基于SACS的海洋平台疲劳可靠性分析

采用随机波浪谱和线性疲劳累积损伤理论对导管架式海洋平台在波浪荷载作用下的疲劳可靠性进行研究。波浪载荷使用Morison方程计算,并以Stokes波浪理论计算水质点速度。平台结构疲劳可靠性分析采用频域分析,假设作用于结构的应力范围服从Rayleigh分布,用结构应力传递函数和P-M波浪谱得到结构的均方根应力值,然后根据Miner线性累积损伤准则推导出结构疲劳损伤的概率分布函数,从而求得结构在随机波浪作用下导管架的疲劳损伤和使用寿命。分析考虑了波浪对结构疲劳强度影响的随机性。根据此理论使用SACS软件对辽东湾海域某导管架平台进行了计算,说明了该方法的实用性和简便性。

钻井液离心机螺旋输送器三维有限元分析

应用Pro/E对JL40-DZ型钻井液离心机的螺旋输送器进行了三维建模。在ANSYS中采用soild45单元划分网格生成有限元模型,分别在几种载荷条件下进行静力分析,使用Lanczos法计算螺旋输送器前4阶模态。分析结果表明,转鼓在正常工况下的强度和刚度均满足要求;在正常转速范围内也不会发生共振现象,从而验证了离心机的安全性,为离心机的结构设计与性能改进提供了理论依据。

基于SACS的海洋固定平台地震响应分析

主要针对地震载荷作用下的海洋平台结构动力响应问题进行研究。分析采用海事结构有限元分析程序SACS,建立动力分析有限元模型,使用Guyan缩聚法对平台结构进行动力特性分析,在动力特性分析基础上,选用APIRP2A-WSD地震响应谱从X、Y、Z3个方向对平台结构进行抗震分析,得到3个方向结构地震响应的最大值,最后对结构强度校核进行校核。结合工程应用,对辽东湾某钢制固定平台进行分析。分析结果表明,该平台在实际工程应用中是安全合理可行的。

HJ180海洋钻机井架动力特性及地震响应分析

结合HJ180海洋钻机井架的工程设计实例,基于大型海事结构有限元分析程序SACS,对井架实际结构进行简化,建立井架结构的动力学计算模型,采用Guyan缩聚法计算了井架结构动力特性,得到井架结构前10阶模态和振型。在动力特性分析的基础上,选用API RP 2A-WSD地震响应谱从X、Y、Z3个方向对井架结构进行地震响应分析,得到3个方向结构地震响应的最大值。通过计算分析可以得出,井架结构在地震作用下响应值较小,该井架结构满足强度设计要求。

光纤布喇格光栅应变传感器结构优化研究

提出了一种改进的光纤光栅应变传感器结构,用有限元分析软件对其进行建模和静力仿真,得到其应力分布和光栅区域的应变情况.在整体宽度与厚度相等的情况下,此结构的灵敏度约为传统"工"字型结构的600倍.进一步分析了其关键区域的6个结构参量对应变灵敏度及量程的影响.筛选、设计并加工出不同尺寸的两种应变片,分别用UV胶与玻璃焊料对光栅进行封装,得到灵敏度分别为:249pm/N、330pm/N和1.1pm/N.比较分析表明,本文提供的分析方法与数据,可为不同工程应用场合的最优结构设计提供依据.

光纤传感技术在油田开发中的应用进展

相对于传统电学传感器,光纤传感器具有体积小、灵敏度高、耐酸碱腐蚀、抗电磁干扰能力强、不产生电火花以及可实现分布式、实时在线、永久性监测等特点,得到了众多科研工作者的广泛关注,并在油田开发中获得了广泛应用。对应用于油田开发中的光纤传感技术的原理和发展现状进行了介绍,主要包括用于温度、压力、流场、声波、应力等方面检测的光纤传感技术。阐述了各种光纤传感技术在油田开发中的具体应用,通过对各传感技术的优缺点进行分析,并与现有的传统传感技术比较,指出了光纤传感技术在油田开发应用中的巨大优势和广阔前景,并对光纤传感技术在油田勘探和开发中的进一步的应用和发展进行了展望。

基于应力监测试验的钻机整体平移风载荷影响分析

钻机整体步进式平移,因其具有移动快速、操作便捷的特点,在我国页岩气开发中广泛应用。文章以川庆钻探公司一台ZJ50DBS钻机为研究对象,通过在试验数据分析结果基础上,以强度校核结果为目标值,对钻机结构有限元模型进行修正,然后在修正模型上施加立根载荷和风载荷进行钻机整体平移受力分析。分析结果表明,风载荷对钻机整体平移时的结构受力影响比较明显,现场进行钻机整体平移时,应在安全的风向风速条件下进行作业。

