钻探用井架承载能力试验与安全评定

提出了基于测试应力的钻探用井架安全承载能力评定方法。以井架现场试验时杆件的工作应力为综合评定井架结构承载性能的重要指标,以与应力有关的设计参数为有限元模型输入参数的修正对象,将现场测试与有限元数值模型相结合,通过修正的有限元模型,分析了在各种载荷作用下在役井架的工作性能,应用国际上通用的API Spec 4F标准进行了安全评定。对某型号钻探井架进行了逐级加载试验,通过井架第一级载荷作用下模型的模拟与修正,复现、预测了其它八级载荷作用下的井架工作性能,预测结果误差不超过5%,验证了模型修正方法的正确性。     

基于应力测试数据的K形井架模型修正仿真研究

为建立与在役K形井架相似的仿真模型,提高仿真模型的应力、损伤数据精度,提出以井架实测应力与仿真模型对应单元应力的均方差构建目标函数,以损伤缺陷类型、位置、程度等为优化变量,杆件材料的许用应力为约束条件,先后运用ANSYS零阶和一阶优化算法的模型修正方法对含损伤缺陷的参考仿真井架进行了模型修正。结果表明:修正后模型与参考井架的测点处杆件应力相对误差在0.6%左右,该方法用于钻井井架结构承载能力检测和评定是可行和有效的。为钻机系统安全运行提供了参考依据。     

在役石油钻机井架极限承载仿真模型研究

针对在役石油钻机井架的力学特征,建立了基于双重非线性理论的极限承载仿真模型。研究了以在役钻机井架杆件的测试应力为重要指标,与应力有关的设计参数作为修正对象的仿真模型修正理论。对实验室内钻机井架模型进行的极限承载性能实验和仿真预测研究结果表明,井架模型的实际破坏位置与仿真预测结果基本一致,极限承载力误差很小。依据现场动载应变试验,应用该仿真模型分析了在油田上广泛使用的A形和K形石油钻机井架的极限承载性能,得到了井架结构的极限承载力、载荷与应力的关系以及井架破坏形式和危险部位,为钻机井架的安全平稳运行提供了重要的参考依据。     

在用井架计算机模拟试验

使用年久的井架 ,会在其杆件和联结部位产生各种各样的缺陷 ,直接影响钻井作业的安全。为了正确评定在用井架承载能力 ,提出了一种井架计算机模拟试验中等效处理计算机数值模型的方法。以现场载荷试验的实测数据为基础 ,修正计算机中结构分析采用的井架数值模型 ,得到逼近被测井架真实结构的计算机数值模型 ,然后利用该模型在计算机上进行井架逐级加载试验。实例测试和计算机载荷模拟试验表明 ,这种方法可使井架的试验和分析更加全面、准确、可靠 ,而且适用于各种类型的井架。     

基于振动参数的钻井井架安全承载力评定

通过井架结构振动理论、有限元分析和实验室简易模型的试验研究，提出了以振动频率为基准，载荷下降系数为依据诊断钻井井架结构安全承载能力的方法。根据井架的具体结构形式和受力特征，将井架简化成一根沿长度上质量均匀分布、刚度恒定的简支梁，用振动理论推导出了井架固有频率的平方与作用载荷之间存在着线性关系，并通过有限元分析对这一关系进行了验证；提出了通过测试井架在两种不同栽荷作用下的固有频率推算井架临界承载并以此评定井架安全承载能力的方法；在实验室内制作了与A型井架相类似的模型，进行了逐级载荷下的固有频率测试，分析总结出适用于井架现场评定的具体方法，最后应用此方法对现场在役井架进行了测试与安全承载能力评定。该评定方法为井架测试、安全评定提供了一个新的发展方向，对保证钻井安全将起到重要的作用。     

由单位载荷变形判定钻机井架的承载能力

为了确保在用钻机井架的安全服役，须对其承载能力加以判定。鉴于目前尚无理想的方法可供采用，特在理论分析及对井架变形、刚度和单位载荷变形进行实测并在综合考虑钻机井架各种缺陷、损伤对承载能力影响的基础上，提出了一种用单位载荷变形判定井架承载能力的新方法。实践表明，这种方法便于在钻井现场实施。     

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。     

井架结构安全承载力动态参数评定方法

文章用振动理论研究井架结构频率与作用载荷的关系,对现场在用井架模型进行了数值分析,得出井架作用载荷与固有频率平方之间的线性关系.提出测试井架在不同载荷作用下的固有频率来评定其安全承载能力,并应用此方法对现场在用井架进行了测试和评定.     

