K型井架悬挂机械手二层台结构设计与测试

钻机井架上的二层台增加悬挂式机械手可以提高钻采效率,但会导致二层台整体受力增大,而传统井架二层台结构设计时未考虑增加悬挂式机械手,需要改进其结构,提高二层台承载能力以满足加装二层台机械手后的井架整体承载要求。在现有二层台结构基础上,对普通井架二层台改进结构设计,优化力学结构,强化二层台承载性能,用Ansys软件对该设计模型进行了数值计算和结构分析。利用STS-WiFi无线结构测试系统对优化结构后的二层台进行现场应变测试,通过砝码施加阶梯载荷并实时监测二层台关键测试点的应力变化。整理分析测试数据并将现场测试结果与理论计算结果比较,研究表明现场测试结果与理论计算结果相吻合,该增加悬挂式机械手的二层台结构设计满足强度要求,可用于钻采作业。

基于ANSYS的塔形井架力学分析及检测方案优化

文中通过建立塔形井架有限元仿真模型,对井架结构进行应力应变静力分析及模态动力分析,根据分析结果找出井架受力较大部位,推断其实际振动响应,从而确定井架承载过程中的主要危险应力区及井架整体刚度和质量分布情况。最后基于仿真结果,对井架检测点布置提出优化建议。

基于API极限工况下钻机结构安全性分析

以现场使用的某型号ZJ80钻机为研究对象,API设计验证为背景,结合现有对钻机井架力学特性的研究方法,提出一种结合稳定性研究的力学分析方法,旨在为井架设计安全性验证提供一种更为准确的分析方法。结合稳定性分析中的非线性屈曲分析研究方法,模拟井架及底座结构在受扰动及含缺陷状态下的失稳极限点,在此状态下分析结构强度及安全性。研究结果表明:在考虑井架及底座受到扰动及含缺陷时,各工况下井架及底座结构等效应力值均小于许用应力值,各工况计算UC值均小于1;其中当作业中存在钩载时,结构危险位置出现在天车梁处,无钩载状态下结构危险位置出现在底座转盘梁处;钻机井架在临近失稳状态时,结构综合强度依然满足设计需求。该计算方法及结果更符合现场作业情况,满足API规范要求。研究结果可为钻机井架结构改进提供理论支撑。

油田修井机井架的力学分析与优化设计

修井机井架承受着主要的载荷,如果设计不当,会浪费原材料,甚至在使用中出现事故。在对修井机井架进行有限元分析的基础上,得到了一种新井架结构。改进后的整个井架应力分布趋于均匀,最大应力比原结构降低12%。受压稳定性分析表明,改进设计的整体稳定性较好,完全可以保证井架的正常工作。对井架的模态分析表明,井架的固有频率与底盘发动机、绞车的工作频率不同,因此当绞车在不同转速下工作时,不会发生共振。将有限元分析技术、结构优化技术与大型设备设计相结合,为设计师提供了主动设计的依据,提高了修井机的技术含量和设计水平,同时,也为其他产品应用结构优化设计技术提供了有价值的参考。

石油钻机井架可靠性研究

可靠性是石油钻机井架的一个十分重要的质量指标,井架的安全性评定单纯用安全系数来保证是不够的,还应从井架的可靠性方面对井架进行评估分析,才能保证井架安全可靠使用。运用结构可靠性理论,求得了JJ315/43-A型井架的抗力系数,计算了额定钩载下受力不均对井架各段可靠性的影响,利用ANSYS的数值模拟技术求得了JJ315/43-A型在用石油井架各工况下的可靠性指标β。

基于应力和当量损伤系数的石油井架损伤识别

损伤是影响石油井架承载性能最重要的因素,为了准确诊断石油井架的损伤,提出了基于应力和当量损伤系数的识别法。首先,应用当量损伤系数作为判别损伤是否存在与程度大小的综合评价指标,建立了损伤刚度矩阵;其次,确定了应力与当量损伤系数之间的函数关系,推导了应力残差矩阵对当量损伤系数的灵敏度表达式;然后,构造了基于应力的目标函数,提出应用正算过程和优化方法反演识别当量损伤系数;最后,用该方法对某石油井架进行了损伤识别。结果表明:该方法能够准确地识别单损伤、两损伤和对称位置损伤。相对其他静力识别方法,计算工作量小,识别效率高。

半潜式平台井架结构疲劳特性分析

针对半潜式平台井架在连续起下钻的工况,建立了井架疲劳分析模型。利用有限元分析软件ABAQUS数值模拟了井架的工作过程,获得了应力场的分布特性,并以此为基础结合疲劳累积损伤理论利用fe-safe软件读取井架应力结果进行疲劳寿命分析。结果表明:井架二层台附近立柱的应力集中处寿命较低,4个立柱顶端的寿命也相对较低,这些区域均为高应力区域;在疲劳破坏情况下,井架没有明显的塑性变形和载荷的重新分配,井架研究结果与实际寿命情况吻合较好。

车载式不压井修井机井架应力及动力特性分析

以车载式不压井修井作业设备中的井架及伸出支架为研究对象,分别采用有限元分析软件的静力分析、模态分析研究了二者的受力特点,获得了井架的模态振动规律。分析结果标明,该井架具有较好的抗载荷能力,但应避免井架的低频振动。

