基于曲率模态的K型井架支座沉降缺陷评价

井架立柱支座沉降会导致井架的整体承载能力下降。基于曲率模态的损伤识别理论,利用ANSYS有限元分析软件建立井架计算模型,对不同缺陷位置和角度参数的石油井架位移模态规律进行模拟计算和分析,得到不同缺陷位置和角度参数对井架位移模态的影响规律。以仿真井架与实验室模型井架相应单元杆件的应力数据和位移模态数据为基础,建立优化目标函数,采用一致逼近优化算法对仿真井架模型进行修正,得到与实验室模型井架的应力数据和位移模态数据相等效的仿真井架模型,并依据仿真模型计算出井架的最大承载能力。     

基于APDL的损伤缺陷对K形井架受力影响分析

利用APDL参数化设计语言建立了含损伤缺陷的K形井架参数化模型,并将其结果保存为数据文件。仿真结果表明:杆件截面锈蚀对杆件本身应力产生较大影响;局部杆件弯曲使该杆件自身应力增大,并导致与其连接的上端杆件应力减小,下端杆件应力增大;井架大腿整体弯曲会导致其应力增大,且井架前腿的弯曲比后腿弯曲更加危险;井架支座沉陷会导致下沉侧大腿应力减小,另一侧大腿应力增大,支座沉陷对井架整体的受力影响较明显。     

损伤缺陷对K型试验井架应力分布影响分析

以K型试验井架为例,用有限元分析方法,对无损伤井架以及存在截面腐蚀、立柱穿孔、斜撑缺失、载荷偏心等损伤和缺陷井架进行分析与对比。结果表明,立柱锈蚀、穿孔或开裂等局部损伤使井架立柱损伤部位应力明显增大,而对井架的整体应力分布影响不大;基础下沉对井架的下部立柱、人字架和斜撑的应力分布有影响,而对其余各层影响不大;钩载偏心对井架各层的应力分布有较大影响,斜撑缺失使井架该位置及相邻层立柱和斜撑的应力明显增大,对其余各层的影响不大。对有损伤和缺陷的井架,除按照SY/T 6236—2008标准进行检测评定外,还应对这些局部损伤和缺陷本身进行安全评定。     

含初始缺陷不锈钢柱壳的多模态屈曲特性

以海洋平台圆柱壳桩腿为研究对象,研究不锈钢柱壳在受到局部腐蚀和未受到腐蚀两种情况下的屈曲特性,其中用柱壳局部区域均匀减薄模拟桩腿腐蚀。对一组未减薄的完好柱壳和一组经过减薄加工的腐蚀柱壳进行初始缺陷测量、轴压试验和数值分析。通过试验获得柱壳临界屈曲载荷。对柱壳进行线性屈曲分析,得到柱壳前50阶模态缺陷和屈曲特征值。采用Riks弧长法对赋予初始缺陷幅值的柱壳前50阶模态缺陷进行非线性屈曲分析,得到柱壳的平衡曲线、临界载荷。在此基础上,研究初始缺陷对受到局部腐蚀和未受到局部腐蚀不锈钢柱壳屈曲的影响,并在多模态缺陷条件下对其最差阶模态进行探究。结果表明：与未受到腐蚀的柱壳相比,受到腐蚀的柱壳对初始缺陷的敏感性更低,对不同模态缺陷的敏感性更低;对于未受腐蚀的普通不锈钢柱壳而言,最差的模态缺陷并不是通常认为的第1阶,也有可能出现在高阶模态中。     

基于I-DEAS的石油井架模态分析

文章运用I-DEAS软件强大的有限元分析功能，对JJ160/41-K型钻机井架进行模态分析。从数学概念出发,系统的结构模态是振动系统特性的一种表征，石油井架模态分析所得出的固有频率和振型，是井架承受动态载荷时的重要特性。根据固有频率和振型可以预测井架在各种振源作用下的实际振动响应和由于结构设计所产生的薄弱环节。文章通过分析在设计钩载为1568 kN时的前10阶自振频率和各阶主振型，得出了以下结论：井架以整体弯曲振动为主，四根立柱为主要承载构件，且前两立柱承载能力最为薄弱。并建议通过改变立柱截面大小和材料提高井架的稳定性和承载能力，可通过优化截面参数提高立柱刚度。同时，证明了运用模态分析方法来研究钢结构的动力特性是便捷有效的。     

