K80海洋修井机稳定性分析及加固设计
海洋钻修井机结构研发设计
海洋钻修井机结构研发设计文昌油田群位于中国南海北部海域。
文昌油田群新建5 座4 腿简易井口平台，在文昌19 -1WHPA 和15 -1WH 以平台上各设 1 台HXJ 180Ⅱ型钻修井机，在文昌19 -1 WH - PB 平台上设1 台HXJ 180Ⅰ型钻修井机，在文昌14 -3 WHPA和文昌8 一3WHPA 平台上各设1 台HXJ 135 型修井机。
文昌15-1 WHPA 井口平台整体概貌见图1 。
1钻修井机概述文昌油田群海洋钻修井机有以下主要功能：( l ）能进行井口回接完井。
( 2 ）能作横向和纵向移动，可对平台每一口井进行完井作业。
( 3 ）能使用油管或钻杆进行作业。
( 4 ）能进行砾石充填防砂作业，下生产管柱。
( 5 ）能进行水平井回收桥塞，下电泵管柱。
( 6 ）能进行TCP 射孔作业。
( 7 ）能进行常规的修井作业。
( 8 ）能进行增产措施作业。
( 9 ）能满足油田后期开发需要，进行调整井、侧钻开窗、防砂完井作业。
文昌油田群海洋钻修井机主要由伸缩式K 型井架、上移动底座、下移动底座、泥浆罐、泥浆泵组、集成橇块和钻杆堆场等部分组成。
钻修井机为液力机械传动。
泥浆罐布置在下移动底座的内部。
井架的起升、下放以及上节井架的伸出、缩回等均由液压油缸实现。
钻修井机整机作业部分的操纵集中在液压控制台和司钻控制台上。
钻修井机设计使用寿命20 年，主要技术性能指标见表 1 。
2结构研发设计文昌油田群海洋钻修井机的结构设计按照API （美国石油学会）、CCS （中国船级社）规范、我国石油行业和中国海洋石油总公司企业标准等进行, 在总体设计方案、动力配置、并车方式、底座系统、绞车传动系统和井架结构等方面借鉴了渤海和南海多个油田钻修井机项目的经验，并结合文昌油田群项目的实际情况加以改进，钻修井机总体布局协调，结构紧凑，占地面积小，立面层次分明，能量流、物料流、信息流路线畅通，钻修井机的整体技术经济性能显著提高。
深水海洋石油钻机的粘土抑制与井眼稳定控制
深水海洋石油钻机的粘土抑制与井眼稳定控制深水海洋石油钻机的粘土抑制与井眼稳定控制是在深海环境下进行石油钻探和生产的过程中所面临的重要问题。
深水环境中的粘土对井眼稳定和钻井进程会造成严重的困扰，因此，探索有效的粘土抑制和井眼稳定控制技术对于深水海洋石油钻机的安全和高效运行至关重要。
粘土抑制是指通过添加特定的化学药剂或岩性改善剂来减少粘土含量和改善钻井液的性能，以降低粘土对于钻井过程的干扰。
在深水环境中，海底沉积物中的粘土含量较高，且其流动性差，容易形成泥浆塌方和乳化等问题，对钻井过程造成不良影响。
有效的粘土抑制技术是通过合理选择和设计钻井液配方，以及添加适当的抑制剂来实现的。
常见的抑制剂有磷酸盐、钙盐、硼砂等，这些抑制剂能够与粘土矿物表面产生化学反应，改变其表面电荷特性，使其变得不易吸附水和其他粒子，减少黏附性。
同时，合理控制钻井液的pH值、盐度等参数，也能够对粘土的抑制效果产生影响。
此外，选择适当的岩性改善剂也可以帮助降低粘土含量和改善钻井液性能。
井眼稳定控制是指在钻井和完井过程中，通过合理控制钻井液性能，防止井壁塌方和井眼破裂，以保证钻井作业和井筒的安全稳定。
在深水海洋石油钻机的钻井作业中，井眼稳定控制至关重要，因为井眼稳定问题的发生可能导致严重的事故和生产中断。
井眼稳定控制的关键是选择合适的钻井液和控制其性能。
在深水环境下，由于水深较大，水压较高，井眼稳定控制的难度进一步增加。
钻井液应具有较高的密度和黏度，以抵抗井底较高的压力，有效控制井眼塌方。
