ZJ90DBT沙漠快移钻机井架底座研制

为满足科威特沙漠地区钻机快速移运的要求及大尺寸防喷器组的安装要求,研制了ZJ90DBT钻机。井架为前开口K型结构,依靠绞车动力起升,满足带顶驱导轨起放及运输的要求;底座为旋升式结构,采用液缸起升,满足绞车高位安装和超高防喷器组安装的要求。钻机主机部分采用分体移运:井架、游吊系统及顶驱导轨等作为一个运输单元采用半挂车整体运输;底座及配套设备、井架人字架等作为一个运输单元采用牵引车整体拖挂移运。该钻井架底座搬迁时免于拆装,极大地提高了钻机的移运效率。

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。

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 /4 1 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 ,为井架承载的薄弱环节 ;振动也较大 ,刚度不足。为了提高该井架的承载能力 ,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。

钻机绞车滚筒绳槽的制造现状及改进

针对目前钻机绞车滚筒绳槽制造存在的加工效率低、加工精度低、制造成本高等问题,对滚筒绳槽的结构特征、制造现状、加工效率、加工精度等方面进行了分析。提出以下几种改进方案:整体和塞焊模式、铣削模式、精密铸造模式、热轧模式,旨在努力探索钻机绞车滚筒绳槽制造新技术,提高钻机绞车滚筒绳槽的制造精度和效率。

JJ160/41-K型钻机井架动态特性分析

运用I DEAS软件 ,以简化的空间梁单元建立计算机FEM模型 ,对JJ160 /4 1 K型钻机井架进行了设计载荷下的动力特性分析。通过对比现场测试结果 ,建立了JJ160 /4 1

石油井架可靠性设计中的荷载与荷载效应

对典型油田的３２钻机的最大工作荷载的可靠性进行了统计，求得其概率分布类型为正态分布，同时求得了其统计特征（均值、标准差及变异系数）。在此基础上，求得了３２钻机在设计基准期内的荷载的最大值ＱＴ的分布函数ＦＴ（ｘ）及其它有用的统计参数，进而确定出了３２钻机用Ｋ型井架的荷载效应．将模型井架的应力实测结果分别与用线性及非线性结构有限元程序所得的计算结果进行对比，探讨了计算方法的变异性．这两种计算方法所得结果相差很小，均可用于井架的强度计算．所得研究结果可直接用于井架的疲劳可靠性设计与分析，并可经适当变换推广到最大静强度的可靠性设计中．

石油钻机井架载荷谱的编制

载荷谱是进行机械结构强度试验和疲劳损伤研究的重要依据,而井架本身承受随时间变化的动载荷作用,加之各钻井工况承载变化不一,建立符合钻井实际的载荷时间历程成为进行瞬态分析和疲劳损伤研究的需要。通过实测钻机井架在钻探过程的大钩载荷,运用极值统计分析方法,建立最大载荷概率分布模型,运用疲劳载荷谱的编制方法,完成了井架正常钻探时的载荷时间历程的编制,并获得了可用于试验加载的程序载荷谱。编制的程序载荷谱包含了所有钻探作业工况,反映了井架真实承载环境,可用于钻机井架的瞬态分析和疲劳损伤研究,并大大简化了计算过程,提高了井架动力分析的可靠性。

基于正则化频率变化率与神经网络的石油井架结构损伤识别

阐述结构健康监测中损伤识别的关键问题,介绍基于正则化的频率变化率的损伤定位方法,提出一套基于模态参数和神经网络的损伤识别技术。按相似理论建立了JJ160/41-K型井架实物模型,根据其基本结构和受力特点,以JJ160/41-K井架的实物模型为对象进行损伤研究。结果表明:井架模型在局部结构发生变化时整体的固有频率发生改变;将模态分析理论和神经网络方法相结合,可对已定位损伤的井架进行定量分析;通过实例运算验证了其对结构损伤诊断的有效性。

钻机井架有限元模态分析

应用有限元分析软件 ANSYS对 ZJ30 / 170 0 CZ型钻机井架分别在自然状态下和有钩载状态下进行模态分析 ,计算得出了井架的前 9阶模态频率及相对应的主振型。通过对井架的固有频率与钻机的设计工作转速的比较 ,并对各阶模态主振型的分析 。

