JJ675/48-K型井架起升过程力学分析

井架在起升过程中的力学分析比较复杂,很难采用理论计算的方法得到。为了保证井架及其起升系统的安全,以JJ675/48-K型井架为例,采用SAFI 7.1软件建立模型并模拟该井架的起升过程。分析了在不同起升角度时井架和钢丝绳的受力,得到了最大起升力、最大钩载及井架各构件的强度、刚度。为井架的结构设计和现场起升提供依据。     

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.     

基于SAFI的液压缸起升式井架起升过程分析

通过对液压缸起升式井架起升过程的分析计算,阐明了起升力变化趋势,便于液压缸参数的选择以及井架的受力分析。利用有限元计算分析软件(SAFI)对井架起升工况进行了模拟计算,校核了起升工况下的井架强度,标明了起升工况下井架的薄弱点。与钢丝绳井架起升方式进行对比,指出了两者起升受力形式的不同之处,为液压缸式起升钻机的设计提供理论参考。     

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。     

JJ450/45-K型井架起升过程动态特性分析

JJ450/45-K型井架是ZJ70/4500DBF型钻机的重要组成部件之一,主要分析了JJ450/45-K型井架起升装置模型的动态特性。在不同绞车转速下,对井架起升过程中角速度和角加速度进行分析,得出了绞车转速对起升过程的影响规律;对起升过程中井架主体的受力进行分析,得出了井架的最大受力位置,为井架结构强度设计提供依据。     

折叠人字架式井架研制与应用

传统钻机的井架底座在起升后井架和人字架均在钻台面以上,占用了钻台空间,并且底座起升过程之中存在重心偏斜现象,影响起升平衡。折叠人字架式井架的优点是在井架起升后,将人字架折叠至台面以下,增大了钻台上的实际使用面积,采用分体结构起升,平稳无偏斜。通过井架起升力及钩载计算以及三维建模分析,对井架底座在各个工况下进行强度分析,以满足新型钻井市场对钻机结构型式和功能等方面的特殊使用要求。     

起升中四腿落地式K型井架及底座的应力分析

针对在用四腿落地式K型井架在起升中井架与底座存在的问题,文章以JJ162/42-K型井架为例,采用I-DEAS有限元软件对起升过程中处于各角度时的井架及底座做了应力分析,并将其结果与两腿落地式K型井架进行了比较。分析表明,四腿落地式K型井架及底座在井架刚起升时,应力值较大,存在安全隐患。为了增强在井架起升过程中底座的安全性,建议在底座上井架2个铰支座之间加焊加强钢板,并加大井架前立柱铰支座的尺寸。     

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。     

不压井修井机井架起升过程仿真分析

为了得到不压井修井机井架在起升过程中液压系统的双级液压缸对系统动态性能的影响及井架内力的变化情况,基于AMESim软件的HCD库,采用2个单级液压缸级联方式建立二级液压缸的模型并进行仿真研究。针对不同的起升角度,对不压井修井机井架进行了起升过程的有限元仿真分析及综合分析比较。通过仿真曲线,验证液压系统建立的正确性,并得出多级液压缸在换级时,由于流量发生突变,将产生较大的液压冲击和波动;井架在起升的初始位置受到的应力和位移都最大的结论。可为此类新型修井机的设计及改进提供理论支持。     

井架结构形式及其起升安装方式探讨

介绍了钻修设备井架的几种不同结构形式及其优缺点,讨论了各种结构井架的起升安装方式,分析了各种起升安装方式的优缺点,总结了各种结构井架适用范围及其起升趋势。     

实验室井架模型的动态测试研究

井架倒塌事故时有发生,因而合理地预报出井架结构的实际承载能力,已成为石油井架安全评定理论研究的重要内容。首先用振动分析理论研究了井架结构承载能力与其动态参数之间的关系,并通过实验室井架模型的动态测试结果从实验方面验证了二者之间的关系。在此基础上,提出井架结构安全承载力动态参数评定方法,并应用此方法对实验室井架模型进行了安全评定。为了保证评定结果的可靠性,提出在实际应用中测试大于井架额定钩载的10%的2种不同载荷值下,井架结构固有频率的井架安全承载力评定方法。该方法揭示了井架承载能力与其结构固有频率参数之间的关系,开辟了石油井架动态测试与安全评定新的途径。     

A形石油钻井井架结构分析

根据A形石油钻井井架的结构特点，用有限单元方法，把井架杆件模拟为空间梁单元，对井架结构进行了静态力学性能、自振特性、动态响应、稳定性等综合性能分析。由计算结果可知，井架的竖向位移及杆件中的应力值与大约载荷呈良好的线性关系，通过检测井架大腿杆件的应力值，可间接评价井架的承载能力；A形井架没有明显的局部刚度薄弱部位，低阶振型就反映了结构的整体振动形式；钻井过程中井架始终处于动态，对其承载能力进行评估时，必须综合考虑静力、动力和稳定性，才能得到符合实际的结果。     