同时，钻井液要有足够的滤失控制能力，以防止井眼周围的水或砂层进入井筒，导致井眼破裂。
为了实现井眼稳定，还可以采用一些特殊的技术和措施。
例如，可以在钻井过程中选择合适的钻具和合理控制钻井速度，以减少对井眼的振动和冲刷作用。
此外，还可以加强井眼支撑，通过套管固井和井壁增强等方法来控制井眼塌方。
对于深水海洋石油钻机的粘土抑制与井眼稳定控制，需要充分考虑深海环境的特殊性，并采取有效的技术和措施来解决相应的问题。
LD27—2-HXJ180DB海洋平台钻修井机的结构分析
LD27—2-HXJ180DB海洋平台钻修井机的结构分析
LD27—2－HXJ180DB海洋平台钻修井机的结构分析
王荣修
【期刊名称】《江汉石油科技》
【年(卷),期】2010(000)003
【摘要】钻修井机是海洋石油平台的重要组成部分，其工作环境恶劣，作业空间狭小受限，模块重量限制严格，安全要求高。
针对其结构的分析一直是钻修井机设计者研究的重点。
本文以渤海旅大LD27-2平台HNJl80DB钻修井机结构分析为例，利用StruCAD3D钢结构分析软件，结合相关的设计规范，归纳出相关的分析处理方法，对大型海洋钻修井机结构分析和优化提供一定的参考。
【总页数】4页(P.53-56)
【关键词】海洋平台;钻修井机;结构分析;工况
【作者】王荣修
【作者单位】江汉石油管理局第四机械厂
【正文语种】英文
【中图分类】TE95
【相关文献】
1.液压蓄能修井机在海洋平台上的应用研究 [J], 刘健; 蒋世全; 殷志明
2.液压蓄能石油修井机在海洋平台上应用的可行性[J], 王之亮; 潘伟
3.液压蓄能修井机在海洋平台上的应用研究[C], 刘健; 蒋世全; 殷志明
4.交流变频控制系统在海洋平台修井机的应用 [C], 王钊; 杨季平
5.HXJ180MB海洋修井机移运结构改造技术分析 [J], 关双会; 周洪军; 沈国华; 边作森; 陈金稳。
海洋修井机存在问题的探讨
海洋修井机存在问题的探讨摘要：海洋修井机在国内经过近20年的发展，已初步形成系列化，但与国外海洋修井机相比，仍存在整机设计、防腐处理、质量控制和管理水平以及技术资料准备等方面存在问题。
从海洋修井机技术现状及海洋油田发展需求出发，提出了我国在役海洋修井机目前存在的问题和解决办法。
海洋修井机设计、生产、制造，形成了一系列的功能基本能满足海洋油田的需要。
但由于海洋修井机在中国起步较晚，与国外相比还有很大差距海洋修井机。
在这里，对海洋修井机问题进行了讨论。
一、海洋修井机服务问题和解决方案1.机器的设计水平需要进一步提高1.1结构设计问题，与国外相比海洋修井机在国内海洋修井机的结构设计有一个较大的差距，主要表现在：①使用软件设计。
国外海洋修井机他们的设计基本上都是采用了三维设计软件的设计，使用常用的三维设计软件Solidworks。
使用三维软件设计的产品，会使设计师设计的结构有一个清晰的理解空间，设计的产品在生产的过程中不存在设计不完美或不存在互相干扰的问题在组装过程。
目前国内海洋修井机结构设计主要依赖于二维软件AUTOCAD软件，二维设计不如一个三维的设计有很好的空间结构模型，所以经常出现设计不符合设计者的要求。
②结构设计使用的材料。
外国钢铁类型可选的范围更广泛，在结构设计中可以根据需要选择合适的材料，因此设计的结构重量轻，结构紧凑，合理。
和国内因为没有合适的材料，通常需要使用其他的材料来代替，所以必须加大材料规格，这样做出来的东西是很重的。
1.2管路的设计问题的国内海洋修井机管路设计，主要是二维设计流程图，然后再现场配管，这种设计方法与国外的三维管路相比落后很多。
