[发明专利]钻井平台的升降结构的强度分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井平台的升降结构的强度分析方法。

背景技术

自升式钻井平台主要结构可以分为平台主体和桩腿两个部分，升降结构安装在桩腿和平台的交接处，用于升降桩腿的升降装置以及锁紧系统都安装在升降结构内。升降结构主要可以分成以下几个部分：升降装置、锁紧系统及下部导向装置、上部导向装置、固桩区加强结构和桩腿围阱。

当自升式钻井平台到达作业位置时，将桩腿通过升降装置下放到海中并最终“站立”在海床上。当桩腿（含桩靴）插到海底时，继续通过升降装置将平台从水面升起0.5～1米，进行预压载操作。预压载完成后进一步提升平台的高度，到达预定的气隙高度后结束升船。当钻井平台完成该井位的工作需要转移到其他井位工作时，平台需要降到水面，并收起桩腿，由拖船拖到下一井位继续工作。在整个下放桩腿、升船、预压载、钻井工作、降船、收起桩腿的过程中，平台的升降结构都承受复杂又巨大的载荷。因此，自升式钻井平台升降结构强度分析对平台生产和人员安全至关重要。然而升降结构强度分析非常困难，主要有以下两点：

（1）结构复杂。位于桩腿和平台交接处的升降结构由于需要安装升降装置、锁紧系统及其它控制和监测设备，同时还需要与平台主船体相连接，因此，在对升降结构强度进行分析时，由于板厚变化多，结构形式多样且复杂，结构建模的难度较大。

（2）载荷多样且巨大。自升式钻井平台由于需要在多海域多井口之间移动作业，因此，平台升降、插拔桩作业比较频繁；同时由于在升降结构中安装的设备较多，一个升降结构中通常安装六个独立的升降装置，四个垂直方向的液压千斤顶、四个水平方向的液压千斤顶，还需要考虑上下导向装置受到的载荷；在升降平台，特别是风暴自持工况时，升降结构需要承受巨大的载荷。因此，在研究自升式钻井平台升降结构时，定义载荷难度也很大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术钻井平台的升降结构强度分析困难，分析不准确的缺陷，提供一种钻井平台的升降结构的强度分析方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种钻井平台的升降结构的强度分析方法，其特点在于，其包括以下步骤：

步骤1、分别计算升降结构的各部分的许用等效应力σ_eqv，以及钻井平台的固桩区加强结构的各部分的许用屈曲应力σ_cr；

步骤2、分别计算升降结构的各部分最大等效应力σ_max，以及固桩区加强结构的各部分的最大轴向压缩应力σ_z；

步骤3、比较升降结构的各部分的最大等效应力σ_max与升降结构的各部分对应的许用等效应力σ_eqv，并比较固桩区加强结构的各部分的最大轴向压缩应力σ_z与固桩区加强结构的各部分对应的许用屈曲应力σ_cr，其中，

当升降结构的各部分的最大等效应力σ_max均小于升降结构的各部分对应的许用等效应力σ_eqv，且固桩区加强结构的各部分的最大轴向压缩应力σ_z均小于固桩区加强结构的各部分对应的许用屈曲应力σ_cr时，升降结构的强度合格；反之，升降结构的强度不合格。

本发明充分考虑到各部分的不同情况，不仅采用许用等效应力来进行评判，而且引入了许用屈曲应力，对特别部分采用不同的评判，从而全方位无遗漏的对升降结构进行了强度分析，有效保障了安全。

较佳地，升降结构包括升降装置、锁紧系统、桩腿围阱、上部导向装置和下部导向装置，其中，

在步骤1中，分别计算升降装置、锁紧系统、桩腿围阱、上部导向装置和下部导向装置的许用等效应力σ_eqv；

在步骤2中，分别计算升降装置、锁紧系统、桩腿围阱、上部导向装置和下部导向装置的最大等效应力σ_max；