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：     

井架整体初弯曲对结构极限承载力的影响分析

采用与井架失稳时屈曲一致的初始缺陷波形模拟井架结构的整体初弯曲，建立有限元分析模型。通过双重非线性分析。得到了井架在具有不同程度整体初弯曲情况下结构的极限荷载．以及初弯曲对结构极限承载能力的影响。     

作业井架极限承载能力研究

以QJ30-18型作业井架为例,应用大型有限元分析软件ANSYS分析了该井架的极限承载力。计算结果表明,只有采用几何和材料双重非线性的方法才能准确评估结构的极限承载力。     

考虑初始缺陷的塔型井架结构分析

采用有限元方法,将TJ2－41塔型井架杆件简化为空间梁单元,进行了结构分析,且考虑了立柱锈蚀和支座沉陷对塔架承载力的影响,由计算结果可知,塔架的纵向位移及立柱的应力值与大钩载荷呈线性关系;塔架的承载能力与立柱截面减薄量及支座沉陷量呈线性关系。此分析结果可以对现场检测、评定,维护等提供参考。     

海洋修井机井架承载能力评估及结构改进分析

海洋钻修井机井架所处环境复杂,易产生缺陷,更换困难,对其承载能力研究意义重大。对某海洋修井机井架进行现场测试,发现该井架存在初始弯曲和应力集中等缺陷。考虑这些缺陷影响,对井架进行有限元计算和承载能力评估,结果和实际测试基本相符。针对井架主腿弯曲的情况,提出2种可行的结构加固方案,有限元计算表明：2种结构能增加井架稳定性,但对强度几乎无改善,不能有效提高承载能力。     

基于非线性屈曲分析的井架承载能力评估方法

介绍了井架承载能力的评估方法,分析了小井架轴向载荷与一阶固有频率平方之间的关系,认为在轴向载荷较小时结构的非线性程度较低,可以忽略非线性的影响,但是当轴向载荷接近临界载荷时其非线性程度不能忽略,需要用非线性屈曲分析来获得结构的临界载荷。为此,提出了一种基于非线性屈曲有限元计算与模态试验相结合的井架承载能力评估方法,即利用模态试验结果对有限元模型参数进行修正,通过ANSYS的非线性屈曲分析功能确定井架结构的临界载荷。计算结果表明,基于模态试验修正后的有限元计算结果更接近结构的实际临界载荷。     

服役井架结构的双重非线性分析

按照空间桁架模型,充分考虑了服役井架结构的几何非线性和材料非线性,研究了承载力计算方法,为深入研究服役井架结构的安全度和可靠度评定提供了结构分析基础.     

JJ160/41-K型井架有限元分析与承载能力研究

文章针对目前在大庆油田广泛使用的石油钻机JJ160／41-K型井架存在的结构问题，利用I-DEAS有限元程序对该井架进行有限元分析。结果表明，该井架前部2根立柱受力最大，为井架承栽的薄弱环节；振动也较大，刚度不足。为了提高该井架的承栽能力，优化立柱的箱形截面参数，将宽高比由原来的1：2变为3：5。     

中型钻机前开口井架外形结构分析

在静力结构电算和现场实际电测的基础上，对中型钻机前开口井架的弦杆斜度不变井架和弦杆斜度折线变化井架，从位移、受力和应力等三方面进行系统的对比分析，结果表明：弦杆斜度不变井架比弦杆斜度折线变化井架的刚度好，承载能力强。建议设计井架时，优先选用弦杆斜度不变的外形结构；使用井架时，应避免发生弦杆不共线问题。     

基于ANSYS6.0钻机井架几何非线性分析

文章对JJ315／43-A型井架在设计载荷作用下进行了几何非线性分析，提出非线性影响度的概念．通过分析非线性影响度来确定几何非线性对井架承载各参数的影响。分析得出．几何非线性对井架顶部x向、y向住移影响较大；对井架杆件轴向应力影响较小；从而得出在井架大钧较小载荷作用下，通过测量井架顶部z向位移及测试井架主要杆件的应力．以线性外推法进行井架安全承载能力评定是可行的。     

井架立柱加强板的焊接裂纹分析及控制

在K型井架制造和使用过程中,立柱加强板的焊接接头经常出现延迟裂纹.对裂纹进行分析,认为焊接接头的拘束应力是产生延迟裂纹的主要原因.通过在接头形式、焊接方法、焊接顺序、焊接规范以及焊前准备等方面采取措施,有效地避免了立柱加强板焊接接头中的延迟裂纹的产生,确保井架的使用安全.     

