本文關(guān)鍵詞：HJJ45046海洋鉆機(jī)井架動(dòng)態(tài)特性分析與結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái),隨著工業(yè)水平的穩(wěn)步提升,對(duì)石油,天然氣能源需求的急劇增加,我國(guó)加快了海洋油氣田勘探與開(kāi)采的步伐。海洋井架作為海洋油氣田開(kāi)采的關(guān)鍵承載結(jié)構(gòu),在海洋油氣田開(kāi)采過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。海洋井架的安全關(guān)系到整個(gè)海洋平臺(tái)能否安全有效生產(chǎn)和工作人員的生命安全。海洋井架處在一個(gè)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(dòng)載荷如風(fēng)載、海浪載荷等動(dòng)載荷的作用,受力情況異常復(fù)雜。這些載荷的作用極大的考驗(yàn)著井架的穩(wěn)定性,可靠性。而現(xiàn)行的井架設(shè)計(jì)方法均是采用增大安全系數(shù)的靜力學(xué)設(shè)計(jì)方法,僅僅是將井架動(dòng)載工況等效在靜力學(xué)層面計(jì)算。顯然,對(duì)井架動(dòng)態(tài)特性考慮不夠；當(dāng)井架固有頻率與鉆修機(jī)動(dòng)力設(shè)備工作頻率或者外部動(dòng)載荷頻率接近或者吻合時(shí),則會(huì)發(fā)生共振,鉆機(jī)不能正常啟動(dòng)工作；井架承載能力在動(dòng)載荷作用等復(fù)雜工作環(huán)境下會(huì)發(fā)生變化；但是這些動(dòng)態(tài)因素都不在靜力學(xué)設(shè)計(jì)考慮范圍之內(nèi)。因此,為保障海洋井架結(jié)構(gòu)能夠更加安全可靠的服役,使設(shè)計(jì)方法更加完善合理,對(duì)海洋井架開(kāi)展動(dòng)態(tài)特性的研究以及提出結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改技術(shù)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(guó)內(nèi)外井架相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)井架靜力學(xué)設(shè)計(jì)方法的研究?jī)?nèi)容,步驟以及存在的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了歸納總結(jié)；收集整理了國(guó)內(nèi)外井架動(dòng)態(tài)特性分析的方法,對(duì)井架動(dòng)態(tài)特性研究的歷史背景,發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析總結(jié),提出本文研究思路,整體技術(shù)路線與文章結(jié)構(gòu)圖。在介紹各動(dòng)態(tài)特性分析理論的基礎(chǔ)上,以HJJ45046海洋鉆機(jī)井架為研究對(duì)象,經(jīng)過(guò)合理簡(jiǎn)化與假設(shè),運(yùn)用有限元軟件直接進(jìn)行建模,網(wǎng)格劃分選取2 node 188 beam梁?jiǎn)卧?根據(jù)井架桿件截面形狀共定義了16種截面屬性,共劃分4255個(gè)單元以及7255個(gè)節(jié)點(diǎn)；在對(duì)井架進(jìn)行最大鉤載工況下的靜強(qiáng)度驗(yàn)證之后,對(duì)井架作了動(dòng)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(guò)選擇設(shè)備參數(shù)來(lái)規(guī)避前兩階模態(tài)頻率,直接搜索與第3,4階預(yù)應(yīng)力模態(tài)頻率關(guān)聯(lián)最大結(jié)構(gòu)參數(shù)；在介紹結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改技術(shù)基礎(chǔ)理論研究的基礎(chǔ)上,以靈敏度搜索結(jié)構(gòu)參數(shù)為目標(biāo),提出結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改方案,作出結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改。井架的動(dòng)態(tài)特性分析；包括模態(tài)分析,諧響應(yīng)分析與瞬態(tài)動(dòng)力分析。首先是模態(tài)分析；分析結(jié)果表明,預(yù)應(yīng)力效應(yīng)影響下,井架的前10階頻率均有較小的下降,說(shuō)明預(yù)應(yīng)力對(duì)井架振動(dòng)特性有影響,但是很小。另外,井架的前4階模態(tài)頻率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速在井架旋轉(zhuǎn)設(shè)備的正常轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),井架配備動(dòng)力設(shè)備應(yīng)盡量避開(kāi)這四階模態(tài)頻率。模態(tài)頻率在1.56Hz到11.63Hz范圍內(nèi),符合大型結(jié)構(gòu)工程低頻振動(dòng)特性,與工程實(shí)際相吻合；井架整體上振動(dòng)特性較好；諧響應(yīng)分析；分析結(jié)果表明位移響應(yīng)峰值均在對(duì)應(yīng)固有頻率點(diǎn)處,與理論和實(shí)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(huì)產(chǎn)生受迫振動(dòng)。瞬態(tài)動(dòng)力分析；分析結(jié)果表明：X方向剛度最弱,與前文模態(tài)分析結(jié)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(jié)構(gòu)動(dòng)力修改。以靈敏度分析結(jié)果為依據(jù),綜合各參數(shù)對(duì)井架性能的影響以及修改成本,提出兩種結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改方案,采用此兩種方案進(jìn)行模態(tài)分析。得到井架的模態(tài)頻率：發(fā)現(xiàn)井架各階頻率均有提高,第3,4階有較大提升,結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改效果較好。
【關(guān)鍵詞】：海洋井架 有限元分析 動(dòng)態(tài)特性 結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：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(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-18
• 第2章 HJJ45046井架有限元建模及靜強(qiáng)度驗(yàn)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(jì)算與靜強(qiáng)度驗(yàn)證27-31
• 第3章 井架動(dòng)態(tài)特性研究31-68
• 3.1 模態(tài)分析31-43
• 3.2 諧響應(yīng)分析43-54
• 3.3 瞬態(tài)動(dòng)力分析54-68
• 第4章 靈敏度分析與結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改68-81
• 4.1 靈敏度分析68-74
• 4.2 結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改74-80
• 4.3 小結(jié)80-81
• 第5章 結(jié)論與展望81-83
• 5.1 結(jié)論81-82
• 5.2 展望82-83
• 致謝83-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 個(gè)人簡(jiǎn)介87-88

