海洋石油钻机井架动力特性分析

对在役海洋石油钻机井架进行了结构动力特性分析,并采用有限元法将钻机井架各杆件简化为空间梁单元,对钻机井架三维计算模型进行了离散,给出了模态分析和稳定性分析结果.分析结果表明:井架的2根前立柱是钻机井架承载能力的薄弱环节;低阶振型反映井架的整体振动形式,当井架达到临界载荷时,井架结构出现失稳现象.

HXJ110海洋钻修机井架设计及强度分析

根据海洋采修一体化平台对修井机的技术要求,以及海洋特殊环境状态,设计开发了HXJ110海洋钻修机。利用ANSYS软件对该钻修机井架的作业状态、预期状态、突发状态和安装状态分别进行了有限元分析。分析结果表明,最大应力位于井架背扇底横梁一单元,最大应力值为184.3 MPa,该单元材料为Q345,屈服极限345 MPa,安全系数1.87,大于API标准的安全系数1.86;起升状态时,最大应力发生在井架下体侧斜梁一单元,最大应力值为180.7 MPa,该单元材料为Q345,安全系数1.91,大于API标准的安全系数1.67。该项分析结果可为其他海洋平台钻修机的设计开发提供参考。

基于有限元法的套管钻井套管稳定器设计

套管钻井技术作为一项新的钻井技术,在国内外已得到了广泛现场应用。套管钻井中套管稳定器与钻具稳定器作用类似,可以起到扶正套管柱、减小接箍磨损、减小井斜等作用,国内目前还没有关于套管钻井专用稳定器的针对性研究与现场使用。通过分析钻柱稳定器和国外套管钻井稳定器的外形特点,设计套管钻井套管稳定器的整体结构,从与钻井关系密切的结构强度、钻井液流场和岩屑上返三方面入手,利用有限元软件对不同尺寸套管钻井稳定器进行仿真模拟。对稳定器仿真结果进行多因素分析与优化,得到套管钻井套管稳定器的最优结构尺寸:本体部位尺寸及扣型与Φ178 mm套管相同;螺旋棱外径240 mm,竖直高度400 mm,螺旋棱宽度50 mm,三条螺旋棱360°周向闭合,螺旋棱根部倒圆角半径为30 mm;上下引导段高度均为100 mm。

井下闭环可变径稳定器的设计计算

阐述了井下闭环可变径稳定器的结构和工作原理 ,分析了影响可变径稳定器性能的钻井液驱动力、活塞密封阻力、复位弹簧弹力等因素 ;并对可变径稳定器中关键部件可调稳定块进行了静力学分析 ,推导出可调稳定块保持稳定平衡所需钻井液驱动力计算公式 ,为类似井下工具设计提供了理论依据。现场试验结果表明 ,新设计的井下闭环可变径稳定器结构比较合理 ,功能比较完善 ,可自动无级变径 ,达到了安全、平稳、高效、智能的目标 。

结构动力修改在车装钻机井架设计中的应用

运用结构动力修改的基本原理,以ZJ30/1700CZ车装钻机井架为研究对象,分析其动 态特性,进而对影响固有频率的井架几何参数进行灵敏度分析,找出结构振动的薄弱环节,并提 出相应的改进措施:(1)井架第3阶固有频率对应的模态为ZJ30/1700CZ钻机井架的危险模态, 改进该模态对改善井架结构动态特性有显著效果;(2)提高井架的斜杆钢材型号可以使修改后的 井架动态特性得到改善,在工作中能有效地脱离共振危险区;(3)利用有限元分析结果进行结构 动态特性的灵敏度分析及动力修改的最大特点是,在井架结构设计阶段只有有限元模型(设计图 纸)存在,所以修改设计方便。

基于结构检测的海洋钻修机整体结构强度分析

概述海洋钻修井机模块安装于海上石油生产平台,主要提供钻井和修井作业,应定期进行检测和维保。钻修机使用4年以后,需对整体结构进行全面排查、实施应力检测,并对各项检测数据开展分析。利用海洋工程专业软件建立有限元模型,通过计算结构强度和稳性,评估疲劳寿命,有效防范风险,确保海上平台钻修机设备安全。

车装钻机井架结构优化设计

以结构有限元分析为基础 ,利用优化技术 ,以耗用结构型钢最少为目标 ,探讨车装钻机井架的合理结构形式。用ZJ2 0钻机井架为例进行计算 ,结果表明 :井架结构布置方式对型钢耗用有较大的影响 ,采用合理的结构形式 ,可比现有井架节约型钢 4 0 %左右 ;井架前倾角的大小影响到井架的承载能力 ,为满足承载要求 ,前倾角小于6°为宜 ;井架所用型钢较合理的选择是 :腿杆是冷弯矩形空心型钢 ,横斜杆用热轧等边角钢。

JJ225/43-K型石油钻机井架屈曲分析

根据结构稳定理论,使用ANSYS软件对JJ225/43-K型石油钻机井架进行了屈曲分析,得到了该井架在线性屈曲、几何非线性屈曲和双重非线性屈曲3种情形下的临界失稳载荷。通过对比分析可全面了解该井架的稳定性能,为安全使用提供依据。

