桁架自升式钻井平台拔桩过程动力学分析

在自升式钻井平台拔桩过程中,桩腿受力大,尤其是桁架结构的桩腿,不能忽略其弹性对系统运动造成的影响。以桁架自升式钻井平台为研究对象,对拔桩过程中平台主要受力的简化及模拟方法进行了阐述。建立了包括升降系统、桁架桩腿及船体在内的平台动力学模型。利用ADAMS软件对该平台的拔桩过程进行了动力学分析,得到了以不同降船速度拔桩时,桁架桩腿分别设置为刚体和柔性体时平台的运动及振动特性,得出了考虑桩腿弹性对平台运动的影响。为以后自升式钻井平台桩腿及升降系统的设计及其动力学分析提供参考。     

一种自升式钻井平台升降基础合拢安装方案

自升式钻井平台升降系统是海洋平台的关键部分,同时亦是海洋平台设计制造的难点。在平台的制造和使用中历来受到高度重视,其性能的优劣直接影响到平台的安全性能、使用性能及经济性。升降基础承载着升降系统和锁紧装置2个重要的设备,并为桩腿升降提供导向,起连接桩腿和主船体的作用,是把平台各种载荷传递给桩腿的唯一路径。对DSJ300型自升式钻井平台升降基础的合拢工艺流程进行分析和总结,为相关制造企业在海洋工程大型结构建造过程中起指导作用。     

典型自升式钻井平台总装建造要点研究

对比分析了自升式钻井平台与一般民用船舶的主要差别,根据国内典型自升式钻井平台总装建造经验,分析了自升式钻井平台结构、系统等8个重要方面的内容。分别总结提炼了桩腿、悬臂梁、升降基础等关键结构的制造工艺流程和要点,阐述了主机、升降、钻井等主要系统的调试工作内容以及重量控制和精度控制的注意事项,为后续自升式平台高效建造提供技术参考。     

自升式钻井平台插桩问题探讨

插桩作业是自升式钻井平台重要的工作之一,也是平台出坞以后进行其他工作和平台迁航到作业地进行钻井作业的前提。在介绍国内、外自升式钻井平台插桩技术现状的基础上,对自升式钻井平台插桩作业问题进行了讨论,包括海洋调查、工程调查、平台的穿刺问题、平台插桩操作过程中的问题及升降锁紧等重要设备的性能分析。指出平台穿刺问题基本上都是对地层的地质结构分析不清,对地层的剪切强度计算存在问题造成的;同时也指出了平台插桩过程中应注意的问题。最后就我国的自升式钻井平台插桩作业技术发展提出建议。     

南黄海铁板砂海床插桩问题分析与对策——常州35-2-1井插桩及作业过程分析

南黄海盆地勿南沙隆起西北部海区的海床表层土质为中密实的粉砂质细砂和砂质粉砂 ,俗称铁板砂。自升式钻井平台在这种土层中就位插桩时 ,桩腿插入困难 ,插桩深度很浅 ,但在钻井作业过程中平台桩腿又时常发生下沉现象 ,严重影响钻井作业 ,甚至危及平台安全。通过分析平台桩腿下沉原因 ,结合常州 35 - 2 - 1井作业的实践 (该井在作业中桩腿曾下沉 2 8次 ) ,提出对策和建议 ,为今后类似的钻井作业提供借鉴     

南黄海铁板砂海床插桩问题分析与对策——常州35-2-1井插桩及作业过程分析

南黄海盆地勿南沙隆起西北部海区的海床表层土质为中密实的粉砂质细砂和砂质粉砂,俗称铁板砂.自升式钻井平台在这种土层中就位插桩时,桩腿插入困难,插桩深度很浅,但在钻井作业过程中平台桩腿又时常发生下沉现象,严重影响钻井作业,甚至危及平台安全.通过分析平台桩腿下沉原因,结合常州35-2-1井作业的实践(该井在作业中桩腿曾下沉28次),提出对策和建议,为今后类似的钻井作业提供借鉴.     

