HJJ900/64-T型海洋超深井井架可靠性分析

HJJ900/64-T型海洋井架是为满足12 000 m钻深的自升式钻井平台超深井钻井而研制。该井架设计为满足4单根组成一立根结构的井架高度,比传统的3单根井架至少增加了10 m的高度,达到了64 m。为使该井架满足在恶劣的海洋环境下的使用要求,对井架主体结构进行了可靠性分析。使用有限元分析软件ANSYS对HJJ900/64-T型超深井井架建立了完整的井架有限元模型,根据井架的设计使用条件及自存环境条件,对井架工作工况、风暴自存工况、拖航工况及在顶驱转动、风振、波浪等外部载荷激励时进行了模态分析。分析结果表明,井架在工作工况、风暴自存工况、拖航工况下结构强度及刚度都能满足设计和使用要求,而在拖航工况下受到波浪载荷激励时有可能产生共振。因此可根据共振产生的阵型特性对该井架的局部结构做加强处理,使之更加安全可靠。     

HJJ675/52-T型海洋井架在风暴自存下的特性分析

海洋井架不但承受工作载荷,同时也承受风载荷以及海洋环境载荷。运用ANSYS有限元软件建立了HJJ675/52-T型海洋井架模型,对井架所受的风载荷进行了计算,对井架进行了模态分析和谐响应分析,指出了井架在风暴自存工况下的薄弱环节。建模时井架上所带的扶梯、栏杆等附件以及天车、游车、顶驱、二层台等装置视为集中载荷施加于相应节点上。分析结果表明,节点的位移频率曲线反映了井架的共振特性;实际操作中应根据钻井工况的不同,调节绞车的转速使其避开井架的固有频率,以免引起井架共振。     

HJJ31547海洋钻机井架的风动力学分析

对大多数的石油井架来说,一般都只采用等效静力计算方法来验证或指导井架使用。通过预应力模态分析、谐响应分析,对HJJ31547海洋钻机井架进行了风动力学计算,计算结果表明,HJJ31547海洋钻机井架没有全包覆式防风墙,也不存在大跨屋盖结构,其低阶固有频率超过2.00 Hz,井架不属于风敏感结构;海洋钻机旋转设备的振动不会引起井架共振;当暴风作用频率接近4.30 Hz时,可能对井架产生共振破坏。该项研究可有效指导井架的设计和现场应用。     

基于ANSYS的HJJ31546型海洋井架安全性分析

采用ANSYS软件对HJJ31546型海洋井架进行不同工况下的静力计算、模态分析及地震谱响应分析,得到了井架结构的固有频率、振型及在各种工况下的最大应力。结果表明:HJJ31546型海洋井架符合API Spec 4F设计规范;外界环境频率接近1.5Hz时,井架可能会因共振而受到破坏;井架沿地震位移激励方向的响应明显。所得结论可为海洋钻机井架的设计、优化、评价提供理论依据。     

JJ454/49-H型海洋动态井架动力特性分析

基于大型通用有限元软件ANSYS,对JJ454/49-H型海洋动态井架结构进行模态分析和谐响应分析,得到井架的自振特性（频率和振型）和结构的响应随频率变化的规律。首先进行模态分析,确定井架结构的固有振动特性,并对井架进行了海洋波浪脉动反应测试,测得结构的动态特性与理论计算结果基本吻合;其次,对该井架进行谐响应分析,分析在正常工作载荷作用下的稳态响应,得出结构的响应随频率变化的规律,从而确定该井架的共振特性,为海洋井架的优化设计、强度校核和安全性评定提供依据。     

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。     

某450T海洋井架的谐响应分析

海洋钻机井架所处工作环境异常恶劣,不仅承受静载荷的作用,还要承载大量的诸如平台动态设备激励、风载和海浪等动载荷的作用。在谐响应理论分析的基础上,在有限元软件中采用直接法建立了某450T海洋井架模型,对模型中的3个节点X和Z方向位移进行分析。分析结果表明,第72节点和第2037节点X方向位移均大于Z方向位移,说明井架X方向刚度较Z方向差;井架顶部第3853节点附近位移均很小,说明井架工作中不会产生较大的强迫振动。所得结论为海洋井架的优化设计、强度校核和安全性评定提供了依据。     

JJ450型海洋钻机井架制造工艺

文章针对为海洋钻机配套的JJ450型井架的生产。提出了比较合理的生产工艺，解决了井架生产过程中下段的定位安装，井架体段与段的贴合度及井架体组装过程中变形的预防与修理，井架体与井架下段的装配验证等问题.     

