[發明專利]一種石油井架承載能力的測試方法

有效

• 申請號: 201110182046.6
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102288401A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 胡國棟;王紀兵;朱國新;胡建啟;張玉福
• 申請（專利權）人: 甘肅藍科石化高新裝備股份有限公司;上海藍濱石化設備有限責任公司;蘭州藍亞石油化工裝備工程有限公司;機械工業蘭州石油鉆采煉油化工設備質量檢測所有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01B21/00
• 代理公司: 北京萬科園知識產權代理有限責任公司 11230
• 代理人: 杜澄心;張亞軍

1.一種石油井架承載能力的測試方法，其特征在于，該測試方法具體按以下步驟進行：

步驟1：建立構成石油井架主體的結構的材料性能數據庫；

步驟2：建立構成石油井架主體的結構的截面數據庫；

步驟3：以需測試的石油井架的主體結構設計圖為藍本，建立該石油井架主體結構的3D模型；

步驟4：對步驟3中需測試的石油井架進行宏觀檢驗；

步驟5：對步驟4宏觀檢查后的石油井架進行精確測量；

步驟6：在對需測試的石油井架進行步驟4宏觀檢驗和步驟5精確測量的基礎上，對步驟3建立的需測試的石油井架的3D模型進行修正，修正后的3D模型即為基于原形的石油井架模型；

步驟7：基于步驟6得到的石油井架模型，采用有限元軟件ANSYS對石油井架的承載能力進行評定。

2.根據權利要求1所述的一種石油井架承載能力的測試方法，，其特征在于，所述步驟3中石油井架主體結構的3D模型的建立：首先，根據石油井架端點坐標建立節點，再從步驟2建立的石油井架主體的結構的截面數據庫中選擇相應的截面，然后通過對節點連線的方法建立相應結構的拉伸路徑，完成對石油井架主體的結構的3D模型的建立。

3.根據權利要求1所述的一種石油井架承載能力的測試方法，其特征在于，所述步驟5中精確測量時，首先在任一水平面上、以石油井架在該水平面上的截面形心為坐標原點O，在該坐標原點O所在的平行于石油井架待測側面的平面內建立水平設置的Y軸，在該Y軸所處的水平面內建立過坐標原點O并垂直于該Y軸的X軸；坐標原點O、Y軸和X軸形成XOY平面，過坐標原點O建立垂直于該XOY平面的Z軸，建立全局三維坐標系XYZ，然后，在垂直于待測側面的X軸上取點F作為測量點，則點F在全局三維坐標系XYZ中的坐標為(X_F，0，0)；以點F為原點，建立以F點為原點的三個坐標軸分別與全局三維坐標系三個坐標軸相平行的局部坐標系X_FY_FZ_F，測得待測面上的待測點在該局部坐標系中的坐標，通過該待測點在局部坐標系中的坐標求得該待測點在在全局三維坐標系中的坐標。

4.根據權利要求3所述的一種石油井架承載能力的測試方法，其特征在于，所述待測點的確定原則：在待測側面上選取的待測點至少應選石油井架的上端點、下端點、立柱與斜拉筋相匯點、彎曲變形明顯的部位，在相鄰兩個待測側面上相應部位選取的待測點應位于同一水平面內。

5.根據權利要求1所述的一種石油井架承載能力的測試方法，其特征在于，所述步驟7采用有限元軟件ANSYS對石油井架進行穩定性分析，屈曲分析的基本步驟：

1)定義材料的屬性，在步驟1已建立材料數據庫基礎上，只需輸入材料數據庫即可；

2)定義單元實常數，在步驟2已建立型鋼截面數據庫基礎上，只需輸入型鋼截面數據庫即可；

3)建立幾何模型，導入步驟6所重構的3D石油井架模型完成分析所需的幾何模型；

4)選擇單元類型及單元號、劃分網格，在線模型基礎上，根據構件的性質選用合適的單元，大腿、立柱、橫梁、選用梁單元，斜拉筋選用桿單元，單元選擇完畢即可對構件劃分網格；

5)邊界條件約束，首先約束大腿腳部所有方向的自由度，其次約束人字架連接點水平方向的自由度，激活預應力影響PSTRES，然后在井架頂部施加單位載荷，通過屈曲分析即可計算出特征值；

6)進入ANSYS求解器求解靜力解；

7)選擇屈曲分析的類型和分析選項；

8)再次進入ANSYS求解器，獲得特征值屈曲解，由于靜態分析中施加的載荷為單位載荷，因而其結果即為屈曲載荷；

9)打開大變形效應開關；

10)施加載荷增量，非線性屈曲分析的基本方法是逐步地施加一個恒定的載荷增量.一直到求解開始發散為止，當到達期望的臨界屈曲載荷值時，應該確保使用足夠精細的載荷增量；如果載荷增量太大，將不能得到精確的屈曲載荷預測值；

11)自動時間步長，當自動時間步長選項打開時，程序將自動地尋找出屈曲載荷；

12)施加初始擾動，在上述8)步驟預先進行了特征值分析，該特征值屈曲載荷為預期的線性載荷的上限；另外特征矢量屈曲形狀可以作為施加初始缺陷或擾動載荷的根據；

13)再次進入ANSYS求解器求解，然后進入后處理查看結果，該結果包含了石油井架的強度、剛度及穩定性分析數據；

14)通過上述分析即可預測出石油井架的承載能力。