绷绳对石油钻机井架动态特性影响分析

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,采用单轴向受拉或受压杆单元进行绷绳模拟,并在不同数值范围内施加预紧力,通过对6种工况下石油钻机井架动态特性的计算,分析绷绳预紧力对井架动态特性的影响。分析结果表明,绷绳预紧力对井架前3阶固有频率影响较大,对3阶以上的高阶自振频率影响较小;当绷绳预紧力小于3 kN时,绷绳预紧力对井架固有频率的影响可以忽略;在3~20 kN范围内,随绷绳预紧力增大井架各阶固有频率也增加,低阶频率增幅明显;当绷绳预紧力超过20 kN时,随着预紧力的继续增大,井架振动频率将不受预紧力变化的影响。     

绷绳对石油钻机井架动态特性影响分析

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,采用单轴向受拉或受压杆单元进行绷绳模拟,并在不同数值范围内施加预紧力,通过对6种工况下石油钻机井架动态特性的计算,分析绷绳预紧力对井架动态特性的影响。分析结果表明,绷绳预紧力对井架前3阶固有频率影响较大,对3阶以上的高阶自振频率影响较小;当绷绳预紧力小于3 kN时,绷绳预紧力对井架固有频率的影响可以忽略;在3²0 kN范围内,随绷绳预紧力增大井架各阶固有频率也增加,低阶频率增幅明显;当绷绳预紧力超过20 kN时,随着预紧力的继续增大,井架振动频率将不受预紧力变化的影响。     

塔形井架绷绳系统的计算(续)

<正> 六、计算实例 基于上述理论,现以宝鸡石油机械厂生产的TJ_2—41型井架为例,说明绷绳系统的计算方法和步骤。 根据这种井架的图纸和有关资料确定的已知条件如下:     

井架绷绳受力分析及其合理使用要求

提出井架绷绳的数学模型——悬链线,并推导出考虑弹性变形的悬链线方程、绷绳张力和垂度的计算公式。借助牛顿迭代原理提出可行的适合于电算的井架绷绳计算方法和电算程序,并对典型的三种井架绷绳进行了实算。在此基础上研究了张力和垂度的关系,分析了绷绳受力及其影响因素,提出使用绷绳的合理要求。     

用绷绳增强井架断杆后的安全性

用计算实例说明,使用绷绳增强井架部分杆件断裂后的安全性是有效的。使用绷绳不但可以降低井架的内力和位移,而且可以在部分杆件断裂后避免危险杆件的失稳。     

桅式井架绷绳力的计算

根据数学分析中的悬链线理论和固体力学中的弹性变形理论,导出桅式并架绷绳力及绷绳下垂度的计算公式,提出了可行的电算程序,并以K-650车装钻机桅式井架绷绳为例进行了计算,得出了绷绳力与绷绳下垂度的关系曲线,这对桅式井架绷绳的合理使用具有重要参考价值。     

ZJ40CZ/K直立无绷绳4000m车装钻机的研制

为了满足丛林、山地、丘陵、沙漠等特殊地区油气开发的需要,设计了直立无绷绳车装钻机。该钻机吸收了国外先进技术和传统车装、橇装钻机的经验,具备优良的技术性能。与传统的车装钻机相比有以下区别:(1)所使用的运载车不同,传统车装钻机使用的是14×8运载车,该钻机使用的是8×8运载车;(2)所使用的井架不同;(3)传统车装钻机使用的是独立钻台,而该钻机使用的是模块结构。实验表明,该钻机除满足4000m钻井的生产要求外,还具有其他钻机所不能达到的工作可靠性,性能稳定性以及复杂路况下的移运灵活性。     

作业井架绷绳非线性效应对结构特性的影响分析

1．非线性效应的等效处理方法 绷绳是作业井架的重要支承，一般为钢丝绳。绷绳一端固定于井架，另一端固定于地锚桩上，只承受拉力作用。绷绳在自重和轴向力的作用下呈悬链线形，所以绷绳可用悬链方程描述，为此假设：     

