臺風(fēng)作用下海洋井架結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險監(jiān)測及評級

摘要：

海洋井架服役期間經(jīng)常承受極端風(fēng)載荷作用，定量評估其風(fēng)載作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)并指導(dǎo)安全風(fēng)險預(yù)警尤為重要。采用有限元分析方法研究風(fēng)載作用下井架高風(fēng)險區(qū)，結(jié)合在線監(jiān)測技術(shù)采集井架在臺風(fēng)期的結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)，并建立風(fēng)載作用下井架安全評級模型，對井架現(xiàn)狀進(jìn)行量化風(fēng)險分級。應(yīng)用結(jié)果表明：井架在風(fēng)載作用下高風(fēng)險區(qū)域處在結(jié)構(gòu)不同分體的連接處，尤其是承載機(jī)構(gòu)部位；井架在線監(jiān)測設(shè)備可實現(xiàn)在臺風(fēng)期持續(xù)平穩(wěn)運行，監(jiān)測數(shù)據(jù)可為井架安全狀態(tài)監(jiān)測預(yù)警提供參考；井架安全風(fēng)險評級模型可在充分結(jié)合井架實際服役狀況及臺風(fēng)預(yù)警數(shù)據(jù)的前提下，實現(xiàn)井架量化安全風(fēng)險評級。所得結(jié)論可為臺風(fēng)期井架安全風(fēng)險預(yù)警及分級管控提供有益指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：

海洋井架結(jié)構(gòu)；風(fēng)載作用；高風(fēng)險區(qū)；安全風(fēng)險評級；在線監(jiān)測

中圖分類號：TE95

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

202402071

Risk Monitoring and Safety Rating of Offshore Derrick

Structure Under the Action of Typhoons

Zhang Shichao1，2，3 Huang Rukang1，2 Li Biaobiao1，2 Li Jianwei2，3 Chen Xiaowei1，2，3 He Baolin1，2

（1.CNOOC Safety Technology Services Co.，Ltd.；2.CNOOC EnerTech-Safety amp; Environmental Protection Co.；3.Key Laboratory for Safety amp; Environmental Protection of Offshore Oilfield，CNOOC Energy Technology amp; Services Limited）

Offshore derricks are often subjected to extreme wind loads during service，so it is particularly important to quantitatively evaluate their structural response under wind loads and guide safety risk warning.In this paper，the finite element analysis method was used to examine the high-risk area of the derrick under the action of wind load.Then，combined with the on-line monitoring technology，the structural response data of the derrick during the typhoon period were collected.Finally，a safety rating model of the derrick under the action of wind load was built to quantify the risk classification of the current situation of the derrick.The application results show that the high-risk area of the derrick under wind load is located at the connection of different structural components，especially at the load-bearing mechanism.The online monitoring equipment of derrick can run continuously and stably during typhoon periods，and the monitoring data can provide reference for the monitoring and early warning of the safety status of the derrick.The derrick safety risk rating model can achieve quantitative safety risk rating of the derrick by fully combining the actual service condition of derrick with the typhoon warning data.The research conclusions provide useful guidance for the safety risk warning and hierarchical control of derricks during typhoon periods.

offshore derrick structure；wind load effect；high-risk area；safety risk rating；online monitoring

0 引 言

海洋石油井架作為鉆修機(jī)最主要的承載結(jié)構(gòu)，在服役過程中長期承受復(fù)雜的作業(yè)載荷及海洋環(huán)境載荷雙重作用［1］。與陸地石油井架不同，海洋井架作為石油平臺高聳鋼結(jié)構(gòu)，風(fēng)載對其不利影響更加明顯。特別是近年來，超強(qiáng)臺風(fēng)引發(fā)極端風(fēng)暴頻發(fā)，使得海洋井架服役環(huán)境越趨惡劣。2019年，超強(qiáng)臺風(fēng)“玲玲”正面襲擊東海，實測最大強(qiáng)度超過17級，造成了有史以來最嚴(yán)重的生產(chǎn)和鉆井設(shè)施損失，其中部分井架均有不同程度損壞［2］。

