吊环的设计与使用

本文提出吊环静强度计算不应以危险截面上的最大应力作为计算应力,而应以危险截面上的名义应力作为计算应力。吊环的疲劳寿命可通过静强度的安全裕量和钻机参数的合理选配而得到保证。     

保证吊环安全使用的“有限安全寿命”设计

本文在分析了吊环环部与吊卡的三种不同接触形式及受力计算后,提供了可供设计计算使用的钻机载荷-脉动周次的近似经验计算公式,然后介绍了吊环的“有限安全寿命”设计的方法和原理。     

用断裂力学预测吊环剩余寿命的初步探讨

本文在调查、分析吊环失效、断裂的基础上,探讨了用断裂力学预测吊环剩余寿命,测定了吊环用钢的机械性能、断裂韧性K_(IC)和疲劳裂纹扩展速率da/dN根据应力强度因子K_I和能量释放率的关系,采用二维折算厚度有限元程序,计算了吊环小环部危险断面的应力强度因子K_I,并用实物疲劳试验校核了吊环危险断面有限元应力强度因子K_I和吊环剩余寿命的计算。最后用在现场断裂的150吨吊环对各项计算进行验证,表明实测的临界裂纹尺寸和剩余寿命与计算的较吻合,能够满足钻井作业的需要。     

吊环的强度与结构设计

<正> 前言 《石油钻采机械》1978年第6期、1979年第1期和第3期连载了《与吊环和吊卡设计有关资料汇编及对若干问题的探讨》(以下简称《探讨》)。该文对250吨单臂吊环所作的强度分析是不确切的,从而导致校核计算及设计计算的错误。为此,笔者就单臂吊环的强度分析和结构设计提出自己的一些见解,并与《探讨》一文商榷。     

海洋钻机管汇设计与计算

海洋钻机管汇与海洋钻机安全和海洋环境保护密切相关,是海洋钻机重要的组成部分.为改进管汇的设计质量、提高管汇设计与相关标准的符合度,对海洋钻机管汇常用的标准、规范作了分析,提出了管汇设计的一般要求和注意事项.利用管汇应力分析软件对海洋钻机管汇进行了应力计算与模态分析,得到了管汇系统的规范应力和阀门组固有频率,进而分析得出不同用途管汇的设计关注点,以及钢架对管汇阀门组的固有频率影响.通过标准、规范分析和应力计算,使海洋钻机管汇满足了标准及规范要求,提高了设计质量,也为陆地钻机管汇设计、计算和使用提供了借鉴     

从450吨大钩试验研究谈提升设备的强度判据

本文围绕钻机提升设备强度判据式这个问题,对500短吨(450吨)大钩钩身开展了线弹性范围内的应力测试及三维有限元电算,同时又进行了弹塑性范围内的破坏性试验及极限承载能力计算。通过这些试验与分析,发现目前的计算方法存在着一定问题。在此基础上,根据钻机标准和承载特点,提出了与API 8A相一致的强度判据式。     

大模数重载齿轮齿条接触强度分析

齿轮齿条啮合系统是齿轮齿条钻机的关键设备,其齿轮齿条的强度关系到整个钻机平台的作业安全。为了校核齿轮齿条强度,根据钻机实际工况,建立大模数重载齿轮齿条啮合模型,采用有限元软件分析齿轮齿条的啮合受力情况,并进行数值模拟,研究其接触应力和应变情况。根据齿轮强度校核理论对齿轮齿条进行理论计算。有限元仿真与理论分析结果表明:有限元分析模型的简化、加载的位置和大小、接触方式、约束方式以及运算简化处理等会产生一定的误差。在误差允许范围内,有限元分析结果更接近实际工况,可作为大模数重载齿轮齿条啮合的强度计算依据。研究结果对钻机齿轮齿条机构设计具有一定的指导意义。     

SL675型水龙头强度分析与验证试验

水龙头是石油钻机提升系统和循环系统的核心部件,作业时承受巨大的静载荷和复杂的交变载荷。壳体和提环是水龙头承载的重要零件,其强度、可靠性及使用寿命直接决定钻井作业的安全可靠性。鉴于此,采用ANSYS有限元分析计算和验证试验相结合的方法,参考API 8C规范和ASME标准的相关要求,对深井钻机SL675型水龙头在典型试验工况(即13 500 k N加载条件)下的强度进行分析。分析结果表明:SL675型水龙头壳体和提环的最大应力分别为628和731 MPa,均小于2种材料的屈服强度690和758 MPa,满足设计要求;ANSYS模拟计算应力与设计验证试验应力很接近。研究结果为水龙头的优化设计提供了可靠的理论依据。     

箱叠式钻机底座的强度计算与位移分析

文章根据计算杆系结构力学、土力学和材料强度理论提出箱叠式钻机底座的静强度计算原理和方法,且对钻深3200m的钻机前开口井架底座的起升井架工况、正常钻井工况和完井前工况进行了强度和刚度计算,对其结构设计中的若干问题也提出了建议。     

XD70/14×12型运载车车架的强度计算

车装钻机车架既是行车的主要受力部件,也是钻井作业的重要承载部件,其结构设计、强度计算非常重要.应用有限元计算方法对XD70/14×12型运载车车架进行运输工况、起升工况、作业工况下的强度计算,对车架进行模态分析,得到车架的最大应力、危险工况和固有频率.提出了车架改进方法,为车装钻机车架设计、制造及使用提供了依据.     

