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12000m特深井钻机底座大规模单元有限元分析

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12000m特深井钻机底座大规模单元有限元分析

作者：王文涛西安石油大学

学位级别：硕士

作为开采石油的主要设备石油钻机,其在开采深度和难度的增加同时,钻机设备的高性能要求也与日俱增。而作为石油钻机的基础重要部分——钻机底座,其承载在钻采过程中最大的载荷力,同时还要承受自然环境和人为因素的影响。本文以宝鸡... 详细信息

作为开采石油的主要设备石油钻机,其在开采深度和难度的增加同时,钻机设备的高性能要求也与日俱增。而作为石油钻机的基础重要部分——钻机底座,其承载在钻采过程中最大的载荷力,同时还要承受自然环境和人为因素的影响。本文以宝鸡石油机械有限公司的我国首台12000m特深井钻机底座为模板,结合APISpec4F《钻井和修井结构规范》中关于石油钻机底座的设计,简化原有结构,保留主承载构件,利用Pro/engineer建立全新的实体有限元分析模型。对钻机底座中的楔形立根梁进行静载荷分析,给出楔形立根梁的解析解公式,得出楔形立根梁的解析解。同时在ANSYS中,采用大规模单元对楔形立根梁进行网格划分的办法,探讨12000m钻机底座采用大规模单元划分网格的必要性。根据最新API Spec4F《钻井和修井结构规范》中载荷设计的原则,着重选取工况a、b、c、d、e五种静载荷工况,完成钻机底座的整体静态特性分析,得到钻机底座的应力应变分析情况,并给出简单的安全评价。同时也分析了12000m钻机底座固有模态频率。

关键词：特深井钻机底座大规模单元有限元分析静态特性动态特性

DZ450/9-S型双升式钻机底座静力结构分析

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石油矿场机械 2001年第5期30卷 29-31页

作者：王世圣张宏许葵张永泽黄悦华胡学升石油大学(北京)机电学院北京昌平102200 宝鸡石油机械厂陕西宝鸡721002

根据钻机底座的实际结构特点 ,建立了它在弹性基础上的三维有限元模型 ,按 2种工况对底座的有限元模型加载 ,应用专业有限元分析软件 ANSYS5 .5进行分析计算 ,给出了可靠的计算结果。在对计算结果分析的基础上提出了改进 DZ45 0 / 9- S... 详细信息

根据钻机底座的实际结构特点 ,建立了它在弹性基础上的三维有限元模型 ,按 2种工况对底座的有限元模型加载 ,应用专业有限元分析软件 ANSYS5 .5进行分析计算 ,给出了可靠的计算结果。在对计算结果分析的基础上提出了改进 DZ45 0 / 9- S型双升式底座结构的建议。

关键词：钻机底座有限元法 DZ450/9-S型双升式石油钻机静力结构

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ZJ15型钻机底座振动试验模型设计

石油矿场机械 2001年第1期30卷 40-43页

作者：杨超吴殿义邹龙庆常玉连贾光政大庆石油学院机械系黑龙江安达151400 大庆石油学院石化系黑龙江安达151400

ZJ15型钻机是大庆油田使用最多的钻机 ,但由于其底座的动态特性 ,工作状况欠佳。在详细分析现役 ZJ15型钻机底座振动测试数据及充分考虑试验目的的基础上 ,以一种 ZJ15型钻机底座为原型 ,按照相似理论求出各个相似常数并设计出钻机底座... 详细信息

ZJ15型钻机是大庆油田使用最多的钻机 ,但由于其底座的动态特性 ,工作状况欠佳。在详细分析现役 ZJ15型钻机底座振动测试数据及充分考虑试验目的的基础上 ,以一种 ZJ15型钻机底座为原型 ,按照相似理论求出各个相似常数并设计出钻机底座模型 ,以便进行多种模态试验和振动模拟试验。

关键词：钻机底座模型模拟试验设计

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基于框架优选的钻机底座结构动态设计研究

力学与实践 2004年第3期26卷 22-24页

作者：王世圣冯玮时钟民宋道杰中海石油研究中心北京100027 西北石油局油田维护中心新疆巴音郭楞841600

建立底座的三维有限元模型,通过对底座进行结构有限元动力分析,了解到底座的动态特征在对底座进行有限元动力分析的基础上,研究了各个基本框架对底座的动力特性的影响规律。按照分析结果,可通过框架优选对钻机底座进行结构动态设计或... 详细信息

建立底座的三维有限元模型,通过对底座进行结构有限元动力分析,了解到底座的动态特征在对底座进行有限元动力分析的基础上,研究了各个基本框架对底座的动力特性的影响规律。按照分析结果,可通过框架优选对钻机底座进行结构动态设计或动力修改,所提方法有一定的实用价值,可用于指导底座的结构动态设计或动力修改。

