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。     

9000kN深水钻机井架设计与试验

深水钻机井架在作业过程中不仅要承受环境载荷和操作载荷,还要承受由于平台运动而产生的动力载荷。在分析9 000 kN深水钻机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,即选择单斜瓶颈式塔形结构,有效高度64 m;同时应用有限元分析软件SACS对井架进行了计算分析,并依据相似原理设计了井架的缩放模型,对模型井架进行了动态载荷和最大钩载荷联合加载。分析结果表明:井架在操作工况和风暴工况下的最大UC值分别为0.984和0.933,满足API Spec 4F规范;模型井架的最大Von Mises应力为126.12 MPa,结构的安全系数为1.67,验证了有限元计算的正确性。所得结论为我国的海洋井架设计提供了参考。     

套装式井架在TLP平台的动态适应性分析

TLP海洋钻井平台的升沉运动和摇摆运动会对井架产生动态载荷,影响井架的安全性能。为了保证钻井作业的安全,以流花油田为例,在作业工况(风速为36m/s)、2种风暴工况(风速分别是51.5m/s,55.4m/s)条件下,采用ANSYS软件分析了5 000m套装井架的强度和稳定性能。分析结果表明,当考虑TLP平台附加的动载荷时,按照AISC(335-89)规定的校核公式对井架各单元进行校核,强度和稳定性的综合校核值已接近校核系数的极限值,存在安全隐患。因此,对于TLP平台上的钻井套装井架,在结构件选型设计时必须对局部结构进行加强,并进行严格的安全评估。     

9000m海洋钻井模块方案分析

CP-300自升式钻井平台配备了ZJ90/6750DB海洋钻井模块。介绍了该钻井模块的总体设计方案。为了达到功率大、尺寸小、质量轻的要求,JC90DB型绞车采用单轴单级齿轮传动方案。针对作业工况和载荷,采用SESAM软件分析了钻台的应力分布,采用高强度板材,实现结构质量控制目标,通过试验得到了D550高强度板材焊接的工艺程序。采用SACS软件分析了井架的受力和位移,达到强度和稳定性要求,并提出了井架的吊装方法。     

东方13-2B钻井平台自升式井架设计分析

以东方13-2B钻井平台井架为研究对象,采用专业分析软件SAFI对其进行分析。由于井架结构的复杂性,选取井架作业工况和起升工况对该井架进行静态分析。根据计算结果,对设计提出改进建议,提高了该型井架的可靠性,并为节约平台空间、减轻质量和提高井架产品质量提供了可靠保证。型式试验证明该型井架满足作业工况的要求。     

基于ABAQUS和SACS软件的“勘探三号”平台结构强度分析

应用SACS海洋工程设计软件建立"勘探三号"半潜式钻井平台的SACS模型,根据各主要目标作业海区1 500ft(457m)水深的海洋环境资料,选取"勘探三号"平台在1 500 ft(457 m)作业水深的设计环境条件;应用SACS软件计算出"勘探三号"平台在此设计环境条件下所承受的风、海流和波浪力;应用ABAQUS有限元分析软件建立"勘探三号"平台的有限元分析模型,并对"勘探三号"平台在1 500ft(457m)作业水深环境载荷作用条件下进行结构强度分析,得出结论:在不做较大结构改动的前提下,通过局部的结构改造和加强,"勘探三号"平台能满足作业水深提高到1 500 ft(457 m)时海洋环境条件对其总体强度的要求,为该平台今后提高作业水深能力改造提供了结构强度方面的技术依据。可为今后类似半潜式钻井平台提高作业水深改造提供借鉴和参考。     

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。     

某海洋钻井井架振动测试及有限元分析

某海洋平台配置有ZJ50/3150DB型海洋钻机,在钻井工况下井架的振动幅度较大。为了进行安全评估,对该井架进行振动测试和有限元分析,工况有:起钻柱作业、下钻柱作业、钻井作业、8级风。结果表明,在设计工况下该井架是安全的。     

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。     

基于API标准的浮式平台塔形井架有限元计算

半潜式钻井平台的塔形井架承载大、高度高、工况恶劣,需重点校核其变形和应力。以某塔形井架结构及海洋环境数据为对象,建立井架有限元模型,采用API Spec 2C—2004规范确定井架的等效计算载荷,通过ANSYS软件模拟计算设计载荷作用下井架的变形位移及应力分布。结果表明,井架可满足正常作业工况下的强度要求;但在设计生存工况下井架的最大变形发生在井架顶端,达到30.28mm,最大应力发生在井架地脚与平台连接处,达到305 MPa,接近材料的屈服极限,需要引起高度关注。研究结果可为半潜式钻井平台井架设计计算与安全评定提供一定的参考。     