三维设计的管道在结构和空间的关系是非常清楚的，而且所有的管路都可以提前预制，施工时当直接安装，施工效率高。
然而国内使用的现场配管，效率低下，不利于建筑材料的完整性，而且施工现场的杂乱经常经常会干扰的其他部分。
1.3解决方案：①在海洋修井机的设计上使用三维设计软件，提高设计质量，减少设计更改。
海底钻机轻量化设计方法
海底钻机轻量化设计方法我折腾了好久海底钻机轻量化设计方法，总算找到点门道。
一开始我真的是瞎摸索啊，就想着材料轻便肯定行。
于是我第一个尝试就是各种找轻的材料。
我把市面上那些号称轻型高强度的金属材料都研究了个遍。
但是这里面可有不少坑啊。
比如说有些材料，初看数据觉得完美，又轻强度又高，可是到了实际的海水环境模拟测试里，一下就不行了。
像那个铝合金的一种型号，理论上耐腐蚀又轻便，等海水一泡，加上钻机运行中产生的一些冲击力等复杂情况，腐蚀得比我想象中快多了，这就会影响钻机的寿命，这个方案就失败了。
后来我想啊，结构设计会不会也能减重呢。
我就开始捣鼓结构这一块。
就好比搭积木啊，怎么用最少的块儿搭出一个又稳又能干活儿的架子呢。
我尝试把那些不必要的结构都精简掉。
比如说钻机有些部分原本有很多加固的小设计，我就想能不能合并或者取消一部分。
结果发现有些小设计虽然看着多余，但是在整个系统稳定工作中还起着不小的作用。
我简化过度后，钻机在工作模拟里就出现小毛病，震动啊，某个动作不流畅之类的。
我还试过从动力系统入手来实现轻量化。
那时候想着如果动力系统能缩减一下重量，整体就能轻不少。
我试着找那些小型化但是动力还不错的引擎啥的。
可是这又有新问题，小动力引擎力量不够，带不动钻机正常工作，就像小马拉大车，干不动活儿啊。
再后来我突然恍然大悟，这轻量化不能各干各的，得整个系统考虑。
于是我重新整合我的思路。
在挑选材料的时候，不再只看单独材料的重量和强度，而是结合它对整个结构稳定性、耐腐蚀性等方面的综合权重。
对于结构，谨慎精简，确保主结构稳定的基础上，对一些辅助结构进行细致优化。
在动力方面，不再只追求小，而是在满足工作需求的前提下，在最适合的动力类型里挑选相对较轻的。
这个方法现在看起来是有点成功的样子了，至少在目前的模拟测试里，都工作得比较稳定，重量也确实降下来不少。
我还想着再在一些地方继续优化下呢，比如说在材料连接或者某些细小零件上，看看能不能有更轻便的替代品之类的。
深水钻井水下井口力学稳定性分析
深水钻井水下井口力学稳定性分析苏堪华;管志川;苏义脑【摘要】深水钻井时水下井口承受的复杂作用力可能导致其稳定性存在问题.根据深水钻井水下井口系统整体受力分析,建立了井口力学稳定性分析方法,该方法综合考虑了海洋环境载荷、钻井船或平台漂移、隔水管力学性能、套管柱与地层之间的非线性响应等因素的影响,可以实现井口力学性能分析.算例分析表明,水下井口的横向偏移及弯矩随张力比和海流流速的增加而大幅增大,顶张力过大会引起井口稳定性变差;随着钻井船或平台漂移量的增加,井口的横向偏移和弯矩近似线性增加,控制好钻井船或平台的漂移非常重要;由于井口承受弯矩的能力有限,较大海流流速情况下可能造成井口失稳;提高孚管抗弯强度、控制泥线处管柱冲刷、获取浅部地层的取样数据等措施可以增强井口稳定性.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2008(030)006【总页数】5页(P1-4,15)【关键词】深水钻井;水下井口;隔水管;稳定性;力学分析【作者】苏堪华;管志川;苏义脑【作者单位】中国石油大学石油工程学院,山东,东营,257061;中国石油大学石油工程学院,山东,东营,257061;中国石油钻井工程技术研究院,北京,100097【正文语种】中文【中图分类】TE241深水钻井时一般采用水下井口，其上联防喷器组及隔水管，下接套管串，受力非常复杂［1,2］，而深海恶劣的环境、低强度的海底浅部地层、增长的隔水管线、加重加大的防喷器组等因素都对水下井口的稳定性提出较高的要求。