关键词：钻机底座基本框架有限元动态设计结构力学固有频率

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7000米石油钻机底座可靠性评估

7000米石油钻机底座可靠性评估

作者：王志坤中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

随着我国钻井事业的发展,为了适应不同作业环境的钻井作业石油钻机的类型也在不断增加,因此就必须设计更多类型的钻机底座与之匹配。钻机底座是整个钻机系统的基础,承载着大部分的钻井设备,并且承受着人为和自然因素的影响,钻机底座安... 详细信息

随着我国钻井事业的发展,为了适应不同作业环境的钻井作业石油钻机的类型也在不断增加,因此就必须设计更多类型的钻机底座与之匹配。钻机底座是整个钻机系统的基础,承载着大部分的钻井设备,并且承受着人为和自然因素的影响,钻机底座安全可靠的运行对保证钻井作业正常进行是非常重要的。本文以7000米陆地石油钻机底座为例,对石油钻机底座进行了可靠性评估。首先,对结构可靠度理论进行了分析研究,综合几种计算结构可靠度的方法,最终采用一次二阶矩法中的JC法,该方法计算方便简单,精度能满足一般工程的实际要求,因此运用JC法计算结构可靠度可以节省时间成本。其次,对层次分析法及分析步骤做了简要介绍,并运用层次分析法对钻机底座进行了风险评估,最终决策出对钻机底座安全性影响最大的因素是底座构件失效,从而推出需对钻机底座构件进行力学分析,确保钻机底座承受的载荷在合理范围内。同时为了计算简便运用Matlab软件编写了层次分析法的计算软件。然后,运用有限元分析软件ANSYS对钻机底座做了静力分析及模态分析,通过静力分析和模态分析分别得到了钻机底座承受载荷较大的单元和底座的低阶固有频率及振型,再通过振动分析得到能够引起钻机底座共振的钻机转盘转速。最后,根据有限元分析得到的钻机底座的应力数据,运用结构可靠度计算方法JC法计算钻机底座构件的截面可靠度,得到最小可靠性指标为6.61,失效概率为1.92E-11,该结果满足《建筑结构可靠度设计统一标准》的要求。根据上述结论提出对钻机底座的安全措施,保证钻机底座的安全运行。

关键词：钻机底座层次分析法有限元分析可靠度计算

DZ450/9—S钻机底座结构模糊优化设计

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石油机械 2002年第6期30卷 12-14页

作者：王世圣张宏张永泽黄悦华石油大学(北京)机电学院宝鸡石油机械厂

考虑了应力约束、位移约束、局部稳定约束和截面尺寸上下界约束条件的模糊性 ,以底座的结构质量为目标函数 ,建立了底座结构模糊优化设计的数学模型。结构优化采用了离散变量的拟满应力结构优化设计与有限元分析相结合的方法 ,克服了满... 详细信息

考虑了应力约束、位移约束、局部稳定约束和截面尺寸上下界约束条件的模糊性 ,以底座的结构质量为目标函数 ,建立了底座结构模糊优化设计的数学模型。结构优化采用了离散变量的拟满应力结构优化设计与有限元分析相结合的方法 ,克服了满应力设计只能考虑应力约束和尺寸约束的局限。采用二级模糊综合评判确定最优水平截集 ,从而将模糊优化问题转化为普通优化问题。计算结果表明底座结构模糊优化设计比底座结构非模糊优化设计更为合理。

关键词： DZ450-9-S型钻机石油钻井钻机底座模糊数学数学模型结构设计优化设计

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钻机底座的一种简化计算

吉林工学院学报 1986年第2期 1-10页

作者：韩秀清陈立民郑伯芳吉林工学院力学教研室

本文针对ZJ-32Ⅱ型钻机井架和底座的具体构造和传力特点,提出一种对其底座进行强度计算的简化力学模型。这是一个支承于刚性基础上的平面刚架模型。文中对这一模型的可行性进行了理论上的探讨,并提供了实际计算和其真实工作状况的有关... 详细信息

本文针对ZJ-32Ⅱ型钻机井架和底座的具体构造和传力特点,提出一种对其底座进行强度计算的简化力学模型。这是一个支承于刚性基础上的平面刚架模型。文中对这一模型的可行性进行了理论上的探讨,并提供了实际计算和其真实工作状况的有关资料。这一模型可极大地简化计算工作,但却不致引起过大的误差,而且偏于安全。文中并简要讨论了极限分析方法在底座设计中的应用及局部应力等问题。

关键词：钻机钻机底座 ZJ-32Π型钻机