自升式平台强度分析123详解
某400ft自升式钻井平台主船体结构强度分析
某400ft自升式钻井平台主船体结构强度分析
杨勇;曾骥;袁洪涛
【摘 要】考虑到某400 ft自升式钻井平台在水深91．4 m作业工况下固有周期与波浪周期相近，动态放大因子较大，作业工况下悬臂梁－钻台系统具有最大工作载荷，针对该工况分析主船体结构强度，介绍主船体强度分析中模型建立和载荷施加的注意点与细节处理，确定主船体高应力区域，为自升式钻井平台的主船体结构设计和强度校核提供参考。%The natural period of the 400 ft self-elevating
drilling unit in operational condition with 91.4 m water depth is close to
the wave period which leads to a high dynamic amplification factor, and
the combined loading of cantilever-drill floor sys-tem is maximum in the
operation condition.The structural strength of the main hull in this load
case is analyzed by FEM.The key points of modeling and loads applying
methods in structural strength analysis of the main hull are studied in
detail.The high-stress areas are found and it provides reference for the
structural design and strength assessment of the main hull.
自升式平台齿轮齿条升降系统受力分析
2010年第39卷第12期第27页石油矿场机械OILFIELDEQUIPMENT2010,39(12):27~30文章编号:10013482(2010)12002704自升式平台齿轮齿条升降系统受力分析樊敦秋1,崔希君1,曹宇光1,2(1.胜利石油管理局钻井工艺研究院,山东东营,257017;2.中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院,山东东营,257061)摘要:齿轮齿条升降机构是自升式平台的重要承载机构,在各种工作状态下起到支撑船体及相关设备的作用,并长时间承受重外载荷作用。以三桩腿齿轮齿条升降式自升式平台为模型,从桩腿内力分析出发,研究齿轮齿条升降机构受力,从而为升降单元安全评价、寿命评估等提供支持。关键词:自升式平台;升降单元;受力分析中图分类号:TE951文献标识码:AForceAnalysisofPinionandRackJackingSystemofThreeLegsJackupPlatformFANDunqiu1,CUIXijun1,CAOYuguang2(1.DrillingTechnologyInstitute,ShengliPetroleumBureau,Dongying257017,China;2.CollegeofTransport&StorageandCivilEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Dongying257061,China)Abstract:Thepinionandrackjackingsystemisthemostimportantbearingapparatusofthejackupplatform.Ithastosupporttheplatformitself,equipmentsonitandexternalloads.Thusthejackingsystembearsheavyloadforlongtime.Inthispaper,themostcommonlyusedthreelegsjackupplatformwasselectedforanalyzingtheloadactedonthejackingsystem,bymeansofinternalforceofthelegs.Resultsoftheresearchcanbeusedforthesafetyevaluationandlifepredictionofthejackingunits.Keywords:jackupplatform;jackingunit;forceanalysis自升式钻井平台在经历半个多世纪的发展后,在工作水深、抗风暴能力、可变载荷、钻井能力和操作性能等方面取得了巨大进步[15]。自升式平台由于具有用钢量少、造价低、水上完井及在各种海况下几乎都能持续作业和效率高等优点,在国内外海洋勘探和开发、特别是在近海海洋石油开发中发挥了巨大作用[6]。升降系统(如图1所示)作为自升式平台中的关键部分及重要的承载部件,在工作状态、升降状态及风暴自存状态等多种工况下都必须支撑船体及相关设备,并承担外载荷,长时间处于承受重载的状态,因此其强度是关系整个平台安全性能的一个重要因素,在平台的设计制造中历来受到高度重视。常见的升降系统有齿轮齿条式和液压顶升式。齿轮齿条式升降系统由于具备升降速度快、操作简单、易对井位等突出优点,因此在新造的自升式平台中被广泛采用[7]。齿轮齿条式升降系统一般由多个升降单元构成,均匀分布在各桩腿两侧,升降单元数量与承载能力根据平台设计载荷来确定,平台所承受的载荷通过升降单元内的齿轮与固定于桩腿上的齿条啮合传递给桩腿,因此每条桩腿所承受的载荷亦即该桩腿上所固定的升降单元所承受的载荷。受多种因素影响,各桩腿上所承受的载荷是不均匀的。本文以目前国内广泛采用的三桩腿齿轮齿条升降式自升式平台为原型,分析各桩腿在自重、可变载荷和风载作用下的受力,以此确定各升降单元所承受的载荷及*收稿日期:20100612作者简介:樊敦秋(1968),男,山东日照人,高级工程师,主要从事海洋工程科研设计工作,Email:fandunqiu@。平台的倾斜角度,从而为升降系统结构安全评价、寿命评估等奠定基础。
自升式钻井平台环境载荷及结构强度
自升式钻井平台环境载荷及结构强度
吴小平;陆晟
【摘 要】对自升式钻井平台的环境载荷和结构强度进行了介绍.给出了环境载荷的主要组成部分及计算方法,对水动力载荷所引起的动态放大效应和由于平台水平位移而产生的P-DELTA效应加以了说明.针对拖航状态下桩腿承受很大的动力作用,还论述了油田拖航和远洋拖航状态下桩腿强度的计算方法,最后以谱分析方法为例,给出了结构疲劳强度分析的一般步骤.
