深水半潜式钻井平台钻机选型

深水钻机是半潜式钻井平台关键设备,如何选择,配置深水钻机系统是设计与建造我国第六代半潜式钻井平台首要问题.从深水钻机并行和离线操作能力与配置、作业效率、可变载荷及专利影响等方面论证了深水海洋钻机模式选型问题.常规深水海洋钻机、离线钻机和双井架钻机结构特点、应用情况以及离线操作配置分析表明,离线作业配置越完整全面,作业效率提升越大.以甘特图和深水钻井实例详细分解、探讨双井架钻机作业机理,即在工序之间进行并行作业和工序内进行离线作业.对比分析3种深水海洋钻机钻单井、钻多井及完井作业效率,发现双井架钻机相对离线钻机和常规钻机可大幅度提高作业效率,但双井架钻机系统质量增加,且受专利影响,成本增加.采用增量净现值模型综合各种影响因素分析表明:双井架钻机总体优干离线钻机.图7表5参17     

半潜式钻井平台双井架钻机作业工艺初步研究

半潜式钻井平台是深海石油勘探开发的关键设备,而双井架钻机已逐渐成为第六代深水半潜式平台的主流配置.在分析双井架钻机应用情况和选型依据的基础上,对双井架钻机单井和多井作业工艺过程设计进行了研究,分别分析了其钻井作业工艺过程和工艺特点,重点分析了双井架主辅钻机协作作业和并行作业特点,建立了一套针对所研究目标平台的单井和多井作业工艺,并对支持双井架钻机作业工艺所需的平台配置进行了研究,同时,对目标平台配置进行了初步分析.     

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。     

利用ANSYS进行人字架的实用分析研究

井架是油田钻井重要的设备,其结构力学性能有着重要的研究价值。人字架是多数钻机结构中常用的一种结构形式,是钻机极其重要的一部分,上支撑井架重量,并实现与钻台的连接,是一个受载较大的构件。为了保证新设计井架的强度和安全性,采用ANSYS对人字架进行有限元分析,为设计井架时保证人字架的可靠有效设计提供参考依据,提高设计效率和质量。     

石油钻机前开口井架整体运移装置的设计

中深井电驱动橇装钻机中短途搬家时,传统方式时间长、效率低、成本高。随着对钻井成本控制要求的提高,为满足钻机在沙漠和平原地区系统整体平移要求,设计开发了前开口式井架整体运移装置。该钻机井架运移装置主要由整体运移吊耳、后端轮式拖车、前部连接架及牵引托架组成。现场试验结果表明,该井架整体运移装置将轮式拖车与井架部件有机结合,利用大马力牵引车作为动力源,可实现前开口井架整体运移,应用效果较好,钻机搬家过程工人劳动强度低,不但提高了钻机搬迁效率,而且有效降低了钻井成本,满足了现代钻井承包商对钻井成本控制的高标准要求。     

实现离线操作的自升式平台钻台面改造设计

顶部驱动作业方式可提高钻井效率,但是钻机在进行接单根作业时不能进行钻进作业。为了充分利用钻机,大型的海上平台设置了双井架或一个半井架,但双井架和一个半井架并不适用于井口区域十分有限的传统自升式平台。为此,对自升式平台钻台面进行改造设计。改造设计方案主要包括钻台面外挂小平台设计和自升式平台常用塔形井架前开口改造设计。完成钻台面改造后,在开钻前仅需要准备少量立根置于立根盒内,在钻进的同时,于外挂小平台上完成离线接立根动作,并利用新增滑轨运送至井架内部立根盒内。离线操作功能的实现大大减少了开钻前的准备时间以及钻进过程中的停钻接立根时间,提高了钻井作业效率。     

钻井井架力学性能分析

钻井井架作为钻机系统设备中的关键部分,其力学性能直接关系到整套钻机系统的安全生产。文章推导了常用于分析钻井井架力学性能的理论,即线性屈曲、几何非线性和双重非线性理论。提出同时用这三种理论对钻井井架进行综合比较分析,从而合理地预见井架力学性能的方法。以A形钻井井架为例,进行了详细的分析,得到了井架的失稳形式、极限承载、破坏特征及薄弱部位,为钻井井架的设计、优化与评定提供了参考。     

ZJ15D型石油钻机井架的瞬态响应研究

传统的通过静力或者利用最大设计大钩载荷乘以动载系数代替动载荷的研究方法对石油钻机井架进行结构分析，已经不符合现场石油钻机井架在复杂时间载荷作用下的真实动响应情况，尤其在起下钻和钻进时，钻机井架要承受瞬态冲击、钻机振动等随时间变化的载荷作用。为此，运用时间历程方法，通过模拟井架钻井时的情况，结合大型有限元ANSYS软件，对大庆油田普遍采用的ZJ15D型石油钻机井架进行了动响应计算。得出了以下结论：①在瞬时冲击下，井架动力响应的产生在钻具立柱轴向、井架侧向和前开口方向具有同时性，但最大值出现的时刻不同；②严重冲击载荷作用下，井架顶部开口方向响应最为强烈，危险时位移可达4 cm。     

钻机井架动态应力适时响应分析与研究

主要以石油钻机井架起升和下放两种工况为例,对井架动态应力适时响应系统和分析方法进行了研究,通过实测数据分析,得出了两种工况井架动态应力分布的差异,并且指出了井架起放过程应力变化的趋势及危险阶段,保证了钻机井架起升和下放安全作业,为钻机井架在处理一些特殊工况,如接卡等,需要对井架施加较大载荷时提供监控,为公司的重点井位实施全程监控,以确保生产过程的安全.     