為了掌握井架在風(fēng)載作用下響應(yīng)規(guī)律，眾多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究。文獻(xiàn)［3-4］進(jìn)行了井架風(fēng)洞試驗研究，采用測壓試驗和測力試驗有效獲取井架風(fēng)壓分布與風(fēng)載荷大小；文獻(xiàn)［5-6］采用相似理論建立井架縮尺物理模型進(jìn)行了風(fēng)載荷激勵試驗，采集了井架各部位加速度響應(yīng)與應(yīng)變響應(yīng)；文獻(xiàn)［7-8］通過建立數(shù)值模型進(jìn)行仿真模擬，揭示了不同風(fēng)載荷作用下井架結(jié)構(gòu)動力特性。大量的研究文獻(xiàn)為海洋井架防臺風(fēng)險評估提供了思路及方法，但在海洋井架防臺風(fēng)險評估預(yù)警工程應(yīng)用上還少有相關(guān)實踐。

鑒于上述情況，筆者通過分析風(fēng)載作用下井架高風(fēng)險區(qū)，融合井架結(jié)構(gòu)在線監(jiān)測技術(shù)［9-10］，通過建立風(fēng)載作用下井架安全評級模型，對井架現(xiàn)狀進(jìn)行安全風(fēng)險分級［11-12］，由此搭建了一套集應(yīng)力分析、在線監(jiān)測及安全評價為一體的海洋井架防臺風(fēng)險評估技術(shù)體系。應(yīng)用示范結(jié)果表明，該技術(shù)體系可監(jiān)控井架在臺風(fēng)期間的狀態(tài)，能有效指導(dǎo)臺風(fēng)期間井架安全風(fēng)險預(yù)警及分級管控。

1 風(fēng)載作用下井架高風(fēng)險區(qū)強(qiáng)度分析

1.1 井架整體應(yīng)力分析

為掌握井架在風(fēng)載作用下的應(yīng)力分布規(guī)律，確定井架高風(fēng)險區(qū)，對井架整體進(jìn)行了風(fēng)載作用下的有限元分析。

1.1.1 井架概況

L平臺JJ450/47型井架是以H型鋼為主大腿的前開口式無繃?yán)K“K”形自舉式井架，額定靜鉤載4 500 kN；工作高度46.7 m；井架抗風(fēng)能力為：保全設(shè)備工況（無立根、無鉤載）風(fēng)速≤63.3 m/s；等候天氣工況（滿立根無鉤載）風(fēng)速≤47.475 m/s。

1.1.2 有限元模型建立

根據(jù)井架出廠資料及歷史檢驗檢測數(shù)據(jù)，建立井架整體有限元模型。為了減少計算工作量，在進(jìn)行有限元建模時，結(jié)合井架的特點，在滿足計算精度的情況下，對井架的實際結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，建立接近實際結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型。在建立井架模型時作了以下假設(shè)：

①將井架簡化為三維空間剛架結(jié)構(gòu)，其單元為三維空間梁單元；②建模時將二層臺、天車、井架護(hù)欄、護(hù)梯等附屬設(shè)備忽略；③在井架上下體連接處建立耦合約束，模擬承載機(jī)構(gòu)的連接方式。建立的L平臺井架三維模型如圖1所示。

1.1.3 應(yīng)力分析結(jié)果

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)［13］要求進(jìn)行風(fēng)載作用下應(yīng)力分析。臺風(fēng)條件下應(yīng)力分析2種工況：等候天氣工況（無鉤載，二層臺滿立根）和保全設(shè)備工況（無鉤載，二層臺無立根），每種工況風(fēng)載施加方向包括0°、45°、90°、135°、 180°、225°、270°、315°這8種情況。0°方向（背向）風(fēng)載施加示意圖如圖2所示。

分析結(jié)果表明，井架在保全設(shè)備工況背向承風(fēng)時為最不利工況，井架高應(yīng)力區(qū)位于井架上體與井架基座的相連接的承載機(jī)構(gòu)處，應(yīng)力云圖如圖3所示。

1.2 高風(fēng)險區(qū)強(qiáng)度校核

為分析承載機(jī)構(gòu)部位在風(fēng)載作用下的應(yīng)力變化情況，結(jié)合具體事故案例進(jìn)行事故反演分析。某次超強(qiáng)臺風(fēng)作用造成C平臺井架在承載機(jī)構(gòu)處發(fā)生斷裂并致使井架傾覆，如圖4所示。事故失效模式與有限元分析結(jié)論相符，即承載機(jī)構(gòu)處是井架在風(fēng)載作用下的薄弱部位。

