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.     

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。     

油田修井机井架的力学分析与优化设计

修井机井架承受着主要的载荷，如果设计不当，会浪费原材料，甚至在使用中出现事故。在对修井机井架进行有限元分析的基础上，得到了一种新井架结构。改进后的整个井架应力分布趋于均匀，最大应力比原结构降低12％。受压稳定性分析表明，改进设计的整体稳定性较好，完全可以保证井架的正常工作。对井架的模态分析表明，井架的固有频率与底盘发动机、绞车的工作频率不同，因此当绞车在不同转速下工作时，不会发生共振。将有限元分析技术、结构优化技术与大型设备设计相结合，为设计师提供了主动设计的依据，提高了修井机的技术含量和设计水平，同时，也为其他产品应用结构优化设计技术提供了有价值的参考。图3表l参16     

HYX90�����޾���������ѧ����

由于修井机井架在海洋和陆地工作环境的不同决定了海洋修井机井架与陆地修井机井架失效形式的不同，文章以国产HYX90海洋修井机为例，采用国际上先进的机械设计及自动化软件Pro/E完成了海洋修井机井架在各种危险工况下的应力场分布研究，找到了该修井机井架应力的分布规律，对该修井机井架结构提出了改进意见。该设计理论及方法为石油钻采装备及工具的改造和研制新产品提供了一种新的方法。     

修井机井架的应力分析及结构改进

对修井机井架进行有限元分析，同时也对井架的应力分布及危险截面进行了分析。在此基础上，分析了几种结构形式的优缺点，并用“方案选择方法”对井架进行反复计算，得出了一些对井架设计工作具有借鉴意义的结论     

LTO—350修井机井架应力测定报告

<正> 根据石油部(80)油制装字第02号文件要求,并按“Cooper LTO-350修井机试验大纲”规定,对美制修井机的井架在负荷试验中进行应力测定,以判明井架受载后的应力分布和承载能力状况。试验是在江汉局汽车修造厂进行的。由于试验条件和仪器的限制,仅对井架主要部分做了一次分级加载静应力测定和个别点的动应力测定。     

XJ850修井机井架地震响应分析

伸缩式桅型修井机井架承受的载荷较为复杂,主要有恒定载荷、工作载荷和自然载荷。以XJ850 2节伸缩式桅型修井机为研究对象,对不同来向的地震工况进行力学分析,探究井架的最佳布置方位和在最坏布置情况下的结构强度。建模时采用经典Beam188梁单元来模拟井架的拉弯效应,利用Link180杆单元来模拟工作绳的张紧效应,并利用Mass21质量单元来模拟附属结构的重力作用。分析结果表明,底部剪力(同一地震激励)从不同方向作用在井架上时,结构的应力有所不同;若剪力沿y+方向,则井架应力最大,若剪力沿y-方向,则井架应力最小;Y型底座的前支柱处应力最大,视为危险区域,在烈度为7的多遇地震工况下,结构仍然满足API Spec 4F标准的应力强度要求。所得结论可为有效规避井架地震伤害提供依据。     

修井机井架的可靠性计算分析

油田修井机多配用车装式轻便井架。为确保其质量和使用可靠性,采用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件对井架做了静力计算,运用可靠性理论进行了井架可靠性指标分析。由计算知,井架最大载荷下的最大应力为２０９ＭＰａ,井架主弦杆材料为１６Ｍｎ,屈服极限为３４５ＭＰａ,安全系数为１.６５６,可靠性指标β０＝３.７,均能满足安全要求。井架承载时应力分布规律是：井架下体的应力小于上体的应力,应加强上体;井架上体缩口附近应力较大,最大应力位于缩口处的正面横梁;上体缩口的倾斜度大小对最大应力值影响较大;井架开口侧主腿应力比不开口侧主腿应力大。井架的正面斜撑应尽量对称布置,可使对称结构对应部位的应力相等。     

基于超声波测厚的海洋修井机井架强度分析

为评估在役井架的承载能力,采用超声波测厚仪,在海上平台现场对服役8 a的HXJJ180井架杆件厚度进行了测量,据此建立了井架有限元模型,并按16种组合工况对井架进行了强度分析。由于井架各杆件不仅承受轴向力,而且也承受弯矩作用,故单元类型选择时考虑了结构尺寸和承受的载荷;将井架下底座视为刚体,约束连接处的所有自由度。分析结果表明,海洋修井机井架受环境腐蚀较为严重,有限元分析有助于掌握各杆件在给定工况下的应力及强度特性,采用超声波测量方法可获得精确的杆件厚度数据,保证有限元模型与实际井架相符;井架在最大钩载下最大应力小于许用应力,仍可安全服役,但最大应力200.41 MPa接近许用应力,使用中应避免过载,并注意防腐,以延长井架服役寿命。     

