对振动台沿6个自由度方向单独激励以及模拟作业工况、生存工况和设计生存工况的6自由度耦合激励条件下井架各测点的加速度和动态应变进行测试。发现井架对于纵摇和垂荡激励最敏感,而对艏摇激励不敏感;钩载的变化对井架动态响应的影响不大;基于平台在风浪流沿不同方向入射的运动响应,发现在迎风迎浪迎流条件下井架的动态响应幅值最大,受力状况最恶劣。     

海洋钻井平台塔型井架安装方式探讨

由于海洋钻井的复杂环境和作业条件,要求海洋钻井井架结构具有强度高、稳定性高、底部开档大及良好的司钻视野等特点,大多选用塔型整体结构井架。因资源、环境条件、工期及施工费用等因素,塔型井架在钻井平台上的安装是一个复杂的课题。针对可能的塔型井架安装方案,通过分析各种影响因素,提出井架分段吊装的方式,并成功应用于海洋石油281平台,为后续钻井平台塔型井架安装提供了作业借鉴。     

深水钻机K型井架稳定性数值模拟研究

针对K型井架整体防护性较弱、在恶劣的海洋环境下可能发生失稳的问题,以南海某深水半潜式平台在作业工况下的运动响应为背景,对浮式平台配套的K型井架进行了稳定性研究。平台动边界对井架产生的动载荷等效为惯性力施加在井架上,同时考虑海洋风载、平台倾斜使井架受到的重力横向分量以及平台升沉引起的附加动载荷,利用有限元模型计算了井架的受力状态和整体稳定性;研究了各杆件在轴力和双向弯矩下的局部稳定性;将前大腿等效为弹性支撑梁,在轴向压力作用下进行了屈曲分析;对比了该井架用于陆地钻井的稳定性质。结果表明,海洋环境载荷使K型井架的稳定性有较大程度降低,但仍满足该工况的稳定性要求。     

非线性全过程分析在ZJ70D型钻机井架承载性能仿真中的应用

针对ZJ70D型钻机井架的结构特点,考虑梁柱效应以及大位移效应,根据集中塑性法,提出弹塑性大位移分析的简化单元模式和计算方法,建立石油井架非线性全过程分析的数学模型,采用弧长法实现了结构非线性平衡路径的全过程跟踪。对ZJ70D型钻机井架进行承载性能仿真,结果表明：应用该方法可以确定井架的失稳状态、破坏形式及极限承载力,为石油井架的承载力预测和安全评估提供了依据,具有一定的实用价值。     

海洋与陆地井架安装工艺之对比

随着海洋石油开发节奏的加快,我国海洋钻井平台的建造数量不断增加。钻前公司作为专业化的陆地钻机井架安装施工队伍,近年来不断加大了海洋钻井平台井架安装施工市场的开拓力度,作业施工量逐年增加。由于海洋钻井平台特殊的作业环境、较高的安全要求、高质量要求等原因,海洋平台井架与陆地井架在结构、质量要求、施工要求等方面存在很大的不同,对现场施工带来了较大的难度。本文结合多年的海洋与陆地井架的安装施工工艺展开分析对比,希望探索出一套科学、可靠、安全、成熟的海洋井架安装工艺。     

三种类型的3200m钻机井架抗扭特性分析

对在用的３２００ｍ钻机的塔型、Ａ型和Ｋ型井架抗扭特性进行了分析,以满足正在发展的顶驱钻机的需要。采用非线性计算方法对井架的杆件应力进行了计算。计算结果表明,承受压、扭联合载荷时,塔形井架的应力最低。与仅受压载荷相比,井架承受压扭联合载荷时, 弦杆应力稍有增加,而非弦杆应务有较大的增加。加强局部井架杆件的承载能力,现有三种井架均可以满足顶驱钻井的需要。     

绷绳对作业井架安全承载能力的影响研究

作业井架在工作时多向井口方向倾斜,需要用绷绳来保持结构的稳定性,绷绳是作业机井架不可缺少的支承。绷绳型号、数目,位置,预紧力及与井架之间角度的变化会对井架安全承载力造成很大影响。本文利用ANSYS软件,将作业井架简化为三维空间梁和杆组合结构,建立了数值模型。通过变换绷绳横断面积,绷绳弹性模量,数目．位置及布置形式等参数,对井架的应力及变形情况进行了分析,得到井架承裁力的变化规律,为现场修井作业提供了参考和依据。     

地基土性质对石油钻机井架动力特性的影响

对石油钻机井架的振动进行了研究。强调指出 ,在这种振动分析中忽略底座与地基对井架振动的耦合作用 ,将导致工程上不允许的误差。在此基础上着重研究了地基土力学性质对井架动力特性的影响。由实际算例确定 ,在岩土及碎石土和亚粘土两种不同地基上 ,井架系统的前四阶固有频率将有高达 2 6 %的波动。首次确定了由于地基土力学性质的波动而导致的井架振动系统随机性的程度 ,它对井架的动力设计和正确使用是有意义的     

石油钻机井架的风载荷处理

本文从风载荷的基本原理出发，对美国API规范和我国工业与民用建筑荷载规范对石油井架的风载荷处进进行了对比研究，并提出了相应的建议。     

海上平台组块钻机整合管理的应用探索

随着海洋工程市场竞争日趋激烈,海上平台组块与钻机整合管理已引起了市场和业界的关注。如何有效地实现整合管理,成为海洋工程现代化和多元化管理研究的方向和发展目标。从项目管理角度出发,对平台上部组块以及组块钻机模块的常规工程管理模式进行对比分析,探索组块与钻机分块管理整合的优势与意义,对海洋工程及油气田开发管理维度提升及降本增效具有一定的指导意义。     

