井口区限位防护装置研究.pdf

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1、石油和化工设备-22-论文广场2017年第20卷井口区限位防护装置研究孙晋华（海洋石油工程股份有限公司设计公司，天津300451）[摘要]某平台由于总体布置的局限性导致在平台采油树安装后，组块吊装套井口时，组块甲板结构与采油树距离过小，存在碰撞采油树的风险。为解决这一难题，本文设计了井口区限位防护装置，其防护结构型式简单、轻便，能够适当防止组块吊装时碰撞采油树，为本项目的吊装提供保证，同时为海洋平台其他限位防护设计提供借鉴。[关键词]吊装；采油树；碰撞；限位防护由于前期设计方案和总体布置的局限性，某1组块吊装问题项目井

2、口平台下层甲板布置，采油树距离甲板结某渤海井口平台为8腿结构，上部组块三层甲构间隙过小。而在导管架就位和采油树安装后进板结构，吊装施工方案为东、西两块分块吊装。行组块吊装时，安装过程中下层甲板需要套过采在导管架和组块已完成详细设计，导管架已完成油树，这样下层甲板结构就有碰撞采油树导致采海上就位安装，安装方在开展安装设计时，发现油树发生破坏甚至有管内油气泄漏等危及平台安东块组块吊装时下层甲板在套井口时不满足安装全的风险。1.0m的间隙要求。本文针对这一问题对某井口平台位置设计了1.1平台总体布置简易的限位防护装置，通过计

3、算评估，此种相对平台总体布置沿用基本设计方案，平台共三简易的防护结构简单实用，能够适当防止组块吊层甲板，共有40口井位于东侧组块，东侧组块详装时碰撞采油树，为本项目的吊装提供了保证，细设计0版总体布置图如下：同时为海洋平台其他限位防护设计提供借鉴。图1作者简介：孙晋华（1982—），男，河北保定人，硕士。在海洋石油工程股份有限公司设计公司从事海洋石油平台结构设计工作。第10期孙晋华井口区限位防护装置研究-23-1.2前期间隙调整中间横梁优化去除等多种措施后，仍有南北两侧经过核实，在东侧组块吊装过程中，下层甲甲板在吊装时

4、不满足安装的1m的最小间隙要求。板结构与采油树净间距过大，经过协调各方，采所采取措施和调整后最小净间隙如下：取了包括采油树部分阀门后期安装、南北井口区图2东侧组块下层甲板吊装净间隙示意图综合考虑各种措施后，东侧组块吊装时，东腿部各附属构件空间的布局，构建SACS模型见图西两侧可通过适当措施调整间隙满足安装施工的3。安全间隙要求。而南、北两侧净间距较小，在吊装时东侧组块的南北两侧仍有碰撞井口区采油树的风险。2吊装限位防护设计及优化为解决吊装过程中南北两侧间隙过小、存在施工风险问题，通过设计适当的井口限位防护结构，防止组块

5、吊装直接碰撞采油树。井口限位装置需满足以下设计原则：(1)须有适当的防撞能力，抵挡一定的碰撞力，限位结构和导管架主体结构不发生结构破坏；(2)限位结构需高出和超出采油树范围，并保证适当间隙，防止限位结构在碰撞时产生位移干涉到采油树。2.1构建防护模型南北两侧的布置基本对称，选择靠近A轴的南侧为例进行井口限位防护结构设计。根据已知数据，隔水套管顶标高(+)15.5m，采油树（部分阀图3限位结构图组未安装）安装后顶标高(+)17.25m。钻井小平台2.2设计条件拆除后，在原有小平台南北两侧结构基础上进行运用SACS软件进行

6、限位结构的计算分析，导改造，形成限位防护结构模型。因此根据导管架石油和化工设备-24-论文广场2017年第20卷管架主体结构考虑一年环境条件选取如表1：击力和作用位置，对保护架各层框架不同位置、表1分不同标高和垂直方向进行碰撞集中力的加载。假定条件：(1)组块吊装过程中碰撞为南北单平均水深（相对海图基准面）21.88m侧多点同时碰撞；(2)组块最大碰撞力、位移。最大波高5m最大波周期7.3s2.3.1静力分析表层流速1.32m/s对整体限位结构进行静力分析计算，考虑单中层流速1.21m/s侧受力工况，将集中力加载到单侧

7、限位防护架，底层流速1.10m/s反算出限位结构不发生弹性破坏满足设计要求的最大反力和最大位移。2.3强度分析通过分析，杆件发生弹性破坏是控制因素，在组块吊装过程中，设定标高(+)17.75m到由杆件最大应力比UC反算出最大加载反力和限位(+)14.75m之间的考虑碰撞区域。对可能发生的撞结构最大位移。计算结果如表2：击工况，根据限位结构最大强度反算出最大的撞表2静力分析后位移及反力限位结构最大位移，cm限位和导管架杆件最大UC工况加载总反力，kNXY(+)17.75m，Y向6003.38580.998(+)17.75

8、m，X向3002.508100.9742.3.2碰撞分析通过分析得出各个工况的限位防护结构及附运用SACS软件的COLLAPSE模块对模型进行近结构变形、最大反力情况。通过分析，最大位动态的碰撞分析，评估限位防护及附近结构在撞移10cm为限制条件。选取限位结构最大位移10cm击过程中的损伤程度，设置碰撞载荷为0到100吨时，X向、