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。     

海洋修井机井架承载能力评估及结构改进分析

海洋钻修井机井架所处环境复杂,易产生缺陷,更换困难,对其承载能力研究意义重大。对某海洋修井机井架进行现场测试,发现该井架存在初始弯曲和应力集中等缺陷。考虑这些缺陷影响,对井架进行有限元计算和承载能力评估,结果和实际测试基本相符。针对井架主腿弯曲的情况,提出2种可行的结构加固方案,有限元计算表明：2种结构能增加井架稳定性,但对强度几乎无改善,不能有效提高承载能力。     

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。     

海洋修井机应力测试加载装置设计

针对海洋修井机检测时需对井架和底座同时加载的要求,设计了专用的海洋修井机应力测试加载装置。介绍了装置的结构和工作原理,并对关键部件进行了力学分析和强度校核。现场试验表明:该加载装置安装方便快捷,加载稳定可靠,整体结构设计合理。     

K型套装井架结构建造精度与配合公差分析

海洋修井机井架结构通常为两节套装结构,在使用维护过程中需要进行起升及伸缩操作,建造精度要求高于其它结构。但井架结构缺少针对性强的产品精度标准,细节性结构规范描述不足。针对现役海洋修井机井架存在的不足进行研究分析,总结了海洋修井机井架总成建造精度实际需求,提出了海洋修井机井架总成建造精度标准,以规范井架总成建造精度标准,提高产品质量。     

基于应力测试的海洋修井机井架承载能力评价

常规井架承载能力评价方法主要采用应力测试法或有限元法,单独采用应力测试法存在杆件考察不全面等问题,而采用数值模拟时则需要进行必要的假设,这与实际情况有出入。鉴于此,采用无线结构测试系统,对某在役HXJ180海洋修井机井架进行了应力测试,得出相应32个测点的应变应力,通过对测试结果进行数据拟合,获得井架在设计钩载下的应力,在此基础上修正有限元模型,并完成其承载能力评价。分析结果表明,被测井架3个危险杆件的最大强度系数均小于1,其中最大值为0.937 8,说明该井架具有足够的强度,在设计最大载荷下仍可安全工作。     

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。     

基于动力分析的海洋K型修井机井架损伤定位

针对目前的井架损伤检测结果难以全面反映井架健康状况的问题,提出了基于固有频率变化率指纹的海洋K型修井机井架整体结构损伤定位方法。根据相似理论,运用建立的正则化频率指纹曲线对海洋HXJ125A型修井机井架存在几何和物理相似的某油田JJ160-41K型井架实验室模型进行损伤定位,结果表明在井架第11小节处确实存在损伤,这说明运用正则化频率变化率指纹法进行井架损伤定位是可行的。     

海洋修井机井架稳定性计算软件开发

为了能快速准确地对海洋修井机井架稳定性做出评价,开发了海洋修井机井架稳定性计算软件。该软件将多种稳定性计算理论和稳定性评估方法引入海洋修井机井架的结构设计领域,可根据现场实测数据对井架进行稳定性分析,还可结合ANSYS命令流对井架进行稳定性分析,并将ANSYS分析结果在软件界面实时显示,使不熟悉软件的现场人员也可以方便地对井架进行稳定性和强度校核。该软件也可用于石油钻机井架的稳定性分析,对相关钢结构稳定性评估有一定指导意义。     

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。     

修井机、车载钻机二级井架控制系统研究

针对修井机、车载钻机二级井架在立放时是否伸出到位、二级井架承载块是否打开和收井架时承载块是否被钩住等问题,研制了一套用于油田修井机、车载钻机二级井架的控制系统。该系统可以根据监控情况做出相应的控制动作,对操作人员进行语音提示,保证立放井架作业过程安全,同时提高作业效率。该控制系统在现场已使用了0.5 a,运行情况良好,既能安全生产,又能提高作业工效,具有明显的社会效益和经济效益。