基于遗传算法的无绷绳修井机钢丝绳与井架夹角优化设计

定绳与井架的夹角、快绳与井架的夹角,对无绷绳修井机井架的应力和变形影响很大,为了降低井架的应力和变形,用遗传算法优化了无绷绳修井机定绳与井架的夹角、快绳与井架的夹角.基于ANSYS分析了优化前后两种方案无绷绳修井机井架的应力和变形,分析结果表明,优化后的方案井架的应力和井架上天车位移减小了,优化设计方案明显改善了无绷绳修井机的结构参数.     

作业井架绷绳非线性效应对结构特性的影响分析

1．非线性效应的等效处理方法 绷绳是作业井架的重要支承，一般为钢丝绳。绷绳一端固定于井架，另一端固定于地锚桩上，只承受拉力作用。绷绳在自重和轴向力的作用下呈悬链线形，所以绷绳可用悬链方程描述，为此假设：     

塔形井架绷绳系统的计算

以数学分析中悬链线理论为基础,根据力学、建筑学的有关理论和方法,导出了井架绷绳系统(包括绷绳和地锚)的全部计算公式,并以TJ_2—41型塔形井架为例,对现行绷绳系统参数和井架抗风能力进行了分析计算。阐明了井架发生倾倒的重要原因,并就绷绳系统的合理使用提出了若干建议。     

无绷绳修井机稳定性仿真分析

对无绷绳修井机井架进行了特征值屈曲分析,得出了频率和载荷之间的关系,并确定了井架结构形式。根据整机稳定性要求,分析了工作状态时的整车稳定性,通过改进支撑方案,使整车稳定系数达到了设计要求。     

步进式自平衡井架电动修井机研究与应用

为满足月东油田修井作业需求,研制了步进式自平衡井架电动修井机。该修井机以步进式液压平车作为承载底盘,实现了在受限空间内整机的纵向行走、横向行走和回转。自平衡井架采用桁架式结构、全封闭的矩形截面设计,强度高,抗扭能力大;天车为两轴结构,井架垂直安装,不承受倾覆力矩,可在不安装井架绷绳的情况下安全起下钻;绞车制动采用液压盘式刹车装置,具有盘刹装置失压安全保护功能,工作钳与安全钳安全互锁、互为备份制动;绞车和游动系统设置了3套防碰防护装置系统。截至2019年12月,步进式自平衡井架电动修井机已完成修井作业290余井次,最大作业载荷650 k N,自平衡井架系统及整机电控、液控系统性能稳定;可在不拆抽油机、作业空间受限的条件下进行整体移机和回转操作,实现了不打地锚、无井架绷绳情况下的安全起下钻作业。该产品的研制成功为海上油田修井作业提供了新的技术装备。     

初位移对БУ—40钻机井架承载能力的影响

—40钻机井架安装后,用拉绷绳扶正井口,将使井架天车台处产生初位移。经理论计算分析表明,井架的承载能力随井架初位移的增加而降低,在基础无不均匀沉陷情况下,拉绷绳找正井口时,最大初位移极限是前后不允许超过300mm,左右不允许超过280mm。     

绷绳对石油钻机井架动态特性影响分析

根据石油钻机井架的结构特点,采用有限元方法对井架结构进行有限元离散,采用单轴向受拉或受压杆单元进行绷绳模拟,并在不同数值范围内施加预紧力,通过对6种工况下石油钻机井架动态特性的计算,分析绷绳预紧力对井架动态特性的影响。分析结果表明,绷绳预紧力对井架前3阶固有频率影响较大,对3阶以上的高阶自振频率影响较小;当绷绳预紧力小于3 kN时,绷绳预紧力对井架固有频率的影响可以忽略;在3~20 kN范围内,随绷绳预紧力增大井架各阶固有频率也增加,低阶频率增幅明显;当绷绳预紧力超过20 kN时,随着预紧力的继续增大,井架振动频率将不受预紧力变化的影响。     

绷绳对石油钻机井架动态特性影响分析

根据石油钻机井架的结构特点,采用有限元方法对井架结构进行有限元离散,采用单轴向受拉或受压杆单元进行绷绳模拟,并在不同数值范围内施加预紧力,通过对6种工况下石油钻机井架动态特性的计算,分析绷绳预紧力对井架动态特性的影响。分析结果表明,绷绳预紧力对井架前3阶固有频率影响较大,对3阶以上的高阶自振频率影响较小;当绷绳预紧力小于3 kN时,绷绳预紧力对井架固有频率的影响可以忽略;在3²0 kN范围内,随绷绳预紧力增大井架各阶固有频率也增加,低阶频率增幅明显;当绷绳预紧力超过20 kN时,随着预紧力的继续增大,井架振动频率将不受预紧力变化的影响。     

ZJ30自紧绷绳钻机的研制

在XJ550自紧绷绳修井机的基础上,对ZJ30钻机进行了自紧绷绳创新设计。取消了传统的4根防风载绷绳设计,其风载绷绳固定在井架基础及折叠钻台绷绳支座上、内负荷绷绳固定在车架上、二层台交叉绷绳固定在折叠钻台绷绳支座上。主要优点是不再需要设置锚坑锚桩,因而占用的作业区域小,实现了钻井作业环保、安全、快捷、高效的目标。     

