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。     

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。     

悬臂式钻井装置振动特性对开窗作业的影响

本文结合绥中36—1 AI平台三口井套管开窗作业的实际操作情况,利用悬臂式钻井装置悬臂梁的一阶函数振型方程求解固有频率及其共振转速,着重分析悬臂梁与钻柱共振转速两者产生谐振迭加时对井下工具和安全操作带来的极为严重的影响。并对今后利用悬臂式钻井装置作业应注意的问题和应采取的措施,提出了看法和建议。     

自升式钻井平台升船及悬臂梁作业能力评价

自升式钻井平台升船及悬臂梁作业能力是保证自升式钻井平台满足导管架平台生产井作业需求的基本条件。对自升式钻井平台升船能力、悬臂梁横向覆盖、纵向覆盖、承载载荷四个方面进行了研究,提出了一套自升式钻井平台升船及悬臂梁作业能力评价模型及方法,并探讨了评价方法在实际生产中的重要性。自升式钻井平台升船及悬臂梁作业能力评价模型及方法简单实用,经济效益显著。     

钻井隔水导管自振特性及对海上钻井作业安全的影响研究

本文针对自升式钻井平台隔水导管在钻井作业中的工作状态,采用结构力学多自由度系统的自由振动研究方法,建立了隔水导管与防喷器系统的集中质量悬臂杆体系.本文通过求解主振型的位移方程和频率方程,得到了隔水导管系统的自振频率.根据常用钻井条件下的钻井隔水导管和防喷器的工程参数,结合自升式钻井平台工作实际情况,计算结果考虑不同水深条件下自振频率和作业海域的波浪周期,对于在不同海域,提出了在可能发生谐振的海域和水深情况下,作业者从隔水导管串与防喷器设计到钻井作业过程中,应该注意采取的工程措施,为制订合理的设计和工程参数,避免隔水导管发生损坏,保障钻井作业安全,提供了科学的决策依据.     

自升式钻井平台悬臂梁及钻台称重试验研究

自升式钻井平台悬臂梁及钻台、井架是构成自升式钻井平台重量的重要部分,其重量和重心参数对于精确确定整个钻井平台的重量、重心及相关操作十分重要。文章以某作业水深为91.44 m(300 ft)的自升式钻井平台为例,对悬臂梁及钻台进行海上整体称重试验的方法、实施过程及作业风险进行了研究。试验结果表明,相对于传统方法,文章所论述的海上整体称重方法可以更加准确地测量平台建造完工后悬臂梁和钻台的重量、重心。     

深水钻井平台钻机大钩载荷计算方法

在浅水平台钻机大钩载荷计算方法基础上,针对下隔水管与防喷器、下套管以及起下钻等作业工况,基于弹性杆振动理论,给出了合理确定深水钻井平台钻机大钩载荷的计算方法.以某深水钻井平台设计工况为例,确定了3000m水深、10000m井深条件下所需的大钩载荷,讨论了平台升沉运动幅值、运动周期以及钻井泥浆密度对钻机大钩载荷的影响,所获得的结论可供深水钻井平台设计和深水钻井作业参考.     

自升式钻井平台悬臂梁载荷图谱编制方法研究

悬臂梁载荷图谱是自升式钻井平台使用者安全操作平台的重要参考依据。通过分析X型悬臂梁的结构与载荷特点,建立简化力学模型,以悬臂梁单臂可承受最大弯矩为约束,找到悬臂梁及钻台位置与载荷间的相互关系。结合典型位置的载荷设计值,采用适当插值方法编制悬臂梁载荷图谱。算例分析验证了该方法原理正确、计算快速简便、结论可靠。     

海上钻井隔水导管横向振动特性及其对钻井作业的影响

以渤海自升式钻井平台为研究对象,根据能量法建立了用三角级数方程表示的隔水导管挠曲变形方程,由雷利法计算了隔水导管系统的振动频率,并通过工程实例对隔水导管在不同尺寸和不同水深条件下的自振特征和特点进行了分析。这些研究成果可以为钻井参数的选择提供依据,对于海上钻井作业,特别是深水钻井作业的安全管理以及减少井下隔水导管和钻具事故的发生有着重要的指导意义。     

自升式钻井平台悬臂梁载荷试验研究与方案设计

本文在研究国内外自升式钻井平台悬臂梁载荷试验常规方案的基础上,结合F&G L780 MODⅡ型自升式钻井平台工程实践,设计了一种以称重水袋做为钻具提升系统试验载荷形式的方案,并对方案中涉及的称重水袋悬挂及连接形式设计、撑杆设计与强度校核、与顶驱吊耳连接的延板工装设计与强度校核、称重水袋加载与卸载方案等内容进行了论证,对钻台立根盒及悬臂梁管架区的载荷方案进行了论述。通过试验实施,验证了方案设计。本课题的研究,为自升式钻井平台悬臂梁载荷试验建立了一套有效的试验方法,具有重要的实践意义和广阔的应用前景。     

极端冰载荷作用下自复位导管架式海洋平台有限元分析

以渤海辽东湾JZ20-2导管架式海洋平台为模型,提出海洋平台体外加设预应力拉索的减振措施。利用有限元软件Abaqus对海洋平台进行极端冰激载荷下的动力时程分析,对比分析海洋平台在不同冰载荷和预应力下的位移与加速度响应。数据分析表明,预应力的大小是影响海洋平台抗振性能的最主要因素,预应力拉索可较好地控制不同工况下海洋平台的动力响应,具有良好的减振效果与自复位性能。     

