本文關鍵詞：HJJ45046海洋鉆機井架動態(tài)特性分析與結構動力修改技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著工業(yè)水平的穩(wěn)步提升,對石油,天然氣能源需求的急劇增加,我國加快了海洋油氣田勘探與開采的步伐。海洋井架作為海洋油氣田開采的關鍵承載結構,在海洋油氣田開采過程中發(fā)揮著至關重要的作用。海洋井架的安全關系到整個海洋平臺能否安全有效生產和工作人員的生命安全。海洋井架處在一個極其惡劣的工作環(huán)境下,不僅受到靜載荷的作用,還要承載大量動載荷如風載、海浪載荷等動載荷的作用,受力情況異常復雜。這些載荷的作用極大的考驗著井架的穩(wěn)定性,可靠性。而現行的井架設計方法均是采用增大安全系數的靜力學設計方法,僅僅是將井架動載工況等效在靜力學層面計算。顯然,對井架動態(tài)特性考慮不夠；當井架固有頻率與鉆修機動力設備工作頻率或者外部動載荷頻率接近或者吻合時,則會發(fā)生共振,鉆機不能正常啟動工作；井架承載能力在動載荷作用等復雜工作環(huán)境下會發(fā)生變化；但是這些動態(tài)因素都不在靜力學設計考慮范圍之內。因此,為保障海洋井架結構能夠更加安全可靠的服役,使設計方法更加完善合理,對海洋井架開展動態(tài)特性的研究以及提出結構動力修改技術的研究與方法是十分必要的,具有重要意義。本文收集研究國內外井架相關文獻,對井架靜力學設計方法的研究內容,步驟以及存在的優(yōu)缺點進行了歸納總結；收集整理了國內外井架動態(tài)特性分析的方法,對井架動態(tài)特性研究的歷史背景,發(fā)展現狀進行了分析總結,提出本文研究思路,整體技術路線與文章結構圖。在介紹各動態(tài)特性分析理論的基礎上,以HJJ45046海洋鉆機井架為研究對象,經過合理簡化與假設,運用有限元軟件直接進行建模,網格劃分選取2 node 188 beam梁單元,根據井架桿件截面形狀共定義了16種截面屬性,共劃分4255個單元以及7255個節(jié)點；在對井架進行最大鉤載工況下的靜強度驗證之后,對井架作了動態(tài)特性仿真分析；隨后,在井架基段各桿件中作靈敏度分析,通過選擇設備參數來規(guī)避前兩階模態(tài)頻率,直接搜索與第3,4階預應力模態(tài)頻率關聯(lián)最大結構參數；在介紹結構動力修改技術基礎理論研究的基礎上,以靈敏度搜索結構參數為目標,提出結構動力修改方案,作出結構動力修改。井架的動態(tài)特性分析；包括模態(tài)分析,諧響應分析與瞬態(tài)動力分析。首先是模態(tài)分析；分析結果表明,預應力效應影響下,井架的前10階頻率均有較小的下降,說明預應力對井架振動特性有影響,但是很小。另外,井架的前4階模態(tài)頻率對應的轉速在井架旋轉設備的正常轉速范圍內,井架配備動力設備應盡量避開這四階模態(tài)頻率。模態(tài)頻率在1.56Hz到11.63Hz范圍內,符合大型結構工程低頻振動特性,與工程實際相吻合；井架整體上振動特性較好；諧響應分析；分析結果表明位移響應峰值均在對應固有頻率點處,與理論和實際情況相吻合；井架在x方向(左右方向)剛度較z方向(前后方向)差；井架在工作中不會產生受迫振動。瞬態(tài)動力分析；分析結果表明：X方向剛度最弱,與前文模態(tài)分析結果相吻合；沖擊載荷作用下,井架承載能力變差。靈敏度分析與結構動力修改。以靈敏度分析結果為依據,綜合各參數對井架性能的影響以及修改成本,提出兩種結構動力修改方案,采用此兩種方案進行模態(tài)分析。得到井架的模態(tài)頻率：發(fā)現井架各階頻率均有提高,第3,4階有較大提升,結構動力修改效果較好。
【關鍵詞】：海洋井架 有限元分析 動態(tài)特性 結構動力修改
【學位授予單位】：長江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE52
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 選題背景、目的及意義10-11
• 1.2 國內外發(fā)展現狀11-18
• 第2章 HJJ45046井架有限元建模及靜強度驗證18-31
• 2.1 有限元法概述及ANSYS軟件18-23
• 2.2 井架有限元建模23-27
• 2.3 最大鉤載工況計算與靜強度驗證27-31
• 第3章 井架動態(tài)特性研究31-68
• 3.1 模態(tài)分析31-43
• 3.2 諧響應分析43-54
• 3.3 瞬態(tài)動力分析54-68
• 第4章 靈敏度分析與結構動力修改68-81
• 4.1 靈敏度分析68-74
• 4.2 結構動力修改74-80
• 4.3 小結80-81
• 第5章 結論與展望81-83
• 5.1 結論81-82
• 5.2 展望82-83
• 致謝83-84
• 參考文獻84-87
• 個人簡介87-88