半潜式钻井平台上钻机井架振动分析

以某半潜式钻井平台上钻机井架为实例,借助于ABAQUS非线性有限元分析软件对井架结构进行简化,并建立有限元模型。通过对井架结构的模态分析和随机振动分析,分别得到该井架的自振特性(包括固有频率及阵型)和井架结构在地震、波浪激励下的动态响应随时间、频率的变化规律,分析结果有助于在设计井架结构时避开其共振频率范围,进而为选择平台上有振动特性的配套设备提供理论依据。     

结构动力修改在车装钻机井架设计中的应用

运用结构动力修改的基本原理,以ZJ30/1700CZ车装钻机井架为研究对象,分析其动 态特性,进而对影响固有频率的井架几何参数进行灵敏度分析,找出结构振动的薄弱环节,并提 出相应的改进措施:(1)井架第3阶固有频率对应的模态为ZJ30/1700CZ钻机井架的危险模态, 改进该模态对改善井架结构动态特性有显著效果;(2)提高井架的斜杆钢材型号可以使修改后的 井架动态特性得到改善,在工作中能有效地脱离共振危险区;(3)利用有限元分析结果进行结构 动态特性的灵敏度分析及动力修改的最大特点是,在井架结构设计阶段只有有限元模型(设计图 纸)存在,所以修改设计方便。     

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。     

钻机井架有限元模态分析

应用有限元分析软件ANSYS对ZJ30/1700CZ型钻机井架分别在自然状态下和有钩载状态下进行模态分析,计算得出了井架的前9阶模态频率及相对应的主振型.通过对井架的固有频率与钻机的设计工作转速的比较,并对各阶模态主振型的分析,得出该钻机井架结构设计合理的结论.     

HXJ158C型海洋修井机有限元计算与分析

结合海洋修井机的工程设计实例,利用ANSYS软件模拟计算,对其实际结构进行简化,采用整体建模分析的方法建立整机直立工作状态和井架起升状态的有限元模型,通过静力分析和模态分析,得出前10阶固有频率都在12 Hz以内,井架的振动幅度大于钻台底座。绞车主滚筒转速0～415 r/min,相应扰动频率0～7 Hz;转盘驱动最高转速221 r/min,其扰动频率在4 Hz以内。因此,由绞车带来的扰动激励容易激发井架前6阶共振,而转盘驱动的扰动激励容易激发底座的横向左右摆动。该项研究成果可为修井机设计和使用提供参考依据。     

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。     

基于遗传算法的无绷绳修井机钢丝绳与井架夹角优化设计

定绳与井架的夹角、快绳与井架的夹角,对无绷绳修井机井架的应力和变形影响很大,为了降低井架的应力和变形,用遗传算法优化了无绷绳修井机定绳与井架的夹角、快绳与井架的夹角.基于ANSYS分析了优化前后两种方案无绷绳修井机井架的应力和变形,分析结果表明,优化后的方案井架的应力和井架上天车位移减小了,优化设计方案明显改善了无绷绳修井机的结构参数.     

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。     

动力参数法预测钻机井架结构承载能力研究

为及时准确地识别在役钻机井架结构损伤,提出了基于动力参数预测井架结构承载能力的方法。利用模态分析技术,识别出理想情况下井架结构的动力特性参数(如固有频率、振型等),与结构实测动力特性参数进行比较,由此来判断井架结构的损伤程度。通过对动力测试参数关于井架结构待识别参数的灵敏度分析形成识别过程中的残差方程,采用优化方法求解当前井架结构的参数真值,进而预测井架结构的承载能力。该方法为在役钻机井架结构的损伤识别和安全监测提供了一条有效的途径。     

HYX90�����޾���������ѧ����

由于修井机井架在海洋和陆地工作环境的不同决定了海洋修井机井架与陆地修井机井架失效形式的不同，文章以国产HYX90海洋修井机为例，采用国际上先进的机械设计及自动化软件Pro/E完成了海洋修井机井架在各种危险工况下的应力场分布研究，找到了该修井机井架应力的分布规律，对该修井机井架结构提出了改进意见。该设计理论及方法为石油钻采装备及工具的改造和研制新产品提供了一种新的方法。