某海洋钻井井架振动测试及有限元分析.docx

2012年第41卷第8期第5

2012年第41卷第8期第50页

OILFIELDEQUIPMENT2012,41(8):50～54

文章编号：1001-3482(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；有限元分析中图分类号：TE951文献标识码：A

某海洋平台配置一台ZJ50/3150DB型海洋钻机，在钻井工况下该钻机井架振动幅度较大。为了准确分析该钻机井架振动特性，评估钻井井架作业的安全性，在不同工况下测试了井架振动特性，并结合有限元计算模型，分析了振动对钻井井架结构安全的影响，并为钻修井作业安全提出了建议[1-2]。

钻井井架振动测试评估工作分为2个阶段：①通过振动测试仪器，在不同钻井工况下，现场采集井架振动数据，记录作业载荷、立根存量、环境条件、振动位移、振动加速度等，分析该钻机固有频率及在不同工况下的振动特性，为井架安全评估提供实测数据。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依据井架图纸及现场井架实际，建立井架结构有限元计算模型，分析实测振动数据对井架结构安全的影响[3-5]。

1井架参数

ZJ50/3150DB型海洋钻机井架采用直立套装

自升式结构6]。配置YC315型分体式游车，DG315型大钩，SL450型水龙头，DQ350型顶驱系统，JZ340型卧式死绳固定器等。

钻井深度5000m(5英寸钻杆)

最大钩载3150kN

井架有效高度46m钻台高度9m

最大抗风能力93kn(空立根，空载荷);70kn(满立根，空载荷)

42kn(满立根，最大钩载);53kn(工作状态)

2振动测试

振动测试仪器由CA-YD-109A型压电式传感器、YE5858A双积分型电荷放大器、DSP-32并口数据采集仪及笔记本电脑组成。测点布置在井架基座、小平台及二层台位置，如图1,即在主受力

参考文献：

[1]骆发前，吕拴录，李鹤林，等.游车大钩断裂原因分析及预防措施[J].石油矿场机械，2006,35(4):77-80.

[2]温宏权，向顺华，张永杰，等.60Si2Mn弹簧钢加热温度对表面脱碳的影响[J].宝钢技术，2008(3):44-47.

[3]刘丽华，丁伟中.60Si2Mn弹簧钢脱碳的研究[J].热处理，2005,20(3):6-7.

[4]蔡海燕，张忠铧，张弛.60Si2Mn弹簧钢表面脱碳的

研究[J].金属制品，2005(3):35-37.

[5]LianggangDai,RongfaChen,XianliangZhang,RuiZhu,TaoLiu.TheNumericalSimulationofDecarburizationof60Si2CrVAinHeatTreatmentbyDEFORM-3DandtheResearchofPracticalApplication[J].AdvancedMaterialsResearch,2011,189-193:4207-4211.

[6]陈文辉.弹簧钢脱碳研究[D].北京：北京交通大学，2009.

收稿日期：2012-06-10

作者简介：关德(1962-),男，山西临汾人，高级工程师，博士，2002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@。

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·51·

构件布置8个测点，测试并分析ZJ50/3150DB型海洋钻机井架整体振动参数的变化趋势。根据振动测试结果，不同高度测点的加速度、振动位移的趋势一致，二层台处振动幅值较大。因此在进行振动加速度、振动位移分析时以二层台x、y向测点为分析对象。

2.1固有频率

由于井架固定在采油平台甲