四单根立柱超深井钻机井架液压辅助起升机理

ZJ90/6750DB-S四单根立柱超深井钻机的井架是国内最高的K型井架,超高重载特性使得其起升难度非常大;同时钻机的自动化升级改造,配套多套自动化装备,进一步增加了井架的重力、起升重力矩和难度。为更好地解决四单根立柱钻机井架起升难题,利用有限元方法开展了井架起升载荷及井架起升强度计算分析,在不改变井架主体结构尺寸的前提下,提出了通过增大初始起升角度来降低井架最大起升载荷的方案,并成功研制了液压高支架以辅助井架起升。现场应用情况表明:液压高支架辅助井架起升安全可靠,解决了升级后四单根立柱钻机重载超高井架的安全起升难题。研究结果为超高重载井架的起升作业提供了重要的理论和实践支撑。     

JJ675/48-K型井架起升过程力学分析

井架在起升过程中的力学分析比较复杂,很难采用理论计算的方法得到。为了保证井架及其起升系统的安全,以JJ675/48-K型井架为例,采用SAFI 7.1软件建立模型并模拟该井架的起升过程。分析了在不同起升角度时井架和钢丝绳的受力,得到了最大起升力、最大钩载及井架各构件的强度、刚度。为井架的结构设计和现场起升提供依据。     

ZJ70DB型钻机井架起升过程有限元仿真分析

针对ZJ70DB型钻机井架起升过程,在结构分析的基础上,应用ANSYS有限元软件建立了钻机起升过程中12个位置的有限元分析模型.计算得到井架在起升过程中井架起升力及钻机底座、井架、人字架的最大应力和应变.有限元计算结果分析表明,ZJ70DB型钻机在井架起升过程中井架上起升大绳安装处应力较大,需进行重新加固,其他结构是安全可靠的.     

9000m自升式海洋井架的研制

针对深海深层油气资源的勘探开发不断深入,海洋勘探对深海工程装备的勘探井深要求提高的现状,研制了9 000 m自升式海洋井架。该井架采用直立无绷绳、多节套装、自升式、K形结构,自带起升绞盘,安装方便且占地面积小。井架采用小模块设计,每个模块总质量小于17t,满足海洋平台现场吊装要求。井架本体及关键受力部件采用热喷铝防腐处理及喷涂海洋防腐油漆工艺,满足海洋环境防腐要求。井架载荷试验结果表明,在最大试验载荷6 750 k N时,井架最大应力部位的应力值为148.2 MPa,该部位井架材料屈服强度为325.0 MPa,由此得井架的安全系数为2.19,大于API Spec4F所要求的安全系数1.67,因此井架强度满足要求。9 000 m自升式海洋井架的成功研制,将进一步推动深海深层钻井装备的国产化。     

一例K型井架起升局部结构开裂原因分析

针对某海洋平台上修井机的K型两节套装井架主体结构出现局部开裂的问题,校核了井架开裂部位构件的结构强度和焊缝强度。分析了该井架在起升过程中各种非理想载荷的施加对井架局部结构强度的影响。该井架出现局部开裂的原因是结构设计不合理,焊缝强度不足。提出了与井架起升相关的主体结构局部改进方案,以及提高焊接检验等级的措施。     

钻机井架动态应力适时响应分析与研究

主要以石油钻机井架起升和下放两种工况为例,对井架动态应力适时响应系统和分析方法进行了研究,通过实测数据分析,得出了两种工况井架动态应力分布的差异,并且指出了井架起放过程应力变化的趋势及危险阶段,保证了钻机井架起升和下放安全作业,为钻机井架在处理一些特殊工况,如接卡等,需要对井架施加较大载荷时提供监控,为公司的重点井位实施全程监控,以确保生产过程的安全.     

滩海勘探螺旋钻机井架的有限元分析

利用ANSYS软件对自行研制的滩海勘探钻机的井架进行了有限元分析，得到了井架在起升和几种工作状况下各杆件的应力分布。分析了最大应力值及其所在的位置，校核了井架的可靠性，最后对井架进行了稳定性分析，求得了井架结构的失稳载荷。计算结果可以评价井架设计方案的合理性，特别是井架起升和工作状况的可靠性。     

新型车载式作业井架静动态应力测试与分析

大型修井机井架的强度是保证正常修井作业的安全指标。利用电测方法．对新研制的40型修井机井架进行最大负荷下的静态应力测试和额定负荷下的动态应力测试，指出组成井架上节的2根后腿的根部受力较大，应对其进行加固或改进；载荷下降过程的动载系数较起升阶段大1．3倍，设计该井架时应考虑。     

基于SAFI的液压缸起升式井架起升过程分析

通过对液压缸起升式井架起升过程的分析计算,阐明了起升力变化趋势,便于液压缸参数的选择以及井架的受力分析。利用有限元计算分析软件(SAFI)对井架起升工况进行了模拟计算,校核了起升工况下的井架强度,标明了起升工况下井架的薄弱点。与钢丝绳井架起升方式进行对比,指出了两者起升受力形式的不同之处,为液压缸式起升钻机的设计提供理论参考。     

修井机井架起升油缸回路分析与设计计算

修井机井架较长 ,重心距旋转轴距离较大 ,重力力矩大 ,导致起升油缸承受载荷大 ,因此井架的起升和降落存在一定的风险 ,而且井架降落时 ,可能产生重力超速现象。通过分析起升油缸回路的工作特点 ,提出采用换向阀节流限速、单向节流阀限速及平衡阀限速 3种方式 ,可有效地防止重力超速现象的发生。最后对起升油缸回路进行了设计计算 ,并指出设计中应注意起升油缸回路中必须设有限速措施、油缸卸载与双缸的终端同步、排出油缸和系统的空气、合理设置末级活塞回缩终端位置及过载保护等问题。     