由于缺少實測風(fēng)速資料以及井架實際結(jié)構(gòu)性能方面的數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場情況對井架倒塌過程作初步分析。井架承受風(fēng)載后，井架上體和基段安裝的承載機(jī)構(gòu)拉脫，承載機(jī)構(gòu)防退安全銷被井架下段處耳板剪斷，井架脫出。從井架基段上部前傾近60°可知，井架在受背向風(fēng)載狀態(tài)下倒塌的同時也將井架基段折彎，井架上體完全與井架基段脫離并倒向大門（開口）方向。

L平臺井架結(jié)構(gòu)形式（包括承載機(jī)構(gòu)）均與事故C平臺井架類似，故參照C平臺井架進(jìn)行井架傾覆事故反演。計算時采用極端工況風(fēng)速64.7 m/s（該井架設(shè)計最大風(fēng)速）進(jìn)行載荷輸入，計算承載機(jī)構(gòu)處的位移，然后將其位移載荷施加至承載機(jī)構(gòu)局部模型中（見圖5），承載機(jī)構(gòu)有限元分析見圖6。

由事故反演有限元計算結(jié)果可知，承載機(jī)構(gòu)軸銷及耳板根部有明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，在承受非預(yù)期載荷時會首先受到破壞，進(jìn)而導(dǎo)致井架上部結(jié)構(gòu)與井架基段分離并倒塌，可見反演結(jié)果符合事故真實情況。由于井架風(fēng)載作用下產(chǎn)生大的位移，對承載機(jī)構(gòu)軸銷以及耳板產(chǎn)生了強(qiáng)大的剪切力，造成軸銷或耳板的結(jié)構(gòu)破壞，使得承載機(jī)構(gòu)完全失效，最終導(dǎo)致井架倒塌脫落。有限元分析結(jié)果及現(xiàn)場事故案例均表明，后續(xù)在井架設(shè)計時及臺風(fēng)來臨前要重點關(guān)注承載機(jī)構(gòu)部位。

2 臺風(fēng)期井架結(jié)構(gòu)在線監(jiān)測

為掌握在臺風(fēng)作用下井架實時狀態(tài)，收集更多歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，需要對井架做臺風(fēng)期在線監(jiān)測。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)實時獲取井架結(jié)構(gòu)響應(yīng)并及時發(fā)現(xiàn)井架隱患，進(jìn)而指導(dǎo)臺風(fēng)期間對井架結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全預(yù)警及風(fēng)險管控。

2.1 監(jiān)測方案

監(jiān)測方案選擇的監(jiān)測系統(tǒng)主要由傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電源供電系統(tǒng)、北斗系統(tǒng)、配套設(shè)備及監(jiān)測軟件等構(gòu)成。采集數(shù)據(jù)傳輸方式為傳感器→網(wǎng)線→數(shù)據(jù)采集器防爆箱→工控機(jī)（含顯示屏）/UPS→北斗傳輸系統(tǒng)發(fā)射端。井架在線監(jiān)測系統(tǒng)示意圖見圖7。

采用DH2002集中式低速在線監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)用于測點數(shù)量多、測點相對集中、采樣速率要求不高的大型結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)在線監(jiān)測與結(jié)構(gòu)安全評估。

2.2 傳感器選型

在線監(jiān)測傳感器其主要包括如下部件。

（1）應(yīng)變計。DH1101焊接式應(yīng)變計是一種特殊的電阻應(yīng)變計，繼承了通用電阻應(yīng)變計的典型特性，特別適合金屬構(gòu)件的精密應(yīng)力測量和分析，具有穩(wěn)定性好、構(gòu)造簡單、電焊安裝方便快捷、牢固可靠等特點。

（2）傾角傳感器。SCA120T雙軸電壓輸出型傾角傳感器是一款模擬電壓輸出的雙軸傾角傳感器，能同時輸出2個方向軸的傾斜度，用戶只需采集傳感器的電壓值就可計算出當(dāng)前物體的傾斜度。主要用來測量井架結(jié)構(gòu)與水平面的傾斜角度。

（3）風(fēng)速傳感器。對處于臺風(fēng)區(qū)域的井架結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)速監(jiān)測，宜選擇三向超聲風(fēng)速儀。WINDSONIC超聲風(fēng)速傳感器是一個低成本的風(fēng)速計，它利用成熟的超聲波技術(shù)，通過一個串行或2個模擬輸出提供風(fēng)速和方向數(shù)據(jù)。其具有堅固、無腐蝕的聚碳酸酯外殼，這種小型、輕便的風(fēng)傳感器特別適合于海洋風(fēng)環(huán)境監(jiān)測。

