新型钻机井架及底座设计模型

目前我国油田正在使用的中型、重型模块钻机的井架和底座结构都不适合快移式钻机 的要求,为此,在分析我国钻机井架、底座现状的基础上,提出了快速移动、快速安装的新型钻 机井架、底座的设计原则和标准,同时还对其设计模型和设计特点作了详细的论述。这种新型的 模型除充分考虑了拆装便捷、移运高效外,还应用液压油缸自动举升和控制技术,是一种具有全 新理念的快速移运、快速安装的钻机。     

K型井架和双升式底座的结构静力分析

根据ZJ40/2250DB型变频调速电驱动石油钻机的K型井架和双升式底座的实际结构特点,建立了它的三维有限元模型,按2种工况对井架及底座的有限元模型加载,应用专业有限元分析软件ANSYS9.0进行分析计算,给出了计算结果。结果表明,该型钻机的井架及底座满足强度、刚度要求。     

K型井架和双升式底座的结构静力分析

根据ZJ40／2250DB型变频调速电驱动石油钻机的K型井架和双升式底座的实际结构特点，建立了它的三维有限元模型，按2种工况对井架及底座的有限元模型加载，应用专业有限元分析软件ANSYS9.0进行分析计算，给出了计算结果。结果表明，该型钻机的井架及底座满足强度、刚度要求。     

大庆130型钻机井架和底座的改造

通过对大庆130型钻机现状的分析，提出了经济、适用的改造方案，并进行了设计计算。通过现场试验认为该方案是可行的，并取得了一定的经济效益。     

ZJ40／2250DB型双升式钻机井架及底座结构静力分析

根据钻机井架及底座的实际结构特点，建立了它的三维有限元模型，按2种工况对钻机及底座的有限元模型加载，应用专业有限元分析软件ANSYS9．0进行分析计算，给出了计算结果，结果分析表明ZJ40／2250DB型双升式钻机井架及底座满足强度、刚度要求。     

起升中四腿落地式K型井架及底座的应力分析

针对在用四腿落地式K型井架在起升中井架与底座存在的问题,文章以JJ162/42-K型井架为例,采用I-DEAS有限元软件对起升过程中处于各角度时的井架及底座做了应力分析,并将其结果与两腿落地式K型井架进行了比较。分析表明,四腿落地式K型井架及底座在井架刚起升时,应力值较大,存在安全隐患。为了增强在井架起升过程中底座的安全性,建议在底座上井架2个铰支座之间加焊加强钢板,并加大井架前立柱铰支座的尺寸。     

一种新型钻机的井架及底座设计研究

自行设计出了一种拆装便捷、移运高效的钻机,介绍了该钻机的井架、底座模型的设计与计算情况。通过计算,井架和底座在工作、起升状态下,构件综合强度足够,满足工况要求,证实了模型方案设计的可行性。此种井架、底座适应井深3000~7000m的电驱动钻机。     

井架实验模型设计

井架是重要的石油钻井设备,在其新产品的开发和研制过程中,利用大比例模型进行井架各种性能实验是一种既经济又行之有效的方法。本文应用相似理论推导出井架实验模型几何参数及各物理量与井架原型之间的相似关系,讨论了井架模型设计中的具体问题;对一些无法满足的相似条件,提出了具体解决办法。     

井架模型极限载荷试验

为了研究井架承载至破坏整个过程,利用相似模型进行井架试验是非常必要的。应用相似理论制作了1∶13.3的JJ315/43—A型井架相似模型,在该模型上进行了井架安全承载试验与井架压溃破坏试验。由井架安全承载试验结果可知:井架上段为受力较大部位;井架立柱测试应力与大钩作用载荷呈线性关系。井架压溃试验发现:井架破坏发生在井架上段;实测井架模型大钩极限载荷为19.0kN,与双重非线性有限元分析计算结果基本一致,其相对误差在5.0%以内,证明以这种方法预测井架原型极限载荷是可行的。     

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。     

基于数字散斑相关法的模型井架测试试验

针对现有井架应变电测法存在劳动强度大、低温环境适应性差、测量点有限等不足,提出了采用数字散斑相关法进行井架检测的思路。在介绍数字散斑相关法的基本原理和试验仪器的基本组成之后,对模型井架的测试试验情况进行了详细介绍。分析结果表明,位移测试结果与计算机模拟结果符合性良好,在修正模型后,位移和应力的模拟结果与测试结果基本一致。认为可以用数字散斑相关法对井架进行检测评价,而且采用该方法能有效发现井架载荷偏心和基础下沉等缺陷,但该方法在推广应用之前还需要做进一步研究和试验。     

基于ANSYS优化设计的井架模型修正

建立一个能够反映井架真实结构状态和实际工作性能的有限元模型是进行井架检测和安全评估的第1步。根据实验室井架模型的实测模态数据,采用基于特征值灵敏度的优化设计方法对实验室井架模型进行了有限元模型修正,分析结果为实际工作井架的检测和安全评估工作提供了重要依据。     

深井钻机井架及底座系统的谐响应分析

为研究转盘偏心旋转对钻机结构的影响,建立了钻机井架及底座的有限元模型,并对钻机进行谐响应分析,计算出钻机底座发生共振的频率、共振幅值和共振幅度最大的方位。计算结果表明,钻机底座在X向位移响应最大,激振频率也最低,共振频率为5.75 Hz,相比其他方向而言,X向比较薄弱,在结构上应适当加强;在X向谐响应分析中,X向是钻机在激励力作用下的主振方向;在Y向谐响应分析中,Y向是在此激励力作用下的主振方向;在Z向谐响应分析中,Y向是在此激励力作用下的主振方向。     

超深井钻机井架底座特点分析

井架、底座作为石油钻机的主要部件,其结构方案的优劣很大程度上影响和决定着钻机方案的优劣,在超深井钻机设计中,井架、底座技术更是钻机的关键技术之一.通过对9000m及以上超深井钻机井架、底座的特点及典型结构进行分析,提出了超深井钻机井架、底座技术方案和设计要点.     

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。     

在用井架承载能力及使用寿命测试系统的研制

在用井架承载能力及使用寿命测试系统能在钻井作业现场快速测出井架的最大承载能力、可靠性以及使用寿命。该系统研究属国内首创，达到国际先进水平，已用于辽河油田２０部开架的测试，创效益２６６．８万元。     

SJY-18型试油井架优化设计

在满足井架使用要求的前提下,运用空间有限元计算方法,对传统的ＢＪ２－１８型试油井架进行优化设计。优化过程主要分两部分完成：首先分析试油井架的受力状况,建立力学模型,并设定力学模型的边界条件;用有限元法进行强度和刚度计算,对井架进行尺寸优化和几何优化,按等强度原则确定井架优化后的各截面几何尺寸。优化后的ＳＪＹ－１８型试油井架经过测试后完全达到设计要求,即强度与原井架相当,刚度及稳定性满足使用要求,经优化设计的井架比原井架质量减轻２０％,目前,该试油井架正在江苏油田推广使用。     

钻井全尺寸综合模拟试验装置中井架结构静动力有限元分析

采用有限元法对钻井全尺寸综合模拟试验装置中并架所作的结构静动力分析表明，该结构设计满足强度和刚度要求。井架结构第一阶固有频率在正常工作位置时为１５．４４Ｈｚ，在最低工作位置时为１６．８８Ｈｚ。当使用三牙轮钻头的工作转速变化范围为３５～３００ｒ／ｍｉｎ时，井架不会发生共振。