基于API标准的浮式平台塔形井架有限元计算

半潜式钻井平台的塔形井架承载大、高度高、工况恶劣,需重点校核其变形和应力。以某塔形井架结构及海洋环境数据为对象,建立井架有限元模型,采用API Spec 2C—2004规范确定井架的等效计算载荷,通过ANSYS软件模拟计算设计载荷作用下井架的变形位移及应力分布。结果表明,井架可满足正常作业工况下的强度要求;但在设计生存工况下井架的最大变形发生在井架顶端,达到30.28mm,最大应力发生在井架地脚与平台连接处,达到305 MPa,接近材料的屈服极限,需要引起高度关注。研究结果可为半潜式钻井平台井架设计计算与安全评定提供一定的参考。     

9000kN深水钻机井架设计与试验

深水钻机井架在作业过程中不仅要承受环境载荷和操作载荷,还要承受由于平台运动而产生的动力载荷。在分析9 000 kN深水钻机井架设计要求的基础上,确定了井架的主要技术参数和结构方案,即选择单斜瓶颈式塔形结构,有效高度64 m;同时应用有限元分析软件SACS对井架进行了计算分析,并依据相似原理设计了井架的缩放模型,对模型井架进行了动态载荷和最大钩载荷联合加载。分析结果表明:井架在操作工况和风暴工况下的最大UC值分别为0.984和0.933,满足API Spec 4F规范;模型井架的最大Von Mises应力为126.12 MPa,结构的安全系数为1.67,验证了有限元计算的正确性。所得结论为我国的海洋井架设计提供了参考。     

钻机井架的疲劳强度分析

将钻机起升机构的载荷概率密度函数与焊接钢结构疲劳计算的应力幅度法结合起来,提出钻机井架的疲劳强度分析方法。以静力计算结果为基础,对JJ60-38型井架进行了疲劳强度计算,并估算了疲劳寿命。     

JJ450/45-K井架起放过程应力状况分析

通过采用无线遥测应变测试分析系统对JJ450/45K型石油钻机井架在起升和下放过程中关键点的应力变化过程进行监测,实现了数据的连续采集。通过对两种工况下井架的应力分布状况的分析,总结出井架在起放过程的不同阶段应力分布与变化规律,指出了井架起放过程中应力变化的趋势及危险阶段。通过该系统的应用,实现了对井架动态应力的适时监测和分析,保证了钻机井架起放过程的安全,同时,通过对钻机井架在处理一些特殊工况（如解卡等）需要对井架施加较大载荷时提供全程实时监控,以确保生产过程的安全进行。     

ZJ90/6750DB型钻机井架及底座强度分析

结合ZJ90/6750DB型钻机工程实例,建立力学模型并计算出起升工况下快绳和起升大绳拉力,以及主要杆件最大受力,对井架和底座主要杆件进行初步校核。使用SCAS软件对井架和底座进行在位和起升的详细结构校核。计算结果为钻机的设计制造及可靠性分析提供理论依据。     

JJ450/45-K型井架起升过程动态特性分析

JJ450/45-K型井架是ZJ70/4500DBF型钻机的重要组成部件之一,主要分析了JJ450/45-K型井架起升装置模型的动态特性。在不同绞车转速下,对井架起升过程中角速度和角加速度进行分析,得出了绞车转速对起升过程的影响规律;对起升过程中井架主体的受力进行分析,得出了井架的最大受力位置,为井架结构强度设计提供依据。     

W11-4油田修井机井架承载能力检测与评定

对于长期在海上服役的井架,由于腐蚀、杆件弯曲等缺陷的存在,在进行井架承载能力检测时应变片的粘贴位置对检测结果有直接影响。为此,在井架承载力检测前,首先通过有限元的思想,在ANSYS软件中进行分析计算,通过计算井架的加载应变可以得到最大应变和应力,再与传统贴应变片的方法相结合。应用该方法对W11-4油田A平台修井机井架承载能力进行了检测,并应用各测点的应变-载荷回归关系对2次测度结果进行了线性外推,得到额定载荷900kN作用下的压应变。为了验证检测结果的准确性,计算了该井架承受900kN载荷时的应力和应变,发现其结果与实际检测评定结果可相互验证。     

井架起升过程的有限元仿真分析

利用ANSYS软件对井架的起升过程进行仿真分析,得到了不同起升角度时的快绳拉力,分析了井架起升过程各杆件的受力分布。所得到的计算结果可以评价井架起升方案的合理性,为满足井架起升工况的可靠性设计提供理论依据。     

JJ225／42．5型井架整体起升时的应力及其测量

在整体起升ＪＪ２２５／４２．５型П形井架时进行了静、动态应力测量，共布点７２个。测量结果表明，人字架最大应力１２０．８ＭＰａ，井架最大应力１９１．２ＭＰａ，实际测量应力值与理论计算值十分接近，说明起升方法正确。影响应力的因素有起升钢丝绳的缠绕方法、钢丝绳两端在井架上的固定位置和井架各段的制造精度。六次起升实践表明，起升拉力最大达８５０ｋＮ，起升时平稳，无晃动、遇阻现象。     

折叠人字架式井架研制与应用

传统钻机的井架底座在起升后井架和人字架均在钻台面以上,占用了钻台空间,并且底座起升过程之中存在重心偏斜现象,影响起升平衡。折叠人字架式井架的优点是在井架起升后,将人字架折叠至台面以下,增大了钻台上的实际使用面积,采用分体结构起升,平稳无偏斜。通过井架起升力及钩载计算以及三维建模分析,对井架底座在各个工况下进行强度分析,以满足新型钻井市场对钻机结构型式和功能等方面的特殊使用要求。