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在石油和天然气的勘探开发中,钻井工作的发展占有非常重要的位置,是进行石油勘探的主要方法之一。钻井井架是石油工程的重要设备,这些设备在野外经受各种气候变化,在工作过程中长期承受变化的载荷,经过多年的使用,逐渐产生了腐蚀、变形、疲劳、裂纹以及其它局部或整体的变形等缺陷与故障,使用性能已达不到设计要求,继续使用会成为钻井作业的重大事故隐患。而目前通常对钻机井架进行的检验只针对井架当前的承载能力,不能对井架的使用寿命进行准确的评估,造成井架的检测频率较高,增加了检测成本,并在一定程度上影响了生产进度。
本课题的研究目的就是为了解决上述存在的问题,准确预测井架的使用寿命,从而达到在役钻井设备的安全使用,杜绝安全事故,增加油田生产工作的合理性与科学性。本文详细介绍了钻机井架寿命评估方法的研究过程和研究成果。
钻机井架寿命评估方法是首先根据井架结构特点与各项结构参数,建立井架有限元模型,按不同工况对井架应力状况进行分析,对组成井架的所有构件进行强度校核,找出井架上最危险部件。再运用井架有限元模型对井架受腐蚀程度的影响进行分析,在其基础上获得井架杆件强度校核与腐蚀程度的关系曲线。还要通过井架有限元模型对井架在承载状态下的位移进行分析,获得井架位移受腐蚀影响的历年曲线。最后对井架进行现场应力检测和位移检测,将获得的各杆件实际强度校核结果和位移数值与分析获得的曲线进行比对,最终得到井架的寿命结论。通过本方法对钻机井架进行寿命评估可以较准确得出井架的预期寿命,有效安排日后的工作,降低生产和检测成本。
本文介绍的车载钻机井架寿命评估方法具有以下特点和创新:
●首次综合考虑强度、腐蚀、位移等因素对寿命的影响,对井架设计、检验的可靠性有很大提升;
●将理论模型的建立与现场检验有效地结合,验证了理论模型的正确性。