人工岛环形移动模块钻机底座的设计与研制

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 Spec 4F《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。