应用CAE软件分析计算钻机井架静应力

应用MDT3.0三维造型软件建立计算模型 ,应用紫瑞CAE分析计算软件对ZJ2 0J型钻机井架的各种工况进行了静强度分析计算。校核了该井架前大腿的最大轴向压应力 ,其值小于许用应力值。

基于小波包分析的石油井架结构损伤识别试验研究

通过对井架相似模型损伤工况模拟,提取其在承载时的振动响应信号,利用小波包变换方法获得小波包节点能量,得到基于归一化能量特征向量的损伤评价指标。研究表明:该指标可用于井架结构损伤位置的准确识别;将小波包能量分析与振动测试技术相结合的研究方法,为石油井架的损伤识别提供了新思路。

3200m钻机前开口井架整体稳定性分析

用局部结构具有柱型铰的三维空间刚架系统的力学模型和线弹性稳定理论,对3200m钻机前开口井架的整体稳定性进行的分析计算表明,井架的最小安全系数为2.83,大于许用安全系数2.2,能确保井架的稳定性,为前开口井架提供了设计数据。

JC-30DB型交流变频电机直驱单轴绞车设计

JC-30DB型交流变频电机直驱单轴绞车采用2台特殊的低速大扭矩交流变频主电机直接驱动滚筒,无大型高速齿轮减速箱、大型离合器和联轴器等配套部件,综合运用了全数字交流变频控制技术、能耗制动与盘刹技术、自动送钻、机电液一体化控制、智能软启动等新技术,整体技术性能先进,并具有结构简单、体积小、质量轻、效率高、适应能力强、移运性好、自动化程度高、使用维护简单等特点。

石油钻机井架结构梁单元计算精度分析

目前,对于如何提高BEAM188梁单元在石油井架结构设计中的计算精度研究不多。为此,在分别介绍BEAM188梁单元及其一次、二次和三次形函数之后,通过一悬臂梁算例,分析了一次、二次和三次形函数的适用条件,指出它们分别适合于计算常弯矩、一次弯矩和二次弯矩载荷作用。在侧风无立根条件下,对某ZJ30-1700DBF钻机井架进行了工程实例有限元应力计算。计算结果表明,井架梁结构划分为一个梁单元计算规模小,且采用二次及三次形函数具有较高的计算精度。

ZJ40/2250DB型钻机井架及底座静动态特性研究

根据ZJ40/2250 DB型钻机井架及底座的结构特点,建立了三维有限元模型,应用有限元分析软件对井架及底座进行了静、动态特性分析。在静态分析中,按2种工况给模型加载,并获得了可靠的计算结果。在模态分析中,计算出前4阶固有频率及其相对应的主振型,并对各阶主振型进行了分析。通过对井架及底座的固有频率与钻机设计工作转速比较,得出前4阶固有频率都在转盘的扰动频率范围内,容易发生共振。建议在钻井过程中注意检测转盘转速,避免发生共振。

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。

K型模型井架应变位移测试及计算分析

采用经纬仪观测位移和电阻应变片测量应力的方法，对K型模型井架的位移和应力进行了试验室测试；采用线性和几何非线性的计算机程序，对模型井架进行了有限元计算分析。测试和计算分析表明，井架承受垂直载荷时，除产生前倾变形外，还产生轻微的扭转变形。测试的位移值和应力值都比计算值大，说明目前的计算方法还不能反映由于制造和安装误差使井架产生的附加变形与应力，这种计算方法需进一步完善和改进。

钻机钢丝绳提升系统力学模型及分析

运用离散系统动力学模型建立了钻机滚筒钢丝绳提升系统的力学模型。通过实际工况对力学模型进行了合理简化,忽略钢丝绳与滑轮接触处钢丝绳的变形,将钢丝绳分成14段的离散系统;通过力学计算,将游绳、死绳的动力特性方程与大钩的动力特性联系起来,找出了滚筒端扭矩输入特性与大钩动力特性的关系,为钻机提升系统的动力分析提供了理论基础。

绞车滚筒中胀套连接的参数设计及应用

目前钻机绞车滚筒承受越来越大的复合载荷,在滚筒轴与滚筒体之间键连接形式存在强度不能满足等设计不合理问题,为此而提出把胀套连接应用于石油绞车滚筒连接上。对现有常用5种胀套类型的参数性能特点进行了分析,针对滚筒轴与滚筒体之间连接特点,建议选用Z2型胀套结构形式,并进行了力学参数分析和实际应用条件下的设计计算,得到了符合工程要求的结果。