發(fā)布時間：2018-09-09 12:23

【摘要】：隨著東部平原地區(qū)油氣資源的開采殆盡與勘探重點逐步轉移到中西部多山多丘陵地帶,對車載式物探鉆機的數(shù)量和質量提出了更高的要求。桅形井架作為物探鉆機的重要組成部分,是鉆井設備鋼結構件中制造難度最大、設計要求最高的設備之一。因此,車載式物探鉆機井架的可靠性、安全性等顯得尤為重要。本文針對新設計的WTZ350車載式物探鉆機為對象,對鉆機井架在實際工程中經常出現(xiàn)的問題進行了理論分析計算和數(shù)值模擬仿真分析。 首先對鉆機井架進行了靜力學分析。包括鉆機井架在9種比較危險工況下的靜力等效分析和最危險工況下基于能量法、勢能駐值原理、瑞利里茲法的平面內和平面外穩(wěn)定性研究。得出鉆機井架在滿足強度、剛度和穩(wěn)定性條件下的井架材料選擇。 然后對鉆機井架進行了動力學分析。包括6種工況下的模態(tài)分析和諧響應分析驗證、和1種工況下的瞬態(tài)響應分析。得到并驗證了鉆機井架在6種工況下的振型、固有頻率和提升鉆進卡鉆工況下的振動主要發(fā)生在彎矩作用平面內水平方向。 其次對鉆機井架進行了72種工況的全實驗加權疲勞壽命分析。得到鉆機井架發(fā)生疲勞失效的安全系數(shù)為4.9,滿足疲勞壽命要求,其中疲勞失效的薄弱點在動力頭支架滾輪處。 最后對鉆機井架進行了基于CREO與AWB(ANSYS Workbench)協(xié)同仿真下的多目標遺傳算法尺寸優(yōu)化和在此基礎上的形狀優(yōu)化。通過尺寸優(yōu)化使得在質量變化不大的情況下,井架最大應力和最大位移分別減小了26%和33%,通過形狀優(yōu)化驗證了尺寸優(yōu)化的合理性。
[Abstract]:With the exhaustion of oil and gas resources in the eastern plains and the gradual shift of exploration emphasis to the mountainous and hilly areas in the central and Western regions, higher requirements have been put forward for the quantity and quality of vehicle-mounted geophysical drilling rigs. Therefore, the truck-mounted geophysical drilling rig derrick reliability, safety and so on is particularly important. In this paper, the new design of the WTZ350 truck-mounted geophysical drilling rig as the object of study, drilling rig derrick in practical engineering problems often occur theoretical analysis, calculation and numerical simulation analysis.
Firstly, the static analysis of rig derrick is carried out, including the static equivalent analysis of rig derrick under 9 kinds of dangerous working conditions and the study of derrick material under the condition of strength, stiffness and stability based on energy method, principle of potential energy stationary value and Rayleigh Ritz method. Material selection.
Then the dynamic analysis of the rig derrick is carried out, including modal analysis and harmonic response analysis under six working conditions, and transient response analysis under one working condition.
Secondly, the full-test weighted fatigue life analysis of the rig derrick under 72 working conditions is carried out. The result shows that the safety factor of fatigue failure of the rig derrick is 4.9, which meets the fatigue life requirements. The weakness of fatigue failure is at the roller of the power head support.
Finally, a multi-objective genetic algorithm based on CRO and AWB (ANSYS Workbench) is used to optimize the size and shape of the derrick. The maximum stress and displacement of the derrick are reduced by 26% and 33% respectively, and the size is verified by shape optimization. The rationality of optimization.
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE922

【參考文獻】

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本文編號：2232362