【期刊名称】《船舶与海洋工程》
【年(卷),期】2010(000)003
【总页数】6页(P36-40,51)
【关键词】自升式钻井平台;环境载荷;拖航分析;疲劳分析
【作 者】吴小平;陆晟
【作者单位】上海船舶研究设计院,上海200032;上海船舶研究设计院,上海200032
【正文语种】中 文
【中图分类】U664.38+1
0 引 言
自升式海洋钻井平台在海上油气开发中得到广泛应用。它由平台主体、升降装置以及若干（通常为3条到4条）桩腿组成。平台主体与桩腿之间可通过升降装置实现相对移动，桩腿底部设有沉垫或桩靴与海底相接触。作业时，桩腿降至海底，平台主体提升到海面以上一定高度，以避免波浪冲击。拖航时，平台主体降至水面，依靠浮力支承，类似于船体。此时，桩腿升至水面以上，通过拖航方式转移至新的作业地点。
自升式平台除了承受自身重量和可变载荷外，由于其工作环境的特殊性，还要时刻承受环境载荷的作用。还有由环境载荷引起平台结构的变形和振动，进而导致附加载荷的产生。例如：在环境载荷作用下，桩腿会发生变形，平台上部会发生很大的侧向位移，从而导致平台主体对桩腿底部产生附加弯矩。另外，当平台的自然周期与波浪周期接近时，平台会发生强烈振动，引起很大的动载荷。再者，由于环境载荷的持续作用，平台结构的内部将会发生疲劳损伤，久而久之，导致结构疲劳破坏。所以，在自升式平台结构设计过程中，要多方面、综合考虑环境载荷的影响。
1 环境载荷
海洋环境载荷主要来源于风、浪、流、冰、地震等方面。如果平台作业海域不是地震频发区或冰情严重区域，则地震载荷和冰载荷并非要考虑。相比之下，风、浪、流[1]等载荷对于任何一个自升式平台都必须考虑，对平台是否能正常工作起决定性作用。
自升式钻井平台上层建筑与直升机平台结构强度计算载荷分析
第４０卷第６期 ２０１１年１２月 船海工程 ＳＨＩＰ＆０ＣＥＡＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２０ｌ１
ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１—７９５３．２０１ １．０６．０４０
自升式钻井平台上层建筑与直升机平台
结构强度计算载荷分析
黄如旭，刘刚，黄一，李勇
（大连理工大学船舶工程学院，辽宁大连１１６０２４）
摘要：以某９１．４４ ｍ（３００ ｆｔ）自升式钻井平台为例，对上层建筑与直升机平台结构有限元强度分析中所
施加的载荷以及载荷组合工况进行分析。考虑的基本载荷包括结构自重、可变载荷、惯性载荷、风载荷和直升
机机轮载荷等。给出了载荷的计算过程和合理的载荷施加方法，并按各种载荷最不利组合的原则，提出了更
加接近工程实际情况的１８种载荷组合工况。计算结果表明各载荷组合工况下上层建筑与直升机平台结构最
危险位置均发生在上层建筑和直升机平台结构的连接处。
关键词：钻井平台；上层建筑；直升机平台；载荷计算
中图分类号：Ｕ６６３．６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—７９５３（２０１１）０６－０１５３－０４
自升式钻井平台设有供船员起居、钻机管理、
钻井作业等要求的上层建筑以及供直升机起降以
满足平台物资补给和人员更换等要求的直升机平
台结构ｕ】 。上层建筑与直升机平台结构直接关系
到人身安全及平台能否正常工作等问题，美国船级
社与中国船级社在规范 ４。中对上层建筑和直升机
平台结构强度分析做出了相关的要求。然而针对
上层建筑和直升机平台结构的分析，规范目前只是
给出了结构强度分析的一般过程，并没有对所施加
的载荷以及载荷组合工况进行详细的说明，文中以
我国自行设计和建造的某９１．４４ ｍ（３００ ｆｔ）自升式
钻井平台为例，分析了自升式平台上层建筑与直升
机甲板结构强度计算中的相关载荷问题。
ｌ 平台简介
如图１所示，自升式钻井平台在艏部布置上
层建筑和可供直升机起降的直升机平台结构。上
自升式平台的结构组成特点以及发展趋势
自升式海洋石油平台研究
摘 要: 自升式钻井平台属于海上移动式平台,由于定位能力强和作业稳定性好,在大陆架的勘探开发中居主力军地位。阐述自升式钻井平台的组成和作业范围,以及在我国海洋油气勘探开发中的发展与前景。
关键词: 自升式钻井平台；发展；前景
Abstract: As the maritime moving platform, the self2elevation drilling
platform is the main force in the exploration of the continental shelf
as the result of good fixing and reliable working. This paper expatiates
the composing and working scope of self2elevation drilling platform, as
well as its development and foreground in the oil and gas exploration of
our country.
