某平台150t海洋修井机井架加固技术研究

针对某平台150 t海洋修井机井架存在腐蚀严重、承载能力下降较大的问题,结合海洋平台的加工环境,制订了充分利用井架剩余寿命同时又要具有较好经济性的井架加固总原则。通过测量井架杆件的几何参数,采用有限元软件分析了井架现有承载能力与危险位置,在此基础上通过比较3种加固方案,提出了在危险位置加固井架上、下体前主腿和左右对称加固下体前主腿的方案。加固后的井架在某海洋平台已正式投入使用,并完成了2口井的修井作业,作业过程中处理过管柱解卡等复杂作业,最大钩载达到1 100 k N,未出现异常,表现良好。     

高强度材料在超深井钻机井架底座中的应用

超深井钻机井架底座在结构形式、构件布局、主体材料的选取等方面均有较高要求,常规的井架、底座主体材料难以满足超深井钻机特定的载荷和工况要求。通过对超深井钻机井架底座的结构分析、高强度材料的性能分析与对比以及井架底座有限元强度分析,最终选择具有高强度、高冲击韧性和良好焊接性的低合金高强度结构钢Q420E作为超深井钻机井架底座主体材料,并总结出高强度材料对超深井钻机井架底座结构性能的影响以及高强度材料的应用原则。     

井架(底座)杆件和节点设计

本文比较系统地总结了井架(底座)杆件和节点设计的一般原则和要求。在设计井架(底座)时,对杆件和节点的确定,支架和桁架的设计,有一定的参考价值。     

对在用塔形井架的可靠性鉴定

文章重点讨论的问题包括:(1)根据井架鉴定的目的和要求,提出二阶段评定方法,即初级评定和综合评定。(2)对在用塔形井架可能出现的受损和缺陷进行分析。(3)对在用塔形井架评定原则进行初步探讨,提出以主要构件为主,次要构件为辅;应力测试为主,结构模态测试为辅的评判原则。     

BJ2—18型试田井架优化设计

运用空间有限元计算方法,对传统的ＢＪ２－１８型试油井架进行优化设计,在满足井架使用要求的前提下,减轻了井架重量。优化过程主要分两部分完成;首先分析试油井架的受力状况,建立力学模型,并设定数学模型的边界条件;用有限元法进行强度和刚度计算,对井轲进行尺寸优化和几何优化,按等强度原则确定井架优化后的各截面几何尺寸。经优化设计后的井架质量减轻２０％,强度与原井架相当,其刚度及稳定性满足使用要求。     

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。     

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。     

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。     

石油钻机井架的现状与发展趋势

介绍了国外及我国石油钻机用塔形井架、Ａ形井架、Ｋ形井架和桅形井架等的现状与发展趋势。在对各类型井架结构特点和发展过程进行分析的基础上，提出了发展我国井架的若干设想：淘汰塔形井架；优先发展Ｋ形或Ａ形井架；积极开展顶驱井架的理论研究，同时为适应顶驱装置安装开展老式井架的改造；大力开发井架上的机械化、自动化设施；着手研究超深井大型井架。建议我国钢铁生产部门开发新的型钢品种，以进一步改善井架构件的受力状况。     

HJJ675/52-T型海洋井架在风暴自存下的特性分析

海洋井架不但承受工作载荷,同时也承受风载荷以及海洋环境载荷。运用ANSYS有限元软件建立了HJJ675/52-T型海洋井架模型,对井架所受的风载荷进行了计算,对井架进行了模态分析和谐响应分析,指出了井架在风暴自存工况下的薄弱环节。建模时井架上所带的扶梯、栏杆等附件以及天车、游车、顶驱、二层台等装置视为集中载荷施加于相应节点上。分析结果表明,节点的位移频率曲线反映了井架的共振特性;实际操作中应根据钻井工况的不同,调节绞车的转速使其避开井架的固有频率,以免引起井架共振。     

旋转法竖立桅杆封底滑轮组的放松速度

桅杆的竖立 ,是使用桅杆式起重机吊装大型设备的重要前提和准备。针对使用旋转法竖立桅杆时 ,对其封底滑轮组的放松速度作了理论推导 ,并结合工程实际 ,对推导结果进行了简要分析。     

前开口模型井架试验模态分析

在简述试验模态分析的基本原理后，通过模型井架的模态试验，获得了可靠的频响函数，并应用模态参数识别技术，获得了模型井架的动态特性参数，指出模型井架在动态特性方面存在的薄弱环节，包括上部抗扭刚度不足和中部及两前立柱抗弯刚度不足。     