自升式钻井平台横向振动特性研究

将自升式钻井平台(简称钻井平台)桩腿简化为悬臂梁力学模型,研究了钻井平台横向振动特性,建立了较为简便的钻井平台横向振动周期、频率及振幅计算方法;利用得到的钻井平台横向振动特性计算式,对海洋石油钻井作业所用三桩腿、四桩腿钻井平台进行了横向振动特性值计算,并对振动周期、频率计算结果进行了分析;研究了钻井平台横向振动影响因素,并且提出了相应的改进思路及措施,这对指导海上钻井平台操船作业具有重要意义。     

自升式钻井平台振动的研究

前言近年来自升式钻井平台发展很快,我国已设计制造了四十米水深的自升式钻井平台,还引进了几条九十米水深的自升式钻井平台。这些平台在使用过程中曾发生某些振动问题,如我国引进的九十米水深自升式钻井平台“渤海四号”在二十五米水深钻井时曾屡次发生桩腿悬臂部分的风激振动,这时风流引起的涡旋频率与桩腿的扭转频率相接近,因而产生强烈的颤振现象。     

自升式钻井平台桩腿入泥深度计算研究

开展了桩腿与海底土相互作用分析,提出了自升式钻井平台桩腿承载力计算模型,该模型考虑了插桩速度、桩靴上覆土压力、群桩效应等因素的影响.现场应用表明,本文提出的自升式钻井平台桩腿承载力计算模型在预测桩腿入泥深度时具有非常高的准确度,相对误差在10％以内.     

L780 MODⅡ钻井平台桁架桩腿建造

L780 MODⅡ钻井平台是中国石油集团海洋工程有限公司为满足90m作业水深区域海上勘探开发需要而投资建造的,为独立桩腿悬臂梁、桁架自升式钻井平台。文章介绍了该平台桁架桩腿的结构形式、建造流程与工序以及到厂材料的检验,总结了桁架式桩腿结构施工的精度控制和焊接质量控制要点。     

自升式海洋平台升降作业刚柔耦合动力学特性

考虑桩腿柔性对自升式海洋平台升降作业的影响,系统开展平台整体升降动力学研究。针对桁架式和壳体式桩腿两种类型平台分别建立其刚柔耦合虚拟样机,在考虑各阶模态对结构动力响应影响权重基础上,采用DC增益模态截断法研究模型简化方法。研究齿轮齿条接触动力响应及各齿轮间载荷特征时变规律,揭示平台动力性能对桩腿柔性的敏感程度,进一步集成升降控制、监测系统搭建平台升降实验系统,开展穿刺应急工况平台升降动力性能实验验证研究。研究结果表明：刚柔耦合简化模型在确保分析精度基础上可有效提高计算效率,且能准确反映应急升降工况下平台动力学特性;桩腿柔性影响不同升降位置齿轮齿条接触力时变规律及载荷分配差异性,且对壳体式桩腿的影响程度要高于桁架式桩腿。     

自升式悬臂梁钻井平台选型技术分析

以国外某海上气田作业项目为例,对自升式悬臂梁钻井平台的选型方法做了技术分析。根据悬臂式钻井平台的特点,以及作业水深、钻井深度、槽口分布和井眼轨迹等相关数据,对各种工况下的悬臂梁综合载荷、大钩载荷、桩腿长度和钻井液池容积等进行了计算,分析了悬臂梁及其他平台主要设备的最低配置要求,并结合自升式钻井平台的市场现状,确定了最适合作业项目的钻井平台,可为类似项目的平台选型提供参考。     

50m自升式钻井平台总体设计及关键技术

挖掘圆柱桩腿自升式平台的潜力,扩大其适应范围,提高其作业性能对于我国边际油田的开发具有重要意义。介绍了50 m圆柱桩腿自升式钻井平台的总体设计和关键技术,包括船型优化、总体布置和主要设备配置,其关键技术为桩腿长度设计和布置优化、悬臂梁尺度优化及桩靴型式优化。该平台采用了多型平台结合的船型优化技术、水深与气隙组合的桩腿长度设计技术及全方位分层喷冲技术,具有大插深、大气隙和多井组钻井等特点,与L-780MODⅡ型平台桁架桩腿相比具有较大的价格优势。实际使用结果表明,该平台入泥深度20 m并能顺利拔桩,作业气隙20 m,完全适合我国浅海边际油田的勘探开发。     

