基于Pro/E的海洋修井机井架静态设计

文章以国产HYX90型海洋修井机井架为例。采用美国PTC公司开发的机械设计及自动化软件Pro／E完成了海洋修井机井架的设计。重点阐述了用Pro／E软件进行井架静态设计的方法和步骤．找到了该修井机井架应力最大值和位移最大部位，对该修井机井架结构提出了改进意见。该设计理论及方法为石油钻采装备及工具的改造和新产品研制提供了一种新的方法。     

海洋修井机井架设计计算工况及载荷计算方法

按APIRP2A－LRFD《海上固定平台的规划、设计和建设推荐作法草案－－载荷和抗力系数设计法》的有关规定，确定HXJ125A主HXJ90A海洋修井机井架的设计计算工况及载荷计算方法，给出了不同工况下的载荷计算公式。在最大钩载1600kN工况下应力计算结果与实际测试结果相比较，井架顶部的结构单元应力相差较小，下部单元相差较大，测得最大应力处两者相差2．21％。在无立根、无钩载、最大风速198．2km/h工况下用APIRP2A－LRFD和API4F两种方法有限元结果对比表明，两者最大应力相差2％。     

系列修井机井架实验应力分析

修井机是油田生产所必需的一种大型石油装备,井架作为修井机关键部件之一,对整机性能起着至关重要的作用。从实验应力分析的角度,对XJ150-XJ650等系列型号修井机中6种典型井架的应力分布规律进行了粗浅的探讨,以便为修井机井架的结构改进和优化设计提供一定的参考。     

基于应力测试的海洋修井机井架承载能力评价

常规井架承载能力评价方法主要采用应力测试法或有限元法,单独采用应力测试法存在杆件考察不全面等问题,而采用数值模拟时则需要进行必要的假设,这与实际情况有出入。鉴于此,采用无线结构测试系统,对某在役HXJ180海洋修井机井架进行了应力测试,得出相应32个测点的应变应力,通过对测试结果进行数据拟合,获得井架在设计钩载下的应力,在此基础上修正有限元模型,并完成其承载能力评价。分析结果表明,被测井架3个危险杆件的最大强度系数均小于1,其中最大值为0.937 8,说明该井架具有足够的强度,在设计最大载荷下仍可安全工作。     

基于ANSYS的海洋修井机井架强度分析

总结了考虑多种风载的某海洋修井机井架的不同工况,并利用ANSYS软件对其进行了三维有限元分析,得到了位移及应力分布.在此基础上,对支架进行了强度分析和校核.结果表明,该井架可满足大多数工况下的钻修井作业要求,但是不能满足在极限工况下的强度要求,必须采取结构加强.首次提出将正风向风载考虑为载荷组合工况,计算表明是合理的.     

海洋修井机井架的有限元分析

海洋修井机井架的设计除能满足钩载工况外，还应满足风载工况。对井架在几种风能和钩载工况下的受力进行了模拟计算和有限元分析。结果表明：在钩载工况作用下，井架大腿的应力不是很大，应力最大值位于井架上体收口处两条前大腿上；井架的主要受力工况不是钩载，而是风载；在同一级别风速下，井架受斜向风时受力最大，背向风次之，侧向风最小；设计井架时，应尽可能减小井架的门框尺寸，以减小井架迎风面积，使风载减到最小程度。     

海洋修井机井架有限元分析及结构优化

为了将海洋修井机改造成可钻调整井的钻修井机,必须依据现有修井机的设备能力和已具备的顶部驱动钻井装置,针对钻调整井的钻井参数,对其支撑系统等进行校核计算。利用ANSYS软件对某海洋修井机井架进行了三维有限元分析,得到了位移及应力分布。分析结果表明,几种极限工况下的强度不能满足要求,必须对井架采取结构加强。提出了井架结构优化和顶驱系统安装方案,通过有限元计算和结构干涉模拟,方案满足安全使用要求。     

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。     

K型套装井架结构建造精度与配合公差分析

海洋修井机井架结构通常为两节套装结构,在使用维护过程中需要进行起升及伸缩操作,建造精度要求高于其它结构。但井架结构缺少针对性强的产品精度标准,细节性结构规范描述不足。针对现役海洋修井机井架存在的不足进行研究分析,总结了海洋修井机井架总成建造精度实际需求,提出了海洋修井机井架总成建造精度标准,以规范井架总成建造精度标准,提高产品质量。     