自动钻机用夹持机构的结构及轻量化设计

通过分析自动钻机拧卸钻杆螺纹的过程,结合双夹持器的应用,研发了一种新型钻杆夹持机构,并分析了此种机构的特点和运动原理;利用理论力学的方法计算机构的最大夹持力,确定了油缸相应参数的选择;为了检验峰值卸扣载荷下夹持机构的结构强度特性,利用有限元分析软件进行校核,并考虑到强度与夹紧力条件,进行了轻量化设计。分析结果表明,此夹持机构的结构强度优良,可满足自动钻机的使用要求。

钻机双夹持器结构设计及仿真分析

针对煤矿钻机普通夹持器无法在自动钻机上应用的情况,通过对机械手上、下钻杆的工作机理的研究,设计出一种新式双夹持器,对其运动原理进行分析,对夹紧力进行核算,并使用ANSYS仿真软件对关键零部件的强度进行校核,结果表明此双夹持器满足钻机使用要求。经过现场工业性试验表明,双夹持器安全可靠,通过计算机模拟获得的数据是可信的,其性能满足自动钻机需求。

连续管钻井用伸缩式门型井架研制及应用

已有的连续管钻井用门型井架无法同时满足国内道路运输条件和国内侧钻作业承载要求。为此,基于LZ900/73-3500型连续管复合钻机运输条件和工况要求,通过结构创新设计、有限元分析、厂内载荷测试并结合现场试验,研制出2级伸缩式门型井架。测试和试验结果表明,井架设计最大钩载1125 kN,可以实现井架和注入头的一体化输运,以及连续管钻井和常规管柱钻井起升系统之间的快速转换。井架上装后整车高4.5 m,宽3.0 m,满足国内大部分道路运输条件要求,运移性和承载能力均满足现场作业需求。该井架的研制成功可为我国连续管钻井装备的完善配套,以及钻井工艺的发展与推广应用提供装备支撑。

JJ160/41—K型井架结构优化及稳定性分析

井架是钻机的重要组成部分 ,根据大庆油田情况 ,满足 1 50 0m～ 2 50 0m中深井钻井需要 ,对钻机井架结构进行优化设计。分别对井架种类、井架截面、材料、结构和稳定性等进行分析 ,提出了 5点优化选择结论。

基于模态分析的海洋钻机井架结构动力修改

通过对450T海洋钻机井架的模态分析得知，该井架部分模态频率与转盘工作频率符合。为避免结构共振，基于灵敏度分析和结构动力修改的基本原理，分析了井架模态频率对部分杆件截面参数的灵敏度，在此基础上通过修改杆件截面参数完成了井架结构动力修改。结果表明，修改后井架的模态频率发生了改变，其中第3阶模态频率由3．43Hz上升到3．59Hz，第4阶模态频率由4．34Hz上升到4．49Hz，将有效改善井架的结构动态特性。

采动稳定区套管钻井专用钻头的设计

介绍了一种套管钻井专用钻头,主要对钻头的结构设计、冠面形状及钢体选材进行了阐述;并通过有限元对钻头进行模拟分析。分析结果表明,该钻头的结构设计可靠,选材合理,能够满足正常钻井要求,并可实现采动稳定区破碎带套管钻井一体化工艺的实施。

超深井钻机井架和底座7500kN负荷试验装置研制

随着油气资源的不断开发,钻井深度越来越深,7000m及以上钻机的应用越来越多,深井超深井地质条件复杂,钻井对钻机的承载能力要求高,对超深井钻机井架和底座的载荷特性研究与试验十分必要。然而,常规的试验地锚测试方法不能满足试验要求。通过试验方案对比、总体结构设计、重要部件分析以及液压系统设计,研制了一套适用于超深井钻机井架、底座的7500kN负荷试验装置。试验表明,该装置结构简单、运行可靠、试验投资少,能很好地满足超深井钻机负荷试验要求。

ZYW-2000型煤矿用全液压钻机动力头的设计

介绍了ZYW—2000型煤矿用全液压钻机动力头(下述简称动力头)的设计方案,叙述了动力头的设计要求和现场试验情况,重点叙述了动力头的结构特点和设计参数,并用ANSYS软件,对动力头关键零件主轴和齿轮的受力进行了模拟加载分析,校核了关键零件的强度。

SolidWorks在钻塔结构设计中的运用

作者运用SolidWorks软件建立了钻塔的立体模型,简化了钻塔的结构设计,减少了各撑杆尺寸计算的工作量。立体模型图使用户更直观地了解钻塔结构,减少了用户安装钻塔的时间。

Gilligan钻具组合特性分析与设计

用纵横弯曲法对水平井中双稳定器变截面柔性钻具组合（Ｇｉｌｉｇａｎ钻具组合）的力学特性作了详细分析，并通过现场数据验证了理论分析的正确性。用配套软件系统设计出适合于三种不同尺寸井眼的Ｇｉｌｉｇａｎ钻具组合。