虽然国外有关文献提出了井口存在的稳定性问题，但是并没有针对该问题进行定量的理论分析。
为防止钻井过程中井口发生失稳破坏，有必要建立一种水下井口力学稳定性分析方法，为深水钻井作业提供一定的理论依据。
深水钻井时水下井口承受的作用力主要来自由于隔水管底部球形接头处的竖向和横向反力、防喷器组及悬挂套管串的重力、作用于防喷器组及井口的横向波流力、海底土层对套管的竖向和横向阻力等。
海洋钻机井架技术现状及发展趋势分析
海洋钻机井架技术现状及发展趋势分析海洋钻机井架技术是海洋石油勘探开发的重要装备之一，它承载着钻探设备和管柱，保障着钻井作业的安全和高效进行。
本文将对海洋钻机井架技术的现状及发展趋势进行分析。
目前，海洋钻机井架主要有固定型和浮动型两种。
固定型井架通常通过抽底桩或半潜式平台固定在海床上，稳定性较强；浮动型井架则通过浮体或半潜式平台浮于水面，在深海作业中灵活性较高。
井架主要包括井筒、井壁、井口、井栏、井楼等部分，它们的设计和结构需要考虑到复杂海洋环境的挑战，如风浪、洋流、海冰、深水高压等。
在技术方面，海洋钻机井架技术的发展主要表现在以下几个方面：1. 结构优化：为了提高井架的稳定性和承载能力，现代井架采用了先进的结构设计和材料技术。
在井筒设计上，采用抗风浪升停技术、结构支撑系统设计；在井壁设计上，使用耐压耐腐蚀材料和防腐蚀涂层；在井楼设计上，引入轻型、高强度材料，实现模块化和快速组装等。
2. 自动化控制：自动化控制技术的应用能够提高井架作业的效率和安全性。
采用电液伺服系统和PLC控制系统实现井架的自动控制和定位，降低操纵人员的劳动强度，减少人为操作失误。
3. 集成化解决方案：井架技术的发展趋势是将钻井设备、测井设备、生产设备等集成在井架上，形成一体化的解决方案。
这样不仅能减少钻井时间和成本，还能提高生产效率和作业安全性。
4. 环保节能：随着环境问题的日益凸显，海洋钻机井架技术也在朝着环保节能的方向发展。
采用新型环保涂料和材料来减少废水、废气和废渣的排放；采用节能设备和系统，如低能耗照明设备、太阳能电力系统等。
1. 深水作业：随着陆上和浅海资源的逐渐枯竭，海洋油气勘探逐渐向深水区域延伸。
深水作业对井架技术提出了更高的要求，如更大的承载能力、更高的抗风浪能力和更好的适应性等。
2. 自主创新：目前，国际上的海洋钻机井架技术仍主要由少数发达国家掌握。
中国在海洋领域的自主创新能力还相对较弱，需要加大研发投入，提高自主研发和生产能力。
海洋石油修井机优化设计探讨论文（最终5篇）
海洋石油修井机优化设计探讨论文（最终5篇）第一篇：海洋石油修井机优化设计探讨论文1石油修井机液控系统存在的主要问题1.1安全隐患严重液压站当中所配备的高低液位报警系统、油温自控系统无法使油温、油位等信息被及时的报告给司钻控制房，在修井作业之时，若本地报警系统出现了故障问题，司钻将难以及时获取到油温与油位的警报信息，由此便极有可能会造成严重的安全隐患。
电驱动修井机绞车盘刹控制手柄零位信号无法为自动化控制系统所及时获取，一般状况下大都是采取触摸屏来实现对于绞车的控制，盘刹手柄在突然启动之时，工作钳比例可实现对阀门的控制，若此时转速不为零则绞车将会做出刹车动作，在这一情况下若绞车主电机依旧处于高速旋转状态，便极易大致电机受损。
