自升式钻井平台筒型桩靴试验研究

为了比较自升式钻井平台筒型桩靴和传统桩靴在插桩过程中的力学性能,在相同截面积和插桩深度条件下分别对2种桩靴模型在饱和粘土和砂土中进行了插桩模拟试验。试验结果表明,在粘土中,筒型桩靴和传统桩靴的插桩阻力均随插桩深度的增加而增大,且插桩阻力最大值相近;在砂土中,筒型桩靴插桩阻力最大值是传统桩靴的0.62倍;筒型桩靴模型在砂土中插桩阻力最大值是在粘土中的4.11倍;传统桩靴在砂土中插桩阻力最大值是在粘土中的6.76倍。该研究结果可为海洋工程实际应用提供参考。     

自升式平台桩靴承载力研究

自升式平台应用日益广泛,如何预估地基土的承载力以使平台安全作业,是需要解决的关键问题。研究了ABAQUS中土的弹塑性模型及进行数值模拟的条件等内容,应用土力学理论和有限元数值模拟两种方法,对自升式平台桩靴所受的垂向作用力进行对比分析。采用ABAQUS软件研究桩靴入泥深度和贯入阻力之间的变化规律,讨论了土体参数对桩靴贯入阻力的影响规律,得出具有一定意义的结论。     

海上自升式钻井平台插桩阶段桩靴承载力计算

为了准确预测海上自升式钻井平台插桩阶段贯入深度,引入流-固耦合理论,建立了饱和黏土条件下土-桩靴系统的有限元模型,利用该模型对桩靴贯入均质与非均质黏土时的桩靴承载力系数进行了数值计算。结果表明,桩靴承载力系数的大小主要取决于土体强度和桩靴贯入深度：对土体强度非均匀系数较低的土体,桩靴承载力系数与桩靴贯入深度正相关,而土体强度非均匀系数较大的土体桩靴承载力系数与桩靴贯入深度呈负相关;当桩靴贯入深度为20 m左右时,桩靴的极限承载力系数为10.30（不考虑土体回流作用）和12.25（考虑土体回流作用）。给出了插桩过程中桩靴承载力的计算方法,并利用此方法计算了渤海5号平台在特定土质条件下桩靴的贯入深度,提出的计算方法由于考虑了整个插桩过程中土-桩靴相互作用、土体的非线性特性、桩靴底面的端阻力和桩靴侧面阻力等影响,预测的桩靴贯入深度更为合理,与传统计算方法的结果相差20%左右。图9表2参25     

基于代理模型的自升式海洋平台桩靴结构优化

自升式海洋平台桩靴作为平台的重要组成部分存在结构庞大笨重、应力分布不均等问题,以自升式海洋平台JU2000E桩靴为研究对象,应用Ansys软件建立有限元模型,依据美国船级社（ABS）规范对其在预压载工况和风暴自存工况下进行强度分析与校核,采用桩靴各结构板厚作为优化设计变量,通过最优拉丁超立方抽样选取样本点,结合径向基函数（Radial Basis Function,RBF）神经网络算法建立设计变量和各响应的代理模型,并基于第二代非劣解遗传算法（NSGA-Ⅱ）对桩靴进行多目标优化。对优化后的桩靴进行仿真验证,桩靴重量减轻、应力减小且分布更均匀。     

自升式钻井平台插桩问题探讨

插桩作业是自升式钻井平台重要的工作之一,也是平台出坞以后进行其他工作和平台迁航到作业地进行钻井作业的前提。在介绍国内、外自升式钻井平台插桩技术现状的基础上,对自升式钻井平台插桩作业问题进行了讨论,包括海洋调查、工程调查、平台的穿刺问题、平台插桩操作过程中的问题及升降锁紧等重要设备的性能分析。指出平台穿刺问题基本上都是对地层的地质结构分析不清,对地层的剪切强度计算存在问题造成的;同时也指出了平台插桩过程中应注意的问题。最后就我国的自升式钻井平台插桩作业技术发展提出建议。     

