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。     

钻机绞车滚筒轴疲劳强度校核

针对钻机滚筒轴的结构,运用疲劳损伤理论,对钻机绞车滚筒轴疲劳强度校核公式进行了推导,得到了滚筒轴疲劳强度校核通式,并给出了疲劳强度校核电算框图,适用于目前现场所有绞车滚筒轴的疲劳强度校核。     

HJJ31547海洋钻机井架的风动力学分析

对大多数的石油井架来说,一般都只采用等效静力计算方法来验证或指导井架使用。通过预应力模态分析、谐响应分析,对HJJ31547海洋钻机井架进行了风动力学计算,计算结果表明,HJJ31547海洋钻机井架没有全包覆式防风墙,也不存在大跨屋盖结构,其低阶固有频率超过2.00 Hz,井架不属于风敏感结构;海洋钻机旋转设备的振动不会引起井架共振;当暴风作用频率接近4.30 Hz时,可能对井架产生共振破坏。该项研究可有效指导井架的设计和现场应用。     

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.     

ZJ90DB海洋平台钻机井架的设计及分析

针对海洋平台钻机工作环境海风大、大气腐蚀性强及作业面积小等特点,研制了ZJ90DB海洋平台钻机井架。该井架采用具有一定大门高度的单斜塔形结构,井架体横截面为长方可拆卸、栓装封闭式钢结构框架。井架整体构件均经热浸锌防腐处理,增强了井架的抗腐蚀能力。通过对井架结构建立力学分析模型,借助于ANSYS软件对井架进行了有限元分析计算,分析结果表明,3种计算工况下ZJ90DB海洋平台钻机井架的最大应力均发生在井架主立柱大腿单元,最大应力满足API标准要求。     

一种新型钻机的井架及底座设计研究

自行设计出了一种拆装便捷、移运高效的钻机,介绍了该钻机的井架、底座模型的设计与计算情况。通过计算,井架和底座在工作、起升状态下,构件综合强度足够,满足工况要求,证实了模型方案设计的可行性。此种井架、底座适应井深3000~7000m的电驱动钻机。     

齿轮齿条钻机井架概述

齿轮齿条钻机井架是一种很有发展前景的新型钻机井架,相比于传统钻机井架,它在结构形式上有很大的突破,即动力装置被设计在了井架上。本文通过介绍齿轮齿条钻机井架的特点和分类,结合其工作原理,详细总结出了齿轮齿条钻机井架的结构特点,为今后齿轮齿条钻机井架的结构设计提供了理论基础。     

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。     

载荷对石油钻机井架动力特性的影响分析

根据石油钻机井架的结构特点,采用有限元方法对井架结构进行有限元离散,主弦杆和斜横撑杆采用2种单元截面形状的空间梁单元模拟,建立了精细的井架有限元模型,共分析计算了8种工况下的井架动力特性。探讨了石油钻机井架的自重载荷,特别是大钩载荷产生的预应力对井架动力特性的影响,得出了一些有价值的结论。     

钻机井架有限元模态分析

应用有限元分析软件ANSYS对ZJ30/1700CZ型钻机井架分别在自然状态下和有钩载状态下进行模态分析,计算得出了井架的前9阶模态频率及相对应的主振型.通过对井架的固有频率与钻机的设计工作转速的比较,并对各阶模态主振型的分析,得出该钻机井架结构设计合理的结论.     

基于传递矩阵法的齿轮齿条钻机纵向振动分析

将齿轮齿条钻机简化为线性链式连续多体系统,基于传递矩阵法建立了齿轮齿条钻机各个结构纵向振动的传递矩阵,运用矩阵乘法建立了钻机纵向振动的传递矩阵。分段计算了小车在井架不同高度和1~3km井深时纵向振动的1阶共振频率,并将模型的计算结果与软件的仿真结果进行了对比分析。研究结果表明:齿轮齿条钻机的系统振动频率主要取决于钻柱长度;井架的高度及升降小车在井架上的运动对钻机系统频率的影响很小,不会改变钻机系统的稳定性。研究结果对齿轮齿条钻机作业有一定指导作用。     

基于有限元动力模型的在役钻机井架仿真模型

为改善在役钻机井架仿真建模的精度,减小理论模型计算结果与试验结果之间的偏差,利用优化原理,基于有限元动力模型,建立了在役钻机井架仿真分析模型.依据简单实用原理,利用灵敏度分析方法确定了井架结构主要承载杆件的材料、截面形状和几何尺寸为待修正参数;以试验模态参数和理论模态参数之间的残差最小值构建优化修正函数,利用一阶搜索优化算法对待修正参数进行了优化和状态评估.以某型号在役钻机井架为例,利用该方法并结合线性屈曲法、几何非线性法、双重非线性法,对其进行了仿真建模和承载性能仿真分析,确定了该钻机井架的极限承载力、破坏形式及危险部位.仿真结果表明,经过修正后的有限元计算模型的计算结果与实验结果非常接近.说明该方法适合于对在役钻机井架的承载力预测和安全评估.     

微机在井架设计中的应用

文章概述了采用有限单元法进行井架设计计算的步骤,具体报告了ZJ15D钻机井架的电算过程,对井架设计中的若干问题也进行了讨论。     

含弯曲杆件的井架承载能力有限元分析

服役多年的钻机井架常会出现局部杆件弯曲现象。提出一种含杆件弯曲缺陷井架的建模方法，介绍了含该缺陷的井架承载能力的分析过程，并利用ANSYS9．0有限元分析软件，以ZJ40型钻机井架为例建立了含杆件弯曲井架模型，约束、加载并求解，根据计算结果分析了杆件单元应力的变化规律。     

JJ450/45-K_4型石油钻机井架可靠性评定

可靠性是石油钻机井架的一个十分重要的质量指标。井架的安全性评定单纯用安全系数来作保证是不够的 ,还应从井架的可靠性方面对井架进行评估分析 ,才能保证井架安全可靠使用。现文通过应力测试、分析计算 ,对 JJ4 50 /4 5-K4 型石油钻机井架进行了可靠性评定。评定结果表明 ,该井架的可靠性指标β≥ 3 .2 ,符合设计要求。     

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。     

伸缩式石油钻机井架的仿真计算方法

伸缩式石油钻机井架由上下2部分嵌套组成,以往的仿真计算是将井架简化为一体结构,忽略了上下井架嵌套对井架受力的影响效果。利用ANSYS有限元软件的耦合功能,对伸缩式上下井架的嵌套进行了技术处理,完成了井架承载能力的仿真分析。利用耦合单元法,考虑上下井架的嵌套作用效果,其计算结果更真实,对今后井架承载能力的仿真计算有重要的指导意义。     

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。     

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。     

JJ450／45—K4型石油钻机井架可靠性评定

可靠性是石油钻机井架的一个十分重要的质量指标。井架的安全性评定单纯用安全系统来作保证是不够的，还应从井架的可靠性方面对井架进行评估分析，才能保证井架安全可靠使用。现文通过应力测试、分析计算，对ＪＪ４５０／４５－Ｋ４型石油钻机井架进行了可靠性评定。评定结果表明，该井架的可靠性指标β≥３．２，符合设计要求。