ZJ40CDY斜井齿轮齿条钻机液压顶驱的研制

为满足斜井齿轮齿条钻机的特殊作业要求,研制了ZJ40CDY斜井齿轮齿条钻机。其中配置的DQ250Y液压顶驱采用低速大扭矩空心轴马达直接驱动主轴进行钻井作业,配备管子处理系统以高效完成管具处理。其主马达液压控制采用闭式系统,两挡切换,可实现转速和扭矩的精确控制。另外还通过增加吊环倾斜支撑臂,有效解决了斜井作业时顶驱吊环后摆问题。现场试验结果表明,该顶驱的各项性能指标均符合设计要求,能很好地满足斜井齿轮齿条钻机的工况要求。该产品的研制成功为特种作业钻机配置适用顶驱提供了新选择。     

我国钻机提升设备的强度分析与计算

本文根据钻机国家标准(GBl806—79)和钻机承载的特点,利用极限设计的概念,作者在选择一定的静强度安全系数的基础上,讨论了钻机提升设备中的受拉伸零件和不旋转的轴类零件(包括直梁、曲梁、剪切)的强度分析和计算,并给出了为保证疲劳强度所需的静强度安全系数。通过分析,本文给出了具体的表达式,便于设计计算时使用。     

钻机箱式底座的强度计算与位移分析

本文根据杆系结构力学和材料强度理论提出钻机箱式底座的静强度计算方法,并对1500m钻机底座进行了有限元分析,给出此底座整个结构的空间内力、位移和应力,还针对其结构设计的若干问题提出了建议。     

APl Spec 8A和DNV TN B105评介

<正> API Spec 8A(以下简称8A)是美国石油学会的钻井和采油提升设备规范,DNV TN B105(以下简称B105)是挪威船级社的海洋钻机提升设备技术说明。因为它们都对石油钻采设备中的天车、游车、大钩、水龙头、吊环、吊卡等重要部件的载荷定额、材料、强度条件、制造、试验要求、连接尺寸等作了重要规定,所以它们都是目前国际上公认的石油     

轻型吊环吊卡

吊环、吊卡是石油钻井的重要提升工具。以前,在大叛徒刘少奇所推行的“爬行主义”修正主义路线的影响下,按苏修的标准和材料制造的吊环、吊卡,粗大笨重,操作起来劳动强度大,又不安全。一九六六年,“铁人”王进喜同志对我们说:“你们出的吊环和苏修的一样,太重,我们三十几岁就干不动了;三十几岁刚刚对钻井这一套搞熟了,但又要改行搞别的,给国家造成多大浪费!如果你们把吊环做得非常轻,我们五十多岁也能当钻井工人,这意义是非常大的”。     

四单根立柱超深井钻机井架起升

ZJ90/6750DB-S型四单根立柱超深井钻机井架高度高、起升重力矩大,起升难度大。采用理论公式法和有限元法分别计算井架起升载荷,相互验证2种方法的计算结果,确保计算的可靠性。对风载耦合下井架的起升强度进行有限元分析,确保井架起升强度满足设计规范要求。现场应用中,实际测得的井架起升过程中最大大钩载荷以及井架最大应力与计算结果相近,井架实现安全起升,验证了计算的准确性。解决了超高、重载井架的安全起升问题。     

ZJ70DBT钻机直立移运特性研究

为提高ZJ70DBT钻机在作业现场直立移运时的安全可靠性,以有限元软件ANSYS建立的直立移运模型为基础,对轮胎承载能力、地基比压、构件强度和稳定性方面与钻机纵横向倾角的关系进行分析研究,得出提高直立移运性能的有效方法。绘制出与钻机纵横向倾角对应的关系曲线,为钻机直立移运提供指导意见。     

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。     

压力容器壳体元件基于弹塑性失效准则的强度计算新方法——一次结构法在压力容器壳体元件强度计算中的应用

我国GB 150和JB 4732标准中的多种壳体元件厚度计算方法是基于弹性分析失效准则基础上的。依据JB 4732标准,壳体元件的强度可由应用弹塑性分析的失效准则来计算。由此可发掘弹性失效强度计算方法存在的承载潜力。将GB 150中各种壳体元件在压力作用下对由弹性和弹塑性两种失效准则为基础的厚度计算公式进行推演分析和比较,从而得到全新的强度计算公式,既满足压力载荷作用下的静强度又满足压力多次加载时的安定性。以一次结构法在压力容器受压元件强度设计中的典型应用为实例,验证了该壳体元件强度计算方法比现行标准更为科学合理、又经济安全。     

钻杆弯曲断裂原因分析及预防措施

某油田在钻井过程中发生多起钻杆弯曲断裂事故,对YM35-9H井钻杆弯曲断裂事故进行了调查研究,对钻杆弯曲断裂形貌进行了分析。结果表明:钻杆断裂原因是由于井口摘挂吊环的操作工人与司钻操作配合失误,单吊环起钻所致;在单吊环起钻过程中钻杆弯曲断裂部位承受了异常的撞击、弯曲、剪切和拉伸等载荷;经过理论计算,发生单吊环起钻时钻杆所受的应力已超过材料断裂强度。为有效地防止单吊环起钻事故,建议采用带有锁紧销子的吊卡和液压卡盘。