自升式修井平台悬臂梁及支承基座强度分析.pdf

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1、第46卷第6期船海工程Vo1．46No．62017年12月SHIP＆OCEANENGINEERINGDec．20l7DOI：10．3963／j．issn．1671—7953．2017．06．033自升式修井平台悬臂梁及支承基座强度分析谭波，颜廷俊，颜廷杰，韩锋林(1．北京4L-Y-大学机电工程学院，北京100029；2．胜利油田钻井培校，山东东营2570643．中石化胜利油田胜利石油化工建设有限责任公司，山东东营，257067)摘要：对新研制的自升式修井平台悬臂梁及支承基座强度进行有限元计算仿真，得到整体应力分布规律，确定受力较大的部位，并进行现场应力测试实验。考虑到现场测试的不

2、足，使用有限元计算仿真进行包括钻台、悬臂梁及支承基座自重的3种测试工况下整体结构的应力。结果表明，其结构最大应力值均小于钢材许用应力，满足设计要求；对较大应力处的艉部基座应力部位进行结构改进，使其应力降低，提高了整体结构的安全性。关键词：自升式修井平台；强度测试；艉部基座；有限元中图分类号：U661．43文献标志码：A文章编号：1671-7953(2017)06-0146-04自升式平台由于其移动方便、升降灵活、定位箱型结构B梁(右)及与箱型梁固接的2个箱型能力强，在浅水海洋油气勘探开发中得到了广泛横向导轨组成。箱型梁全长为24．91／1，高3．2131，的应用¨引。平台的悬臂梁

3、位于平台艉部甲板上，上、下面板宽为0．65m，厚为36、40mm，腹板厚由一对艉部基座和锁紧基座支承并锁紧固定。作为20、26、30mm。平台艉部设有一对艉部基座，业时悬臂梁伸出甲板，移位时缩回，其作用是承载以支承悬臂梁及钻台载荷；在距离艉部基座9．14与其固接的钻台重量、钻杆堆场重量和作业载荷m处设有一对锁紧基座，有压条和压条加强筋组等。悬臂梁及支承基座的强度直接关系到平成，在悬臂梁移动到位时固定悬臂梁。台的安全，按照规范要求，在平台建造完成后需进2有限元分析行悬臂梁及支承基座整体结构应力测试实验。有关学者多是对石油平台悬臂梁本身的受力和强基于现场建造图建立悬臂梁及支承基座整体

4、度进行计算分析和实验，对于悬臂梁支承基座强有限元模型见图1。度的分析鲜见报道⋯。有研究通过有限元计算和理论分析，得到自升式钻井平台悬臂梁和艉部基座接触处应力集中非常严重，艉部基座上非线性高分子材料的变形可以有效缓解应力集中¨。本着安全的原则，考虑使用ANSYS和现场测试实验对新制造完成的某型号自升式修井机图1悬臂梁及支承基座有限兀模型结构平台悬臂梁及支承基座整体进行强度分析。建立有限元模型后对整体结构进行不同工况1悬臂梁及支承基座概述的加载。为了全面、有效地评估整体结构强度性新建造的自升式修井平台形状呈三角形，桩能，需要分别得到箱型结构A梁(左)、箱型结构B梁(右)、支承基座承受

5、主要作业载荷时的应力腿数为3，可对水深5～25m范围内的油井进行修井作业。该平台悬臂梁为传统型，设在平台艉分布，有限元计算载荷工况见表1。部，由结构尺寸完全一样的箱型结构A梁(左)、表1有限元计算载荷工况收稿日期：2017—01—09修回日期：2017—02—22第一作者：谭波(1992一)，男，硕十生研究方向：石油井架、底座检测146谭波，等：自升式修井平台悬臂梁及支承基座强度分析船海工程第46卷不同工况分析结果如下。变片。见图2、3。工况1。井架中心伸出甲板艉端距艉部基座边缘7In，左移3．5Ill。由于载荷位于A梁一侧，应力较大位置出现在A梁的艉部基座翼缘、艉部基座处悬臂梁

6、下翼缘及其筋板、艉部基座处悬臂梁上翼缘、锁紧基座压条及其筋板、锁紧基座处悬P2P1lPP9P13P2P臂梁下翼缘筋板等部位，应力值为18—41MPa。图2B梁及支承基座测点区域示意B梁及支承基座应力值较小，最大应力值不超过18．9MPa。整体最大应力值出现在A梁艉部基荟：座翼缘与左侧立板焊接处，为103．1MPa。工况2。井架中心伸出甲板艉端距艉部基座边缘9in，左移0In。载荷作用中心到A、B梁间距离相等，应力较大位置出现在A、B梁艉部基座：鲤。翼缘、艉部基座处悬臂梁上翼缘，锁紧基座压条及其加强筋等部位，应力值为18．5～33．2MPa。A梁及支承基座应力值大小和分布规律与B梁

7、及支承基座一致，最大应力值出现在B梁艉部基座翼缘与立板焊接处，为68．1MPa。工况3。井架中心伸出甲板艉端距艉部基座k)P11Ix．(砚)I)P12mjP13Ix边缘9m，右移3．5in。由于载荷位于B梁一侧，图3B梁及支承基座测点布置示意应力较大位置出现在与工况1中A梁应力较大位置相对应的B梁处，应力值21．2～39．5MPa。3．3测试仪器A梁及支承基座应力值较小，最大应力值不超过测试仪器选用国产7V一14C静态应变数据14．6MPa。整体最大应力值出现在B梁艉部基采集仪，