井架承载能力评估软件开发与应用

针对井架承载能力评估工作中数据繁琐易出错的问题,应用VC++软件开发工具,依据井架评估原理,编写了井架承载能力计算软件。该软件系统的程序模块包括参数输入、应力查看、回归曲线及评估结果等,以新、旧2种井架评估规范计算井架承载能力,便于对比分析井架承载能力评估结果。现场应用表明,编写的软件系统计算井架承载能力结果与井架实际承载能力基本相符,软件运行正确,应用方便,简化了井架承载能力评估工作。     

伸缩式石油钻机井架的仿真计算方法

伸缩式石油钻机井架由上下2部分嵌套组成,以往的仿真计算是将井架简化为一体结构,忽略了上下井架嵌套对井架受力的影响效果。利用ANSYS有限元软件的耦合功能,对伸缩式上下井架的嵌套进行了技术处理,完成了井架承载能力的仿真分析。利用耦合单元法,考虑上下井架的嵌套作用效果,其计算结果更真实,对今后井架承载能力的仿真计算有重要的指导意义。     

四单根立柱超深井钻机井架起升

ZJ90/6750DB-S型四单根立柱超深井钻机井架高度高、起升重力矩大,起升难度大。采用理论公式法和有限元法分别计算井架起升载荷,相互验证2种方法的计算结果,确保计算的可靠性。对风载耦合下井架的起升强度进行有限元分析,确保井架起升强度满足设计规范要求。现场应用中,实际测得的井架起升过程中最大大钩载荷以及井架最大应力与计算结果相近,井架实现安全起升,验证了计算的准确性。解决了超高、重载井架的安全起升问题。     

钻机井架的可靠性分析

对ZJ30/1700DB型钻机井架进行了静力结构分析,得到井架的应力和位移分布,由此分析该井架是否满足可靠性的基本要求。井架结构的可靠指标β能较好地反映出井架的承载能力,计算出井架的最小β值可判断井架的可靠性;井架整体失效概率采用失效函数计算,并分析出保护井架安全工作的措施。     

井架强度数值计算研究

文章介绍了几种结构形式井架强度的数值计算方法和软件，进一步完善了分段井架销接和分段井架嵌套模型的处理方法，使计算结果更符合实际。结合材料力学和焊接工艺，介绍了井架重要的强度验算以及焊缝高度的计算方法，使井架强度数值计算更能指导设计和生产。     

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。     

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。     

含内在缺陷海洋钻修机井架实际承载能力研究

针对含初始缺陷井架承载能力评估修正模型的不足,考虑海洋钻修机井架普遍存在应力集中这一内在缺陷,通过有限元分析计算,引入损伤系数的概念,构建海洋钻修机井架实际应力计算模型,并与现场实际模型对比,修正了理论模型。结果表明,应力集中这一内在缺陷对井架的承载能力影响较大,尤其对使用年限较长的井架必须考虑加固或更换。结合考虑损伤的海洋钻修机井架实际应力计算模型,对井架实际承载能力进行了评估。结果表明,建立的评估模型正确,可用于海洋钻修机井架实际承载能力的评估。     

海洋钻井平台塔形井架整体安装方式探讨

海洋钻井作业环境复杂施工条件苛刻,海洋钻井井架通常选用强度高、稳定性好、底部开档大及司钻视野开阔的塔型井架。为缩短工期、降低成本,本文提出了塔形井架整体安装方案。通过对塔形井架吊装索具进行计算选取、对井架连接强度等进行校核计算,验证了井架整体安装的可行性。该整体安装方案成功应用于海洋石油282平台塔形井架的安装,为后续钻井平台塔形井架整体安装积累了经验。     

HJ180海洋钻机井架动力特性及地震响应分析

结合HJ180海洋钻机井架的工程设计实例,基于大型海事结构有限元分析程序SACS,对井架实际结构进行简化,建立井架结构的动力学计算模型,采用Guyan缩聚法计算了井架结构动力特性,得到井架结构前10阶模态和振型。在动力特性分析的基础上,选用API RP 2A-WSD地震响应谱从X、Y、Z3个方向对井架结构进行地震响应分析,得到3个方向结构地震响应的最大值。通过计算分析可以得出,井架结构在地震作用下响应值较小,该井架结构满足强度设计要求。     

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。     

考虑初始缺陷的服役井架承载力分析

推导了服役井架初始缺陷的等效处理公式，给出了考虑初始缺陷的服役井架承载力计算步骤和程序，计算实例表明，此文方法简便，在已有井架结构分析程序上稍加修改即可进行计算，文中给出一种井架模型的承载力数值。     

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SACS的海洋门型井架计算方法研究

门型井架是海洋钻探设备井架的一种重要结构形式。介绍了该井架的工作原理及结构特点;分析了海洋井架计算中的几个难点。采用SACS软件对某海洋门型井架进行了计算,给出了边界条件的处理、工况组合的方法,多余惯性力的去除方法。并对海洋门型井架设计中的一些细节问题进行了分析。对海洋井架的研究和设计有一定的借鉴意义。     

石油井架风载分析

文中分析对比了石油井架风载计算中我国现行规范与API有关规定的不同之处,用两种方法对JJ70/39—K井架的风载进行了计算对比,结合静力计算,对“Ⅱ”形井架局部结构型式及风载计算中某些参数的选取提出了几点建议。结合现场实测和动力计算,用数理统计的方法分析计算了JJ70/39—K井架的风振系数。     

基于StruCAD-3D的旅大4-2海洋修井机井架设计计算

应用专业结构计算软件StruCAD-3D对旅大4-2海洋修井机井架进行了设计计算,为井架结构的合理布局和选材提供了理论依据。通过计算分析,得知StruCAD-3D可以满足井架设计计算要求,同时还具有风载自动计算功能、单元检查功能和一次完成多种工况计算功能。     

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。     

井架实腹式轴心压杆稳定性计算新方法

钻井井架所受载荷具有很大的不确定性,即模糊性和随机性。针对井架实腹式轴心压杆的常规稳定性计算方法的不足,提出了一种新的井架稳定性计算方法,即模糊可靠度的计算方法。介绍了新方法的计算原理和计算公式,给出了单根轴心压杆模糊可靠度的计算示例。示例中的某井架的材料为16Mn钢,σs=343MPa,计算得到的模糊可靠度达0.999998,从而验证了新方法的精确性。     

修井机井架的结构优化设计

运用有限元软件ANSYS建立计算模型，对修井机井架进行结构设计和优化分析。结果表明，井架的结构设计对井架的受力分布起着至关重要的作用，合理的结构设计可以提高井架的安全性；对井架进行局部优化可以节省材料和减轻井架的自身质量，有利于提高井架的安全性和经济性。     

A形井架结构模糊可靠性评估

当求得A形井架工作寿命下的井架构件强度普通可靠度后，如何估计井架结构模糊可靠度，是一个有待探讨的课题。在求得井架各杆强度普通可靠度的基础上，将整个A形井架简化为一静定结构，采用混联系统模型计算其结构模糊可靠度。以大腿根截面为矩形的井架为例，导出了井架结构模糊可靠度的计算式，并给出了计算实例。为使A形井架结构模糊可靠性的评估结果与实际接近，应注意合理确定模糊化因子，合理确定各参数的分布规律，在井架构件有缺陷时须合理确定构件普通可靠度。