海洋自升式平台桩靴触底碰撞动力学研究

海洋自升式平台在桩腿下放、拔起以及迁移过程中,桩靴与海底会发生碰撞接触的情况。为此,研究了海洋自升式平台桩靴触底碰撞动力学分析方法,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立桩靴-海底有限元模型,研究不同速度和不同碰撞角度下桩靴碰撞海底动力学特性。研究结果表明,刚碰到海底时桩靴顶板、壳体和骨架应力集中在中心区域,隔板应力分布比较均匀;随着碰撞时间的延长,桩靴壳体底部应力逐渐变大,顶板、隔板和骨架应力逐渐变小;随着碰撞速度的增大,桩靴最大应力发生的时间依次提前,速度小于3.0 m/s时桩靴的最大应力均在屈服强度之内;桩靴与海底碰撞角度越大,桩靴的最大应力也会增大,在速度为1.5 m/s、角度为3°时桩靴应力达到屈服强度。相关研究成果可为桩靴的设计校核与作业技术提供参考。     

自升式平台插拔桩对邻近桩靴影响的研究

为了分析桩靴插拔过程对邻近桩靴承载力的影响,基于Plaxis 2D的有限元模型完成桩靴插拔对邻近桩靴影响的研究,基于Plaxis 3D的有限元模型完成桩靴插拔对桩靴承载力影响的研究。开展了桩靴插拔的模型试验研究,将试验结果与理论分析结果相结合,研究结果表明：两桩靴在不同间距情况下,预定贯入深度处的桩靴承载力小于这一间距的最大贯入阻力,则桩靴承载力发生折减,且承载力折减率随桩靴间距增大而减小。     

海上自升式钻井平台新型筒型桩靴承载力

为了比较筒型桩靴和传统典型桩靴装配平台的不同受力性能,详细分析不同桩靴型武对于桩腿刚性度和平台整体承载能力的影响.通过Swipe和固定位移比的加载方法,绘制了复合加载模式下筒型桩靴和传统桩靴基础的垂向荷载-水平荷载、垂向荷载-弯矩荷载、垂向荷载-水平荷截-弯矩荷载受力空间的破坏包络面和循环荷载条件下2种桩靴基础的垂向静...     

自升式海洋平台桩腿桩靴有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS、Workbench,对自升式海洋平台桩腿桩靴进行在极端工况下的静力、模态、波流耦合等分析。利用理论基础对桩腿桩靴受到的各种海洋环境载荷进行计算分析,并结合中海油能源发展股份有限公司采油服务公司及中国船级社《海上移动平台入级与建造规范》的实际数据,对其数值解和理论值进行比较分析,以验证有限元方法求解的可靠性。研究结果对于提高自升式海洋平台桩腿桩靴质量有显著意义,并可为现场应用提供借鉴。     

自升式钻井平台就位时老脚印对桩靴性能的影响分析

由于受到老脚印影响,自升式钻井平台在老脚印附近位置就位时桩靴不可避免地要受到变化的偏心荷载作用,严重威胁着平台的就位作业安全。对自升式钻井平台在老脚印附近位置就位过程中桩基土体破坏机理受老脚印的影响进行了分析,在此基础上,根据桩靴不同阶段的受力特征将就位过程抽象为4个阶段,并以这4个阶段为4种不同的工况,对老脚印对桩靴结构性能的影响进行了分析。结果表明,自升式钻井平台就位过程中桩靴着力一侧桩腿、弦杆连接区杆件的应力较高;随着桩靴不断压入地层,桩靴底部承载面积增大,桩靴内部构件所受剪切应力显著减小:桩靴压桩至原有老脚印底部,受地层水平向强度分布不均的影响,较硬地层一端的组合应力并未因桩靴与桩基土体接触面积的增大而减小,相反由于端部硬地层的作用而大幅度增大,就位作业时应予重视。     

海洋模块钻机滑轨防止划痕技术研究

海洋模块钻机是海洋石油钻井平台的重要组成部分,目前投入使用的数量已达50台之多。滑轨是承担海洋模块钻机滑移作业的关键部件,在实际滑移过程中,多次出现了滑轨划伤的现象。本文针对上述情况,搜集整理了滑轨划伤的典型实例,对滑轨划伤的原因进行了分析,提出对应的防止划痕技术,以确保钻机滑轨结构的安全性和可靠性。     