2.3 監(jiān)測設(shè)備安裝

2.3.1 總體安裝要求

為滿足總體安裝后的適用性及安全性，提出了如下安裝要求。

（1）由于臺風(fēng)期間平臺需要撤臺，在線監(jiān)測設(shè)備使用期間平臺上無人值守，故臺風(fēng)期監(jiān)測的關(guān)鍵點是持續(xù)供電，需要設(shè)計方案滿足設(shè)備要求24 h開機(jī)供電；該在線監(jiān)測系統(tǒng)用電總功率預(yù)估為100 W，能夠連續(xù)運行時間預(yù)估為7 d，滿足監(jiān)測周期要求。

（2）為避免監(jiān)測設(shè)備安裝后對作業(yè)造成干涉，需要所有電纜用不銹鋼綁扎帶進(jìn)行綁扎。電纜鋪設(shè)過程中，可以沿用原走線馬腳和線槽，無法利用的必須重新焊接馬腳和布置線槽。嚴(yán)禁直接綁扎在欄桿、護(hù)欄、梯子等結(jié)構(gòu)上。

（3）井架在線監(jiān)測系統(tǒng)各部件及連接件必須穩(wěn)固可靠，具備雙重防墜落措施；卡箍與橫撐之間加裝膠皮以防止破壞井架涂層以及雙金屬腐蝕。

2.3.2 傳感器布置

傳感器布設(shè)要充分結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、井架歷史失效數(shù)據(jù)、井架應(yīng)力分析結(jié)果及現(xiàn)場調(diào)研情況等綜合考慮。最終確定井架布置32個應(yīng)變傳感器（8個安裝部位，每個部位4個點）、4個傾角傳感器，布置方案如圖8所示。其中下截面布點位置距鉆臺面17 m，上截面布點位置距鉆臺面31 m。

2.3.3 傳感器安裝

井架在線監(jiān)測傳感器安裝要求如下。

（1）應(yīng)變傳感器上截面安裝位置處于井架二層臺截面上方約6 m的井架主立柱距邊緣5 mm處；下截面安裝位置處于距離井架下端爬梯平臺平面的截面上方約2 m的井架主立柱邊緣5 mm處。

（2）傾角傳感器的防爆箱安裝位置處于井架二層臺截面上方的橫撐H型鋼凹槽處，夾具避開井架照明燈。

（3）北斗傳輸系統(tǒng)和風(fēng)速傳感器安裝位置處于鉆修機(jī)儀表間房頂角落欄桿合適部位，以不影響鉆井作業(yè)，周邊不得有遮擋，在高處安裝為原則。

（4）數(shù)據(jù)采集器防爆箱安裝位置處于鉆修機(jī)配電間與儀表間之間外墻面；工控機(jī)（含顯示屏）、UPS應(yīng)安裝在鉆修機(jī)儀表間門口處空置位置。

2.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

在監(jiān)測期間，實時獲取井架32個應(yīng)變傳感器及4個傾角傳感器的數(shù)據(jù)，同時獲取L平臺的氣象數(shù)據(jù)。

2.4.1 應(yīng)變監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

根據(jù)氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)，選取風(fēng)速較大的2023年11月3日全天數(shù)據(jù)和2023年11月4日截止到下午4時的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)每隔300 s完成一次傳輸，所獲取的數(shù)據(jù)為井架不同位置的應(yīng)變數(shù)據(jù)，如圖9所示。為了更直觀地看出應(yīng)變值的變化，制作了井架應(yīng)變變化圖（見圖9a）。監(jiān)測期間最大應(yīng)變?yōu)?27.44 με，該鋼材彈性模量為206 GPa，故最大應(yīng)力為67.45 MPa。井架安全系數(shù)為5.12，大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定安全系數(shù)1.67［13］，因此該井架結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求。此外，結(jié)合風(fēng)速及應(yīng)變監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，當(dāng)風(fēng)速變大，結(jié)構(gòu)應(yīng)變也隨之變大。