JJ160/41-K型井架结构优化及稳定性分析

井架是钻机的重要组成部分，根据大庆油田情况，满足１５００ｍ－２５００ｍ中添井钻井需要，对钻机井架结构进行优化设计。分别对井架种类，井架截面、材料、结构和稳定性等进行分析，提出了５点优化选择结论。     

K型套装井架结构建造精度与配合公差分析

海洋修井机井架结构通常为两节套装结构,在使用维护过程中需要进行起升及伸缩操作,建造精度要求高于其它结构。但井架结构缺少针对性强的产品精度标准,细节性结构规范描述不足。针对现役海洋修井机井架存在的不足进行研究分析,总结了海洋修井机井架总成建造精度实际需求,提出了海洋修井机井架总成建造精度标准,以规范井架总成建造精度标准,提高产品质量。     

车装钻机井架结构优化设计

以结构有限元分析为基础 ,利用优化技术 ,以耗用结构型钢最少为目标 ,探讨车装钻机井架的合理结构形式。用ZJ2 0钻机井架为例进行计算 ,结果表明 :井架结构布置方式对型钢耗用有较大的影响 ,采用合理的结构形式 ,可比现有井架节约型钢 4 0 %左右 ;井架前倾角的大小影响到井架的承载能力 ,为满足承载要求 ,前倾角小于6°为宜 ;井架所用型钢较合理的选择是 :腿杆是冷弯矩形空心型钢 ,横斜杆用热轧等边角钢。     

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由于修井机井架在海洋和陆地工作环境的不同决定了海洋修井机井架与陆地修井机井架失效形式的不同，文章以国产HYX90海洋修井机为例，采用国际上先进的机械设计及自动化软件Pro/E完成了海洋修井机井架在各种危险工况下的应力场分布研究，找到了该修井机井架应力的分布规律，对该修井机井架结构提出了改进意见。该设计理论及方法为石油钻采装备及工具的改造和研制新产品提供了一种新的方法。     

实验室井架模型的动态测试研究

井架倒塌事故时有发生,因而合理地预报出井架结构的实际承载能力,已成为石油井架安全评定理论研究的重要内容。首先用振动分析理论研究了井架结构承载能力与其动态参数之间的关系,并通过实验室井架模型的动态测试结果从实验方面验证了二者之间的关系。在此基础上,提出井架结构安全承载力动态参数评定方法,并应用此方法对实验室井架模型进行了安全评定。为了保证评定结果的可靠性,提出在实际应用中测试大于井架额定钩载的10%的2种不同载荷值下,井架结构固有频率的井架安全承载力评定方法。该方法揭示了井架承载能力与其结构固有频率参数之间的关系,开辟了石油井架动态测试与安全评定新的途径。     

张力腿平台模块钻机井架设计及风动力学分析

针对流花油田TLP平台示范开发工程项目,开展了张力腿平台模块钻机关键设备应用研究。在分析3 150 kN井架设计要求的基础上,确定了井架的主要技术参数和结构方案,即采用单斜瓶颈式塔形结构,有效高度46.6 m。应用SACS有限元分析软件,在钻井作业工况、风暴载荷和拖航工况3种工况下对井架的强度和稳定性进行计算分析。结果表明,在钻井作业工况下,UC值最大为0.96,位于绞车侧井架上部立柱,小于允许值1.0。井架材料的综合利用率较高,结构设计满足API SPEC 4F规范要求。利用SACS软件对井架进行模态分析,井架低阶固有频率超过1 Hz,不属于风敏感结构。当风暴作用频率接近3.2 Hz 时,可能对井架产生共振破坏。     

TZJ40(B)直立井架拖挂钻机的研制

针对常规车装钻机井架需采用绷绳固定,对井场地质要求高,占用井场空间大,不能满足丛林、山地、丘陵、沙漠等特殊地区油气开发需要的问题,研制了TZJ40(B)直立井架拖挂钻机。该钻机配套井架为双节套装直立式可伸缩K形井架,前开口、无绷绳、液压伸缩、液压起放,井架与钻台直接连接,钻台增加了侧面支撑与台体斜撑,保证了井架的稳定性。有限元分析及试验表明,该钻机的最大钩载达到设计要求,各项指标均符合API相关规范,可满足114mm钻杆4000m的钻井能力。     

基于可靠性理论的井架承载能力评定系统

基于可靠性理论的一次二阶矩极限状态设计方法,采用分布式光纤光栅传感器网络测量井架多点应力和位移数据,由根据JC法编制的Matlab程序计算井架承载能力。试验数据和计算结果均写入Access后台数据库,自动生成Word格式的评定报告。通过ADO、VBA和MatrixVB组件技术,实现了VB、Access、Word与Matlab软件的混合编程,构成了基于井架承载能力检测技术的评估系统。     

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。