自升式钻井平台塔式井架的设计计算..docx

自升式钻井平台塔型井架的设计计算王龙庭，于美华，徐兴平，殷晓康，纪仁杰(中国石油大学(华东)机电工程学院，山东青岛，266580)摘要： 塔型井架是自升式海洋钻井平台钻井包的重要组成部分。通过对比各种类型的塔型井架类型，选择变异型塔型井架结构作为9000米自升式钻井平台井架结构形式。设计选择井架主体尺寸及截面类型；选择螺栓连接组成井架桁架结构，以便于内陆建造及公路铁路的运输。利用SACS软件建立井架的有限元模型，根据API 4F规范要求校核井架在工作工况、预期工况和非预期工况下的结构强度，结果满足规范要求。关键词: 变异型塔型井架；结构设计；SACS；强度分析[中图分类号] TE923 [文献标识码]A基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助“14CX02078A”。Design and Calculation of T-derrick on Jack Up Drilling Platform WANG Long-ting, YU Mei-hua, XU Xing-ping, YIN Xiaokang, JI Renjie(College of Electromechanical Engineering, China University of Petroleum, Qingdao Shandong, 266580)Abstract: Tower derrick is an important rig equipment in the drilling equipment system on the jack up drilling platform. Variant tower derrick structure is selected as 9000m jack up rig derrick structure form by comparing the various types of derrick tower type. The Derrick body size is designed and the derrick’s section type is selected; The derrick bars connects by bolting so that the derrick can be constructed inland and transported by road or rail. The finite element model of the derrick is established by SACS software, Structural strength of the derrick in working conditions, expected conditions and unanticipated conditions is checked in accordance with API 4F third edition, the check result satisfies the regulatory strength requirement.Key words: Variant tower derrick, structural design, SACS, strength analysis自升式钻井平台井架作为海洋钻机起升系统的重要组成部分，工作中受到的载荷远比陆地钻机工况复杂，不仅存在常规工作载荷，而且还有复杂的海浪、洋流等动载荷的作用，工作环境更加恶劣。塔型井架截面为矩形，结构稳定，承载能力强[1]，因此尤其适应于海洋环境复杂和受载不确定的作业。1 塔型井架结构类型浮式钻井平台上塔型井架作为海洋钻机八大系统中起升系统中重要的设备[2，其功用主要是支撑天车，悬挂顶驱、游车、及专用工具等，内竖直导轨对顶驱具有导向作用。海洋塔型井架主要由井架主体、二层台、天车架、天车台、工作梯、立管平台等组成[3]。海洋塔型井架在四面锥度、井眼中心的变化情况主要有以下几类情形。1.1 古典式塔型井架该类塔型井架横截面为正方向，井架四面锥度从台面到天车保持不变，如图1所示。井架稳定性好，受力均匀。但二层台的空间很小，很难满足现有深井钻井立根的排放，且满足不了现有自动化钻机的机具布置，钻机自动化程度难以得到提高。现今新建的塔型井架基本淘汰了此类型的井架。1.2 瓶颈式塔型井架即酒瓶式井架，该井架横截面为正方形，与经典塔型井架不同的是，四面在二层台上方发生变化，且四面锥度均相同，井架下段四面均为直立结构，如图2所示。该类井架下部空间大，能满足台面和二层台处的各种机械设备的布置和操作。但是绞车只能安装在井架内，对钻台上安装机械手的数量有所限制，从而对钻机的自动化程度有所削弱，此外因为井眼中