局部损伤井架安全评定方法

在役钻机中,井架局部损伤缺陷普遍存在,对此既不能回避,也不能夸大,而应采取科学合理的评价方法进行评定。详细介绍了英国中央电力局对电力设备进行安全评价的CEGB R62001标准,并将其引入到局部损伤井架的安全评定中,给出了评定的步骤,结合所开发的软件给出了评定实例。评定结果表明,对存在局部损伤的井架,应按所介绍的评定方法对损伤本身进行评定,对安全评定缺陷落在非安全区的井架,应立即停用整改;对安全评定缺陷落在安全区的井架,应再按照SY/TG 236—2008标准进行综合评定。该评定方法还可用于其他油田设备和压力容器的安全评定。     

450T海洋井架模态分析与钻井工艺建议

井架的固有频率与外部设备振动频率及风载荷等频率接近或吻合时,井架将发生共振。在模态分析理论介绍的基础上,采用有限元软件对450T海洋井架进行了动态特性分析,研究了其振动特性。建模时依据井架杆件采用的材料结构定义了17种截面属性,网格划分选取2节点188梁单元。分析结果表明,与不考虑预应力相比,在考虑预应力效果时,井架的前10阶频率均有下降,但下降幅度不大,说明预应力效应对井架的振动特性影响较小;井架前4阶模态频率对应的转速在转盘和绞车的正常转速范围内,但第1、2阶模态频率对应的转盘和绞车转速在100 r/min以下,且2阶模态频率接近。     

基于ANSYS5.4的A形井架结构综合分析

以JJ30 0 / 4 3—A形井架为例 ,采用有限元分析软件ANSYS5 4对井架进行了模态、瞬态动力、稳定性等分析。在建模时 ,省略掉了人字架、井架各段销子连接处 ,没有考虑排满立根等情况 ;通过模态分析得出 ,井架结构前 3阶振型以侧向和前后振动为主 ,第 1、 2阶振型能反映出井架的整体振动 ;通过瞬态动力分析得出 ,在动力载荷作用下 ,井架以前后振动为主 ,上下振动幅值小于前后振动幅值 ;通过稳定性分析得出的数据与现场数据吻合。但力学分析方法还需与实验方法结合 ,才能提高分析结果的可靠性     

在役海洋井架结构性能评估

对服役中的海洋井架结构进行检测评估,保证其服役期间的安全性和适用性具有重要意义。通过现场检测获得某海洋钻机井架结构当前状态的服役数据,采用ANSYS软件建立了其结构分析模型,并基于模型修正理论进行修正,获得符合井架实际状态的精准模型,进而从结构强度、动态响应、稳定性以及可靠性4个方面系统地对结构进行了安全评估。评估结果表明,该井架综合性能良好,整体可靠性指标为7.15,检测发现的腐蚀、整体弯曲及构件弯曲对井架工作性能和承载能力影响较小,井架可继续安全服役。为防止井架结构进一步腐蚀恶化,需对井架腐蚀构件喷涂防腐层,以保证其后期服役的安全性。     

JJ250/42-K型井架动态特性分析

利用有限元分析软件ANSYS11．0对前开口井架（JJ250／42-K）进行了动态特性分析。应用Subspace法求得井架前10阶固有频率及振型，采用完全法对井架在“猛拉、猛刹”工况下的动态响应做了分析，获得了井架位移响应参数，并对井架关键位置的响应曲线进行了对比。研究表明，该井架整体性能良好，井架中段及二层台是影响井架整体性能的重要部位，可以对此部位进行加强和优化。