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。

石油钻机提升系统穿绳方法研究

目前国内外钻机大绳一般采用顺穿法或花穿法。分析了2种穿绳方法的受力特点,大绳顺穿时游车的受力不平衡,会发生倾斜和摆动;采用大绳花穿方法,避免了游车的倾斜和摆动,但造成大绳入轮槽的倾角大,大绳易脱槽。顺穿法一般在电动钻机上采用,主要考虑到电控操作提升系统比较平稳;花穿法一般在机械钻机上使用,以受力平衡来缓解气控操作带来的冲击载荷的影响。为了克服这2种穿绳方法的不足,提出了两行双联滑轮组顺穿法和双联滑轮组顺穿法,可以提高安全性,减少磨损。

电驱动绞车无级调速系统的设计

AC SCR DC驱动方式是目前钻机最好的驱动传动方式。通过对直流电机的功率、扭矩特性和绞车所需的功率、扭矩特性进行对比分析 ,得出直流电机只能在恒功率调速范围内工作时才能符合绞车的功率、扭矩特性。提出了绞车无级调速系统的传动方案——在无级调速电机之后串联机械有级变速传动系统 ,分析了绞车无级调速系统的设计计算方法。

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。

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．

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。

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。

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。

空气雾化钻井试验架研制剖析

解决空气雾化钻井井眼净化问题 ,试验架是关键装置、基础设备和必要手段。对空气雾化钻井试验架的研制过程进行了深入剖析 ,介绍了在试验架研制中应遵循的一些基本原则 ,试验架基本结构 ,试验架主要参数 ,试验结果可靠性分析 ,试验研究进行情况 ,以及研制过程中的经验教训等内容 ,体现了空气雾化钻井试验架研制工作的特点与特色。

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。

ZJ15D型石油钻机井架的瞬态响应研究

传统上通过静力,或者利用最大设计钩载乘以动载系数代替动载荷的研究方法对石油井架进行结构分析已经不符合现场石油井架在复杂时间载荷作用下的真实动态响应情况,尤其在起下钻和钻进时,井架要承受瞬态冲击、钻机振动等随时间变化的载荷作用。本文运用时间历程方法,通过模拟井架钻井时的典型工况,结合大型有限元ANSYS软件,对大庆油田普遍采用的ZJ15D型石油钻机井架进行了动态响应计算,得出了:在瞬时冲击下,井架动力响应的产生在立柱轴向、井架侧向和前开口方向具有同时性,但最大值出现的时刻不同;严重冲击载荷作用下,井架顶部开口响应最为强烈,危险时位移可达4 cm等结论。结论对井架结构设计、油田安全钻井和延长井架使用寿命具有现实意义。

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。