450t在役海洋钻机井架应力测试工装设计

为了解决海洋钻机井架应力测试时采用拉载专用工装加载时存在的拆卸回装喇叭筒及管道等附加工作量大、成本高的问题,提出了采用以下底座工字梁作为工装支撑,以钢丝绳索具连接工装与游车提环销来对海洋钻机井架进行加载的方案.依据SY/T 6326—2019标准及450 t在役海洋钻机井架的实际情况,确定了应力测试工装的主要设计要求,...     

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。     

基于应力测试的海洋修井机井架承载能力评价

常规井架承载能力评价方法主要采用应力测试法或有限元法,单独采用应力测试法存在杆件考察不全面等问题,而采用数值模拟时则需要进行必要的假设,这与实际情况有出入。鉴于此,采用无线结构测试系统,对某在役HXJ180海洋修井机井架进行了应力测试,得出相应32个测点的应变应力,通过对测试结果进行数据拟合,获得井架在设计钩载下的应力,在此基础上修正有限元模型,并完成其承载能力评价。分析结果表明,被测井架3个危险杆件的最大强度系数均小于1,其中最大值为0.937 8,说明该井架具有足够的强度,在设计最大载荷下仍可安全工作。     

在用井架承载能力及使用寿命测试系统的研制

在用井架承载能力及使用寿命测试系统能在钻井作业现场快速测出井架的最大承载能力、可靠性以及使用寿命。该系统研究属国内首创，达到国际先进水平，已用于辽河油田２０部开架的测试，创效益２６６．８万元。     

基于应力分析的海洋钻机井架结构可靠性分析

传统井架可靠性分析中,将结构抗力和荷载效应看作确定量,与井架实际工况不符,也不能确定安全状态下井架具体的可靠度。为此,以ABAQUS软件为工具,对该海洋钻机塔形井架进行有限元分析,提取出所需工况的应力。采用经过验证的程序对所得应力进行计算,得到该井架的构件截面可靠指标。结果表明,风载和垂直载荷情况下的可靠指标明显低于最大钩载下的可靠指标,表明不可忽视风载对海洋钻机井架的影响。     

海洋钻机井架承载能力及结构补强分析

将现有井架的评估理论、相关标准与计算机辅助设计及分析技术结合起来,对海洋钻机井架承载能力进行了评估,并依据评估结果提出了井架结构补强方案。结合相关的钢结构承载能力评估理论,编写了命令流程序,通过工程软件的后处理将井架的实际承载能力图形化显示。将现场实测的部分应力集中杆件按缺陷杆件处理,并进行了有限元分析,结果显示井架承载能力比未考虑应力集中缺陷的计算值略小,说明应力集中对井架承载能力的影响很小,可以不予考虑。要使井架承载能力达到4 500 kN并有明显提升,在进行结构补强设计时推荐在井架上体4个H型钢主腿的正面和背面均焊接10 mm厚的钢板进行加固。     

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.     

ZJ90DB海洋平台钻机井架的设计及分析

针对海洋平台钻机工作环境海风大、大气腐蚀性强及作业面积小等特点,研制了ZJ90DB海洋平台钻机井架。该井架采用具有一定大门高度的单斜塔形结构,井架体横截面为长方可拆卸、栓装封闭式钢结构框架。井架整体构件均经热浸锌防腐处理,增强了井架的抗腐蚀能力。通过对井架结构建立力学分析模型,借助于ANSYS软件对井架进行了有限元分析计算,分析结果表明,3种计算工况下ZJ90DB海洋平台钻机井架的最大应力均发生在井架主立柱大腿单元,最大应力满足API标准要求。     

在役海洋钻机底座承载能力分析

为了有效地开展在役底座承载能力评估工作,以某海洋钻机底座为研究对象,考虑底座杆件应力集中和基本结构参数,提出应力集中杆件等效处理和超声波测厚仪检测杆件实际厚度来反映底座腐蚀的评价方法。对底座进行静力分析时,考虑了立根载荷和转盘梁载荷的最大组合。分析结果表明,对于在役底座的承载能力分析必须考虑应力集中等隐性缺陷与几何尺寸的变化,特别是壁厚减薄等对在役底座承载能力的影响;在有限元计算中仅考虑轴向力是不够的,UC值可以考虑多种载荷对承载能力的影响,方法更科学、更简便,结果也更合理。     

JJ450／45—K4型石油钻机井架可靠性评定

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统来作保证是不够的，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。现文通过应力测试、分析计算，对ＪＪ４５０／４５－Ｋ４型石油钻机井架进行了可靠性评定。评定结果表明，该井架的可靠性指标β≥３．２，符合设计要求。     