Key words : self2elevation drilling platform ; development ; foreground
1、自升式平台的结构组成特点
自升式平台由平台机构、桩腿和升降机构以及生活楼(包括直升飞机平台)
等组成。平台能沿桩腿升降，一般无自航能力。工作时桩腿下放插入海底，平台被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。完井后平台降到海面，拔出桩腿并全部提起，整个平台浮于海面，由拖轮拖到新的井位。自升式平台分为插桩自升式和沉垫自升式。桩腿可插入海底，也可在桩腿下面设置“桩靴”或独立的小沉垫。桩腿结构可以是封闭壳体式，也可以是构架式。桩腿升降机构，有电动液压式和电动齿轮齿条式。船体平面形状可以是三角形、矩形或五边形，其特点是浮运方便,作业时稳定性好，适用水深为5～90米。这种平台的应用较广。1953年美国建成第一座自升式平台，这种平台对水深适应性强，工作稳定性良好，发展较快，约占移动式钻井装置总数的1/2。我国自行制造的自升式钻井平台“渤海一号”平台的四根桩腿是由圆形的钢管做成的，桩腿的高度有七十多米，升降装置是插销式液压控制机构。该型钻井平台造价较低、运移性好、对海底地形的适应性强，因而，我国海上钻井多使用自升式钻井平台[1] [2]。
分体自升式平台对接实验模拟及分析
分体自升式平台对接实验模拟及分析
分体自升式平台是一种用于高空作业的设备，它通过液压系统实现升降功能，并能够在一定范围内移动。在各种工程项目中，分体自升式平台被广泛应用于建筑施工、维修保养、清洁作业等领域。本文将对分体自升式平台进行对接实验模拟及分析，以探讨其性能及应用特点。
一、分体自升式平台的结构组成及工作原理
分体自升式平台主要由下部底座、上部平台、支撑杆、液压缸、控制系统等组成。液压缸通过液压系统控制支撑杆的伸缩，从而实现平台的升降功能。控制系统通过操纵按钮控制液压缸的工作，从而控制平台在空中的高度和移动。
二、分体自升式平台的对接实验模拟
1.实验目的：通过对接实验模拟，验证分体自升式平台的稳定性和安全性。
2.实验装置：分体自升式平台、模拟建筑结构、实验仪器等。
3.实验步骤：
（1）搭建模拟建筑结构，确保平台对接时的稳定性。
（2）将平台移动至模拟建筑结构的位置，进行对接操作。
（3）通过控制系统操纵按钮，调整平台高度和位置，确保平台安全稳定。
4.实验要求：对接实验过程中，保持平台的稳定性，确保操作人员和设备的安全。 三、分体自升式平台对接实验分析
1.稳定性分析：通过对接实验模拟，可以验证平台在对接过程中的稳定性，包括平台升降的稳定性和位置的稳定性。如果平台在对接过程中出现晃动或不稳定现象，需要进一步调整操作方法或设备结构，以确保平台的安全性。
2.安全性分析：分体自升式平台在高空作业中存在一定的安全风险，对接操作尤为关键。通过对接实验模拟，可以验证平台在对接过程中的安全性，包括平台和建筑结构之间的稳固连接、平台的稳定性等。如果平台在对接过程中存在安全隐患，需要及时调整操作方法或设备结构，以确保操作人员和设备的安全。
3.性能分析：分体自升式平台的性能对其在实际工程项目中的应用起着关键作用。通过对接实验模拟，可以验证平台的升降功能、移动能力、控制系统等性能指标，为工程项目提供参考依据。
自升式平台预压荷载分析
文章编号:1001-4500(2005)02-0020-05
自升式平台预压荷载分析
龚 闽1,2,谭家华1
(1.上海交通大学,上海200030;2.胜利石油管理局,东营257237)
摘 要:分析自升式平台预压的方法、过程和意义,给出预压荷载的确定方法。 关键词:自升式平台;预压;地基;稳定性 中图分类号:P75 文献标识码:A
预压是保证自升式钻井平台地基稳定性的重要措施,而地基稳定性是保证作业安全的基本条件。