海洋可搬迁模块钻机可行性研究

:随着海洋边际油田的开发及钻修井工艺技术的不断进步和勘探开发难度的日益增大,对平台模块钻机设备的经济性、轻型化和可靠性、可搬迁性及安全性要求更加严格.研究了将数控交流变频技术应用到海洋钻机上,则会使整个钻机质量减轻、平台占用空间减小、操作简单,提高效率,降低成本,更能满足海洋边际油田的开发及钻修井工艺技术的要求.     

海洋液压钻机综合评价模型及应用

海洋液压钻机是以钻机的提升系统和旋转系统的动力源全部由液压泵提供为主要特点的一类钻机。液压设备的传动力矩大,控制简单方便,易于实现自动化、智能化等优点,海洋液压钻机已成为海洋钻修井装备中重要的一员。由于海洋环境的特殊性,海洋液压钻机的故障维修时间长。在钻修作业前,可以通过有效的风险评估手段,提前识别设备风险,及时处理设备故障,提高后续作业效率。基于模糊综合评价法,建立了海洋液压钻机综合评价模型,给出了各个评价因素的权重。通过实例计算表明,评估结果符合现场实际,可为预测设备风险提供参考。     

海洋钻机管汇设计与计算

海洋钻机管汇与海洋钻机安全和海洋环境保护密切相关,是海洋钻机重要的组成部分.为改进管汇的设计质量、提高管汇设计与相关标准的符合度,对海洋钻机管汇常用的标准、规范作了分析,提出了管汇设计的一般要求和注意事项.利用管汇应力分析软件对海洋钻机管汇进行了应力计算与模态分析,得到了管汇系统的规范应力和阀门组固有频率,进而分析得出不同用途管汇的设计关注点,以及钢架对管汇阀门组的固有频率影响.通过标准、规范分析和应力计算,使海洋钻机管汇满足了标准及规范要求,提高了设计质量,也为陆地钻机管汇设计、计算和使用提供了借鉴     

海上钻修机结构裂纹安全性评估

基于BS 7910 2A级评估原理,对某海上钻修机钻井支持模块进行断裂评估。鉴于有限元方法能够大幅提高计算失效评估图评定参数的准确度,采用ANSYS软件子模型技术和奇异单元构造裂纹精细有限元模型,通过节点位移插值计算裂纹尖端应力强度因子,应用路径映射对应力进行线性化求得薄膜应力和弯曲应力,从而完成缺陷构件的失效评估图评定,结果表明：该钻修机钻井支持模块含裂纹构件的评估点位于失效评估曲线内侧,安全因数为1.51,结构能够继续安全服役。所用方法可为含裂纹缺陷的海洋结构物的安全评估提供参考。     

海洋平台钻机集成监控系统可靠性冗余设计

针对海洋平台钻机司钻房内的控制系统结构庞大、控制方式繁杂、操控不便等问题,提出一种3网4层监控系统的网络架构.针对海洋平台钻机的高可靠性、高可用性和高安全性的要求,提出一种基于西门子S7-400H的动态容错冗余监控系统设计方案.对海洋平台钻机监控系统的各网络层进行冗余设计.基于信息通道结构建立海洋平台钻机监控系统的信息...     

基于人性化设计的海洋钻井平台司钻控制房布局

在对国内外海洋平台模块钻机(以下简称模块钻机)司钻控制房的布局调查基础上,指出我国模块钻机司钻控制房布置存在的问题,将工业设计中“以人为本”的设计理念引入海洋平台设备设计中.本文提出了具体的人性化设计方法,即对用户进行充分的调查以寻找用户对司钻操作的认知,建立中国数字人体模型作为满足人体生理需要的设计依据,根据人机工程学理论并考虑人的心理认知,通过计算机辅助人机设计确定人性化操作空间,为建立国产模块钻机司钻控制房布局设计规范奠定基础.