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 胡雄心;劉孔忠;成志強(qiáng);江會(huì)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(shí)用計(jì)算法[J];石油鉆采機(jī)械通訊;1974年02期

3 王惠德;周?chē)?guó)強(qiáng);;用概率方法確定井架安全度[J];石油礦場(chǎng)機(jī)械;1987年03期

4 強(qiáng)衛(wèi)東;張蕾;王文;李小軍;;在用井架測(cè)試及安全評(píng)價(jià)研究[J];新疆石油科技;1993年04期

5 蔡迎建，徐闖，艾萬(wàn)榮，，王榮春;在用井架的壽命估計(jì)[J];石油機(jī)械;1995年01期

6 張愛(ài)林，王惠德，田汝珉，王光遠(yuǎn);服役井架結(jié)構(gòu)的雙重非線性分析[J];石油學(xué)報(bào);1996年02期

7 王明勤,李靜;主井架的糾偏措施[J];礦山機(jī)械;2001年11期

8 周?chē)?guó)強(qiáng),劉金梅;在用井架計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)[J];石油機(jī)械;2001年01期

9 江聲述;生產(chǎn)鑿井兩用落地多繩提升井架設(shè)計(jì)[J];特種結(jié)構(gòu);2001年01期

10 夏暉,盛擁軍,李向東;自升式井架中人字架對(duì)井架承受風(fēng)載作用分析[J];中國(guó)設(shè)備工程;2002年07期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 馬成剛;劉敏珊;王義翠;;井架結(jié)構(gòu)隨機(jī)地震反應(yīng)分析[A];2009年石油裝備學(xué)術(shù)研討會(huì)論文專(zhuān)輯[C];2009年

2 陳宏;方金松;李海波;;平煤集團(tuán)十三礦主井鋼井架的設(shè)計(jì)與施工[A];鋼結(jié)構(gòu)工程研究（三）——中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與疲勞分會(huì)2000年學(xué)術(shù)交流會(huì)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(xué)術(shù)研討會(huì)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(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

5 張振宇;張纓;劉慶雪;;雙側(cè)提升鋼井架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析[A];中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)煤礦建筑工程專(zhuān)業(yè)委員會(huì)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(chǔ)沉降引起井架偏斜的分析預(yù)測(cè)與糾偏控制[A];全國(guó)巖土與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2003年

7 李軒;王元清;施剛;石永久;;鉆井井架鋼結(jié)構(gòu)的承載性能研究綜述[A];第五屆全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)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(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議論文選集（下冊(cè)）[C];2004年

9 趙猛;尤文徐;;劉塘坊鐵礦鋼結(jié)構(gòu)井架吊車(chē)與穩(wěn)車(chē)配合吊裝工藝[A];煤礦機(jī)電一體化新技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展2012學(xué)術(shù)年會(huì)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(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議論文選集（上冊(cè)）[C];2003年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 特約記者 黃振華;遼河油田垂直起升門(mén)式結(jié)構(gòu)井架獲美國(guó)專(zhuān)利[N];中國(guó)石油報(bào);2010年

2 鄭水平;遼河油田井架技術(shù)獲美專(zhuān)利[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2010年

3 本報(bào)記者 仇國(guó)強(qiáng);狹路相逢勇者勝[N];中國(guó)石化報(bào);2001年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 鄒龍慶;石油鉆機(jī)井架動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

2 劉金梅;在役鉆機(jī)井架使用安全性綜合評(píng)價(jià)方法研究[D];東北石油大學(xué);2012年

3 韓東穎;基于損傷識(shí)別和模型修正的井架鋼結(jié)構(gòu)評(píng)定方法及應(yīng)用[D];燕山大學(xué);2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙慶梅;石油井架的動(dòng)態(tài)測(cè)試研究[D];大慶石油學(xué)院;2006年

2 劉雪梅;在用井架使用可靠性研究[D];四川大學(xué);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(yīng)用[D];燕山大學(xué);2015年

4 羅根;基于多評(píng)判指標(biāo)優(yōu)選的石油井架安全評(píng)估[D];燕山大學(xué);2015年

5 楊瓊?cè)A;HJJ680/52T井架和滑移底座設(shè)計(jì)及分析計(jì)算[D];西南交通大學(xué);2015年

6 盛慧春;雙塔井架制造工藝分析[D];上海交通大學(xué);2015年

7 蔣豪斌;海洋鉆井平臺(tái)井架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析[D];上海交通大學(xué);2014年

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

9 李戰(zhàn)省;JJ170/42.5-K型石油井架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析[D];東北石油大學(xué);2015年

10 向小榮;ZJ50DB模塊化鉆機(jī)井架設(shè)計(jì)與研究[D];西安石油大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：HJJ45046海洋鉆機(jī)井架動(dòng)態(tài)特性分析與結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：410910