海洋导管架在复杂载荷作用下的动态响应

研究了海洋导管架自由振动及复杂载荷作用下的动力学行为。利用ANSYS软件建立海洋导管架平台三维模型,针对海洋导管架的结构及栽荷特点,将导管架结构离散成空间梁和板有限元单元结构,采用结构模态分析和瞬态完全法,编程计算了平台结构在波浪载荷及冰载荷作用下的动力相应,给出了其自振频率和谐响应,绘制了海洋导管架不同部位的变形随载荷参数变化的特性曲线。结果表明,由于海洋导管架所处工作环境特殊,对其进行静动态校核,甚至疲劳分析是非常必要的。     

钻柱立根排放升降臂的受力性能分析

为了分析海洋钻井平台中的二层台立根动力排放升降臂的强度,采用ANSYS有限元软件,在合理选取钢材特性基础上,采用单元为8节点的Solid45建立分析模型。在升降臂悬臂夹头的端部施加集中载荷来模拟端头自重力和外载荷,进行竖向位移分析和Mises应力分析。根据分析结果,在悬臂板和滑道连接处增加加强板,使其强度满足规范的要求。     

柔性海洋结构冰激振动问题的对策

冰荷载对海洋结构的威胁除了它们的高荷载外,更多的在于显著的动力效应。由于冰对结构物的剧烈振动,导致了多起海洋结构被破坏的事例,因此,必须采取措施减小海洋结构的振动。本文通过分析冰荷载及其引起结构振动的特点,提出和归纳了改变振源特性、隔振、动力消振以及优化结构振型等一系列用于减小结构冰激振动的措施,并结合一些工程实例说明这些减小冰振的措施是切实可行的。     

海洋平台上部组块机械设备动力响应评估

海洋平台上部组块机械设备动力响应评估是保障其结构安全和设备平稳运行的重要手段。针对某海洋平台复产方案中新增空压机和增压机的振动问题,制定了海洋平台上部组块机械设备振动评估技术流程,采用ANSYS软件建立该平台上部组块有限元模型,基于提出的分析流程,计算得到平台结构的自振特性。分析了平台结构的位移响应频谱,在修井和防窜两种作业条件下,分别对平台增压机和空压机不同组合工况下的振动响应进行评估。研究结果表明:增压机和空压机的激振频率均远离平台自振频率,不会引发共振;平台结构在不同工况下的振动速度和振动加速度均满足规范要求,复产设计方案可行;平台最大响应工况为增压机与空压机B组合同时运行,实际工作时,建议以空压机B为备用设备。研究结果可为海洋平台复产计划的顺利实施提供技术保障。     

海洋平台往复式压缩机组振动控制设计

海洋平台往复式压缩机组由于安装在柔性的平台结构上,相对陆用机组往往更易发生大的振动,且振动发生后的机组维修整改成本大、后果影响严重。为了控制海洋平台往复式压缩机组的振动,以某海洋平台往复式压缩机组振动控制设计为例,通过进行气流脉动分析,减小了机组脉动不平衡激振力;通过进行机械振动分析,抑制了机组设备及管道的振动水平;以及通过进行机组底橇和平台支撑结构的振动分析,降低了机组及平台结构的振动水平等。分析结果满足标准要求,为今后海洋平台往复式压缩机组振动控制设计提供技术方法和参考依据。     

基于模糊理论海洋平台的MRFD半主动控制理论研究

基于模糊理论控制采用磁流变阻尼器（MRFD）对海洋平台在随机波浪力作用下的振动控制效果进行研究。以平台的位移、速度响应为输入量,给出最优控制力的计算方法,并基于线性波浪理论和Morison方程实现了随机波浪力的数值仿真。以平台结构振动响应幅度为控制目标,设计MRFD系统,实现对海洋平台的最优控制。以典型导管架平台为例,进行多自由度数值仿真,仿真结果表明模糊控制下MRFD的半主动控制对海洋平台的动力响应有明显的控制效果。     

海洋平台上部组块往复式压缩机支撑结构振动评估

针对某海洋平台新增往复式压缩机结构改造振动评价问题,提出压缩机支撑结构的振动评价准则,并对分析使用的模型尺度进行探讨。采用ANSYS软件对该平台上部组块进行有限元建模,并截取2种不同尺度的局部模型,进而开展压缩机支撑结构频率、振动水平评价,分析设计方案的可行性,并给出不同局部模型的计算效率和精度。结果表明：新增压缩机改造方案可行,支撑结构频率和振动水平均满足评价准则;局部模型1具有良好的精度,可大幅提高计算效率,可在结构基础设计时替代整体模型用于振动评估分析;局部模型2的计算误差较大,即在进行平台振动评估时不能采用过小的局部模型进行分析。     

正倒锥体抗冰结构中粘弹性阻尼器的应用研究

叙述了在正倒锥体抗冰结构中增设粘弹性阻尼嚣对导管架平台进行减振控制的应用研究，并对该结构在简谐荷载和简化冰力激励下的幅频响应进行了计算分析，在此基础上．对粘弹性阻尼器参数的选取提出了建议。