JJ160/41-K型井架有限元分析与承载能力研究

文章针对目前在大庆油田广泛使用的石油钻机JJ160／41-K型井架存在的结构问题，利用I-DEAS有限元程序对该井架进行有限元分析。结果表明，该井架前部2根立柱受力最大，为井架承栽的薄弱环节；振动也较大，刚度不足。为了提高该井架的承栽能力，优化立柱的箱形截面参数，将宽高比由原来的1：2变为3：5。     

基于有限元的JJ40/225-K型井架承载能力计算方法

井架的承载能力是评估其安全性的重要参数。应用MIDAS软件建立了JJ40/225-K型井架的有限元模型,计算关键部位的最大应力。依据SY/T 6326—2008标准测试相应部位的几组应力,并线性推算该部位的最大应力。测试值比计算值高10%～12%,原因是井架构件存在损伤和变形。为了评估该井架的安全性,可以用有限元方法计算的应力值乘以井架损伤系数K来估算井架的承载能力,服役时间〈10 a,K=1.1～1.2;服役时间≥10 a,K=1.2～1.5。     

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。     

钻机井架安全承载能力评定方法研究

钻井是石油天然气勘探与开发的一个重要环节，钻机井架作为钻井设备的关键部分，其承载性能直接关系到整套钻机系统的安全运行。为了准确评定出钻机井架的安全承载能力，提出了以测试应力为基准定量评定含损伤缺陷钻机井架安全承载能力的新方法。首先建立了以测试应力为基准的参考应力修正数学模型，其次推导出以截面锈蚀、杆件初弯曲、载荷偏心等主要损伤缺陷指标所确定的修正函数，得到真实反映含损伤缺陷钻机井架力学行为的数值修正模型，实现对安全承载能力的预测。对现场某型号钻机井架进行逐级加载试验，得到了载荷与应力的关系曲线；结合现场钻机井架实际的损伤缺陷状况修正数值模型，并进行了数值仿真模拟加载试验，实测值与仿真值误差在5%以内，验证了该数值模型的准确性。最后根据仿真预测结果对该井架安全承载性能进行了评定，为提高油气勘探开发过程中钻机系统的安全运行提供了参考。     

JJ160/41-K型井架结构优化及稳定性分析

井架是钻机的重要组成部分，根据大庆油田情况，满足１５００ｍ－２５００ｍ中添井钻井需要，对钻机井架结构进行优化设计。分别对井架种类，井架截面、材料、结构和稳定性等进行分析，提出了５点优化选择结论。     

提高JJ70/39-K型井架维修质量的措施

由于使用期超长，部分JJ70/39-K型井架损坏严重。需要进行维修。但维修质量的一次合格率低。经过调查、分析，找出了影响维修质量的主要原因，采取了相应的措施，提高了JJ70／39-K型井架的维修质量。取得了很好的效果。     

局部损伤井架安全评定方法

在役钻机中,井架局部损伤缺陷普遍存在,对此既不能回避,也不能夸大,而应采取科学合理的评价方法进行评定。详细介绍了英国中央电力局对电力设备进行安全评价的CEGB R62001标准,并将其引入到局部损伤井架的安全评定中,给出了评定的步骤,结合所开发的软件给出了评定实例。评定结果表明,对存在局部损伤的井架,应按所介绍的评定方法对损伤本身进行评定,对安全评定缺陷落在非安全区的井架,应立即停用整改;对安全评定缺陷落在安全区的井架,应再按照SY/TG 236—2008标准进行综合评定。该评定方法还可用于其他油田设备和压力容器的安全评定。     

JJ160/41-K型钻机井架动态特性分析

运用I-DEAS软件．以简化的空间梁单元建立计算机FEM模型，对JJ160／41-K型钻机井架进行了设计载荷下的动力特性分析。通过对比现场测试结果，建立了JJ160／41-K型井架的动态特性评价准则。     