预压是预先施加垂直荷载,使平台桩靴的对地压力预先达到设计预压值,然后恢复正常荷载的过程。如果在预压状态地基能保持稳定,则认为海底地基有足够的承载能力。简单地将最大垂直荷载叠加作为预压荷载的方法是不合理的,预压荷载的确定应该包括桩靴对地的最大垂直荷载、水平荷载和作用力矩三者共同作用的结果。
1 预压的方法、过程和意义
自升式钻井平台在完成插桩升船过程后,主体升离海面,在作业状态之前,船不再继续升高,而与水面保
持较近距离,开始预压。
1.1 预压方法预压通常有两种方法,一种是灌注压载水预压,一种是自重预压。对三腿自升式钻井平台,需要向船的压
载舱内注入海水,以提高桩靴对地的压力;四腿自升式钻井平台,则利用其自重,采用对角两组桩靴轮流施压的方法,提高对地的压力。具体方法是将四个桩腿分为二组,每对角线上桩靴编为一组,操作升降装置,通过减小一组桩靴对地压力来实现另一组桩靴的对地压力的增加。两种预压方法都可达到预压的目的。
在预压加载的过程中,桩靴的对地压力不断随着荷载的增加而逐渐增加。在承载力较低的黏性土海底地
基中,桩靴入泥会不断增大,地基土不断发生破坏,破坏机理与升船过程桩靴入泥时相同。一般情况下,预压时间应尽量长,目的是使桩靴下的地基土尽量地固结,通常预压加载保持在12h以上。
1.2 预压的意义预压是解决地基承载能力不确定性的最好、最简单的方法,相当于做了一次实地承载能力检验试验,能
确切地检验海底地基是否具有承受最大荷载的能力。
自升式海洋平台桩腿调研
自升式海洋平台桩腿及相关技术
背景和意义
随着陆地油气资源开采力度的日渐加大和油气储量的不断减少，占全球资源总量34%的海洋石油资源已成为人们关注的焦点和新一轮油气勘探开发的热点。2010－2014年海洋石油所占比例从35%提高至39%，深水石油产量所占比例将从7%提高到15%。海洋石油需求增加带动海洋油气资本开支增加，2010－2014 年全球深水油气开发资本开支达1670亿元，比前5年增长37%。其中海工装备目前每年500－600亿美金投资额，预计2015－2018 年将增至每年800亿美金。[1]
在开采海洋石油的海工装备中，海洋平台占有很重要的份额。海洋平台主要指自升式海洋平台、半潜式海洋平台、钻井船及其他平台等。对于保有量和手持订单来说，整个钻井装备中，自升式海洋平台保有量和手持订单最多，是全球保有量最大的海洋石油钻井装备，主要用在浅海。自升式海洋平台的设计年限一般是 20 年，经过翻新之后，可再使用10年[1]。到2014年，全球有多达 80%的自升式平台服役临近30年，其中一些已经无法翻新或有效地添加先进科技装备，必须由新的取代，自升式平台具有很大的潜在市场。另外，世界商船运力的日趋饱和，面临着产能过剩等问题。所以各船厂纷纷把眼光都投向这一领域，可想而知未来这一领域充满竞争。自升式海洋平台领域中桩腿的建造，一直被视为最为基本、也最为重要的专题。尤其是随着海洋开发活动由浅水发展到深水，桩腿面临的环境条件也越来越严酷，这又对自升式海洋平台的设计建造提出了更高的要求。
自升式海洋平台的组成
自升式海洋平台主要由沉垫、桩腿、升降装置、平台（模块）等组成。
1、沉垫：自升式平台的沉垫要沉入海底，并以此为基础用传动机构使平台上升和下降。故除在平台要移动工作地点时之外，该沉垫主要考虑的不是水动力特性，而是其沉入海底后的压强大小。为此，自升式平台的沉垫一般设计成整块式，通常见到的以 A 字形居多，如图2.1所示。其结构基本形式仍与平台（模块）相仿。沉垫内主要是压载水舱，也有部分舱室作它用。
自升式起重平台站立状态结构强度
自升式起重平台站立状态结构强度
金晶;韩传杰
【期刊名称】《造船技术》
【年(卷),期】2018(000)002
【摘 要】对1 000 t自升式起重平台主船体站立状态结构强度进行有限元计算分析,得到船体各部分详细的应力分布特点.计算结果表明,对于自升式起重平台站立状态平台结构强度主要考虑工作和预压载2种工况.工作工况应力主要集中在主吊机附近,且对应力影响较大的载荷为船体自重及吊机弯矩;预压载工况4个桩井区域船体和舱壁应力均较大,以剪应力为主,应力大小与预压反力大小成线性关系.