钻井井场噪声分析及降噪方案设计

井场噪声不仅影响工人的身心健康,对近距离的村民生活也造成严重影响,因井场噪声引发的问题,甚至会阻碍钻井作业的正常进行,为此每年仅川渝地区扰民赔付则高达到200万元。根据相关标准,井场界以外敏感点(民房)环境噪声标准值昼间均应低于60 dB。通过对钻井井场降噪方案分析设计,声屏障距声源距离不宜超过6 m;对主要噪声源柴油动力机进行密闭降噪处理预计能将噪声降至80. 2 dB;采用密闭设计,在不增加排风装置条件下,密闭室内温度增幅可控制在12℃左右。

ZJ20DBX斜井钻机动力系统关键部件研制

针对浅油层开发、浅油层老油田打加密井、丛式定向井作业的需要,研制了ZJ20DBX自动斜井钻机。该钻机由井架、底座、交流变频直驱绞车、天车、动力水龙头(游车、动力水龙头、增压机构)、自动化管子处理系统组成。该钻机动力系统采用电机直接驱动进行起下钻作业,不带背钳,利用自身大扭矩进行钻具旋扣操作,自带自动系统,能提供动力卸扣时反扭矩,无变速机构,减少了润滑系统,结构精简,操作控制便捷;增力机构能对全钻井行程进行增力,用于提高钻压和下套管,使钻具在钻进过程中可控。该钻机自动化程度高,能有效调高生产效率,降低劳动强度,提高钻井作业安全。

5NB-1600型直驱钻井泵动力端优化设计

海洋石油平台和部分陆地钻机对钻井泵的体积和质量有限制。研制了一种适应性强、集成程度高的5NB-1600型直驱钻井泵。通过对传统钻井泵动力端进行结构优化,取消了小齿轮轴,改为电机直接驱动,简化了传动结构,提高了传动效率;设计了新型的五曲拐六支撑的曲柄连杆机构,提高了曲轴的刚度、强度。采用有限元方法进行校核,结构设计符合规范要求。与原有的3NB-1600F型钻井泵相比,新型5NB-1600型直驱钻井泵的动力端具有结构紧凑合理、体积小、使用可靠、易于维护保养。

电动钻机步进式平移结构应力监测及强度分析

步进式平移可实现钻机前后左右整体移动,具有移动快速、操作便捷的特点,在丛式井组中应用广泛。针对在役电动钻机加装步进式平移装置后,能否满足满立根情况下钻机整体平移的问题,开展了钻机平移结构应力监测试验研究,以川庆钻探公司一台ZJ50DBS钻机为研究对象,通过有限元分析找出钻机平移时结构受力较大部位的应力监测点,在钻机无立根工况下进行钻机平移应力监测,再在试验数据分析结果基础上,以强度校核结果为目标值,对钻机结构有限元模型进行修正,最后在修正模型上施加满立根载荷进行钻机整体平移受力分析。分析结果表明,该钻机在底座安装步进式平移装置后,能够满足在满立根情况下的安全平移。

新型轮轨式钻机平移及底座顶升系统设计

针对轮轨式钻机平移系统需要在低温、沼泽、沙漠等恶劣环境下进行丛式井钻井作业的特点,综合考虑经济、平稳、快速、安全可靠等因素,研发设计了新型轮轨式钻机平移及底座顶升系统。新型轮轨式钻机平移系统结构清晰,操作简单可靠,具有良好的经济性、可靠性、通用性和安全性。其中,顶升油缸的设计中,底座的支撑结构更简洁,底座调平和起放操作更方便。

钻井作业噪声治理技术研究

钻井作业使用大功率的动力设备会产生持续的噪声,从而对井场周边的居民生活造成影响。通过降噪技术研究和方案筛选,形成了适用于钻井噪声控制的三种方案:声屏障、隔声罩、低气压静音房。其中低气压静音房方案,房体整体封闭,通过排风口和进风口使空气定向流动,在房体内形成低气压,在保障设备散热的同时,能使噪声排放满足国标GBZ/T 189.8要求,井场边100 m处噪声达到国标GB 3096要求。

光纤传感技术在管道泄漏检测中的应用与进展

快速发现并定位管道泄漏对管道运输的安全至关重要,开发永久的、分布式、实时在线的管道检测传感系统是管道安全检测的重要目标。光纤传感技术具有体积小、灵敏度高、耐酸碱腐蚀、抗电磁干扰能力强、不产生电火花等优点,在管道检测中具有巨大的应用潜力。对应用于管道泄漏检测的各种光纤传感技术的原理和国内外发展现状进行了介绍,包括光纤布拉格光栅传感技术、光纤散射传感技术、Sagnac光纤干涉传感技术、Mach-Zehnder光纤干涉传感技术、偏振光光纤传感技术、光纤消逝场传感技术等。阐述了各传感技术在管道泄漏检测中的具体应用,通过对各传感技术的优缺点进行比较,总结了各传感技术的特点和进一步研究发展的方向,指出光纤传感技术在管道测漏传感方面具有巨大的优势和广泛的应用前景。