1.2缺乏人性化采用电力驱动的修井机液控系统具体可被分成机具控制系统与盘刹控制系统两类，且仅能够在本地控制箱当中来实现对液压站的开启或暂停，无法促使司钻控制房实现远程开启或暂停。
电驱动修井机液压绞车与猫头在司钻空置房当中所采取的远程控制方式为气控液方式，在操作之时有着十分明显的延时性现象，操作起来极为不便，在紧急作业时这一缺陷将更加明显。
2系统优化设计2.1液压站远程自动化控制液压远程控制需要可以在司钻房当中实现对以下几项设备的开启与暂停控制，其具体包括有：冷却风机、盘刹电机、加热器、循环油泵、机具泵电机等。
综合考虑修井机电控系统触摸屏与自动化控制系统，在触摸屏当中组态设置出距离切换，对于盘刹电机、加热器、冷却风机、循环油泵等采取开启与暂停软输入控制，利用自动化控制系统以及PROFIBUS总线技术来实现互相通讯，依据司钻处于触摸屏的操作执行状态下来进行有关的输出控制，达成对于电机在远距离条件下的开启与暂停控制。
2.2高效率优化设计2.2.1液压绞车控制采用电控液来取代传统的液压绞车气控液，可在司钻控制房当中远程实现对液压绞车的精确化控制。
通过司钻控制房所供应的电力来源，整个石油修井机的控制系统是通过液压绞车电控液控制手柄、电磁比例换向阀、数字放大器等所共同构成。
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K80海洋修井机稳定性分析及加固设计
摘要:针对中海油渤海油田SZ36-1B平台在内挂井槽改造后,当K80海洋修井机在新增井位作业时,可能出现各橇座之间相对滑动或整机倾覆等问题,采用StruCAD*3D三维空间梁结构分析计算软件建立结构分析模型,并进行修井机稳定性分析计算,提出修井机下移动底座加固设计和改造方案。
现场应用情况表明,加固后的K80海洋修井机在新增井位作业时,稳定性良好,满足作业工况的要求。
关键词:海洋修井机载荷工况滑动计算抗倾覆计算加固设计
为了进一步加快海洋油田开采开发的步伐,提高油田的产量,2006年中海油渤海油田SZ36-1B平台在不改变原平台主体结构的基础上,通过井槽内挂的方式增加了一排4口井的新增井位,使得原井位设置从4X4形式(16口井)变为5X4形式(20口井),因此当K80海洋修井机上移动底座滑移到新增井位作业时,上移动底座外露出下移动底座主支腿立柱比较多。
在作业工况和风载组合工况作用下,修井机有可能存在整机倾覆,同时还可能存在各橇块之间的相对滑动等问题。
因此中海油能源发展油田建设工程公司根据K80海洋修井机在新增井位的各种载荷工况,运用美国结构软件公司的StruCAD*3D三维空间梁结构分析计算软件,对K80海洋修井机的整机进行稳定性分析计算,并进行了抗倾覆加固改造。
1 K80海洋修井机重量参数和计算参数1.1 重量参数
(1)下移动底座重量20t;
(2)修井机钻台重量11t;
(3)绞车和动力橇重量15.5t;
(4)井架总成重量15.5t;
(5)步行器总成重量5.3t;
(6)防喷器控制装置重量4.5t;
(7)井架起升油缸重量3.6t;
(8)转盘重量3.6t;
(9)附件重量5.4t。
1.2 计算参数
(1)修井机最大提升载荷60t;
(2)钻台满立根承载重量30t;
(3)作业工况最大风速35节;
(4)满立根最大风速93节;
(5)无立根最大风速107节;
(6)地震裂度8级。
2 K80海洋修井机载荷列表
2.1 计算载荷工况
根据K80海洋修井机重量参数和计算参数,对修井机重力载荷、作业载荷,风载及地震引起的加速度载荷进行载荷工况列表。
