海洋钻机井架技术现状及发展趋势

为推动海洋钻井技术向深水和超深水方向发展,进一步探索大型海洋钻机井架设计与制造技术,详细分析了目前海洋钻机井架的结构、制造技术和防腐技术,以及新形势下海洋勘探开发对海洋钻机配套设备的要求,提出了未来海洋钻机井架结构发展趋势:一是发展自升式K形特种井架;二是发展瓶式塔形海洋井架;三是发展带有钻柱运动补偿结构的井架;四是完善井架配套结构,提高井架适应性。最后建议发展海洋钻机井架新材料与新工艺。     

在用钻机井架可靠性的鉴定

对在用钻机井架的可靠性进行鉴定是保证钻井作业安全的一项重要工作。本文根据油田在用井架的结构特征,按照“局部-边界-整体”的鉴定思想,论述了鉴定的项目、内容及手段。并应用失效树分析方法探讨了可能出现的各种缺陷模式、相互间的关系及其对井架整体系统可靠性的影响。     

由单位载荷变形判定钻机井架的承载能力

为了确保在用钻机井架的安全服役，须对其承载能力加以判定。鉴于目前尚无理想的方法可供采用，特在理论分析及对井架变形、刚度和单位载荷变形进行实测并在综合考虑钻机井架各种缺陷、损伤对承载能力影响的基础上，提出了一种用单位载荷变形判定井架承载能力的新方法。实践表明，这种方法便于在钻井现场实施。     

石油钻机井架可靠性研究

可靠性是石油钻机井架的一个十分重要的质量指标,井架的安全性评定单纯用安全系数来保证是不够的,还应从井架的可靠性方面对井架进行评估分析,才能保证井架安全可靠使用.运用结构可靠性理论,求得了JJ315/43-A型井架的抗力系数,计算了额定钩载下受力不均对井架各段可靠性的影响,利用ANSYS的数值模拟技术求得了JJ315/43-A型在用石油井架各工况下的可靠性指标β.     

JJ315／43-A型石油钻机井架可靠性分析

可靠性是石油钻机井架的一个十分重要的质量指标。井架的安全性评定单纯用安全系数来作保证是不够的，还应从井架的可靠性方面对井架进行评估分析，才能保证井架安全可靠使用。运用结构可靠性理论，求得了JJ315／43-A型井架的抗力系数。计算了额定钩载下受力不均对井架各段可靠性的影响，利用ANSYS的数值模拟技术求得了JJ315／43-A型在用石油井架各工况下的可靠性指标β。     

国外超深水钻井新技术

目前国外超深水钻井采用双井架钻机技术和高效钻机技术。分别介绍了这2种钻井技术的设备配置和钻井过程,并对双井架钻机中的A形双井架平台和塔形双井架平台做了简要分析。对2种钻机的对比分析表明,双井架钻机钻井效率相对较高,但高效钻机具有协同作业的特点,其设备配置简单,操作空间大;这2种钻井技术与传统钻井技术相比,通过设备与钻机的协同和并行作业,可以省去普通钻井作业过程中的非关键钻井作业,提高钻井效率,节省钻井时间。     

超深井钻机井架底座特点分析

井架、底座作为石油钻机的主要部件,其结构方案的优劣很大程度上影响和决定着钻机方案的优劣,在超深井钻机设计中,井架、底座技术更是钻机的关键技术之一.通过对9000m及以上超深井钻机井架、底座的特点及典型结构进行分析,提出了超深井钻机井架、底座技术方案和设计要点.     

模糊集合论在钻机井架可靠性鉴定中的应用

根据现场技术人员多年实践经验,应用模糊集合理论对在用钻机井架可靠性进行评估,首先必须求出构件性能或载荷等级与相关概率之间的模糊关系,然后确定每一有关事件的模糊概率,最后求出在各种外因条件下井架相应的损坏概率。模糊集合论的应用为在用井架可靠性的鉴定和其结构性能的评估开辟了新的途径。     

在用IDECO E1700钻机考察与启示

辽河油田在用IDECOE170 0钻机是美国 2 0世纪 80年代初期的产品 ,与我国 1998～ 1999年生产的同类型钻机相比 ,有许多可供借鉴之处。该型钻机总体结构、井架及底座、动力及传动、固控系统和设备等设计合理 ,制造精细 ,工作可靠。中油技术服务有限责任公司组织有关钻机制造厂家的技术人员 ,结合我国钻机装备更新改造情况 ,详细考察了这台钻机。根据考察所见所闻 ,详细描述了这种钻机井架、底座、绞车、动力与传动、固控系统等装备的设计和制造特点 ,并比照国产电驱动钻机存在的问题 ,就如何提高国产钻机技术水平和质量提出了 7点建议。     

Π型井架的可靠性分析

针对在用Π型井架存在基础沉陷这一客观现实,提出了井架结构可靠性分析的Monte-Carlo有限元法,并以ZJ-15钻机Π型井架为例进行了计算,结果表明:基础左右不均匀沉陷对构件可靠性指标的影响较大,而基础前后不均匀沉陷的影响相对较小。     

