ZJ40／2250DB型双升式钻机井架及底座结构静力分析

根据钻机井架及底座的实际结构特点，建立了它的三维有限元模型，按2种工况对钻机及底座的有限元模型加载，应用专业有限元分析软件ANSYS9．0进行分析计算，给出了计算结果，结果分析表明ZJ40／2250DB型双升式钻机井架及底座满足强度、刚度要求。     

ZJ90/6750DB超深井钻机井架及底座地震响应分析

为了研究地震作用下井架及底座的力学性能,以ZJ90/6750DB超深井钻机井架及底座为对象,应用BEAM188建立有限元模型。通过模态分析得到其自振频率和固有周期,依据APISpec4F第3版应用反应谱振型法对结构进行地震响应分析,得到了井架及底座在X、Y、Z3个方向地震激励作用下的变形及应力分布规律。结果表明,该井架及底座结构设计安全可靠,抗震能力强,在地震激励作用下的变形和应力均符合要求,计算结果为超深井钻机井架及底座的抗震设计提供了理论基础。     

ZJ70DB型钻机底座承载能力的有限元分析

根据钻机底座的实际结构特点,利用有限元分析软件ANSYS建立底座三维有限元模型,对模型进行静态分析,评估钻机底座的承载能力。以ZJ70DB型钻机底座的应力分析过程为例,详细介绍了利用ANSYS来分析底座承载能力的方法。     

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.     

ZJ90/6750DB超深井钻机井架静态特性分析

以ZJ90/6750DB超深井钻机井架为研究对象,依据API Spec 4F《钻井和修井结构规范》2008-01第3版中载荷设计的要求,选取最恶劣工况对该井架进行静态分析,得到位移和应力分布规律,计算结果为设计者更好地了解该井架的静态特性提供理论基础。     

ZJ30/1700CZ钻机井架设计中有限元分析软件的应用

应用有限元分析软件ANSYS,对ZJ30/1700CZ钻机井架分别进行了单元划分、静态分析、在自然状态和有钩载情况下的模态分析.结果表明,该井架的静态强度满足要求;井架的固有频率与钻机的设计工作转速相差较大,在工作中不会出现共振现象;井架刚度分布合理.     

新型钻机井架及底座设计模型

目前我国油田正在使用的中型、重型模块钻机的井架和底座结构都不适合快移式钻机 的要求,为此,在分析我国钻机井架、底座现状的基础上,提出了快速移动、快速安装的新型钻 机井架、底座的设计原则和标准,同时还对其设计模型和设计特点作了详细的论述。这种新型的 模型除充分考虑了拆装便捷、移运高效外,还应用液压油缸自动举升和控制技术,是一种具有全 新理念的快速移运、快速安装的钻机。     

深井钻机井架及底座系统的有限元静力分析

在对钻机进行工况分析的基础上,通过命令流方式用ANSYS建立了ZJ70LDB钻机井架和底座的实体模型,并采用Beam188单元进行网格划分。针对最大钩载和最大转盘梁载荷这2种工况,对井架和底座系统进行了有限元静力分析,分析结果表明,最大钩载工况下的应力和位移均较大,最大位移为28.417 mm,发生在井架顶部,最大应力为205.061 MPa,位于井架下部与人字腿上方,但此处为钻机结构的薄弱环节,使用中应加以关注,以避免失效。     

大庆130型钻机井架和底座的改造

通过对大庆130型钻机现状的分析，提出了经济、适用的改造方案，并进行了设计计算。通过现场试验认为该方案是可行的，并取得了一定的经济效益。     

海洋钻机井架振动检测及评估——以ZJ50/3150DB钻机为例

渤海某海洋平台配置的ZJ50/3150DB海洋钻机在钻井作业时井架振动幅度较大,为了评估井架在钻井作业时的安全性,对井架进行了振动检测,并建立了井架结构有限元模型,结合现场检测数据和模型计算结果分析井架振动对井架结构安全的影响。分别进行了井架固有频率检测、钻进作业工况井架幅频响应检测、井架振动幅值检测和井架振动加速度检测;依据井架图纸及现场井架实际情况,采用ANSYS软件建立了井架结构有限元模型。使用该模型计算出的井架第1阶固有频率为0.555 8 Hz,与现场检测结果较吻合,验证了模型的正确性。分析现场检测数据和模型计算结果发现:顶驱转速为36 r/min时,井架易发生共振;井架C型开口抗扭强度低;井架底座2个前撑杆为关键构件,其结构安全性影响整个井架安全;各种工况下的井架振动和顶驱通过二层台时引起的井架冲击振动均符合安全要求。     