K80海洋修井机计算载荷工况见表1。
2.2 载荷工况计算结果
利用StruCAD*3D三维空间梁结构分析计算软件对K80海洋修井机在各种载荷工况作用下逐一进行分析,得到相应的载荷大小。
表2为K80海洋修井机载荷分析结果。
注:表2中,修井机结构风载Load3= 185751N,包括作用在井架和上移动底座的风载Load3上=150771N和作用在下移动底座的风载Load3下=34980N;修井机结构风载Load5=381574N,包括作用在井架和上移动底座的风载Load5上=214123N和作用在下移动底座的风载Load5下=167451N。
3 K80海洋修井机稳定性分析计算
3.1 修井机相对滑动计算
K80海洋修井机在无立根107节风载作用下,上移动底座和下移动底座的纵向(0°方向)滑动、下移动底座与甲板导轨的横向(90°方向)滑动,其风力加载如图1所示,K80海洋修井机在满立根93节风载作用下,上移动底座和下移动底座的纵向(0°方向)滑动、下移动底座与甲板导轨的横向(90°方向)滑动计算,其风力加载如图2所示,
组合风载计算结果表明,无论是无立根107节风载作用,还是满立根93节风载作用,上移动底座与下移动底座之间、下移动底座与甲板导轨之间均不会发生相对滑动。
3.2 修井机抗倾覆计算
由于新增井位,使K80海洋修井机作业极限井位发生了变化,导致修井机下移动底座四个主支腿立柱的支反力可能为负值,使得支点的螺栓受拉,存在发生倾翻可能,因此在最大组合载荷工况下,进行抗倾覆计算。
3.2.1 下移动底座四个主支腿立柱支反力计算
修井机下底座有限元模型如图3所示,
3.2.2 修井机抗倾覆校核计算
从中可以看出,K80海洋修井机下移动底座211主支腿立柱,在Load comb136#工况作用下,Z方向的支反力为负值最大,因此只需要对该主支腿立柱进行受力分析。
修井机下移动底座211主支腿立柱与修井机甲板轨道之间螺栓连接压板如图4。
(1)螺栓拉力和剪力计算
计算螺栓拉力:
因为复合载荷应力值大于许用拉伸应力值,所以M36螺栓强度不
够,螺栓可能会屈服断裂,修井机可能存在倾翻倾覆危险。
4 K80海洋修井机加固设计
由于K80海洋修井机存在倾覆的危险,为了使K80海洋修井机满足新增井位作业的要求,拟在修井机下底座四个主支腿,立柱附近各增加一个螺栓连接压板对修井机下底座进行加固,每一个螺栓连接压板上增加4个M42的螺栓,改造后的修井机下移动底座主支腿立柱与修井机甲板轨道之间螺栓连接压板。
经过重新计算,K80海洋修井机下移动底座立柱与修井机甲板轨道之间连接螺栓的拉力为,螺栓的剪切力为。
根据第四强度理论,计算出复合载荷应力值,小于螺栓的许用拉伸应力,因此K80海洋修井机采用此加固设计,螺栓强度足够,整机也无倾覆的危险,稳定性足够,满足极限作业工况的要求。
5 结语
根据K80海洋修井机加固设计方案,中海油能源发展油田建设工程公司对K80海洋修井机下移动底座进行了加固改造和新增井位的井口对中作业,修井机无异常。
截止到目前,K80海洋修井机顺利完成了对新增井位4口井的检泵作业和2口井的大修作业,K80修井机稳定性良好,各橇块之间无相对滑动现象发生。
由此说明了,本次K80海
洋修井机稳定性理论分析和计算结果是正确的,修井机下移动底座加固改造是成功的。
同时也说明了,利用先进的工具和科学的方法对设备进行改造,使老设备满足新要求,是油田降本增效的一个有效途径。
参考文献
[1]K80海洋修井机稳定性计算书[R].2008.
[2]徐灏,邱宣怀,蔡春源,等.机械设计手册[M],北京:机械工业出版社,1998:1.。