【总页数】3页(P12-14)
【作 者】金晶;韩传杰
【作者单位】上海振华重工(集团)股份有限公司,上海200125;上海振华重工(集团)股份有限公司,上海200125
【正文语种】中 文
【中图分类】P75
【相关文献】
1.自升式风车安装船站立状态总体强度分析 [J], 刘仁昌;赵志坚;王永刚;李连亮;黄金林
2.拖航状态下自升式钻井平台桩腿结构强度分析 [J], 李红涛;汪震宇
3.自升式海洋平台站立状态下的性能分析 [J], 李红涛;徐捷;李晔
4.自升式抛石整平平台站立状态总体性能分析 [J], 吴靓;蒋秋申;李丽红;李卫华 5.自升式钻井平台上层建筑与直升机平台结构强度计算载荷分析 [J], 黄如旭;刘刚;黄一;李勇
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基于谱分析的自升式平台疲劳强度评估方法研究
Ｄｅｓｉｇｎ＆ｒｅｓｅａｒｃｈ设计与研究
基于谱分析的自升式平台疲劳强度评估方法研究
林一’，张吉泽 ，杨婷婷
（１哈尔滨工程大学，哈尔滨１５０００１；２舟山中远船务＿Ｔ程有限公司，舟山３１６１３１）
摘要：疲劳损伤是大型海洋平台结构破坏的主要模式之一，在结构设计阶段进行疲劳强度安全性评估 是十分必要的。本文以一自升式平台为例，通过对其疲劳载荷进行直接计算，基于Ｓ—Ｎ曲线和Ｍｉｎｅｒ疲劳累 计损伤机理，采用谱分析方法对典型节点进行了疲劳强度分析。本文方法为自升式平台的疲劳强度评估提 供重要的参考意义。 关键词：自升式平台；疲劳；谱分析；有限元 中图分类号：Ｕ６６１．４３ 文献标识码：Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｊａｃｋ－ｕｐ
ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｐｅｃｔｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ
Ｌｉｎ Ｙｉ ，Ｚｈａｎｇ Ｊｉ—ｚｅ ，Ｙａｎｇ Ｔｉｎｇ—ｒｉｎｇ （１ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１；２ ＣＯＳＣＯ（Ｚｈｏｕｓｈａｎ）Ｓｈｉｐｙａｒｄ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｚｈｏｕｓｈａｎ ３１６１３１）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆａｔｉｇｕｅ ｄａｍａｇｅ ｉＳ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｍｏｄｅｓ ｆｏｒ １ａｒｇｅ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｓ．ＳＯ ｉｔ ｉＳ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ａｓｓｅｓｓ ｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｓｔａｇｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａ Ｊａｃｋ—ｕｐ ｉｓ ｃｈｏｓｅｎ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓ－Ｎ ｃｕｒｖｅ ａｎｄ Ｍｉｎｅｒ ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｄａｍａｇｅ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ．ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｌｏａｄ ｉＳ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｄｉｒｅｃｔｉＹ ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｓ ｓｐｅｃｔｒａｌ ａｎａｌｙｚｅｄ ｆｏｒ ｔｙｐｉｃａｌ ｊｏｉｎｔ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃａｎ ｂｅ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆａｔｉｇｕｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｊａｃｋ—ｕｐｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｊａｃｋ—ｕｐ；ｆａｔｉｇｕｅ；ｓｐｅｃｔｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