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1 胡雄心;劉孔忠;成志強;江會勇;;23-1 K型井架的模擬與分析[J];科技資訊;2011年06期

2 張嗣偉;;井架總體穩(wěn)定的實用計算法[J];石油鉆采機械通訊;1974年02期

3 王惠德;周國強;;用概率方法確定井架安全度[J];石油礦場機械;1987年03期

4 強衛(wèi)東;張蕾;王文;李小軍;;在用井架測試及安全評價研究[J];新疆石油科技;1993年04期

5 蔡迎建，徐闖，艾萬榮，，王榮春;在用井架的壽命估計[J];石油機械;1995年01期

6 張愛林，王惠德，田汝珉，王光遠;服役井架結構的雙重非線性分析[J];石油學報;1996年02期

7 王明勤,李靜;主井架的糾偏措施[J];礦山機械;2001年11期

8 周國強,劉金梅;在用井架計算機模擬試驗[J];石油機械;2001年01期

9 江聲述;生產鑿井兩用落地多繩提升井架設計[J];特種結構;2001年01期

10 夏暉,盛擁軍,李向東;自升式井架中人字架對井架承受風載作用分析[J];中國設備工程;2002年07期

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1 馬成剛;劉敏珊;王義翠;;井架結構隨機地震反應分析[A];2009年石油裝備學術研討會論文專輯[C];2009年

2 陳宏;方金松;李海波;;平煤集團十三礦主井鋼井架的設計與施工[A];鋼結構工程研究（三）——中國鋼結構協(xié)會結構穩(wěn)定與疲勞分會2000年學術交流會論文集[C];2000年

3 徐軍;吳文秀;池勝高;陳瑾旭;;新型直立套裝自升式井架的研制[A];2006年石油裝備學術研討會論文集[C];2006年

4 王聯(lián)偉;張宏;;基于局部頻率法的井架損傷定位研究[A];2006年石油裝備學術研討會論文集[C];2006年

5 張振宇;張纓;劉慶雪;;雙側提升鋼井架結構設計探析[A];中國煤炭學會煤礦建筑工程專業(yè)委員會2012年優(yōu)秀論文匯編[C];2012年

6 王在泉;張省軍;王廣云;楊維好;;基礎沉降引起井架偏斜的分析預測與糾偏控制[A];全國巖土與工程學術大會論文集（下冊）[C];2003年

7 李軒;王元清;施剛;石永久;;鉆井井架鋼結構的承載性能研究綜述[A];第五屆全國現代結構工程學術研討會論文集[C];2005年

8 邵仲梅;;利用永久井架鑿井的幾種方式[A];全國礦山建設學術會議論文選集（下冊）[C];2004年

9 趙猛;尤文徐;;劉塘坊鐵礦鋼結構井架吊車與穩(wěn)車配合吊裝工藝[A];煤礦機電一體化新技術創(chuàng)新與發(fā)展2012學術年會論文集[C];2012年

10 邵仲梅;;利用永久井架鑿井的幾種方式[A];全國礦山建設學術會議論文選集（上冊）[C];2003年

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1 特約記者 黃振華;遼河油田垂直起升門式結構井架獲美國專利[N];中國石油報;2010年

2 鄭水平;遼河油田井架技術獲美專利[N];中國工業(yè)報;2010年

3 本報記者 仇國強;狹路相逢勇者勝[N];中國石化報;2001年

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1 鄒龍慶;石油鉆機井架動態(tài)響應分析[D];哈爾濱工程大學;2006年

2 劉金梅;在役鉆機井架使用安全性綜合評價方法研究[D];東北石油大學;2012年

3 韓東穎;基于損傷識別和模型修正的井架鋼結構評定方法及應用[D];燕山大學;2008年

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1 趙慶梅;石油井架的動態(tài)測試研究[D];大慶石油學院;2006年

2 劉雪梅;在用井架使用可靠性研究[D];四川大學;2006年

3 吳畏;石油井架靈敏度分析及其在傳感器優(yōu)化布置中的應用[D];燕山大學;2015年

4 羅根;基于多評判指標優(yōu)選的石油井架安全評估[D];燕山大學;2015年

5 楊瓊華;HJJ680/52T井架和滑移底座設計及分析計算[D];西南交通大學;2015年

6 盛慧春;雙塔井架制造工藝分析[D];上海交通大學;2015年

7 蔣豪斌;海洋鉆井平臺井架結構強度分析[D];上海交通大學;2014年

8 祖立佳;波浪載荷作用下海洋井架動力特性分析[D];東北石油大學;2015年

9 李戰(zhàn)省;JJ170/42.5-K型石油井架結構強度分析[D];東北石油大學;2015年

10 向小榮;ZJ50DB模塊化鉆機井架設計與研究[D];西安石油大學;2015年

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本文編號：410910