在用井架剩余承载能力极限状态评定方法

钻井井架因长期使用，各构件、构件间连接及井架整体都会产生不同程度的损伤与缺陷，严重影响井架的承载能力。与承载能力降低的同时，井架结构的应变参数也发生相应的变化。对此，为提高井架的使用安全性，提出以实测应变参数为基础的井架剩余承载能力极限状态评定方法，即采用以应变参数测试为主，辅以结构变形测量、腐蚀测厚、焊缝探伤等综合测试方法检测在用井架结构性能，应用权限状态理论评定在用井架剩余承载能力。应用该方法已测试与评定了98部在用井架，取得了满意的效果。     

新型钻机井架及底座设计模型

目前我国油田正在使用的中型、重型模块钻机的井架和底座结构都不适合快移式钻机 的要求,为此,在分析我国钻机井架、底座现状的基础上,提出了快速移动、快速安装的新型钻 机井架、底座的设计原则和标准,同时还对其设计模型和设计特点作了详细的论述。这种新型的 模型除充分考虑了拆装便捷、移运高效外,还应用液压油缸自动举升和控制技术,是一种具有全 新理念的快速移运、快速安装的钻机。     

3 505 m深水钻井船双井架设计关键因素分析

为了提高钻井效率,双井架已经成为深水钻井装置的首选配置。依托在研深水钻井船项目,给出了配套双井架的设计方案。分析了双井架的设计关键因素,即,技术参数确定、类型选取、结构设计、材料选用、配套钻井设备布置、HSE等。     

基于主元分析法的井架损伤定位研究

由于实测FRF频谱受到噪声污染和其它干扰因素的影响,数据变量间存在相关关系,直接利用这些数据进行井架的损伤识别很难实现。为此,提出了基于主元分析法和FRF的井架损伤识别方法。用实测FRF数据作为损伤识别的基本变量,用PCA方法和变量重构对FRF数据进行降维处理,用T2控制图分离异常数据,进而识别井架的损伤。井架测试试验结果显示,前5阶主元几乎包含了原始数据的全部信息特征,因此,用主元分析法对原始数据矩阵进行降维处理是可行的,尤其对噪声和非线性状态下井架的损伤识别有良好的适应性。     

海洋钻机井架剩余承载能力测试和计算

运用ANSYS有限元软件建立了某海洋钻井井架的三维分析模型,计算了钩载为424 kN时的应力,与测试结果吻合。应用该模型对原设计井架和现役腐蚀减薄井架分别进行了受力计算,结果表明,由于型钢壁厚减薄,井架中轴向应力增加了22%,为保证安全作业,井架需降级使用。计算该井架的剩余承载能力,最大钩载降到4 920 kN是安全的。     

井架承载能力评估软件开发与应用

针对井架承载能力评估工作中数据繁琐易出错的问题,应用VC++软件开发工具,依据井架评估原理,编写了井架承载能力计算软件。该软件系统的程序模块包括参数输入、应力查看、回归曲线及评估结果等,以新、旧2种井架评估规范计算井架承载能力,便于对比分析井架承载能力评估结果。现场应用表明,编写的软件系统计算井架承载能力结果与井架实际承载能力基本相符,软件运行正确,应用方便,简化了井架承载能力评估工作。     

JJ675/48-K型井架起升过程力学分析

井架在起升过程中的力学分析比较复杂,很难采用理论计算的方法得到。为了保证井架及其起升系统的安全,以JJ675/48-K型井架为例,采用SAFI 7.1软件建立模型并模拟该井架的起升过程。分析了在不同起升角度时井架和钢丝绳的受力,得到了最大起升力、最大钩载及井架各构件的强度、刚度。为井架的结构设计和现场起升提供依据。     

在用井架计算机模拟试验

使用年久的井架 ,会在其杆件和联结部位产生各种各样的缺陷 ,直接影响钻井作业的安全。为了正确评定在用井架承载能力 ,提出了一种井架计算机模拟试验中等效处理计算机数值模型的方法。以现场载荷试验的实测数据为基础 ,修正计算机中结构分析采用的井架数值模型 ,得到逼近被测井架真实结构的计算机数值模型 ,然后利用该模型在计算机上进行井架逐级加载试验。实例测试和计算机载荷模拟试验表明 ,这种方法可使井架的试验和分析更加全面、准确、可靠 ,而且适用于各种类型的井架。     

钻井井架平面摆动监测系统设计

钻井井架平面摆动实时监测系统主要由激光器、平面光电传感器阵列、编码器、数据采集卡与计算机及软件编程等组成。将激光器安装在钻井井架顶部，激光器随井架摆动时，激光束垂直向下照射到地面上水平安装的光电传感器阵列上，阵列中光电传感器感受激光后输出一定幅度的电平电压信号，经编码后，通过数据采集卡输入计算机进行处理、实时显示摆动轨迹、超限报警、数据存储等。该系统能对井架的宏观摆动进行直观、有效的实时监测，为井架应力分析和故障评价提供实用信息，并能有效地防止井架事故发生，能用于桥梁、高层建筑、塔吊等在运行过程中或自然风暴作用下的摆动监测，有效地防止建筑事故发生。     

基于ANSYS优化设计的井架模型修正

建立一个能够反映井架真实结构状态和实际工作性能的有限元模型是进行井架检测和安全评估的第1步。根据实验室井架模型的实测模态数据,采用基于特征值灵敏度的优化设计方法对实验室井架模型进行了有限元模型修正,分析结果为实际工作井架的检测和安全评估工作提供了重要依据。