文档介绍：摘要我国在役井架大多在野外恶劣环境下使用, 井架整体不同程度的存在各种各样的损伤缺陷, 在实验室建立井架模型进行承载能力的实验是井架安全评定工作的重要内容。在四种井架类型中, 前开口型井架以其总体刚性好、低位安装、整体起升、移运时需要车辆少、维修方便等优选。根据 K 型井架的组成、基本特点及其井架各构件间的连接方式等,可以将 K 型井架设计策划那个四段,上部第一段为焊接四面封闭结构。其余各段为前开口结构, 两侧面为焊接的平面结构, 背扇面由横斜杆焊接构成, 再加上大腿采用了方箱型界截面, 使得井架具有整体质量轻, 起升平稳的优良特性。本文确定了正确合理的相似常数来设计井架模型, 并运用 ANSYS 软件对其应力做了分析, 满足强度和井架设计的要求。室内加载装置通过液压传动, 根据液压缸内液体压力大小来表示所加载荷的大小,以此来完成井架承载能力实验的目的。关键词: K 型井架;相似常数;井架装置;加载装置第1章概述 目前我国在用井架状况目前我国现役井架有 1000 多部。我国在役井架大多在野外恶劣环境下使用, 井架整体不同程度的存在各种各样的损伤缺陷,在实验室建立井架模型进行承载能力的实验是井架安全评定工作的重要内容。在四种井架类型中,前开口型井架以其总体刚性好、低位安装、整体起升、移运时需要车辆少、维修方便等优选。我国油田正在使用的中型、重型模块钻机的井架合底座都不适合快移式钻机的要求,为此,在分析我国钻机井架、底座现状的基础上,提出了快速移动、快速安装的新型钻机井架、底座的设计原则和设计标准,同时还对其设计模型合设计特点作了详细的论述,这种新型的模型除充分考虑了拆装便捷,移动高效外, 还应用液压油缸自动举升和控制技术,是一种具有全新理念的快速移动、快速安装的钻机。准确判定在用或服役多年的井架承载能力,是保证其安全服役的首要问题。目前国外对钻探井架的安全评定偏重于外观查测、简易诊断和一般处置与预防等 3个方面。从查测的内容来看,主要是井架杆件的变形、损伤、磨损、腐蚀等,诊断的结论多偏重于定性分析。国内对钻探用井架承载性能的研究主要都是以井架上有限的测试数据,通过强度、刚度、可靠性、稳定性等理论来评价在役井架承载力。这些仅仅从井架上有限的测点数据,通过线性外推来评价井架整体性能的方法还欠全面与科学。石油钻井井架是一大型复杂的金属钢架结构,其杆件多、受力复杂,且由于使用工况复杂而且恶劣,对其进行强度、稳定性、可靠性、疲劳寿命分析是十分必要的。且今年来, 随着不同地貌条件和地质条件下的油气田的勘探开发,以及钻井深度的不断增加,国内外正在不断地设计功能更强、自动化程度更高的各种钻机,这对井架的强度、刚度及稳定性的要求会越来越高,同时,提高可靠性, 降低成本,对井架进行优化设计也变得越来越重要。井架是石油钻机的重要组成部分,井架用于安放天车,悬挂游车、大钩等起升设备与工具,承受起下钻、下套管及其他作业产生的荷载,提供起下钻及存放管柱操作的高度与空间,是一种塔桅式钢结构物。井架结构组成主要有: (1) 井架主体多为型材组成的空间结构; (2) 天车台安置天车和天车梁; (3) 天车架安装、维修天车之用; (4) 二层台包括井架进行起下操作的工作台和存靠立根的指梁; (5) 立管平台装拆水龙带操作台; (6) 工作梯。目前,在用的 K型石油钻机井架以两腿落地式结构为主,还有部分四腿落地式结构仍在服役。四腿落地式 K型井架在使用过程中出现了不少问题,严重影响了其使用和推广。尽管如此,对四腿落地式 K型井架的力学行为至今没有进行深入的研究。井架的起升是一个比较危险的工况,从现场的使用情况看来,四腿落地式K型井架的起升过程尤为危险,在此过程中井架及底座的受力比较复杂,丽目目p关于井架起升阶段的研究资料却比较少。本课题针对四腿落地式 K型井架及其底座的力学行为进行研究,并将其与两腿落地式 K型井架进行比较,对于丰富、发展和完善井架设计和安全评定理论将有重大意义。建立了井架和底座的有限元分析模型,运用 ANSYS 有限元分析软件分别就钻井工况和井架起升工况,对四腿落地式 K型井架及其底座和两腿落地式 K型井架及其底座进行了静力分析。分析结果表明,在钻井工况下:两种结构的井架及底座的受力情况基本一致;而在起升工况下:四腿落地式井架的底座受力较大。分析发现:在四腿落地式井架起升过程中,钻机底座上井架立柱两个铰支座之间的应力很大,从而造成了在用井架底座的变形与撕裂。为了增大强度,建议在底座上井架两个铰支座之间加焊加强钢板,并加大井架前立柱铰支座的尺寸。模态分析作为结构动力特性研究的一种近代方法,逐渐成为现代工程领域动态分析与设计的核心,它所决定的结构固有频率和振型,正是结构承受动态载荷结构设计中的重要参数,故而成为其他诸如瞬态分析等动力学分析的起点