【摘要】：隨著鉆井勘探作業(yè)不斷向深海領(lǐng)域進軍,適用于深水鉆井作業(yè)的鉆井裝備愈加受到重視,而雙井架作為深水鉆機起升系統(tǒng)的關(guān)鍵裝備之一,因其在深水鉆井中主輔鉆機并行作業(yè)節(jié)約了大量的作業(yè)時間而成為深海石油勘探開發(fā)的主要配置,逐漸成為深水鉆井的主流井架,它是一種全新的結(jié)構(gòu),但我國對海洋井架的研究還處于探索階段,因此,開展對雙井架結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的研究具有十分重要的意義。 本文主要從以下幾個方面對雙井架展開研究： (1)在介紹了雙井架主輔井口作業(yè)理念產(chǎn)生和應(yīng)用的基礎(chǔ)上,對雙井架深水鉆井作業(yè)工藝進行了詳細的闡述。根據(jù)相關(guān)載荷計算理論計算了作用于雙井架上的恒載載荷、工作載荷、風(fēng)載荷以及海浪引起的慣性力載荷的載荷值。 (2)根據(jù)實驗測試與有限元仿真對比,確定了有限元建模方法,根據(jù)此方法建立了雙井架結(jié)構(gòu)的有限元仿真分析模型,對雙井架結(jié)構(gòu)進行了恒載工況、正常鉆井工況和組合工況下的靜力分析,分別得到了雙井架在各種工況下的應(yīng)力、應(yīng)變和位移變化規(guī)律,找到了其薄弱環(huán)節(jié),并提出了改進措施,在此基礎(chǔ)上,對雙井架進行了靜強度安全校核。 (3)對雙井架結(jié)構(gòu)進行了動力分析,包括模態(tài)分析、簡諧載荷作用下的諧響應(yīng)分析和起下鉆瞬間的瞬態(tài)動力學(xué)分析,并與靜力分析中的薄弱環(huán)節(jié)相結(jié)合,找到了雙井架振動易發(fā)生破壞的部位,提出了改進措施。 (4)從理論計算和有限元分析兩方面對雙井架的穩(wěn)定性進行了分析,理論計算得到了雙井架的整體穩(wěn)定強度和局部穩(wěn)定強度。分別運用理論計算、線性屈曲分析、非線性屈曲分析和存在初始缺陷的非線性分析四種方法得到了雙井架的失穩(wěn)臨界載荷,判斷了雙井架的穩(wěn)定性,為穩(wěn)定性分析提供了方法。 (5)將海洋雙井架和單井架的力學(xué)性能進行了對比分析,分別從靜力分析、動力分析和線性屈曲分析對比中得到了雙井架比單井架具有更高的安全性和更優(yōu)的力學(xué)性能。 通過對雙井架結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究,得到了雙井架在靜、動力載荷下的應(yīng)力變化規(guī)律,找到了其薄弱環(huán)節(jié),并提出了改進措施,為海洋雙井架的安全評定、設(shè)計及結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了理論依據(jù)。
【圖文】：

在West Venture半潛式鉆井平臺上首次得到成功應(yīng)用，并配置了雙聯(lián)井架液壓升降型鉆機(Dual RamRig)如圖2-1所示，2005年在Development Driller I & II第五代深海半潛式13

方法的正確性，從而為雙井架結(jié)構(gòu)的有阪元建模提供依據(jù)。以某海洋塔形井架為原型，按照1:14的縮尺比建立了實驗室模型井架如圖3-1 a)所示，模型井架高度為4.07m，所有桿件選用等邊長等厚度標(biāo)準(zhǔn)型號的角鋼，，材料為Q345D該實驗?zāi)Ｐ途艿木唧w結(jié)構(gòu)尺寸和各桿件的截面參數(shù)如表3-1所示。建模時對其進行了簡化，忽略二層臺、天車臺、工作梯、護欄、導(dǎo)向滑道等對井架剛度影響較小的附件，模型井架整體分為上部和下部兩個部分：每部分井架內(nèi)部采用輝接連接；上、下兩部分懫用螺栓連接，同時在螺栓連接處加qY板進行加固，井架大腿與地面之間懫用地腳螺栓連接。1^1alia)實物模型 b)有限元模型圖3-1塔形井架實物模型和有限元模地表3-1各桿件結(jié)構(gòu)尺?和參數(shù)截面尺-十桿件 免鋼寬度/mm 角鋼厚度/mm 下部立柱、V大門及對側(cè)斜拉桿、 50 5上部欠R�、上蠈\嗔岢擰大門上方橫掉 40 4 內(nèi)部其余斜拉桿和橫撐 30 3頂部矩形截面 392x392中部截面 808x1088I 底部矩形截面 980x1088根據(jù)實驗室模型井架的結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)利用ANSYS有限元軟件建立了實驗室模型井架的有限元仿真分析模型如圖3-1 b)所示，有限元建模時采用
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE951

【參考文獻】

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本文編號：2520183