自升式钻井平台悬臂梁称重实验支承结构强度分析.pdf

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1、第46卷船海工程Vo1．462017年7月SHIP&0CEANENGINEERINGJu1．2017自升式钻井平台悬臂梁称重实验支承结构强度分析孔国照，刘家欢(招商局重．Y-(江苏)有限公司，江苏海门226116)摘要：利用有限元分析软件FEMAP，对自升式钻井平台主甲及其底下结构在悬臂梁称重过程中的受力情况开展建模分析，通过结构受力及变形情况，提出改进方案。结果表明，将方形支柱直接放在甲板上时，甲板及底下结构变形较大，应力较集中；通过方案改善，在甲板上设置由T形材组合成的菱形底座，使得圆形支柱的受力通过该底座分散的传递到甲板底下的结构上，可使甲板上最大应力值下降13．9

2、％，变形最大值下降14．3％；甲板底下结构的应力最大值下降5．7％，变形最大值下降11．8％。关键词：有限元；FEMAP；结构强度；悬臂梁称重；方案设计中图分类号：U661．4文献标志码：A文章编号：167l-7953(2017)S143104435自升式钻井平台作为一种可移动的海洋结构物，主要由平台主体、桩腿桩靴、升降机构、悬臂梁、钻井结构以及生活设施和大型设备等构成。其主船体能沿支撑于海底的桩腿升至海面以上预定高度进行作业。由于其造价低、定位能力强，在悬惜各种海况下基本都能保证平稳的钻井作业等优点。这种平台在海洋石油开发中被广泛应用，在大陆架海域的油气资源勘探开发中居

3、重要地位¨。l。悬臂梁是自升式钻井平台的重要组成部分，蹈驹匿一它在钻井作业时纵向滑动，伸出主船体一定距离(有些平台的悬臂梁也可横向移动)，将钻井架等图1平台总体侧视图钻井系统伸出海面，开展钻井作业，并可不用拔桩出现应力集中，甚至导致主甲板结构塑性变形，大移动船体，就能在一定范围内钻更多的油井_3J，面积返工修整，造成不必要的损失。因此一般需见图1。因此，悬臂梁及钻井系统的重量控制对要增加支柱等支撑结构，一方面用于分散应力，另整个平台的安全生产作业有着举足轻重的意义。一方面用于增加高度。对整体结构在悬臂梁称重在平台建造过程中，悬臂梁称重实验是平台建设实验情况下进行有限元强度

4、分析，以确保结构具的一个重要环节，也影响着整个平台重心的控制，备足够强度，避免不必要的损失，对实验方案的制及后续平台的倾斜实验和稳性评估等。定及支撑结构选型具有重要的指导意义。由于悬臂梁体积、重量大，一般分为几个分段1有限元模型建造然后再合拢，若在船台建造、合拢再整体吊装至主船体上对起重要求极高且难度及危险性增1．1计算模型加，因此，基本都是将悬臂梁分段吊装至主船体图2为自升式钻井平台主}fj板结构，模型上，再进行合拢。这样对悬臂梁整体称重又增加范围及悬臂梁如图2所示，模型垂向范围为从主了难度，只能在主甲板有限的区域内寻找结构较甲板到内底板，高度为3790mm。在称重时悬

5、臂强的位置布置千斤顶，在千斤顶位置处，结构容易梁处于收回状态，⑧、⑥、@、⑧4个点为悬臂梁称重实验时，4个支柱和千斤顶的布置位置。收稿日期：2017—03一叭有限元模型如图3、图4所示，坐标系+X方修回日期：2017—04—25向为船艏方向，+y方向为左舷方向，+为船高第一作者：孑L国照(1985～)，男，学士，工程师研究方向：海洋lT程平台结构与铁舾工程技术方向。图3为方案1，采用方形支柱，直接坐落在104,I⋯L#f／I』-『)17r孔⋯j!“．，等：fj升]=tT~iUt台悬梁称-：验支瓜构碰分析746卷一／＼。{．。：：；_、罕；，。{／，●1r、-d-‘囊¨I·

6、-j·}。l{l＼-b{’、，．，●谢／图5基座示惹·1．2材料参数和边界条件图2主甲板及悬臂梁示意所仃结构材料的参数：址板上，为Y~It,-裁简f0递刮II1饭底下的结构上，E=2．1Xl0MIa；密度P=7850kg／⋯；{I，f忪比之什rI1问的横向腹板tl,板底下的横舱对肚=0．3齐，Ft{于丁‘斤顶位置ji：小横向舱壁及纵m慢框J所仃的元为板元，材料均为ABS离的交叉处，支拄的纵唆}』豆III板背面jt没有支姒{1)4A1t／36，I)H／36，EH／36邴分／5l，II撑结构，支柱2侧的脞饭1⋯板底下的卡6；向骨材I_：9／s1小J}{强度500MPa，J余均

7、355川’Il埘齐方案1的优址川作埘简单，不能把船级利：范，静裁l『、』许川J一般小趟过找简好的传递到⋯板下舱^及T梁，容易造成()．7俯的服，即350MtaI248Mla“’心／『J巾陶4为棠2，采JII彤支桴，通过帧型的边收舱壁、Ifi极或T梁等姒结构T肜材成的座支撑II十』豆软件I⋯1良腾与处，认乃址兀化移条什，~d(JLJ处定义3个。史¨定义为接触，T，I材的腹板与舱壁对齐或⋯的化移为约，3个方向的转动乃IIIlI端架1=舱壁卡llq_1板卜{：i=l；，『州样于丁斤顶位1．3载荷及工况，简形支柱1't9II1心化小住