超深井海洋钻机井架的研制

为满足水深更深、钻深能力更强的海洋钻机的需求,研制了9 000 m海洋超深井钻机井架。该井架最大钩载6 750 k N,满足海洋9 000 m钻机作业需要。通过有限元分析优化及采用单斜瓶颈式结构,减轻了井架重力;采用新型栓装结构,降低了安装难度;采用了三维设计技术,减少了加工制造过程中的问题。最大钩载静载荷试验中测得的最大应力为120.2 MPa,测试点材料的屈服强度为345 MPa,结构的安全系数大于API Spec 4F规范要求的数值(1.67),这说明井架设计满足API Spec 4F规范要求。     

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。     

海洋钻机井架振动检测及评估——以ZJ50/3150DB钻机为例

渤海某海洋平台配置的ZJ50/3150DB海洋钻机在钻井作业时井架振动幅度较大,为了评估井架在钻井作业时的安全性,对井架进行了振动检测,并建立了井架结构有限元模型,结合现场检测数据和模型计算结果分析井架振动对井架结构安全的影响。分别进行了井架固有频率检测、钻进作业工况井架幅频响应检测、井架振动幅值检测和井架振动加速度检测;依据井架图纸及现场井架实际情况,采用ANSYS软件建立了井架结构有限元模型。使用该模型计算出的井架第1阶固有频率为0.555 8 Hz,与现场检测结果较吻合,验证了模型的正确性。分析现场检测数据和模型计算结果发现:顶驱转速为36 r/min时,井架易发生共振;井架C型开口抗扭强度低;井架底座2个前撑杆为关键构件,其结构安全性影响整个井架安全;各种工况下的井架振动和顶驱通过二层台时引起的井架冲击振动均符合安全要求。     

有支座沉陷缺陷的钻机井架有限元仿真研究

井架在油田服役多年后,会出现各种服役缺陷(如井架支座沉陷),这对井架结构承载能力的影响非常大。鉴于目前各油田对井架进行检测的方法受现场工况条件所限,不能真实测出井架实际设计载荷的情况,提出一种有支座沉陷缺陷钻机井架的建模方法,利用计算机仿真方法,模拟井架加载试验。该仿真分析模型对有服役缺陷钻机井架的可靠性处理、剩余寿命计算、维修技术等具有较大的应用价值。     

在役钻机井架承载能力极限状态评定方法及应用

为了准确评定在役钻机井架的极限承载能力,以极限状态评定理论为基础,给出了以应力表示的井架承载能力极限状态评定表达式。以某在役JJ300/43-A型井架为例,说明了井架剩余承载能力极限状态评定方法的具体应用过程。应用情况表明这种极限承载能力评定方法具有应用简单、评定结果可靠等优点。     

新型车载式作业井架静动态应力测试与分析

大型修井机井架的强度是保证正常修井作业的安全指标。利用电测方法．对新研制的40型修井机井架进行最大负荷下的静态应力测试和额定负荷下的动态应力测试，指出组成井架上节的2根后腿的根部受力较大，应对其进行加固或改进；载荷下降过程的动载系数较起升阶段大1．3倍，设计该井架时应考虑。     

应用CAE软件分析计算钻机井架静应力

应用MDT3．0三维造型软件建立计算模型．应用紫瑞CAE分析计算软件对ZJ20J型钻机井架的各种工况进行了静强度分析计算。校核了该井架前大腿的最大轴向压应力，其值小于许用应力值。     

自升式多功能平台5000m海洋钻机设计

为提高自升式多功能平台的作业能力和效率,满足复杂海洋环境下执行独立钻井或作为支持平台进行钻井和修井作业的要求,应用模块化设计知识、结构的组合与变异理论、有限元法和应力测试法,设计出一种新型5 000 m海洋钻机。经厂内试验、海上联合调试以及现场应用,新型5 000 m海洋钻机设计、制造、安装与使用符合相关标准及规范要求,在防爆、防渗漏、防潮、耐高温和承载能力等方面具有较高的适应性。     

编码式光纤光栅钻机井架应力监测系统

在阐述编码式光纤光栅分布式大容量检测方法的基础上,介绍了以编码式光纤光栅作探头的钻机井架应力监测系统。系统由2个不同的宽带光源、耦合器、双光栅传感阵列、解调器和数据处理系统组成,采用双波长编码技术,对检测点的位置和应力、应变同时进行编码测量。对某钻机井架的实际应力监测表明,这种监测系统具有准确度高、稳定性好、检测容量大以及能实时在线监测等特点。     

海洋钻机井架动态特性研究综述与展望

介绍了海洋钻机井架动态特性的研究方法——频域研究、时域研究及试验研究。频域研究介绍了井架的自振特性、地震响应分析及风浪载荷分析。时域研究介绍了线性分析研究、非线性分析研究及边界条件的处理。试验研究介绍了海洋波浪脉动测试试验、风洞试验研究。虽然上述研究对实际工程具有一定的指导意义,但对深水半潜式钻井平台上钻机井架的相关研究相对不足。为此,指出了海洋钻机井架动态特性应该深入研究的内容。