自升式钻井平台安全作业载荷动态效应的准静态分析

国内外都在加速对海洋油气资源的开发利用,而恶劣的环境则是影响近海自升式平台作业安全的主要因素之一,国外近年来有20多条平台因飓风（台风）沉没或严重受损;国内目前对自升式平台在极限环境条件下的安全性研究较少,在作业中采取了比较保守的策略,加之向海外市场扩张,使我国有限的钻井平台资源供需矛盾日渐凸显。为此,通过运用动态效应的准静态分析法,对钻井平台承受的风、波、流等环境载荷、惯性力和自身载荷等参数进行了计算,同时对其桩腿、升降/锁紧系统、船体等主要结构和预压载性能、桩靴承载性能、抗倾覆性能、最大弹性变形量等主要参数进行了校核,并以现今主流的JU2000E船型自升式钻井平台为例,进行了相关的环境参数的校核演算。该项技术已在中国沿海及海外自升式钻井平台作业市场进行了100余次应用检验。结果表明,准静态分析法的分析过程简捷,评估的准确性高,平台作业的安全性取得了满意效果。     

自升式平台齿轮齿条升降系统受力分析

齿轮齿条升降机构是自升式平台的重要承载机构,在各种工作状态下起到支撑船体及相关设备的作用,并长时间承受重外载荷作用。以三桩腿齿轮齿条升降式自升式平台为模型,从桩腿内力分析出发,研究齿轮齿条升降机构受力,从而为升降单元安全评价、寿命评估等提供支持。     

海洋环境载荷对自升式平台就位的影响

海洋环境载荷的影响会导致自升式平台就位位置与设计位置发生偏差。针对自升式平台就位位置偏差问题,通过分析自升式平台就位过程与步骤,得到海洋环境载荷中海流载荷为影响自升式平台精确就位的主要原因。以东海某自升式平台为例,结合自升式平台桩腿桁架结构特点,利用桩腿受海流载荷作用的特征面积法和结构力学中悬臂梁弯曲理论,建立了自升式平台桩腿受海流载荷时桩腿挠度计算模型,对比分析了该计算模型得到的就位偏移量与数值模拟结果。结果表明,利用本文建立的平台最大偏移量计算模型得到的自升式平台就位偏移量与数值模拟结果吻合,可指导自升式平台精确就位作业。     

拖航状态下自升式钻井平台桩腿结构强度分析

以某一桁架式桩腿的自升式钻井平台为例,阐述了拖航工况下桩腿强度分析的一般原理,并通过有限元分析和求解,说明此类移动平台桩腿结构强度分析的过程及方法。本文提供的方法和思路,对自升式平台使用者及平台设计人员具有一定的指导意义。     

一种鸡蛋壳地层穿刺监测与预警结构及其作业方法

为了解决自升式钻井平台插桩遇“鸡蛋壳”地层发生穿刺导致船体失稳这一世界性难题,中国海洋石油工程技术人员创新性地提出了一种鸡蛋壳地层穿刺监测与预警结构及其作业方法。针对自升式钻井平台在南海多个油田的复杂地层插桩发生穿刺、桩基失稳等情况,通过在自升式钻井平台桩腿桁架上加装静力触探结构,在桩靴底部进行CPT试验,记录桩靴以下包含鸡蛋壳层段在内的地层参数,定量分析穿刺发生的可能性,从而对可能发生的穿刺提出预警,及时对就位插桩作业做出调整。数值模拟计算结果表明,该结构与作业方法可靠有效,对理论计算存在穿刺的地层进行了准确的监测与预警,有效避免了穿刺的发生,对插桩安全控制起到了积极作用,提高了海上大型设备安全。     

新型多功能桩基试验系统的研制

桩基稳性对自升式钻井平台作业安全影响很大。国内针对桩基稳性的研究较少,更缺乏相应的试验装置。为此,设计了新型多功能桩基试验系统。该系统可以开展自升式钻井平台插桩、拔桩和穿刺等常见的桩基稳性试验研究,为自升式钻井平台在作业区域插桩深度、拔桩阻力的准确预测以及穿刺机理的深入研究提供了一个良好的试验平台;加装冲桩系统后,还可以开展自升式钻井平台拔桩时的冲桩效果分析和采用冲桩的方式主动穿透硬地层机理研究,扩展了试验系统的功能;能方便、快速地模拟自升式钻井平台作业过程中桩基与海土的相互作用,从而为自升式钻井平台能否到某区域特别是陌生区域作业的快速决策提供有力的技术支持。     

自存工况下自升式平台关键结构强度分析

针对一艘独立三桩腿的齿轮齿条式自升式钻井平台,利用ANSYS软件分析了自存工况下,在风浪流等综合载荷作用下的钻井平台整体关键结构强度和平台桩腿稳定性,为平台的安全使用和升级改造提供了理论依据。