海洋修井机井架有限元分析及结构优化

为了将海洋修井机改造成可钻调整井的钻修井机,必须依据现有修井机的设备能力和已具备的顶部驱动钻井装置,针对钻调整井的钻井参数,对其支撑系统等进行校核计算。利用ANSYS软件对某海洋修井机井架进行了三维有限元分析,得到了位移及应力分布。分析结果表明,几种极限工况下的强度不能满足要求,必须对井架采取结构加强。提出了井架结构优化和顶驱系统安装方案,通过有限元计算和结构干涉模拟,方案满足安全使用要求。     

海洋修井机底座有限元分析

在海洋修井机的设计中,计算是设计的前提和保证,也是审核的主要内容,通过采用ANSYS5.6软件对南阳二机石油装备(集团)有限公司为蓬莱19-3油田设计的135 t海洋修井机底座进行有限元分析,优化了设计,改进了结构。     

在役海洋修井机底座承载能力评估技术研究

为弥补当前海洋修井机底座承载能力评估技术的不足,提出了综合运用缺陷等效处理和有限元分析技术的在役海洋修井机底座承载能力评估技术,并通过某平台修井机底座承载能力分析实例对评估技术进行了验证。该方法采用截面锈蚀等效截面法和杆件初始弯曲等价应力法处理缺陷对底座承载的影响,并将处理结果应用于有限元分析中。实例分析结果表明,在各种工况下底座轴向强度均满足工作要求,但在最大立根载荷工况下各位置底座承载能力不足。现场实测的轴向应力值与有限元分析结果基本相同,这说明所提出的修井机底座承载能力评估理论合理。     

海洋修井机井架稳定性计算研究

对某海洋修井机井架进行了应力集中扫描检测,并利用ANSYS软件对该井架进行了三维有限元分析,得到了位移及应力分布。结果表明,个别杆件应力集中程度较严重,最大钩载工况下,井架强度满足要求。对该井架进行稳定性校核,其局部稳定性和整体稳定性足够。考虑应力集中条件下对井架整体稳定性进行计算,结果表明应力集中对井架的整体稳定性有一定的削弱作用。     

外挂井槽工况下在役HXJ90海洋修井机底座强度计算评估

为解决生产需求,某海上平台新增2×5井槽油井以及一个平台导轨。新增井槽后,整个修井机底座受力情况与原设计变化较大,加之服役时间较长,本文使用有限元法对该平台修井机底座进行了强度和稳定性校核,计算结果表明:该平台修井机底座在分析工况下的最大UC值为0.97,满足强度要求;将底座滑动导轨与平台导轨固接处的螺栓改为M64×4,则底座能满足稳定性要求。     

7000m双向移动模块钻机底座技术分析

为了获取7 000 m双向移动模块钻机(ZJ70DB)底座的力学特性,分析了该底座的主要结构特点,并用ANSYS软件建立了底座模型,在不同载荷和地震工况下对底座进行了强度计算和校核;同时在试验基地对底座进行了安装和调试工作。分析及试验结果表明:该底座为双层结构,采用双层滑移导轨实现丛式井作业,主机移动过程中实现"零"拆卸,强度及稳定性符合设计要求,底座滑移系统工作稳定,各部件性能指标达到设计要求,既可用于陆地丛式井钻井作业,也可模拟海洋丛式井钻机作业。所得结论可为陆地及海洋大型钻机的设计提供参考。     

液压修井机液压缸的稳定性仿真

液压修井机利用伸缩液压缸完成起下油管作业,为了满足液压修井机伸缩式液压缸的可靠性设计,必须对液压缸工作的稳定性进行可靠性分析。为此,建立了多级液压缸有限元仿真模型,利用ANSYS软件中的分析结构屈曲和屈曲模态技术,对液压修井机液压缸的工作过程进行了非线性稳定性分析,并根据仿真计算结果提出了该修井机液压缸的优化结构,为设计安全可靠的液压修井机提供了可靠的理论依据。     

修井机甲板导轨有限元疲劳寿命分析

以JZ9-3CEPD平台HXJ135DB海洋修井机为例,采用ANSYS通用有限元计算软件建立海洋修井机甲板导轨三维模型,以海上环境工况下得到的支反力计算书为依据,进行强度计算,得到整体应力值分布,分析应力最大点产生的原因,并提出焊接工艺的合理化建议。根据疲劳寿命理论和计算公式,计算得到应力最大点的疲劳寿命,给导轨海上维保提供依据。     

