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。     

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。     

套装伸缩式钻机井架的研制及应用

为适应现代钻机的发展要求 ,设计研制出JJ2 2 5 41型套装伸缩式钻机井架。该井架采用五节套装加对接结构 ,起升时上体和下体套装后共同起升 ,伸缩完上体后 ,将中体接入下体内 ,分段伸缩中体 ,运输时可将井架拆卸成独立运输单元 ,本体及附件用平板拖车及卡车运输只需 5个车次。该井架安装快捷、占地面积小 ,工作平稳 ,在现场的工业性试验中 ,整个井架的装配时间为 3h ,井场占地 5 0× 6 0m2 左右 ;使用时 ,最大起升力为 4 0 0kN ,正常作业时 ,在无钩载、满立根的情况下 ,最大抗风能力可达 36m/s。该井架非常适合我国东部的各大油田 ,具有很大的推广价值。     

中深井陆地钻机井架底座结构和发展方向

介绍了目前4000～7000m陆地钻机常用的井架底座结构形式，指出中深井钻机井架底座的发展方向是液压缸起升、模块化设计、井架和顶驱一体化设计，与先进的钻机移运技术相结合，减轻质量、提高移运性、减少安装工作量和安装时间。并对发展我国新型液压旋升式井架底座提出了建议。     

大跨距K型伸缩井架及底座试验模型设计

在介绍大跨距Ｋ型伸缩井架及底座基本结构之后，应用相似理论，阐述了模化设计的理论和方法，以及用方程分析法求物理量相似比的基本方法。推导出模型与设计机型之间应力和应变的相似方程。指出在设计制造模型时应根据试验的不同要求，有所侧重地满足各参数的相似关系。着重分析了模型试验中忽略自重和工作绳作用力而产生应力误差的原因，并提出了解决误差的方法。最后介绍了井架的其他试验和底座的整拖试验。     

双升式钻机井架及其底座静力学分析

应用ANSYS有限元分析软件,对双升式钻机井架及其底座进行了静力结构分析。在分析计算结果的基础上,确定了井架及底座结构在静力条件下受指定载荷作用时的应力和位移分布,从理论上满足了强度、刚度等方面的基本要求,找出了薄弱部位和过剩环节,为井架结构强度设计提供依据。     

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。     

深井钻机井架及底座系统的有限元静力分析

在对钻机进行工况分析的基础上,通过命令流方式用ANSYS建立了ZJ70LDB钻机井架和底座的实体模型,并采用Beam188单元进行网格划分。针对最大钩载和最大转盘梁载荷这2种工况,对井架和底座系统进行了有限元静力分析,分析结果表明,最大钩载工况下的应力和位移均较大,最大位移为28.417 mm,发生在井架顶部,最大应力为205.061 MPa,位于井架下部与人字腿上方,但此处为钻机结构的薄弱环节,使用中应加以关注,以避免失效。     

石油钻机井架底座的疲劳寿命预测

《钢结构设计规范》规定,直接承受动力荷载重复作用的钢结构构件及其连接．当应力变化的循环次数n等于或大于次时,应进行疲劳计算。井架在其工作年限里应力变化的循环次数远高于此,因此．为了确保井架工作的安全,需要对井架进行疲劳强度计算。     

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。     

钻机底座下大梁的设计计算

考虑下大梁—基础—地基的共同作用,提出了钻机底座下大梁的长度优化、横截面积设计及内力和位移分析的系统方法。采用文克尔模型为基础的等长单元有限元法,显著地提高了计算速度。最后给出弹弓式底座下大梁的设计计算实例。     

大庆-130型钻机TJ41-SY井架底座的研制和试验

介绍了新研制的TJ41-SY井架底座设计要求与结构特点。该型井架底座的现场拖运试验分为五个步骤进行:第一,用一部上海120拖拉机强拖试验;第二,用四部拖拉机挂接井架底座中部拖运试验;第三,用四部拖拉机强行牵引井架底座的一侧拖运试验;第四,用十四部拖拉机进行整体拖运试验;第五,底座原地拖动旋转180度试验。试验结果均未发现联接部位松动和底座变形等现象。     

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。     

井架与底座连接刚度对钻机振动的影响研究

为定量研究井架与底座连接刚度对钻机振动特性的影响,推导了连接结构固有频率的计算方法,建立了深井钻机井架与底座的有限元模型。在ANSYS软件中利用Combin14单元模拟井架与底座之间的连接。经模态分析得到钻机在X方向的模态参数,发现在不同的连接刚度下,前3阶模态振型基本一致,但随着连接刚度的增加,各阶模态频率均增大,第2阶模态频率增加最明显,从最低2.582 Hz提高到3.045 Hz,提高了17.93%,而最大模态位移则从23.2 mm减小至15.9 mm,说明井架之间的连接刚度对钻机振动特性具有重要影响。为确保钻机具有良好的结构动态特性,应尽可能提高井架与底座及钻机其他部件的连接刚度。     

井架和底座承载能力测试及安全性评估方法研究

由于频繁拆装、搬运等,使井架及底座构件易产生缺陷,降低其承载能力。目前采用应力测试的方法评估其承载能力,存在5个方面的不足。有限元分析方法存在建模困难,边界条件难确定等难题。提出采用相似模型、激光测距和有限元分析的方法获取井架和底座力学数据,以便在现场评估其承载能力和安全性。     

履带式钻机整体移运装置

中深井钻机的传统搬家移运模式耗时长、效率低、搬家成本高。随着对钻井成本的越来越严格的控制,诞生了各种钻机整体移运装置。介绍的履带式钻机整体移运装置的承载单元采用履带式结构,与其他类型的钻机整体移运装置相比较,它具有大模块拆装快捷、移运安全、使用寿命长、维修方便、环境适应性强等特点。     

高强度材料在超深井钻机井架底座中的应用

超深井钻机井架底座在结构形式、构件布局、主体材料的选取等方面均有较高要求,常规的井架、底座主体材料难以满足超深井钻机特定的载荷和工况要求。通过对超深井钻机井架底座的结构分析、高强度材料的性能分析与对比以及井架底座有限元强度分析,最终选择具有高强度、高冲击韧性和良好焊接性的低合金高强度结构钢Q420E作为超深井钻机井架底座主体材料,并总结出高强度材料对超深井钻机井架底座结构性能的影响以及高强度材料的应用原则。     

5000m新型液压旋升式井架底座的研制

目前常用的5000 m钻机井架底座的结构形式复杂、运输模块多、安装时间长。研制了新型液压旋升式井架底座。该井架底座承载能力大、质量轻,采用液压缸起升和下放,同时实现了远程控制;与顶驱一体化设计,移运速度快,可带1800 kN钻具整体平移。     

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.