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。

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。

在役钻机井架承载能力极限状态评定方法及应用

为了准确评定在役钻机井架的极限承载能力,以极限状态评定理论为基础,给出了以应力表示的井架承载能力极限状态评定表达式。以某在役JJ300/43-A型井架为例,说明了井架剩余承载能力极限状态评定方法的具体应用过程。应用情况表明这种极限承载能力评定方法具有应用简单、评定结果可靠等优点。

钻机井架的可靠性分析

对ZJ30/1700DB型钻机井架进行了静力结构分析,得到井架的应力和位移分布,由此分析该井架是否满足可靠性的基本要求。井架结构的可靠指标β能较好地反映出井架的承载能力,计算出井架的最小β值可判断井架的可靠性;井架整体失效概率采用失效函数计算,并分析出保护井架安全工作的措施。

JJ450/45-K井架起放过程应力状况分析

通过采用无线遥测应变测试分析系统对JJ450/45K型石油钻机井架在起升和下放过程中关键点的应力变化过程进行监测,实现了数据的连续采集。通过对两种工况下井架的应力分布状况的分析,总结出井架在起放过程的不同阶段应力分布与变化规律,指出了井架起放过程中应力变化的趋势及危险阶段。通过该系统的应用,实现了对井架动态应力的适时监测和分析,保证了钻机井架起放过程的安全,同时,通过对钻机井架在处理一些特殊工况(如解卡等)需要对井架施加较大载荷时提供全程实时监控,以确保生产过程的安全进行。

大腿应力集中损伤井架承载能力研究

目前,国内外对损伤井架承载能力的研究局限于宏观损伤。通过等效处理坑蚀引起的应力集中损伤,借助有限元软件ANSYS计算含有应力集中损伤井架的承载能力。与现场测试评定的结果比较,数值相差1%,证明ANSYS软件的计算精度可以满足应力集中损伤井架的承载能力评定需要。

JJ315/43-A型石油钻机井架可靠性分析

可靠性是石油钻机井架十分重要的质量指标。井架的安全性评定单纯用安全系数是不够的,还应从井架的可靠性方面对井架进行评估分析,才能保证井架安全可靠使用。运用结构可靠性理论,求得JJ315/43-A型井架的抗力系数,计算额定钩载下受力不均对井架各段可靠性的影响,利用ANSYS的数值模拟技术求得JJ315/43-A型在用石油井架各工况下的可靠性指标β。

基于ANSYS的煤矿井架箱形钢梁应力研究

钢井架的主要构件均为箱形截面。对于截面尺寸较大的箱形钢梁,跨高比小于5时,按照杆系模型进行应力分析,其结果可能与实际应力存在误差。为分析这种误差对设计安全性的影响,以石拉乌素煤矿井架箱形钢梁为例,分别按照杆系模型和有限元分析软件ANSYS进行应力分析。分析结果显示,两种方法获得的应力分布情况存在较大差距,其中翼缘正应力偏差达到95%,腹板剪应力偏差5.8%。建议针对跨高比小于5的箱形钢梁采用有限元方法进行应力分析,以保证设计的安全性。

编码式光纤光栅钻机井架应力监测系统

在阐述编码式光纤光栅分布式大容量检测方法的基础上,介绍了以编码式光纤光栅作探头的钻机井架应力监测系统。系统由2个不同的宽带光源、耦合器、双光栅传感阵列、解调器和数据处理系统组成,采用双波长编码技术,对检测点的位置和应力、应变同时进行编码测量。对某钻机井架的实际应力监测表明,这种监测系统具有准确度高、稳定性好、检测容量大以及能实时在线监测等特点。

海洋平台塔型井架结构强度计算与试验分析

以某7 000 m海洋钻机为例,根据相关规范设计塔型井架结构,为验证井架结构的可靠性,采用专业结构分析软件SAFI对井架结构进行强度分析,对井架在出厂前进行最大静钩载试验,试验采用应力应变试验方法对主要构件进行应力应变测试,有限元分析结果和应力测试结果表明井架结构能满足强度、刚度和稳定性的要求,井架结构设计合理、强度可靠。

JJ450/45-K_4型石油钻机井架可靠性评定

可靠性是石油钻机井架的一个十分重要的质量指标。井架的安全性评定单纯用安全系数来作保证是不够的 ,还应从井架的可靠性方面对井架进行评估分析 ,才能保证井架安全可靠使用。现文通过应力测试、分析计算 ,对 JJ4 50 /4 5-K4 型石油钻机井架进行了可靠性评定。评定结果表明 ,该井架的可靠性指标β≥ 3 .2 ,符合设计要求。

600t起重船起吊系统强度校核及应力测试分析

采用结构分析软件Ansys,对600t起重船起吊系统的吊杆、千斤柱在各种组合载荷工况下的强度进行了有限元分析,计算出吊杆、千斤柱在组合载荷工况下的应力分布及危险截面的位置,对计算出的危险截面的应力进行了测试,并对起重船这种特殊起重设备起吊系统的安全运行、结构的改进提出了建议。