人工岛环形移动模块钻机底座的设计与研制

论文摘要

冀东南堡油田是中国石油“十一五”发展过程中的重要战略地区,分布在渤海湾近海滩涂和海面。1号人工岛采用移沙填海（在围堤内吹砂）修建而成,实现海油陆采。根据人工岛的椭圆形状、面积相对较小、密集布置井位的需要,以及钻机能循环移动、便于实施高效批量钻井、边钻边采的油气生产要求,以及丛式井井位以双排井的井口槽形式、绕岛一周环形布置等特点,设计出一种既能横向移动,又能绕岛环向移动的海洋平台式底座,以达到用一台或数台钻机高效快速地钻探数百口油气井的目的。本文针对人工岛模块钻机的关键配套部件--底座进行研究,分析了人工岛模块钻机研制的重要意义,论述了国内外相关领域的研究现状,并提出了模块钻机双向移动（横向及环向移动）底座的设计方案及实现过程。在此基础之上,利用大型有限元分析软件ANSYS建立底座的有限元模型,并根据API Spec4F《钻井和修井井架、底座规范》的相关要求,对底座最为恶劣的几种工作工况进行组合载荷的设计计算,按照实际情况对有限元模型加载及求解,得到不同工况下底座的应力及变形结果。在ANSYS软件的后处理程序中,编制校核程序,对每一单元进行稳定性校核,验证底座结构设计的合理性,确保底座所有构件均满足强度、刚度和稳定性要求。并应用经典力学理论对底座的关键连接构件进行了详细的强度校核。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 人工岛
• 1.2.1 人工岛概述
• 1.2.2 南堡油田一号人工岛
• 1.3 模块钻机
• 1.3.1 模块钻机的定义
• 1.3.2 国外模块钻机的现状
• 1.3.3 我国模块钻机的现状
• 1.3.4 海洋模块钻机的现状
• 1.3.5 模块化钻机底座的现状
• 1.4 人工岛钻机底座介绍
• 1.5 本文研究背景和课题来源
• 1.6 本文研究的主要内容
• 第二章 7000M环形移动模块钻机方案及特点
• 2.1 模块钻机设计原则
• 2.2 钻机总体技术方案
• 2.2.1 传动方案
• 2.2.2 模块划分与布置
• 2.3 总体技术参数
• 2.4 钻机主要部件
• 2.4.1 HJJ585/48—Z直立安装套装型海洋井架
• 2.4.2 DZ450/13—T双层双向移动式底座
• 2.4.3 ZJ70/4500DB移动式模块钻机绞车与转盘驱动装置
• 2.4.4 ZJ70/4500D移动式模块钻机绞车与转盘驱动装置
• 2.4.5 DQ70BSCD加强型顶驱
• 2.4.6 环形轨道移动装置
• 第三章 7000M环形移动模块钻机底座设计
• 3.1 设计原则
• 3.2 技术方案及结构设计
• 3.3 设计重点
• 3.4 设计难点
• 第四章 7000M环形移动模块钻机底座有限元计算
• 4.1 有限元法简介
• 4.2 ANSYS简介
• 4.3 底座有限元分析
• 4.4 计算结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 关键部件静强度校核
• 5.1 转盘梁及连接件校核
• 5.1.1 转盘梁主梁校核
• 5.1.2 连接件校核
• 5.2 立根台后梁及连接件校核
• 5.2.1 立根台后梁校核
• 5.2.2 连接件校核
• 5.3 底座下层轨道梁及连接件校核
• 5.3.1 下层轨道主梁校核
• 5.3.2 连接件校核
• 5.4 底座液压移动装置油缸连接件及地面轨道校核
• 5.4.1 底座油缸耳板校核
• 5.4.2 底座地面轨道校核
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要