卡箍在钻井平台中的应用与计算.pdf

一 26一 石油与化工设备 2 0 1 1 年第1 4 卷 卡箍在钻井平台中的应用与计算 宋朝 霞 ，杜瑞刚 1 ． 利丰海洋工程 天津有限公司，天津3 0 0 4 5 7 2 ． 天津海王星海上工程技术有限公司 ， 天津 3 0 0 3 8 4 [ 摘要]本文对临时取样平台与钻井平台的连接方案进行了比较，卡箍连接方式明显优于粘结剂粘接方式，进而介绍了使 用S A C S 件对卡箍连接的分析计算，结果表明，尽管s A c S 软件提取卡箍承受载荷还不很精确，但作为对卡箍连接的技术上 的支持是实用的。 [ 关键词]临时取样平台；S A C S 软件；卡箍连接；应用 海洋某钻井平台的4 个桩腿实际入泥深度与设 计时不一致 ，为 了找出原因，需在该海洋钻井平 台插桩到位后，靠近桩腿附近的3 个位置取土样， 对土样进行分析 ，从而找出实 际桩腿入泥深度与 设计 时不一致 的原因。但地质调查受到钻孔位置 要求及平台结构影响，无法使用大型钻探船进行 钻孔取样 ，只能采用 小型钻探设备 ，借助钻井平 台底层 甲板进 行钻 孔 并取 得土样 。小型钻机 及 其它相关设备作业 时要有一定 的空间，且均需 固 定在一小型平台上，钻机部分或全部伸出钻井平 台弦外 ，其他设备保 留在弦 内。这就需要搭设临 时取样平台 ，而临时取样平 台不能按照常规 的焊 接方法与原钻井平 台连接 ，因临时取样平 台使用 时间只有短暂的几天 ，为此需选择合适的连接方 式 。 粘 接剂 连 接和 卡 箍连 接是 最初 提 出来 的两 种连接方案。粘结剂连接方式通过粘结剂将原钻 井平 台结构和 临时取样平台结构连接在一起 ，需 要对平台 甲板表面做一定的处理 ，虽然粘结剂在 陆上钢 结构使用 的比较广泛 ，但是在海上平 台应 用成功的案例却很少 ，而且 临时取样平 台有一大 部分结构悬挑 出平台 甲板，一部分结构通过立柱 支撑于原平 台甲板上 ，临时取样平台承受 的主要 载荷是简易钻机 自重及钻井取样过程中的振动载 荷，粘结剂连接方式风 险很高，不宜采用。 卡箍连接是把 结构 的外形做成外包结构 ，可 以是两瓣或多瓣 的，并用螺栓把各瓣连接起来， 形成一个管卡 ，把结构间夹紧 ，依靠管卡和结构 之 间 的摩擦 力 或剪 力键来传 力 。优 点是 比较 经 济，海上施工时间短。 经多方论证，卡箍连接 比较适宜，从而作为 最终的连接方案。 ． 孽 二 ／ 、 ＼一 ／ L 肆 堪} l } 昏 ，／，～ ＼ 图1卡箍结构示意图 作者简介宋朝霞 1 9 7 8 一，女，助理工程师。主要从事海洋工程结构设计工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第2 期 宋朝霞等卡箍在钻井平台中的应用与计算 ． 2 7 l卡箍 的应用 卡箍连接器是采油 气 井 口装置 中的3 种基 本形式之一。通 常用来连接 闸阀、管线及 其它部 位 。由于它具有 结构简单 、体积小、连接 可靠 、 拆装方便等优点，在采油 气 井 口装置中得 到 了广泛应用。 在 临时取样平 台中采用 卡箍连接 ，满足 了钻 井平 台减少明火 的要求 ，安装和拆 卸比较方便 ， 可大大节省施工时间。 2计算过程 按照 图纸尺寸规格 建立模 型，先 设置各个杆 件 的属性，然后逐步建立模型 ，要把 卡箍固定 的 原钻井平 台的立柱 见图2 模拟出来 ，两根横梁 见图2 通过卡箍和钻井平 台立柱连接，而 临时 平台有2 根梁正好位于这2 根横梁 的正上方 ，临时 取样平台直接与2 根横梁焊接 ，但在模型模拟 中， 属于 同一位置的2 个节点连接 的杆件，这就需要借 助虚拟杆件 来解 决这一 问题 。建立一虚拟杆件 ， 两端分别与其连接 ，关键是如何模拟虚拟杆件的 刚度 ，使得不影响结果的合理性 。在模型建立完 毕之后 ，依据 图纸上 的节点详 图对模 型做进 一步 的修 改，使其更加与实际相符合 ，因此把每个 次 梁与大梁连接处 的两端节点的x、Y方向的约束进 行 释放 。 下 一 ⋯ ’ _l ～ 一 丫 ； 卡 箍 馘一_ _ _ _ _ 一_ _ _ 一 ll ／ ／ 一 ⋯ 孽 菩 _ _ _ _ _ _ 一_ _ _ ll ／ ⋯ 一 一⋯⋯⋯⋯⋯⋯一 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯．． ． ． ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 图2 临时取样平台示意图 2 ． 1全部模 型建完后 ，对模 型进 行加载 ，分 为6 个基本工况 1 临时取样平台 自重，由程序 自动得出； 2 临时取样平台上铺的木板的重量按照均 布载荷方式施加； 3 按照规范施加2 ． 5 k N ／ m 的活载荷 4考 虑钻 井平 台所 在海 域 1 年 一遇 的风 载 ，按照0 。， 1 8 0 。和9 0 。3 4 “ - 方 向施加 ； 5 钻机设备重量按照线性载荷施加到钻孔 附近的杆件上； 6 临时取样平台上其他零散的小设备按照 l k N／ m 均布载荷施加。 把所有基本工况进行组合 ，考虑到临时取样 平台上载荷 的不确 定，以及钻机 的振动载荷，临 时取样平台自重考虑3 0 ％的不确定系数，钻机设备 重量考虑3 0 ％的不确定系数，其他部分考虑1 0 ％的 不确定系数。 2 ． 2 施加边界条件 临 时取样平 台通过4 根 立柱支撑 于钻井平 台 底层 甲板上，立柱底 部焊接 了一块垫板 ，从而增 大 了和钻井平 台的接触面积 ，这里的关键 点是要 把立柱底部 的 自由度进行约束，让立柱只剩下轴 向压力 。卡箍所在的原钻井平 台的立柱两端 的约 束 ，按照全约束来考 虑，关键是需要对两根横梁 与立柱连接处杆件 进行释放 。为了保障 临时取样 平 台的安全性 ，从临时取样平 台弦外最外端伸 出 两根钢丝绳与原钻井 平台项层 甲板连接 ，选好 吊 点位置后，把钢丝绳 的模型模拟到 已建好的模型 当中，关键在 于把钢丝绳 的 自由度进行约束，让 钢丝绳只剩下轴向力。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m