【摘要】：石油井架是鉆井機械設備的主要組成部分,提供起下鉆及擺放鉆柱的操作高度和空間,是一種大型復雜的塔桅式金屬鋼架結構物。所以石油井架結構的安全穩(wěn)定性能直接影響到整個鉆井作業(yè)的安全與順利進行。本文依據(jù)“石油鉆機用井架承載能力檢測評定方法(SY 6326-2008,SY 6442-2000和SY/T 6326-1997)”和“API Spec 4F鉆井和修井井架、底座規(guī)范”標準,對JJ170/42-K型石油井架進行理論分析、現(xiàn)場測試和有限元仿真計算分析,對該井架的整體特性和承載能力從不同方面采用不同方法進行了評估。本文總結列舉了三種對石油井架進行理論評估的方法,分別是石油井架剩余承載力模態(tài)參數(shù)評定理論、石油井架可靠性分析理論和石油井架結構承載力強度評定理論�？梢苑謩e從石油井架剩余承載力、石油井架可靠性和石油井架結構承載力強度三個方面對井架進行整體結構特性的分析評估。對在使用中的井架進行穩(wěn)定性評估具有重要意義。根據(jù)國家能源局的行業(yè)標準《SY6326—2012》,結合電子技術、嵌入式技術、通信技術、計算機技術,設計了基于電阻應變片、PIC單片機和RS485總線的石油井架承載力現(xiàn)場檢測系統(tǒng),并使用該系統(tǒng)完成了對JJ170/42-K型石油井架靜載數(shù)據(jù)和動載數(shù)據(jù)的現(xiàn)場檢測。實現(xiàn)通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)檢測對石油井架進行評估。采用有限元分析軟件ANSYS搭建JJ170/42-K型石油井架的有限元模型,結合該井架實際參數(shù)對井架有限元模型添加材料屬性和約束。利用有限元軟件結構靜力學分析方法對JJ170/42-K型石油井架模型分別進行大鉤載荷和三種不同風載工況作用下的井架結構有限元靜力分析,分析得出井架結構在不同工況下的形變和應力的大小及分布規(guī)律。分析結果表明各工況均滿足井架靜力強度要求。按照穩(wěn)定性計算理論折算算法對J170/42-K型石油井架進行穩(wěn)定性計算,結果表明該井架整體穩(wěn)定性良好,不存在失穩(wěn)現(xiàn)象。利用有限元軟件的結構屈曲分析方法對J170/42-K型石油井架進行結構有限元穩(wěn)定性計算分析,得出該石油井架最小屈曲系數(shù)為1.1789,進而得出井架臨界屈曲載荷為1240.1kN,大于井架最大設計鉤載,所以該井架不會發(fā)生重大變形失穩(wěn)現(xiàn)象。為了確定該石油井架結構的各階固有頻率和振型,掌握結構振動特性,利用有限元分析軟件結構模態(tài)分析方法對J170/42-K型石油井架進行模態(tài)分析,得出該石油井架前十階固有振形和固有頻率。分析結果表明該石油井架主要以受壓變形為主,基本振型為第一階模態(tài)形式,井架頂部產生局部扭轉振動,對應固有頻率為0.83Hz,屬于低頻振動的大結構物。本文提出了基于強度和穩(wěn)定性理論的石油井架承載力評定方法,設計了新型的石油井架承載力現(xiàn)場檢測系統(tǒng)并完成井架靜動載的現(xiàn)場檢測。使用有限元分析軟件對石油井架進行不同工況下的靜力分析、穩(wěn)定性分析和模態(tài)分析,對石油井架的現(xiàn)場使用和安全性評估提供了理論參考和實驗數(shù)據(jù)。最后結合實測數(shù)據(jù)和有限元分析結果共同對石油井架結構特性進行評估。
【圖文】：

圖 1.1 塔型井架點為：封閉式結構，，整體穩(wěn)定性好，采用螺栓連接方式固定的單獨構全。，運輸條件局限小。但因為井架井架的拆卸、移運工作量大，高點可知，塔型井架適合用于較少平臺、超深井鉆井平臺。的空間桿件或管柱式結構的大腿井架大腿部位的前部或后部是由的組裝需要在水平地面位置完成、迅速而又安全。兩個大腿都是

圖 1.2 A 型井架點為：主要是由井架大腿部位承擔，合成一個封閉的結構，因此 A 型一個很大的內部空間，一個寬敞，被稱為“全視野井架”。之間聯(lián)系較弱，導致井架整體種：桿來實現(xiàn)對井架的起放，該方法須在井架大腿上滑動，并且撐桿座上的人字架來實現(xiàn)對井架的
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TE923

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本文編號：2702343