井架在风荷载作用下的可靠性分析

通过对克拉玛依油田地区多年气象资料的统计分析,求得年最大风速的概率分布。依此,对塔形井架在最大风荷载等两种工况下结构体系的可靠度进行计算。利用分枝限界法计算原理,结合启发式寻找技术,作为寻找主要失效模式的方法,采用Ditlevsen窄界限,对结构体系失效进行区间估算。并用JC法对井架在最大风荷作用下的整体抗倾覆进行了可靠度计算。经可靠性分析、计算,井架在两种工况下结构体系的可靠指标都达到了规定的要求;井架抗倾覆的薄弱环节是固定绷绳的地锚。     

某海洋修井机钻具对中超限值问题

分析某海洋修井机钻具与转盘中心对中偏差超限值的问题,收集平台设计、建造、运行过程中的数据并对修井机在不同井位时相关结构的变形数据进行校核,在确认导管架桩基承载力和上部组块杆件的强度仍满足要求后,提出对已发生变形的滑轨进行整体更换并重新调平的方案,经过测试确认所提方案满足修井作业的要求。     

独立桩导向架平行矩形防沉板的极限承载力研究

打桩作业中,独立桩导向架起到导向与扶正作用,导向架防沉板基础的极限承载力关乎到独立桩安装的精度和作业安全性。针对一种适用于深水打桩作业的独立桩导向架,使用API规范计算了其在不排水抗剪强度随深度线性变化的极限承载力; 基于通用有限元软件Abaqus,针对独立桩导向架所使用的平行矩形防沉板基础,探究了防沉板不同间距与宽长比对其承载力的影响。分析结果表明:竖向承载力随防沉板间距的增加,呈现先增大后减小的趋势; 在间距与防沉板面积一定的情况下,增加防沉板的宽度,竖向承载力先增大后减小,适当的增加防沉板间距和调整防沉板宽长比,有利于提高极限承载力。研究结果对深水独立桩导向架的设计、校核有一定参考意义。     

XJ1200型山地修井机的研制

鉴于常规车装修井机和常规模块修井机均不适应山区、丘陵、沼泽等地区,以及道路条件差和井场作业面积小的情况,研制了XJ1200型山地修井机。该修井机主要由车载主机、井架、底座、钻井液净化系统、钻井泵房、发电机组和油罐区等组成,它采用车加模块的方式和直立套装井架,载车质量大为减轻,最小转弯半径仅为12m,爬坡度有很大程度的提高,井架稳定性好,不需要任何绷绳。该修井机既能修井,还能进行二期侧钻作业。总体性能符合相关技术标准和规范。     

XJ150型无风载绷绳修井机研制及应用

为满足沼泽、沙漠及井位密集地区的小修作业要求,加快生产进度,开发了一种车载自走式无风载绷绳修井设备。介绍了其结构原理及设计的关键点,并对其应用效果进行统计分析。目前该设备已在新疆油田得到广泛应用。     

海洋修井机井架风洞实验方案设计

由于海洋环境的特殊性 ,海洋修井机井架与陆地修井机井架的使用环境有很大差异。而目前国产海洋修井机井架的设计大都采用传统的设计方法 ,从而造成海洋修井机井架尺寸和质量均偏大。针对这些问题 ,开展了用于海洋修井机风洞实验室的设计 ,包括实验室的结构设计 ,硬件配置 ,测试系统的开发 ;提出采用风洞实验模拟海洋工况 ,通过实现对海洋修井机井架在不同海洋环境下的静、动态测试 ,为海洋修井机井架的设计和新产品开发提供理论和实验依据     

深水吸力锚井口承载能力研究——以挪威Wisting油田水平井吸力锚井口为例

近年来随着特殊深水油气藏开发的需要,国外吸力锚筒体开始替代常规导管作为井口支撑的装置,例如挪威Wisting油田使用吸力锚技术钻成了极浅水平井。在国内,吸力锚作为深水钻井水下井口的使用尚处于起步阶段,需要对吸力锚井口承载力进行研究。该文基于API单桩轴向极限承载力经验公式的导管极限承载力计算模型,结合吸力锚负压置入受力情况进行研究,研究了吸力锚置入过程中瞬时承载力与随时间变化的实时承载力变化规律,构建了吸力锚承载力-土壤恢复系数-土壤强度的耦合计算模型。以挪威Wisting油田吸力锚设计参数及区域土壤不排水抗剪切强度为例,吸力锚承载力-土壤恢复系数-土壤强度耦合计算模型的计算结果与工程实际吻合,具有实际工程意义。     

渤海导管架平台外挂井槽对桩基承载力的影响

外挂井槽技术可经济有效地满足现有平台增加井槽的需求,但外挂井槽方案的实施受到多种因素的影响,其中桩基承载力是影响外挂井槽方案是否可行的重要影响因素之一。以渤海油田4腿平台为例,将外挂井槽对桩基承载力的影响分为3个方面,重点分析外挂井槽引起的水平载荷变化、垂向载荷变化和修井机井位变化对桩头力的影响。对比平台外挂井槽改造前后桩头力大小,总结外挂井槽改造引起平台桩头力的变化规律,对平台桩头力的变化进行预估,预估结果误差较小,在前期研究方案设计阶段可作为外挂井槽方案是否需要增加桩腿的判断依据。     

海洋修井机应力测试加载装置设计

针对海洋修井机检测时需对井架和底座同时加载的要求,设计了专用的海洋修井机应力测试加载装置。介绍了装置的结构和工作原理,并对关键部件进行了力学分析和强度校核。现场试验表明:该加载装置安装方便快捷,加载稳定可靠,整体结构设计合理。