含内在缺陷海洋钻修机井架实际承载能力研究

针对含初始缺陷井架承载能力评估修正模型的不足,考虑海洋钻修机井架普遍存在应力集中这一内在缺陷,通过有限元分析计算,引入损伤系数的概念,构建海洋钻修机井架实际应力计算模型,并与现场实际模型对比,修正了理论模型。结果表明,应力集中这一内在缺陷对井架的承载能力影响较大,尤其对使用年限较长的井架必须考虑加固或更换。结合考虑损伤的海洋钻修机井架实际应力计算模型,对井架实际承载能力进行了评估。结果表明,建立的评估模型正确,可用于海洋钻修机井架实际承载能力的评估。     

有支座沉陷缺陷的钻机井架有限元仿真研究

井架在油田服役多年后,会出现各种服役缺陷(如井架支座沉陷),这对井架结构承载能力的影响非常大。鉴于目前各油田对井架进行检测的方法受现场工况条件所限,不能真实测出井架实际设计载荷的情况,提出一种有支座沉陷缺陷钻机井架的建模方法,利用计算机仿真方法,模拟井架加载试验。该仿真分析模型对有服役缺陷钻机井架的可靠性处理、剩余寿命计算、维修技术等具有较大的应用价值。     

电动变频钻机

交流变频钻机是为满足油田深井勘探开发需要而开发的电驱动钻机,钻机基本参数符合SY/T5609—1999《石油钻机型式与基本参数》的规定,主要配套部件符合API标准,满足并适应国内外陆地、沙漠、浅滩等地区的钻井条件及工艺要求,适用于以41/2in钻杆,钻井深度为4000～7000m的油气勘探和开发。在实际使用方面,交流变频钻机得到用户的充分肯定,性能先进,安全可靠,自动化程度高,满足HSE的要求。钻机的技术性能和可靠性达到国际先进水平。该系列钻机的成功研制体现了我国在钻机方面自主创新的能力,扩大了我国钻机的影响力,增强了我国石油装备制造的整体实力,取得了显著的经济效益和社会效益。     

塔里木地区超深井钻机配置

钻井装备的制造及配套直接关系到勘探开发水平和钻井效益。为给定的井选择合适的钻机,对实现技术经济和社会效益,完成既定的油气勘探目的都具有十分重要的意义。根据塔里木地区超深井的实际情况进行了钻机优选,得到了优选配置方案,并提出了改进意见。     

海洋钻机井架剩余承载能力测试和计算

运用ANSYS有限元软件建立了某海洋钻井井架的三维分析模型,计算了钩载为424 kN时的应力,与测试结果吻合。应用该模型对原设计井架和现役腐蚀减薄井架分别进行了受力计算,结果表明,由于型钢壁厚减薄,井架中轴向应力增加了22%,为保证安全作业,井架需降级使用。计算该井架的剩余承载能力,最大钩载降到4 920 kN是安全的。     

山地地震勘探取芯钻具设计及钻井方法

根据油气勘探的地质地理条件设计合理的钻井方法,并根据不同的钻井方法配置合适的钻机具,可提高钻井效率、节约成本。本文详细地介绍了石油勘探使用的两种山地取芯钻具的结构及钻井方法,通过新钻井工艺的推广应用,不仅能减少破岩过程中的能量消耗、降低动力配备、减轻整套钻机的重量,也可降低粉尘污染,提高施工人员的健康安全系数。     

8 000 m四单根立柱自动化钻机研制

目前,石油钻机多采用三单根立柱进行钻井作业,管柱处理多以手动操作为主。为了提高钻井效率、降低钻井成本、改善工人作业环境、提高钻井作业安全性,研制了8 000 m四单根立柱自动化钻机。从钻机总体方案、关键系统方案、关键技术及试验等方面对该钻机进行技术分析。通过试验证明,8 000 m四单根立柱自动化钻机适应能力强、自动化程度高、作业效率高、作业安全。该钻机为石油勘探开发提质增效提供了有力的装备保障,具有良好的推广价值。     

关于提高国产钻机国际竞争力的思考

近年来,随着油气资源勘探开发的加快、石油行业走出去战略的实施,我国石油钻井装备制造业的发展迎来了高速发展期。在技术上得到了迅速提高,有力地支持了钻井技术服务的发展。在简述了我国石油钻机发展经历的基础上,重点分析了我国石油钻机的技术现状,并从多方面指出了国产石油钻机与国外石油钻机的水平差距。为了提高国产钻机的国际竞争力,提出了一些有益于促进我国石油钻机技术进步的建议。     

ZXJ30CZ/K型钻机的开发研制

为适应丛林、山地、丘陵等特殊地况条件下的油气开发，在总结小吨位车装修井机和大吨位撬装钻机优点的基础上，研制了直立无绷绳3000m车装钻机。该钻机结构简单、性能稳定，能够完成复杂地质条件下的钻井作业，是一种很有发展潜力的钻机。     

在役钻机井架极限承载性能分析

1. Introduction At present, there are more than one thousand oil field drilling masts operating in China, most of which are always being used in formidable field conditions. Various defects and damages can exist in these masts’ member bars, the knock-off…