大跨距K型伸缩井架及底座试验模型设计

在介绍大跨距Ｋ型伸缩井架及底座基本结构之后，应用相似理论，阐述了模化设计的理论和方法，以及用方程分析法求物理量相似比的基本方法。推导出模型与设计机型之间应力和应变的相似方程。指出在设计制造模型时应根据试验的不同要求，有所侧重地满足各参数的相似关系。着重分析了模型试验中忽略自重和工作绳作用力而产生应力误差的原因，并提出了解决误差的方法。最后介绍了井架的其他试验和底座的整拖试验。     

深井钻机井架及底座系统的谐响应分析

为研究转盘偏心旋转对钻机结构的影响,建立了钻机井架及底座的有限元模型,并对钻机进行谐响应分析,计算出钻机底座发生共振的频率、共振幅值和共振幅度最大的方位。计算结果表明,钻机底座在X向位移响应最大,激振频率也最低,共振频率为5.75 Hz,相比其他方向而言,X向比较薄弱,在结构上应适当加强;在X向谐响应分析中,X向是钻机在激励力作用下的主振方向;在Y向谐响应分析中,Y向是在此激励力作用下的主振方向;在Z向谐响应分析中,Y向是在此激励力作用下的主振方向。     

ZJ40/2250DBT轮式拖挂移运钻机的研制

全拖挂钻机主体外形尺寸较大,无法在宽度为9 m左右的油田公路进行长距离整体移运;分体多模块拖挂移运钻机前、后安装工序多、耗时长、移运成本高,不满足用户的使用要求。为此,研制了ZJ40/2250DBT轮式拖挂移运钻机。该钻机由主机模块、钻井泵模块、发电机组模块及固控系统模块等组成,井架和底座可携带所安装的设备采用半拖挂整体移运,移运时最大轮距外宽8.6 m。主机模块、底座模块、发电机模块及钻井泵模块移运试验中,前行、倒车和转弯均能顺利进行,上面安装的设备固定牢靠,不存在松抖现象。该钻机的成功研制和使用为窄轮距拖挂钻机研制提供了设计参考。     

新型ZJ40/2250J型钻机研制

针对大庆130型钻机钩载储备系数低、配置的高位开式绞车钻台面不开阔、并车联动机组等部件安全性和可靠性差等问题研制了新型ZJ40/2250J钻机。该钻机采用整体皮带并车传动机组,安装搬家方便、快捷;配置电动应急装置,提高了钻机平稳起升及处理事故的能力;配置节能发电机,提高了柴油机的功率互济性。试验及应用表明,该钻机生产运行成本低,性价比高,实用性强,具有低成本、高性能、结构简单、拆装方便等特点,可作为大庆130型钻机的替代机型。     

HJJ450／45-T型海洋井架动力特性分析

为获得HJJ450／45-T型海洋井架的自振特性（固有频率和振型）和井架结构在地震激励作用下的随机振动响应,应用有限元软件ANSYS对HJJ450／45-T型海洋井架进行模态分析和随机振动分析。确定了井架结构的固有振动特性,分析了井架顶点在地震激励作用下的位移、加速度响应。结果表明,HJJ450／45-T型海洋井架刚度富余,地震激励作用下,井架在激励方向上的随机振动响应最为明显,而且在转盘最高转速下有发生共振的危险。     

ZJ30/1700CZ型钻机井架钻台体固有振动特性分析

应用ANSYS有限元软件对南阳石油机械厂研制的ZJ30／1700CZ型钻机井架与钻台结合体的固有振动特性进行了分析。建立了该钻机井架与钻台结合体固有振动特性理论分析的有限元模型并给出了其固有振动频率结果和相应的主振型。计算结果表明，该钻机在不同设计转速下钻井时，不会引起井架钻台结合体的固有振动。     

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。     

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。     

ZJ40/2250DBG低温轨道钻井装备的研制

为满足俄罗斯油气田丛式井低温钻井作业的需求,研制了ZJ40/2250DBG轨道钻井装备。该钻井装备主要由轮轨式移运装置、底座、井架、钻井液净化系统、机泵组、控制系统以及井口工具等组成。整套装备和附属设备安装于交互式可续接的专用轨道上,通过装备自身液压动力驱动,按照设定的方向整体沿轨道滚动平移,实现作业区内丛式井的钻井作业。该装备利用工业网电动力,经交流变频驱动绞车、转盘、钻井泵和顶驱系统,其井架及底座均配套液压+机械式专用调平机构,确保钻机工作时井口对中。钻机适用于-45℃低温作业,与常规拖拉式和步进式钻机相比,其移位速度更快、工作效率更高。