塔形井架绷绳系统的计算

以数学分析中悬链线理论为基础,根据力学、建筑学的有关理论和方法,导出了井架绷绳系统(包括绷绳和地锚)的全部计算公式,并以TJ_2—41型塔形井架为例,对现行绷绳系统参数和井架抗风能力进行了分析计算。阐明了井架发生倾倒的重要原因,并就绷绳系统的合理使用提出了若干建议。     

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。     

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。     

无绷绳修井机稳定性仿真分析

对无绷绳修井机井架进行了特征值屈曲分析,得出了频率和载荷之间的关系,并确定了井架结构形式。根据整机稳定性要求,分析了工作状态时的整车稳定性,通过改进支撑方案,使整车稳定系数达到了设计要求。     

石油钻机井架结构梁单元计算精度分析

目前,对于如何提高BEAM188梁单元在石油井架结构设计中的计算精度研究不多。为此,在分别介绍BEAM188梁单元及其一次、二次和三次形函数之后,通过一悬臂梁算例,分析了一次、二次和三次形函数的适用条件,指出它们分别适合于计算常弯矩、一次弯矩和二次弯矩载荷作用。在侧风无立根条件下,对某ZJ30-1700DBF钻机井架进行了工程实例有限元应力计算。计算结果表明,井架梁结构划分为一个梁单元计算规模小,且采用二次及三次形函数具有较高的计算精度。     

JJ225/42-KC型石油钻机井架结构强度分析

根据JJ225/42-KC型井架的基本结构和受力特点,运用ANSYS有限元软件建立了井架结构有限元模型。结合ANSI/AISC中UC值方法,对该型井架进行了最大钩载工况、工作风载工况和最大风载工况等3种组合工况的强度和稳定性分析。分析结果表明,井架整体结构设计合理,具有较好的动态与静态特性和良好的总体稳定性,可满足典型钻井工况下的强度要求。最后,对JJ225/42-KC型井架的起升装置和井架大腿销轴的强度进行了计算和校核,校核结果显示强度均满足要求。     

XJ150型无风载绷绳修井机研制及应用

为满足沼泽、沙漠及井位密集地区的小修作业要求,加快生产进度,开发了一种车载自走式无风载绷绳修井设备。介绍了其结构原理及设计的关键点,并对其应用效果进行统计分析。目前该设备已在新疆油田得到广泛应用。     

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。     

井架绷绳地锚起下装置的研制与应用

针对油田现场下地锚时工作量大,矿渣和大石块填料地层靠人力旋入地锚非常困难,地锚车扭矩小遇到冻层不能下地锚及不能起出地锚的问题,通过在随车吊上增加1个大扭矩液压式地锚起下装置即可解决上述问题。地锚起下装置主要由随车吊吊臂、圆钢销子、高强度可伸缩支架吊耳、支架、液压马达、输出轴、地锚夹具、专用钻头等组成。随车卡吊可实现搬家及起下地锚功能,利用随车吊普及率高、底车可以取力、吊臂灵活等优点,把井架绷绳地锚起下装置安装在吊臂上,可方便地在井场任何位置起下地锚。采用该装置在高采、兴采、冀东等油田共计起下地锚8000套,累计缩短施工周期超过180d,创经济效益120万元。     

石油钻机前开口井架整体运移装置的设计

中深井电驱动橇装钻机中短途搬家时,传统方式时间长、效率低、成本高。随着对钻井成本控制要求的提高,为满足钻机在沙漠和平原地区系统整体平移要求,设计开发了前开口式井架整体运移装置。该钻机井架运移装置主要由整体运移吊耳、后端轮式拖车、前部连接架及牵引托架组成。现场试验结果表明,该井架整体运移装置将轮式拖车与井架部件有机结合,利用大马力牵引车作为动力源,可实现前开口井架整体运移,应用效果较好,钻机搬家过程工人劳动强度低,不但提高了钻机搬迁效率,而且有效降低了钻井成本,满足了现代钻井承包商对钻井成本控制的高标准要求。     

钻机井架的疲劳强度分析

将钻机起升机构的载荷概率密度函数与焊接钢结构疲劳计算的应力幅度法结合起来,提出钻机井架的疲劳强度分析方法。以静力计算结果为基础,对JJ60-38型井架进行了疲劳强度计算,并估算了疲劳寿命。     

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.