某海洋钻井井架振动测试及有限元分析

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1、第20182期年第451o卷页石油矿场机械OILFIELDEQUIPMENT文章编号：10013482(2012)08—0050—05某海洋钻井井架振动测试及有限元分析关德，刘孔忠(中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海200030)摘要：某海洋平台配置有ZJ50／3150DB型海洋钻机，在钻井工况下井架的振动幅度较大。为了进行安全评估，对该井架进行振动测试和有限元分析，工况有：起钻柱作业、下钻柱作业、钻井作业、8级风。结果表明，在设计工况下该井架是安全的。关键词：井架；振动测试；安全评估；有限元分析

2、中图分类号：TE951文献标识码：A某海洋平台配置一台ZJ5O／3150DB型海洋钻白升式结构]。配置YC315型分体式游车，DG315机，在钻井工况下该钻机井架振动幅度较大。为了型大钩，8L450型水龙头，DQ35O型顶驱系统，准确分析该钻机井架振动特性，评估钻井井架作业JZ34O型卧式死绳固定器等。的安全性，在不同工况下测试了井架振动特性，并结钻井深度5000m(5英寸钻杆)合有限元计算模型，分析了振动对钻井井架结构安最大钩载3150kN全的影响，并为钻修井作业安全提出了建议口]。井架有效高度46m

3、钻井井架振动测试评估工作分为2个阶段：①通钻台高度9m过振动测试仪器，在不同钻井工况下，现场采集井架最大抗风能力93kn(空立根，空载荷)；7Okn振动数据，记录作业载荷、立根存量、环境条件、振动(满立根，空载荷)位移、振动加速度等，分析该钻机固有频率及在不同42kn(满立根，最大钩载)；53工况下的振动特性，为井架安全评估提供实测数据。kn(工作状态)为了考虑外界环境条件对海洋钻机振动测试结果的影响，采用风速仪等记录现场测试环境条件；②依据2振动测试井架图纸及现场井架实际，建立井架结构有限元计算模型，

4、分析实测振动数据对井架结构安全的影响]。振动测试仪器由CA—YD109A型压电式传感器、YE5858A双积分型电荷放大器、DSP一32并口1井架参数数据采集仪及笔记本电脑组成。测点布置在井架ZJ5o／3150DB型海洋钻机井架采用直立套装基座、小平台及二层台位置，如图1，即在主受力+”+”+“+“+“+”+”+”+”+一+“+“+“+”+”+”+”+一+“+“+“+“+“+”+”+”+”+”+“+“+“+”—．-”—”—一—。+”-4-”+一+“+“+“+参考文献：研究[J]．金属制品，2005(3)：

5、3537．[1]骆发前，吕拴录，李鹤林，等．游车大钩断裂原因分析及[5]LianggangDai，RongfaChen，XianliangZhang，RuiZhu，预防措施D3．石油矿场机械，2006，35(4)：7780．TaoIiu．TheNumericalSimulationofDecarburizationof[2]温宏权，向顺华，张永杰，等．60Si2Mn弹簧钢加热温度60Si2CrVAinHeatTreatmentbyDEFORM-3Dandthe对表面脱碳的影响[J]．宝钢技术，2008(

6、3)：44—47．ResearchofPracticalApplication[J]．AdvancedMaterials[3]刘丽华，丁伟中．60Si2Mn弹簧钢脱碳的研究[J]．热处Research，2011，189—193：4207—4211．理，2005，20(3)：6-7．[6]陈文辉．弹簧钢脱碳研究[D]．北京：北京交通大[4]蔡海燕，张忠铧，张弛．60Si2Mn弹簧钢表面脱碳的学，2009．收稿日期：2012-06—10作者简介：关~,(1962)，男，山西临汾人，高级工程师，博士，2002

7、年毕业于西南石油大学石油与天然气工程专业，研究方向：海洋石油与天然气工程及开采，邮箱：guande@cnooc．corn．cn。第41卷第8期关德，等：某海洋钻井井架振动测试及有限元分析构件布置8个测点，测试并分析ZJ50／3150DB型海由于井架固定在采油平台甲板上，进行井架固洋钻机井架整体振动参数的变化趋势。根据振动测有频率测试分析时，仅考虑因顶驱上提、下放对井架试结果，不同高度测点的加速度、振动位移的趋势一的激振作用，可以最大限度地排除采油平台自身固致，二层台处振动幅值较大。因此在进行振动加速有频

8、率的影响。度、振动位移分析时以二层台z、向测点为分析采用PSD功率谱密度图分析测试结果，如图2～对象。3所示，可以看出：向固有频率为0．537Hz(满立根2．1固有频率状态)；向固有频率为0．586Hz(满立根状态)。感器布置位置处，6#在y向，7#图1传感器布置位置036O2．2不同工况下井架振动位移0300量0240根据现场测试结果，分别针对4种工况进行分曼018O析，井架最大振动位移(二层台处)如表1。黼0l2O0060由表1知，不同