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由于修井机井架在海洋和陆地工作环境的不同决定了海洋修井机井架与陆地修井机井架失效形式的不同，文章以国产HYX90海洋修井机为例，采用国际上先进的机械设计及自动化软件Pro/E完成了海洋修井机井架在各种危险工况下的应力场分布研究，找到了该修井机井架应力的分布规律，对该修井机井架结构提出了改进意见。该设计理论及方法为石油钻采装备及工具的改造和研制新产品提供了一种新的方法。     

海洋修井机井架风洞实验方案设计

由于海洋环境的特殊性 ,海洋修井机井架与陆地修井机井架的使用环境有很大差异。而目前国产海洋修井机井架的设计大都采用传统的设计方法 ,从而造成海洋修井机井架尺寸和质量均偏大。针对这些问题 ,开展了用于海洋修井机风洞实验室的设计 ,包括实验室的结构设计 ,硬件配置 ,测试系统的开发 ;提出采用风洞实验模拟海洋工况 ,通过实现对海洋修井机井架在不同海洋环境下的静、动态测试 ,为海洋修井机井架的设计和新产品开发提供理论和实验依据     

海洋修井机井架稳定性计算软件开发

为了能快速准确地对海洋修井机井架稳定性做出评价,开发了海洋修井机井架稳定性计算软件。该软件将多种稳定性计算理论和稳定性评估方法引入海洋修井机井架的结构设计领域,可根据现场实测数据对井架进行稳定性分析,还可结合ANSYS命令流对井架进行稳定性分析,并将ANSYS分析结果在软件界面实时显示,使不熟悉软件的现场人员也可以方便地对井架进行稳定性和强度校核。该软件也可用于石油钻机井架的稳定性分析,对相关钢结构稳定性评估有一定指导意义。     

海洋小平台修井机井架设计

在分析各种在用橇装钻机及海洋修井机井架的基础上,运用模块化技术、套装伸缩技术、旋升技术,设计了一种占用面积小,既适合单根作业,又适合双根作业,尤其适合小平台修井用新型海洋井架.     

基于ANSYS的海洋修井机井架强度分析

总结了考虑多种风载的某海洋修井机井架的不同工况,并利用ANSYS软件对其进行了三维有限元分析,得到了位移及应力分布.在此基础上,对支架进行了强度分析和校核.结果表明,该井架可满足大多数工况下的钻修井作业要求,但是不能满足在极限工况下的强度要求,必须采取结构加强.首次提出将正风向风载考虑为载荷组合工况,计算表明是合理的.     

基于遗传算法的无绷绳修井机钢丝绳与井架夹角优化设计

定绳与井架的夹角、快绳与井架的夹角,对无绷绳修井机井架的应力和变形影响很大,为了降低井架的应力和变形,用遗传算法优化了无绷绳修井机定绳与井架的夹角、快绳与井架的夹角.基于ANSYS分析了优化前后两种方案无绷绳修井机井架的应力和变形,分析结果表明,优化后的方案井架的应力和井架上天车位移减小了,优化设计方案明显改善了无绷绳修井机的结构参数.     

HXJ110海洋钻修机井架设计及强度分析

根据海洋采修一体化平台对修井机的技术要求,以及海洋特殊环境状态,设计开发了HXJ110海洋钻修机。利用ANSYS软件对该钻修机井架的作业状态、预期状态、突发状态和安装状态分别进行了有限元分析。分析结果表明,最大应力位于井架背扇底横梁一单元,最大应力值为184.3 MPa,该单元材料为Q345,屈服极限345 MPa,安全系数1.87,大于API标准的安全系数1.86;起升状态时,最大应力发生在井架下体侧斜梁一单元,最大应力值为180.7 MPa,该单元材料为Q345,安全系数1.91,大于API标准的安全系数1.67。该项分析结果可为其他海洋平台钻修机的设计开发提供参考。     

海洋修井机井架的有限元分析

海洋修井机井架的设计除能满足钩载工况外，还应满足风载工况。对井架在几种风能和钩载工况下的受力进行了模拟计算和有限元分析。结果表明：在钩载工况作用下，井架大腿的应力不是很大，应力最大值位于井架上体收口处两条前大腿上；井架的主要受力工况不是钩载，而是风载；在同一级别风速下，井架受斜向风时受力最大，背向风次之，侧向风最小；设计井架时，应尽可能减小井架的门框尺寸，以减小井架迎风面积，使风载减到最小程度。     

修井机井架动力特性及稳定性分析

根据ＸＪ３５０Ⅱ修井机井架的结构特点，采用弹簧单元模拟井架的绷绳作用力，运用ＰＴＣ公司的有限元分析模 Ｐｒｏ／Ｍｅｃｈａｎｉｃａ，建立了井架的空间梁单元刚架模型，并对井架结构进行了模态、时间历程响应及稳定性分析。分析结果表明，该型井架第２和第３阶固有频率与第４和５挡的转盘激振频率较为接近；在正常起下钻进的动应力不大，井架有足够的安全裕度。     

K型套装井架结构建造精度与配合公差分析

海洋修井机井架结构通常为两节套装结构,在使用维护过程中需要进行起升及伸缩操作,建造精度要求高于其它结构。但井架结构缺少针对性强的产品精度标准,细节性结构规范描述不足。针对现役海洋修井机井架存在的不足进行研究分析,总结了海洋修井机井架总成建造精度实际需求,提出了海洋修井机井架总成建造精度标准,以规范井架总成建造精度标准,提高产品质量。     