钻探用井架承载能力试验与安全评定

提出了基于测试应力的钻探用井架安全承载能力评定方法。以井架现场试验时杆件的工作应力为综合评定井架结构承载性能的重要指标,以与应力有关的设计参数为有限元模型输入参数的修正对象,将现场测试与有限元数值模型相结合,通过修正的有限元模型,分析了在各种载荷作用下在役井架的工作性能,应用国际上通用的API Spec 4F标准进行了安全评定。对某型号钻探井架进行了逐级加载试验,通过井架第一级载荷作用下模型的模拟与修正,复现、预测了其它八级载荷作用下的井架工作性能,预测结果误差不超过5%,验证了模型修正方法的正确性。     

钻井井架力学性能分析

钻井井架作为钻机系统设备中的关键部分,其力学性能直接关系到整套钻机系统的安全生产。文章推导了常用于分析钻井井架力学性能的理论,即线性屈曲、几何非线性和双重非线性理论。提出同时用这三种理论对钻井井架进行综合比较分析,从而合理地预见井架力学性能的方法。以A形钻井井架为例,进行了详细的分析,得到了井架的失稳形式、极限承载、破坏特征及薄弱部位,为钻井井架的设计、优化与评定提供了参考。     

地锚桩安装位置与井架极限承载能力研究

在对修井机井架进行安全评价时,大部分研究者极少考虑到井架结构的承载能力与地锚桩之间的关系。为此,利用ANSYS软件建立井架-绷绳-地锚桩系统有限元分析模型,对地锚桩绷绳固定的理想修井机井架进行线性屈曲分析和双重非线性分析,以评定井架结构极限承载能力。以桩基础安装位置作为变量,并利用参数化编程方法,分析地锚桩位置与修井机井架极限承载能力的关系,进而得出井架承载能力的分布规律。该项研究结果可为井架现场施工提供理论依据。     

修井机井架危险截面部位的结构改进

对进口修井机井架结构进行的有限元分析表明，这种井架最大应力出现在前大腿与天车下第一层门框联结处，其次在大腿与天车联结处。这些部位都是井架的危险截面，其应力几乎高出大腿平均应力的1倍。为了改善危险截面部位的应力状况，分析了产生应力集中的原因，针对这些原因提出几种结构改进方案，并通过分析和比较选出最佳方案，得到了整体应力分布均匀的新井架结构。新结构最大应力比原结构降低30％，设计质量有较大提高。     

用推举法吊装老鼠山固定消防炮塔

塔类设备吊装常采用机动吊车和桅杆进行吊立。镇海炼化老鼠山消防炮塔由于其安装就位点位于油罐区内,需禁火,加之外有防火墙、管廊和山体阻隔,机动吊车无法驶入作业区进行吊装作业,而大型桅杆的竖立也与吊装消防炮塔一样困难,为此必须借助其它的吊装方法。本次吊装施工采用了一种新的吊装工艺——推举法,文章介绍了推举法吊装的工艺原理,并对吊装系统的主要工装机具及其受力进行了设计和计算,所设计的起重机具经实践检验满足施工要求,采用推举法成功地解决了老鼠山油罐区内的消防炮塔的吊装就位难题。     

JJ450/45-K型井架起升过程动态特性分析

JJ450/45-K型井架是ZJ70/4500DBF型钻机的重要组成部件之一,主要分析了JJ450/45-K型井架起升装置模型的动态特性。在不同绞车转速下,对井架起升过程中角速度和角加速度进行分析,得出了绞车转速对起升过程的影响规律;对起升过程中井架主体的受力进行分析,得出了井架的最大受力位置,为井架结构强度设计提供依据。     

自升式钻井井架及其应用

自升式井架是目前海洋钻井工程中应用较多的新型井架 ,它利用井架底段的滑轮机构进行井架的起升操作。这种井架由井架底段、中间各段和顶段组成 ,起升操作时先起升顶段 ,然后从上到下依次起升中间各段。自升式井架的优点是分段分片制造 ,便于运输 ,节约运输成本 ,安装简便 ,起升平稳 ,工作可靠 ;缺点是制造精度要求较高 ,生产成本较高     

底脚支座不均匀沉陷下井架的内力、强度和局部稳定性

在电子计算机计算结果的基础上,本文对由井架及其人字架底脚支座的不均匀沉陷所带来的井架内力的变化进行了研究和探讨;根据强度理论和偏心压杆的稳定性理论对在不均匀沉陷下井架的强度和局部稳定性进行了分析,对今后井架电算模型的确定和井架的正确使用提出了几点意见。