勘探三号海洋钻井井架动力特性测试与安全评估

为了准确地评估海洋钻井井架安全承载能力，提高海上石油钻探过程中钻井作业的安全，以勘探三号海洋钻井井架为例，提出了海洋钻井井架动力特性测试理论与技术。利用海洋波浪脉动激励反应来识剐井架结构模态参数，根据模态参数与物理参数之间的关系，分析井架物理性态，进而评估井架当前实际状态，定量确定井架实际承载能力。识别结果与计算结果比较，其误差不超过6％。此方法可应用于海洋平台上大型钢结构动力特性测试、承载力预测及安全评价。     

JJ22547型井架有限元静动力特性分析

运用ANSYS软件建立了JJ22547型井架的有限元模型,为充分考虑结构承载的实际情况,运用三维梁单元模拟井架结构的各个杆件,对该井架在设计栽荷作用下进行了静、动力特性分析,提出了改进方案,为钻机井架设计提供了理论依据.     

车载式不压井修井机井架应力及动力特性分析

以车载式不压井修井作业设备中的井架及伸出支架为研究对象,分别采用有限元分析软件的静力分析、模态分析研究了二者的受力特点,获得了井架的模态振动规律.分析结果标明,该井架具有较好的抗栽荷能力,但应避免井架的低频振动.     

ZJ40/2250DB型钻机井架及底座静动态特性研究

根据ZJ40／2250DB型钻机井架及底座的结构特点，建立了三维有限元模型，应用有限元分析软件对井架及底座进行了静、动态特性分析。在静态分析中，按2种工况给模型加载，并获得了可靠的计算结果。在模态分析中，计算出前4阶固有频率及其相对应的主振型，并对各阶主振型进行了分析。通过对井架及底座的固有频率与钻机设计工作转速比较，得出前4阶固有频率都在转盘的扰动频率范围内，容易发生共振。建议在钻井过程中注意检测转盘转速，避免发生共振。     

基于振动参数的钻井井架安全承载力评定

通过井架结构振动理论、有限元分析和实验室简易模型的试验研究，提出了以振动频率为基准，载荷下降系数为依据诊断钻井井架结构安全承载能力的方法。根据井架的具体结构形式和受力特征，将井架简化成一根沿长度上质量均匀分布、刚度恒定的简支梁，用振动理论推导出了井架固有频率的平方与作用载荷之间存在着线性关系，并通过有限元分析对这一关系进行了验证；提出了通过测试井架在两种不同栽荷作用下的固有频率推算井架临界承载并以此评定井架安全承载能力的方法；在实验室内制作了与A型井架相类似的模型，进行了逐级载荷下的固有频率测试，分析总结出适用于井架现场评定的具体方法，最后应用此方法对现场在役井架进行了测试与安全承载能力评定。该评定方法为井架测试、安全评定提供了一个新的发展方向，对保证钻井安全将起到重要的作用。     

钻井全尺寸综合模拟试验装置中井架结构静动力有限元分析

采用有限元法对钻井全尺寸综合模拟试验装置中并架所作的结构静动力分析表明，该结构设计满足强度和刚度要求。井架结构第一阶固有频率在正常工作位置时为１５．４４Ｈｚ，在最低工作位置时为１６．８８Ｈｚ。当使用三牙轮钻头的工作转速变化范围为３５～３００ｒ／ｍｉｎ时，井架不会发生共振。     

含弯曲杆件的井架承载能力有限元分析

服役多年的钻机井架常会出现局部杆件弯曲现象。提出一种含杆件弯曲缺陷井架的建模方法，介绍了含该缺陷的井架承载能力的分析过程，并利用ANSYS9．0有限元分析软件，以ZJ40型钻机井架为例建立了含杆件弯曲井架模型，约束、加载并求解，根据计算结果分析了杆件单元应力的变化规律。     

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。