在役钻机井架承载能力极限状态评定方法及应用

为了准确评定在役钻机井架的极限承载能力,以极限状态评定理论为基础,给出了以应力表示的井架承载能力极限状态评定表达式。以某在役JJ300/43-A型井架为例,说明了井架剩余承载能力极限状态评定方法的具体应用过程。应用情况表明这种极限承载能力评定方法具有应用简单、评定结果可靠等优点。     

井架结构安全承载力动态参数评定方法

文章用振动理论研究井架结构频率与作用载荷的关系,对现场在用井架模型进行了数值分析,得出井架作用载荷与固有频率平方之间的线性关系.提出测试井架在不同载荷作用下的固有频率来评定其安全承载能力,并应用此方法对现场在用井架进行了测试和评定.     

JJ170/41-K型石油钻机井架结构动态响应分析

结合JJ170/41-K型石油钻机井架的工程设计实例,基于ANSYS对JJ170/41-K型井架结构进行模态分析和随机振动分析,得到井架的自振特性(固有频率和振型)和井架结构在地震激励作用下的随机振动响应,从而确定了井架结构的固有振动特性以及井架顶部在地震激励作用下的位移、加速度响应。研究结果表明:JJ170/41-K型井架的刚度满足要求,若井架失稳,主要失稳形式为整体失稳,并且在转盘最高转速下会产生共振,在地震激励作用下,井架在激励方向的振动响应尤为明显。     

基于可靠性理论的井架承载能力评定系统

基于可靠性理论的一次二阶矩极限状态设计方法,采用分布式光纤光栅传感器网络测量井架多点应力和位移数据,由根据JC法编制的Matlab程序计算井架承载能力。试验数据和计算结果均写入Access后台数据库,自动生成Word格式的评定报告。通过ADO、VBA和MatrixVB组件技术,实现了VB、Access、Word与Matlab软件的混合编程,构成了基于井架承载能力检测技术的评估系统。     

钻机井架的可靠性分析

对ZJ30/1700DB型钻机井架进行了静力结构分析,得到井架的应力和位移分布,由此分析该井架是否满足可靠性的基本要求。井架结构的可靠指标β能较好地反映出井架的承载能力,计算出井架的最小β值可判断井架的可靠性;井架整体失效概率采用失效函数计算,并分析出保护井架安全工作的措施。     

JJ160/41-K型钻井井架非线性稳定性分析

根据对JJ160/41-K型井架的结构分析,确定该井架的失稳类型属于极值点失稳,具有很强的非线性,在计算时需考虑结构几何非线性和材料非线性对结构承载能力的影响.应用ANSYS软件建立了井架有限元分析模型,对结构材料本构关系采用线性增强型的弹塑性模型.通过线性屈曲分析及非线性稳定性分析,得到结构临界载荷系数分别为4.21和2.44,计算结果表明,非线性稳定性分析可以更准确地评估出结构的稳定极限承载能力,采用非线性的分析方法更接近实际.     

JJ250/42-K型井架动态特性分析

利用有限元分析软件ANSYS11．0对前开口井架（JJ250／42-K）进行了动态特性分析。应用Subspace法求得井架前10阶固有频率及振型，采用完全法对井架在“猛拉、猛刹”工况下的动态响应做了分析，获得了井架位移响应参数，并对井架关键位置的响应曲线进行了对比。研究表明，该井架整体性能良好，井架中段及二层台是影响井架整体性能的重要部位，可以对此部位进行加强和优化。     

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。     

JJ454/49-H型海洋动态井架动力特性分析

基于大型通用有限元软件ANSYS,对JJ454/49-H型海洋动态井架结构进行模态分析和谐响应分析,得到井架的自振特性（频率和振型）和结构的响应随频率变化的规律。首先进行模态分析,确定井架结构的固有振动特性,并对井架进行了海洋波浪脉动反应测试,测得结构的动态特性与理论计算结果基本吻合;其次,对该井架进行谐响应分析,分析在正常工作载荷作用下的稳态响应,得出结构的响应随频率变化的规律,从而确定该井架的共振特性,为海洋井架的优化设计、强度校核和安全性评定提供依据。