基于主元分析法的井架损伤定位研究

由于实测FRF频谱受到噪声污染和其它干扰因素的影响,数据变量间存在相关关系,直接利用这些数据进行井架的损伤识别很难实现。为此,提出了基于主元分析法和FRF的井架损伤识别方法。用实测FRF数据作为损伤识别的基本变量,用PCA方法和变量重构对FRF数据进行降维处理,用T2控制图分离异常数据,进而识别井架的损伤。井架测试试验结果显示,前5阶主元几乎包含了原始数据的全部信息特征,因此,用主元分析法对原始数据矩阵进行降维处理是可行的,尤其对噪声和非线性状态下井架的损伤识别有良好的适应性。     

井架测试数据分析处理方法初探

井架由于长期使用,各部件在拆卸、运输和安装过程中产生了不同程度的变形、损伤和腐蚀,影响了井架原设计时的承载能力。为此,提出了以实测应变参数为主的井架可靠性评估,来评定井架承载能力的方法,为使数据处理的准确性,以现场测试数据为基础,应用最小二乘法原理,用线性回归推算出井架在大载荷下的应力;利用结构抗力—荷载响应干涉理论,对井架进行可靠性评估,并且在评估方法中考虑了标准偏差的修正问题,在实例中对修正前、后井架可靠指标作了比较。在上述方法基础上,编制了一套数据处理分析软件,使得评估工作快速、方便、准确,及时避免可能的事故发生。文中还介绍了在高科１ 井、克拉２ 井的测评情况,使得该方法获得圆满效果。     

结构动力修改在车装钻机井架设计中的应用

运用结构动力修改的基本原理,以ZJ30/1700CZ车装钻机井架为研究对象,分析其动 态特性,进而对影响固有频率的井架几何参数进行灵敏度分析,找出结构振动的薄弱环节,并提 出相应的改进措施:(1)井架第3阶固有频率对应的模态为ZJ30/1700CZ钻机井架的危险模态, 改进该模态对改善井架结构动态特性有显著效果;(2)提高井架的斜杆钢材型号可以使修改后的 井架动态特性得到改善,在工作中能有效地脱离共振危险区;(3)利用有限元分析结果进行结构 动态特性的灵敏度分析及动力修改的最大特点是,在井架结构设计阶段只有有限元模型(设计图 纸)存在,所以修改设计方便。     

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。     

现役井架可靠性测评分析系统

现役井架由于现场因素,其承载能力都有不同程度的降低,为此,我们在现场测试数据的基础上,应用最小二乘法原理,线性回归推算出井架在大载荷下的应力,并对推算结果进行检验,以确保推算应力的准确性;利用结构抗力—荷载响应干涉理论对井架进行可靠性评估,并且在评估方法中考虑了标准偏差的修正问题,在实例中还作了修正前、后井架可靠指标的比较,使得井架承载能力的评估更为准确。在上述方法基础上,编制了从现场测试到最后评估出其承载能力的一整套软件,使得现役井架的可靠性评估工作快速、方便而又准确,及时避免可能的事故发生。文中还介绍了该系统在大天７ 井、茨竹１ 井的使用实例,取得了满意的结果。     

基于局部频率法的井架损伤定位研究

应用局部频率法确定井架损伤部位是通过分析井架结构存在损伤时结构局部固有频率的变化来实现的。在介绍局部频率法的基本原理后,以JJ250/42—K型井架为例,采用ANSYS有限元分析软件,用Matlab编制局部频率法计算程序,对井架中6个单元不同程度的刚度损伤进行了分析研究。结果表明,采用局部频率法可以有效地识别井架1处或多处损伤,该方法可用于实际工程中井架损伤的定位识别。     

有初始变形井架结构分析的简便方法

研究井架结构的折算长细比法和单肢演算法并不能真实反映井架的应力大小,也不能精确确定危险截面位置及应力分布;而有限元分析方法又没有普遍意义。为此,采用等价应力法对有初始变形的井架进行结构分析。该方法通过对没有变形的井架整体或构件的有限元模型施加一组等价力,使之产生的应力与具有初始变形时的井架应力值相一致,可以在不改变井架有限元模型的基础上,达到计算快速且结果准确的目的。实例计算表明,除井架整体稳定临界系数的相对误差为１１.７％以外,其余各项的相对误差都小于１０％。