ZJ90/6750DB超深井钻机井架静态特性分析

以ZJ90/6750DB超深井钻机井架为研究对象,依据API Spec 4F《钻井和修井结构规范》2008-01第3版中载荷设计的要求,选取最恶劣工况对该井架进行静态分析,得到位移和应力分布规律,计算结果为设计者更好地了解该井架的静态特性提供理论基础。     

油田修井机井架的力学分析与优化设计

修井机井架承受着主要的载荷，如果设计不当，会浪费原材料，甚至在使用中出现事故。在对修井机井架进行有限元分析的基础上，得到了一种新井架结构。改进后的整个井架应力分布趋于均匀，最大应力比原结构降低12％。受压稳定性分析表明，改进设计的整体稳定性较好，完全可以保证井架的正常工作。对井架的模态分析表明，井架的固有频率与底盘发动机、绞车的工作频率不同，因此当绞车在不同转速下工作时，不会发生共振。将有限元分析技术、结构优化技术与大型设备设计相结合，为设计师提供了主动设计的依据，提高了修井机的技术含量和设计水平，同时，也为其他产品应用结构优化设计技术提供了有价值的参考。图3表l参16     

ZJ15D型石油钻机井架的瞬态响应研究

传统的通过静力或者利用最大设计大钩载荷乘以动载系数代替动载荷的研究方法对石油钻机井架进行结构分析，已经不符合现场石油钻机井架在复杂时间载荷作用下的真实动响应情况，尤其在起下钻和钻进时，钻机井架要承受瞬态冲击、钻机振动等随时间变化的载荷作用。为此，运用时间历程方法，通过模拟井架钻井时的情况，结合大型有限元ANSYS软件，对大庆油田普遍采用的ZJ15D型石油钻机井架进行了动响应计算。得出了以下结论：①在瞬时冲击下，井架动力响应的产生在钻具立柱轴向、井架侧向和前开口方向具有同时性，但最大值出现的时刻不同；②严重冲击载荷作用下，井架顶部开口方向响应最为强烈，危险时位移可达4 cm。     

JJ225/43-K型井架模型试验研究

依据相似理论设计并制造了1∶8的JJ225/43-K型井架大比例相似模型,采用结构无线测试系统对钻机井架模型进行了静、动载试验。试验结果表明,井架模型顶部受轴向应力最大,并且前面2根立柱大于后面2根立柱;部分杆件为该井架模型的薄弱环节,在现场实测中应在薄弱环节重点布置测点。无线测试系统为井架测试技术提供了一种更高效的方法。     

A形石油钻井井架结构分析

根据A形石油钻井井架的结构特点，用有限单元方法，把井架杆件模拟为空间梁单元，对井架结构进行了静态力学性能、自振特性、动态响应、稳定性等综合性能分析。由计算结果可知，井架的竖向位移及杆件中的应力值与大约载荷呈良好的线性关系，通过检测井架大腿杆件的应力值，可间接评价井架的承载能力；A形井架没有明显的局部刚度薄弱部位，低阶振型就反映了结构的整体振动形式；钻井过程中井架始终处于动态，对其承载能力进行评估时，必须综合考虑静力、动力和稳定性，才能得到符合实际的结果。     

从ZJ45L钻机的优劣论机械传动钻机的研究方向

简述了我国石油钻机的现状, 认为我国石油钻机的设计制造水平上了一个新台阶。新型ＺＪ４５Ｌ型钻机是在吸取了国内外先进技术的基础上设计制造的机械传动钻机。这种钻机在模块化设计、整体密封式并车链条箱传动、井架、底座以及气动控制等方面具有明显的优点, 但也有许多尚需改进之处。最后根据ＺＪ４５Ｌ型钻机的优劣, 提出了机械传动钻机和旧钻机的改造升级以及研制新型钻机的基本方向。     

ZJ40/2250DB型钻机井架及底座静动态特性研究

根据ZJ40／2250DB型钻机井架及底座的结构特点，建立了三维有限元模型，应用有限元分析软件对井架及底座进行了静、动态特性分析。在静态分析中，按2种工况给模型加载，并获得了可靠的计算结果。在模态分析中，计算出前4阶固有频率及其相对应的主振型，并对各阶主振型进行了分析。通过对井架及底座的固有频率与钻机设计工作转速比较，得出前4阶固有频率都在转盘的扰动频率范围内，容易发生共振。建议在钻井过程中注意检测转盘转速，避免发生共振。     

基于ANSYS5.4的A形井架结构综合分析

以JJ30 0 / 4 3—A形井架为例 ,采用有限元分析软件ANSYS5 4对井架进行了模态、瞬态动力、稳定性等分析。在建模时 ,省略掉了人字架、井架各段销子连接处 ,没有考虑排满立根等情况 ;通过模态分析得出 ,井架结构前 3阶振型以侧向和前后振动为主 ,第 1、 2阶振型能反映出井架的整体振动 ;通过瞬态动力分析得出 ,在动力载荷作用下 ,井架以前后振动为主 ,上下振动幅值小于前后振动幅值 ;通过稳定性分析得出的数据与现场数据吻合。但力学分析方法还需与实验方法结合 ,才能提高分析结果的可靠性