无接箍隔水导管接头结构设计及力学特性分析

无接箍隔水导管接头以其优良的工作性能被广泛应用。由于无接箍隔水导管接头螺纹啮合面的非线性,常用的二维接头模型不能满足其复杂的力学分析要求。根据在东海某扣型无接箍隔水导管接头的CAD设计模型,建立了考虑螺纹升角的不同径向尺寸、不同螺纹头数的三维有限元计算模型,分析了无接箍隔水导管接头的结构特点和应用前景。通过上扣转矩、弯矩、轴向拉力等载荷的施加与计算,得到与二维有限元模型不同的计算结果。无接箍隔水导管接头的应力分布不均匀,并且螺纹头数越多,应力极值越小; 探讨了在不同载荷组合下,应力极值出现的位置。可为无接箍隔水导管接头的选择提供参考。     

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。     

管道维修卡具力学分析与结构优化

在完成管道维修卡具现场施工力学性能计算的基础上,对计算数据进行分析,建立优化函数,进行多设计变量优化,实现现有结构的最优设计.重新自动生成优化模型,完成优化模型的力学性能计算与强度分析.研究结果表明：在保证强度的条件下,最终质量优化比为23％.研究方法可用于管道施工的安全评价与优化,对现场生产具有指导意义.     

中深井陆地钻机井架底座结构和发展方向

介绍了目前4000～7000m陆地钻机常用的井架底座结构形式，指出中深井钻机井架底座的发展方向是液压缸起升、模块化设计、井架和顶驱一体化设计，与先进的钻机移运技术相结合，减轻质量、提高移运性、减少安装工作量和安装时间。并对发展我国新型液压旋升式井架底座提出了建议。     

深水立管顶端柔性节点设计及非线性分析

本文结合南海"荔湾3-1"深水油气田的环境特征,深入研究SCR立管顶部柔性节点的内部结构,详细分析了波纹管、弹性体等主要部件及其相互作用。以0.3048m立管为例,设计出符合荔湾1500m水深的耐高温高压柔性节点。用ABAQUS有限元分析软件对其进行了非线性分析及强度校核,并对比分析了传统柔性节点,得出耐高温高压柔性节点更符合深水等复杂环境的要求。     

铰接装油塔的非线性动力分析

本文应用非线性谱分析法,对铰接装油塔在随机海浪作用下的非线性动力响应进行了分析。系统的非线性来源于系统的非线性恢复系数。研究表明,当系统的位移较小时,线性解可以给出较好的近似解,但线性解的误差随位移的增大而增大。因此,在大位移条件下,应当考虑系统的非线性效应,以提高计算结果的精度。     

地锚桩安装位置与井架极限承载能力研究

在对修井机井架进行安全评价时,大部分研究者极少考虑到井架结构的承载能力与地锚桩之间的关系。为此,利用ANSYS软件建立井架-绷绳-地锚桩系统有限元分析模型,对地锚桩绷绳固定的理想修井机井架进行线性屈曲分析和双重非线性分析,以评定井架结构极限承载能力。以桩基础安装位置作为变量,并利用参数化编程方法,分析地锚桩位置与修井机井架极限承载能力的关系,进而得出井架承载能力的分布规律。该项研究结果可为井架现场施工提供理论依据。     

海洋柔性立管弯曲限制器非线性建模及参数敏感性分析

为防止柔性立管在应用过程中发生过度弯曲,设计弯曲限制器对立管进行保护。针对海洋立管弯曲限制器所受荷载以及工况要求,采用有限元分析软件对弯曲限制器及立管组合结构进行非线性建模,讨论设计参数和材料参数对其自身防止立管弯曲性能的影响。根据曲率变化和应力分布情况进行性能评估及优化,得到相应结论,对弯曲限制器的设计提供一定的支持与参考。     

连续油管注入头夹块力学分析及结构优化

基于弹性力学理论,提出了一种组合材料的连续油管注入头夹块结构。利用ABAQUS对比分析了常规和组合材料夹块在相同条件下的接触压力分布规律,并对组合材料夹块结构的端面倒圆角半径、环向倒圆角半径进行了优选。分析表明:组合材料夹块结构更加有效地将夹持力传递给连续油管,使得连续油管的接触压力提高且分布均匀,有效地提高了夹持的可靠性。