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。     

HXJ158C型海洋修井机有限元计算与分析

结合海洋修井机的工程设计实例,利用ANSYS软件模拟计算,对其实际结构进行简化,采用整体建模分析的方法建立整机直立工作状态和井架起升状态的有限元模型,通过静力分析和模态分析,得出前10阶固有频率都在12 Hz以内,井架的振动幅度大于钻台底座。绞车主滚筒转速0～415 r/min,相应扰动频率0～7 Hz;转盘驱动最高转速221 r/min,其扰动频率在4 Hz以内。因此,由绞车带来的扰动激励容易激发井架前6阶共振,而转盘驱动的扰动激励容易激发底座的横向左右摆动。该项研究成果可为修井机设计和使用提供参考依据。     

海洋无钻修机平台修井作业方式

对目前我国海洋油气田无钻修机平台修井作业方式进行调研,对已经应用成熟的搬迁修井机、液压修井机、连续油管修井和投捞潜油电泵等作业方式进行综述,论证各项作业方式所适用的条件,并对技术局限性进行分析。根据我国国内海洋油气田的开发情况,制约无钻修机平台修井的瓶颈在于提高作业时效和降低作业费用。对国内海洋油气田开发趋势进行分析,未来无钻修机平台修井作业方式将有较大改进。对无钻修机平台修井作业方式进行思考和展望,整理海洋无钻修机平台修井的思路,为海洋平台开发和修井作业提供参考。     

某海洋修井机钻具对中超限值问题

分析某海洋修井机钻具与转盘中心对中偏差超限值的问题,收集平台设计、建造、运行过程中的数据并对修井机在不同井位时相关结构的变形数据进行校核,在确认导管架桩基承载力和上部组块杆件的强度仍满足要求后,提出对已发生变形的滑轨进行整体更换并重新调平的方案,经过测试确认所提方案满足修井作业的要求。     

车载式修井机井口对中装置设计与分析

简要介绍了车载式修井机井口对中装置的应用背景。论述了车载式修井机井口对中装置的结构设计,并应用SolidWorks仿真软件对其进行了有限元分析,获得了井口对中装置在弹性地基梁基础上的应力、变形情况。     

K80海洋修井机稳定性分析及加固设计

K80海洋修井机在渤海油田SZ36-1B平台新增井位作业时,可能会出现各橇块之间相对滑动或整机倾覆等问题。为此,采用StruCAD*3D三维空间梁结构分析计算软件建立结构分析模型,对修井机稳定性进行分析计算,提出修井机下移动底座加固设计和改造方案。截至目前,K80海洋修井机顺利完成了对新增井位4口井的检泵作业和2口井的大修作业,整机稳定性好,各橇块之间无相对滑动现象。因此,K80海洋修井机稳定性理论分析和计算结果正确,修井机下移动底座加固改造是成功的。     

超深井海洋钻机井架的研制

为满足水深更深、钻深能力更强的海洋钻机的需求,研制了9 000 m海洋超深井钻机井架。该井架最大钩载6 750 k N,满足海洋9 000 m钻机作业需要。通过有限元分析优化及采用单斜瓶颈式结构,减轻了井架重力;采用新型栓装结构,降低了安装难度;采用了三维设计技术,减少了加工制造过程中的问题。最大钩载静载荷试验中测得的最大应力为120.2 MPa,测试点材料的屈服强度为345 MPa,结构的安全系数大于API Spec 4F规范要求的数值(1.67),这说明井架设计满足API Spec 4F规范要求。     

修井机盘式制动器模态分析

阐述了修井机盘式制动器的制动原理,通过对其有限元模型的简化,对制动盘制动时可能出现的抖动情况进行模态分析,并提出相应的改进措施,避免机构在实际过程中发生共振。     

海洋修井机应力测试加载装置设计

针对海洋修井机检测时需对井架和底座同时加载的要求,设计了专用的海洋修井机应力测试加载装置。介绍了装置的结构和工作原理,并对关键部件进行了力学分析和强度校核。现场试验表明:该加载装置安装方便快捷,加载稳定可靠,整体结构设计合理。     

海洋平台修井机油气混合双动力改造技术及分析

为解决海洋石油平台修井机的高能耗、高污染问题,以燃料缸外直喷技术为核心,利用发动机改造技术、控制系统技术及燃料系统改造技术,将柴油发动机改造为天然气和柴油混合的双燃料发动机。对双燃料系统进行分析,结果表明改造后的双燃料动力系统运行状况可靠、污染排放量显著降低、经济效益显著,达到了节能减排的目的。研究结果可为海洋石油天然气开采行业动力设备的改造提供借鉴。     

钻修机绞车滚筒的有限元分析

绞车是钻机、修井机的核心部件,绞车的核心部件是滚筒,滚筒作为油田钻修井设备的主要传动部件,在整个传动系统中有举足轻重的地位。利用有限元法对绞车滚筒进行分析与研究,为绞车滚筒的设计和校核提供了参考。以650型钻修机绞车为例,进行了具体的有限元分析。