基于有限元的JJ225/43-K型井架承载能力分析

基于ANSYS建立了JJ225/43-K型井架的有限元分析模型,分别进行了在最大钩载及风载、立根载荷、自重的组合作用下JJ225/43-K型井架的计算分析。应用ANSYS软件建立了井架模型,对模型施加不同载荷,分析得出井架最大应力部位,据此推断井架的极限载荷。运用模型修正理论结合现场实测的应力应变数据,对井架的仿真模型进行了修正,得出了井架的极限载荷数据,实现了对井架的承载能力的评定。     

海洋石油钻井平台电动钻机的负荷特性及动态参数计算

分析钻井绞机的负荷特性,对绞车电动机功率进行计算,可为海洋石油钻井平台绞车电动钻机的选型提供参考.     

深井钻机K型井架动力模型模态试验与分析

深井钻机井架的动力特性极大影响着钻机钻进效率及结构安全,以缩尺比为1∶10的深井钻机井架动力模型为研究对象,采用数值分析的方法完成了模型井架的动力特性分析,应用冲击激励法对模型井架进行了动态特性测试。对比分析结果表明:仿真计算与实测的前5阶模态频率的相对误差均在10%以内且振型曲线大致相同,说明简化的有限元数学模型能够有效的反映出结构在低频段的频率与振型曲线特性,同时也验证了井架动力模型有效性,实测与仿真结果均表明转盘是引起结构低阶共振的主要原因。研究结果可为深井钻机K型井架的动态设计和结构动力修改提供理论依据。     

模块钻机井架单片加工工艺及工装的改进

钻机井架是钻机的关键部件之一,井架由井架单片组成,井架单片质量直接关系到井架乃至整机的性能。目前生产的模块钻机井架单片频繁返工,甚至少数单片加工需重复返工,才能达到组对要求,严重影响了我厂模块钻机整机的生产进度。为此我们对井架单片加工工艺及工装进行了改进,重新设计工装、细化完善加工工艺,返工率由72.0%降低至16.07%,加工工艺及工装改进后,不仅优化了工序,而且提高了部件的加工精度,节省了大量人力物力,取得了较好的经济效益。     

浅谈海洋石油固定平台模块钻机的电力负荷计算

为了确定海洋石油固定平台模块钻机在钻井过程的所需的最大用电负荷,从标准规范要求和实际工况的角度出发分别进行计算与说明,结果表明,两者得出是数值差距较小,可以为模块钻机的发电机组、变压器、配电盘、电缆等设备的选型提供必要的技术参数支持。     

环境随机激励下在役石油钻机井架试验模态参数识别

针对钻机井架的结构形式和作业特点,详细讨论了模态测试中若干试验参数,如激励方式、传感器位置以及频率分辨率等,提出了基于环境随机激励的钻机井架结构试验模态识别的一种有效方法.根据激振形式,推导了模态参数识别公式,依据结构响应的自功率谱识别井架的模态频率,依据互谱与自谱的峰值之比近似地识别模态振型.针对海洋和陆地钻机两种井架形式进行分析.该方法处理简单、快速、实用,适用于大型复杂钢构结构,具有一定的工程应用价值.     

半潜式钻井平台双联钻机钻台布局设计

为建造具有自主产权第六代深水半潜式钻井平台,对双联井架钻机钻台总体布局和钻台自动化处理装备的布置进行了设计分析.双联井架钻机钻台采用中心布局,分析了与钻台直接关联设备设施不同配置方案的优缺点,优选钻台在平台的布局方案;对主、辅钻井中心采用偏心布置,兼顾作业顺畅和平台动力性能;制定钻台自动化装备布局原则,按双联井架钻台作业工艺流程及设备设施作业衔接关系进行钻台布局,同时基于人因学原则,合理布置转盘、大小鼠洞、顶驱、铁钻工、排管机、多功能机械臂等钻台自动化装备;钻井控制室布局采用集中式布局,实现了基于工艺流程的控制方式,改变基于设备功能集成方式.在系统分析基础上,完成适合半潜式双联井架钻机钻台布局方案.结果表明,合理的钻台布局设计不但确保双联钻机钻台自动化作业流程,提高了作业功效和安全性,而且为整个平台布局规划提供了良好基础.     

海洋平台相似模型实验研究进展

综合评述海洋平台相似模型的设计及实验研究领域的新进展.在此基础上指出在相似模型的结构简化和平台单载荷作用下的研究取得一定的研究成果.今后的研究应当集中在:根据实验条件选择适合的材料;研究平台在多载荷作用下的振动,这些更有实际应用价值,也是不容忽视的研究课题.     

海洋平台结构可靠性分析

为了延长近海平台的使用寿命,需要对现役平台结构进行可靠性分析与评价．介绍了可靠性方法及其在近海平台极限状态设计和结构评价中的应用,给出了理论公式和实际计算方法．描述了ＦＳ１导管架海洋平台结构极限状态设计和结构评价时所考虑的三种失效情形：（１）平台失效;（２）甲板支腿失效;（３）基础失效．首先提出平台的非线性结构计算模型,然后确定作用在平台、甲板和过桥上的载荷,最后分析计算系统抗力和平台的可靠性．研究结果表明,当沉没深度达１０．６５ｍ时,平台失效概率达１／１０００．根据分析结果,提出了延长平台使用寿命的技术措施。本项目研究所采用的计算方法和研究成果可供类似结构分析和工程实践参考．