K80海洋修井机稳定性分析及加固设计

K80海洋修井机在渤海油田SZ36-1B平台新增井位作业时,可能会出现各橇块之间相对滑动或整机倾覆等问题。为此,采用StruCAD*3D三维空间梁结构分析计算软件建立结构分析模型,对修井机稳定性进行分析计算,提出修井机下移动底座加固设计和改造方案。截至目前,K80海洋修井机顺利完成了对新增井位4口井的检泵作业和2口井的大修作业,整机稳定性好,各橇块之间无相对滑动现象。因此,K80海洋修井机稳定性理论分析和计算结果正确,修井机下移动底座加固改造是成功的。     

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。     

JC30DB-Ⅱ型海洋修井绞车设计与分析

为了使海洋修井绞车的结构紧凑且可靠,实现绞车模块化和轻量化目标,在常规的JC30DB两挡绞车的基础上,利用ANSYS软件分析计算绞车的关键部件,优化绞车的总体结构布局,设计了JC30DB-Ⅱ型两挡海洋修井机绞车,满足了HXJ180DB型海洋修井机的要求。为今后的海洋修井机绞车的设计提供了一种新的设计思路。     

HXJ158C型海洋修井机有限元计算与分析

结合海洋修井机的工程设计实例,利用ANSYS软件模拟计算,对其实际结构进行简化,采用整体建模分析的方法建立整机直立工作状态和井架起升状态的有限元模型,通过静力分析和模态分析,得出前10阶固有频率都在12 Hz以内,井架的振动幅度大于钻台底座。绞车主滚筒转速0～415 r/min,相应扰动频率0～7 Hz;转盘驱动最高转速221 r/min,其扰动频率在4 Hz以内。因此,由绞车带来的扰动激励容易激发井架前6阶共振,而转盘驱动的扰动激励容易激发底座的横向左右摆动。该项研究成果可为修井机设计和使用提供参考依据。     

ZJ70DB型钻机底座承载能力的有限元分析

根据钻机底座的实际结构特点,利用有限元分析软件ANSYS建立底座三维有限元模型,对模型进行静态分析,评估钻机底座的承载能力。以ZJ70DB型钻机底座的应力分析过程为例,详细介绍了利用ANSYS来分析底座承载能力的方法。     

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.     

基于应力分析的海洋钻机井架结构可靠性分析

传统井架可靠性分析中,将结构抗力和荷载效应看作确定量,与井架实际工况不符,也不能确定安全状态下井架具体的可靠度。为此,以ABAQUS软件为工具,对该海洋钻机塔形井架进行有限元分析,提取出所需工况的应力。采用经过验证的程序对所得应力进行计算,得到该井架的构件截面可靠指标。结果表明,风载和垂直载荷情况下的可靠指标明显低于最大钩载下的可靠指标,表明不可忽视风载对海洋钻机井架的影响。     

HXJ135E人工岛海洋钻修机的研制

月东油田A岛为典型人工岛,井口呈双排直线排列,采用直线式抽油机采油,岛区空间紧凑,常规海洋钻修机不能满足作业要求。鉴于此,研制了HXJ135E人工岛海洋钻修机。该钻修机采用一体化高位钻台及管子堆场结构,可适应月东油田A岛直线式抽油机作业要求;采用小模块结构,减小设备安装对大型吊机的依赖性;采用大推力步进式液压缸移动结构,伸缩式和折叠式管线槽和电缆结构,满足钻修机丛式井移动作业要求。有限元分析与模拟试验结果表明,在各种大钩载荷下,HXJ135E人工岛海洋钻修机的强度、刚度和稳定性均满足设计要求,结构应力均符合API相关规范要求。     

自升式多功能平台5000m海洋钻机设计

为提高自升式多功能平台的作业能力和效率,满足复杂海洋环境下执行独立钻井或作为支持平台进行钻井和修井作业的要求,应用模块化设计知识、结构的组合与变异理论、有限元法和应力测试法,设计出一种新型5 000 m海洋钻机。经厂内试验、海上联合调试以及现场应用,新型5 000 m海洋钻机设计、制造、安装与使用符合相关标准及规范要求,在防爆、防渗漏、防潮、耐高温和承载能力等方面具有较高的适应性。     

无绷绳桅形海洋井架的有限元计算结果分析

对80t海洋修井机井架进行了有限元计算,分析计算结果,并针对最危险工况、危险单元、结构设计等进行了初步探讨。     

地锚桩安装位置与井架极限承载能力研究

在对修井机井架进行安全评价时,大部分研究者极少考虑到井架结构的承载能力与地锚桩之间的关系。为此,利用ANSYS软件建立井架-绷绳-地锚桩系统有限元分析模型,对地锚桩绷绳固定的理想修井机井架进行线性屈曲分析和双重非线性分析,以评定井架结构极限承载能力。以桩基础安装位置作为变量,并利用参数化编程方法,分析地锚桩位置与修井机井架极限承载能力的关系,进而得出井架承载能力的分布规律。该项研究结果可为井架现场施工提供理论依据。