2.4.2 傾角監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

選取2024年1月1日部分傾角傳感器的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)每隔300 s傳輸1次），經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得到不同時刻傾角的數(shù)據(jù)如圖9b所示，其中X和Y表示不同方向?；谖灰茰?zhǔn)則，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)［14］，高聳結(jié)構(gòu)在以風(fēng)為主的載荷標(biāo)準(zhǔn)組合下，其水平位移角不得大于1/75。在此次監(jiān)測中，傾角監(jiān)測點距鉆臺面31 m，故監(jiān)測處水平位移不得超過413.3 mm。經(jīng)測算，水平傾角不得超過0.764°。由圖9b可以看出，監(jiān)測期間傾角最大值為0.58°，傾角最小值為0.11°，其傾角絕對值均滿足要求。

3 臺風(fēng)作用下井架安全風(fēng)險評級

由于海洋鉆修機(jī)井架長期服役于復(fù)雜工況下，其安全等級受結(jié)構(gòu)自有狀況及外界環(huán)境等多種因素共同作用，影響其安全性能的因素較多。若要判斷各因素對鉆修機(jī)井架的安全影響程度，并綜合考慮多種影響因素同時作用下對其安全性能造成的影響，基于層次分析的模糊綜合評價法有其突出的適用性。

3.1 建立評價模型

結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)、工程經(jīng)驗及管理要求建立臺風(fēng)作用下井架安全等級評級指標(biāo)體系，模型指標(biāo)體系分為2個層級，具體見表1。

3.2 建立評語集

將評價對象井架安全風(fēng)險等級分為A、B、C、D等4個級別，建立評語集V=（較低風(fēng)險，一般風(fēng)險，較大風(fēng)險，重大風(fēng)險），并對其賦值為：V=（4，3，2，1）。

3.3 指標(biāo)權(quán)重計算

結(jié)合歷史數(shù)據(jù)建立模糊綜合評價模型，并采用“1-9標(biāo)度法”邀請相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜?，對臺風(fēng)作用下鉆修機(jī)井架安全性能影響因素進(jìn)行權(quán)重賦值。為確保賦值的客觀性及全面性，確定專家人選時充分考慮了專家的擅長領(lǐng)域及專家人數(shù)。最終從鉆修機(jī)使用單位、鉆修機(jī)設(shè)計及生產(chǎn)廠家，第三方檢驗咨詢機(jī)構(gòu)以及鉆修機(jī)維保單位等領(lǐng)域選定了共計12位專家。專家打分確定的最終臺風(fēng)作用下井架安全性能影響指標(biāo)權(quán)重見表2。

3.4 評價隸屬度矩陣確定

在建立隸屬度矩陣時充分參照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)條目量化確定，使得分級結(jié)果更加客觀。

依據(jù)文獻(xiàn)［15］8.1中的規(guī)定，井架現(xiàn)有承載能力分為4級。井架抗風(fēng)能力同樣體現(xiàn)為結(jié)構(gòu)整體的承載性能，故分級指標(biāo)的確定可參照應(yīng)力測試分級。井架結(jié)構(gòu)承載性能分級準(zhǔn)則見表3。

損傷情況依據(jù)文獻(xiàn)［16］中6.2的規(guī)定，對鉆修機(jī)結(jié)構(gòu)檢查期間發(fā)現(xiàn)的損壞定義為“嚴(yán)重”“中等”和“輕微”3類；腐蝕銹蝕情況可參考文獻(xiàn)［17］。綜合確定井架結(jié)構(gòu)完好性分級準(zhǔn)則見表4。

由于井架歷史服役情況4個指標(biāo)歷史記錄不夠完善，不能獲得十分精確的數(shù)據(jù)，故對4個指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計，依據(jù)工程經(jīng)驗進(jìn)行了分級標(biāo)準(zhǔn)的確定，井架歷史服役情況分級準(zhǔn)則見表5。

3.5 安全等級分級計算

結(jié)合海上油氣田防臺輔助支持系統(tǒng)，獲取臺風(fēng)預(yù)警信息。以2023年第14號“小犬”臺風(fēng)為例，該臺風(fēng)生成后朝西北方向移動并逐漸增強(qiáng)，于10月2日夜間與10月4日夜間2次加強(qiáng)為超強(qiáng)臺風(fēng)等級。10月4日進(jìn)入南海東部油氣田最外層警戒線區(qū)域，風(fēng)力強(qiáng)度達(dá)15級；并于4日夜間在蘭嶼站測得最大風(fēng)速95 m/s，打破中國實測最強(qiáng)陣風(fēng)記錄。臺風(fēng)“小犬”進(jìn)入南海后移動速度減緩，移動方向由偏西轉(zhuǎn)為西偏南，但強(qiáng)度未明顯減弱，于10月6日再次加強(qiáng)為強(qiáng)臺風(fēng)級并進(jìn)入南海東部油氣田紅色警戒區(qū)域內(nèi)，最大風(fēng)力48 m/s，給南海東部和西部油氣田平臺帶來較大影響。臺風(fēng)“小犬”移動趨勢見圖10。

