浮式鉆井平臺塔形井架的動態(tài)特性研究.pdf

1、隨著陸地油氣開采量的下降,人們開始將視線移至海洋,深水油氣田將成為未來石油產量的重要源泉。作為深海油氣田勘探開采的關鍵性平臺—浮式鉆井平臺的動力響應也將越來越受到關注,而平臺上塔形井架作為海洋鉆機起升系統(tǒng)的重要組成部分,工作中受到的載荷遠比陸地鉆機工況復雜,不僅存在常規(guī)工作載荷,而且還有復雜的海浪、洋流等動載荷的作用,工作環(huán)境更力口惡劣。井架的強度和安全性是平臺正常工作的基本保障,因此,研究海洋塔形井架的靜動態(tài)特性很有必要。
　　

2、 本文通過前期調研,將坐落于浮式鉆井平臺上的塔形井架進行分類,依據得到的資料,選取某浮式鉆井平臺上的塔形單井架作為研究對象,建立其三維原型模型和按比例縮小(1:10)的塔形模型井架。針對海洋塔形井架的工作環(huán)境,將載荷進行劃分,然后進行組合載荷的計算。利用ABAQUS有限元分析軟件,進行井架的靜力分析計算,得到在各工況下,井架各桿件應力分布和變形等情況,通過穩(wěn)定性分析,確定了該塔形井架的臨界載荷:通過對井架的模態(tài)分析,獲得結構的固有頻率

3、和模態(tài)陣型;對起鉆工況進行模態(tài)瞬態(tài)動力學分析。研究沖擊載荷下井架的動力響應;引入海浪譜,完成波浪力譜激勵下的譜分析,得到響應隨頻率的變化規(guī)律。設計了一套試驗系統(tǒng),對海洋鉆井設備進行環(huán)境模擬實驗,包括六自由度搖擺搖擺試驗臺和模型井架,可模擬海浪作用下平臺橫搖、縱搖及升沉運動。在塔形井架上粘貼應變片,當平臺運動時,采集模型井架大腿應變的變化數(shù)據;在鉤載試驗中,觀察載荷大小對井架動應變等參數(shù)產生怎樣的影響;利用錘擊法檢測塔形井架的固有頻率;組