石油钻井平台的可靠性.doc

探讨石油钻机井架的可靠性 摘要:在对石油钻机井架进行建造和设计的过程中必须保障其可靠性，这就需要从各方面对其进行分析和评估，如：结构、荷载等。本文主要对石油钻机井架的可靠性进行分析，并结合a型井架可靠性指标的运算程序，提出了相关的可靠性指标计算方法，为我国石油钻机井架的结构设计及后期维护提供相关的理论参考依据。 关键词:石油钻机井架；可靠性；荷载效应；抗力效应 abstract: in the oil rig derrick in construction and design process must ensure its reliability, this need from all parties in the analysis and evaluation, such as: structure, load, etc. this paper analyzes the oil rig derrick reliability, and combining with type a derrick reliability index of the operation procedure, and proposes the related reliability index calculation methods for china’s oil rig derrick structure design and later maintenance provide relevant theory reference. key words: oil rig derrick; reliability; load effect; resistance effect 中图分类号: te922 文献标识码:a文章编号: 1.前言 在进行石油开采的过程中，多对石油钻机加以运用，而石油钻机的关键性组成部分就是井架，保障井架的安全可靠性在整个石油开采的过程中有着极为重要的作用。进行井架的搭设，由于其杆件较多、受力结构复杂，且施工条件及使用环境都比较的恶劣，保障其可靠运行具有一定的困难。随着我国石油开采技术的不断进步，在较为复杂的地理条件下也能成功的进行油气田的开发，而且在钻井深度方面受到的限制也越来越少，与此同时对钻机井架结构的可靠性方面也提出了更高的要求。因此，对石油钻机井架的可靠性进行分析，对其安全评定系数加以保证，保障井架的持续安全运营有着十分重要的价值。 2.概述 对井架结构的可靠性进行分析，通常是以失效概率及可靠性安全指标为主要目标，对所设计井架的可靠性及安全性进行评定。但由于石油井架在结构方面较为的复杂，如存在桁架结构及空间刚架等，同时其在缺陷方面也表现的复杂多变，目前对井架结构的可靠性进行评价，还没有较为精确及标准的评定办法。在进行工程建设的过程中，通常是进行相关的现场井架承载试验，完成对井架的结构、位移、应力等多方面特性的测量，并将测试实际的结果作为进行设计的基础数据，按照相关的安全评定标准，运用线性外推法对用井架结构的有效承载能力进行确定。井架结构的可靠性问题，其实质就是对井架结构的承载能力进行确定，使其定量化，达到对安全生产进行指导，对使用安全性进行评定，对人身安全进行保障的目的，有效促进石油安全生产的顺利进行。 3.石油钻机井架可靠性的评定理论 运用极限状态法对井架结构进行评定时，应力s及抗力r都属于随机变量，且满足正态的分布原则，对其进行可靠性设计，需采用s-r干涉运用模型。将z当做是s及r的随机变量，则可以得出关系式z=f(r, s)=r-s=0，即状态极限方程。在此，r表示抗力，s表示构件结构的应力，均属于随机变量。z=r-s，可以对结构的状态功能进行反应，在z0的过程中，表示结构为可靠状态；在z=0的过程中，结构为极限状态。通常情况下，对于石油钻机井架而言，上述三种状态的总概率为1。根据相关的数理理论及概率论，s、r可表示为正态的变量，因此z也可以表示为正态变量。从而便可以得出可靠性β指标的相关定量计算函数：（1式），该式中σr和μr分别表示材料抗力r的标准差及均值；σs和μs分别表示应力s的标准差及均值[1]。 4.石油钻机a形井架的可靠性分析 4.1对有限元模型进行建立 a形井架的搭建需要运行大量的钢材，其空间的杆系结构就是运用大量钢材逐一焊接而成的，井架的高度设计为46·398米，其有效高度为37·398米，通常选择4段式的结构组合而成，斜横撑杆选择95×3·5 平方厘米的无缝钢管，主弦杆采用168×8平方毫米的无缝钢管，原材料为16mn的结构焊接钢，其密度为：ρ=7·8×103kg/m3，其弹性模量为：e=2·1×1011n/m2，泊松比为：μ= 0·3。对井架大钩的安全载荷进行设计，其最大值为3 150 k