根據(jù)臺風(fēng)預(yù)報數(shù)據(jù)，L平臺所在區(qū)域未來所受最大風(fēng)力48 m/s。收集獲取L平臺井架相關(guān)服役情況并分析，將L平臺海洋井架進(jìn)行安全等級量化分級，評定結(jié)果如表6所示。

通過對防臺風(fēng)險等級的劃分，得到各指標(biāo)對應(yīng)于評語集的隸屬度，進(jìn)而得到了該平臺鉆修機(jī)井架防臺風(fēng)險單因素評價矩陣R：

R=10000100010000100001001010000010（1）

防臺風(fēng)險評語定量化見表7。

模糊綜合評判表達(dá)式為：

B=A×R

A=0.422 60.237 70.145 80.060 80.066 70.033 10.012 30.021 0T（2）

式中：B為評判結(jié)果向量，A為評判因素權(quán)向量。

綜合評估結(jié)果D為評估向量B與安全等級賦值V的乘積，則有：

D=B×V（3）

將式（1）代入式（2）計算可得：

B=0.438 90.383 50.114 90.066 7

又V=4 3 2 1T，經(jīng)式（3）計算得D=3.202 6。

綜合評價結(jié)果3.202 6屬于（2.5，3.5）的范圍，相應(yīng)評估結(jié)果為“3”。因此L平臺鉆修機(jī)井架防臺風(fēng)險等級為B，防臺風(fēng)險評估結(jié)果為“一般風(fēng)險”。

為了有效管控臺風(fēng)作用下井架安全風(fēng)險，提出如下針對性技術(shù)措施：

（1）臺風(fēng)來臨前，依據(jù)井架評級及預(yù)警信息對影響井架整體穩(wěn)定性的關(guān)鍵部位進(jìn)行檢查并修復(fù)，確保其處于良好的狀態(tài)；井架結(jié)構(gòu)高應(yīng)力區(qū)做好檢驗檢測工作（尤其是承載機(jī)構(gòu)），確保臺風(fēng)期間無結(jié)構(gòu)缺陷；對現(xiàn)場設(shè)備固定綁扎，提高結(jié)構(gòu)抗風(fēng)穩(wěn)定性，減小由風(fēng)載荷引起的振動振幅。

（2）臺風(fēng)過境后，除了對井架關(guān)鍵部位進(jìn)行檢驗檢測，還需要進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)安全性能評估，對有損傷處征詢設(shè)備廠家進(jìn)行維修升級，提出修復(fù)加強(qiáng)措施，以滿足后續(xù)使用要求。

4 結(jié)論與展望

（1）通過有限元分析，結(jié)合事故案例反演可知：井架在風(fēng)載作用下，井架高風(fēng)險區(qū)域處在結(jié)構(gòu)不同分體的連接處，尤其是承載機(jī)構(gòu)部位。

（2）井架在線監(jiān)測設(shè)備可實現(xiàn)在臺風(fēng)期持續(xù)平穩(wěn)運行，監(jiān)測數(shù)據(jù)可為臺風(fēng)作用下井架安全狀態(tài)監(jiān)測預(yù)警提供參考。在綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益及適用性的前提下，未來可考慮研發(fā)輕量化集成化在線監(jiān)測裝備。

（3）利用基于層次分析的模糊綜合評價法，建立了臺風(fēng)作用下井架安全等級模糊綜合評價模型，臺風(fēng)預(yù)警數(shù)據(jù)應(yīng)用結(jié)果表明，該模型可實現(xiàn)臺風(fēng)作用下井架安全風(fēng)險評級。對于模型中部分指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取困難、量化打分缺少客觀依據(jù)的情況，需要后續(xù)持續(xù)調(diào)研完善，以使評級結(jié)果更加精準(zhǔn)可靠。

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第一張士超，高級工程師，生于1989年，2014年7月畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事海洋油氣鉆采設(shè)備質(zhì)量與安全技術(shù)研究工作。地址：（300457）天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。email：zhangshch18@cnooc.com.cn。2024-02-182024-07-11楊曉峰