无绷绳修井机设计与仿真研究

摘要

修井机作为修井采油的重要设备，在增加国家石油产量，提高经济效益发挥着重要作用。随着石油行业对修井作业高效率和低成本要求的提高，本文开发的无绷绳修井机具有重要的工程应用价值，本文在结合辽河石油公司的“自行式无绷绳修井机的设计与研究”实际项目，深入研究了无绷绳修井机的设计方法及静、动载下安全性和整车稳定性。 本文在收集分析国内外自行式修井机相关的设计、计算和使用资料的基础上，讨论了井架设计规范，提出了无绷绳修井机设计方案，建立了无绷绳修井机井架系统有限元模型，运用有限元方法对井架各种典型工况下进行了静、动态仿真分析，得出了静、动态的应力、位移变化规律，验证了此种无绷绳修井机设计方案的可行性。本文采用BlockLanzcos法进行了井架模态分析，得出了井架的固有频率和振型，结论证明了不会与外界发生共振。此外，又进行了井架的特征值屈曲分析，阐述了影响井架承载能力的因素，并分别对各种因素进行了计算分析及比较，确定了井架结构形式。根据整机稳定性要求，文章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。 通过利甩ANSYS对90T无绷绳修井机进行静、动态对比分析，结论表明此设计方法是可行的，对无绷绳修井机的设计有着理论指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

1序论

1.1修井机发展概述

1.1.1国外修井机现状

1.1.2国内修井机现状

1.1.3产品开发

1.2自行式修井机研究现状

1.3论文研究的目的与内容

1.3.1论文研究目的

1.3.2论文研究工作及技术路线

2修井机基本载荷计算原理及工况确定

2.1修井机基本载荷计算原理

2.2工况确定

3修井机的建模

3.1ANSYA软件及理论基础

3.2课题研究依据的对象

3.2.1研究依据的对象参数

3.2.2研究依据的对象工况荷载计算

3.3修井机实体结构建模过程

3.3.1模型使用单元

3.3.2建模条件

3.3.3井架与绷绳的建模技术

3.3.4 井架模型的约束的施加

4对有绷绳修井机各工况下仿真计算分析

4.1有绷绳修井机在普通工况分析

4.2有绷绳修井机在特殊工况分析

4.2.1动力学理论

4.2.2特殊工况分析

5无绷绳修井机设计方案提出与比较

5.1修井机工作要求

5.2对有绷绳修井机结构的分析

5.3对无绷绳修井机设计

5.3.1修井机井架的设计规范

5.3.2无绷绳修井机方案提出

5.4无绷绳修井机建模说明

5.4.1弹簧式减振装置

5.4.2弹性阻尼单元(Combination14)

5.4.3弹簧式减振装置的建模技术

5.4.4井架模型的约束的施加

5.5对无绷绳修井机方案初选

5.5.1结果分析

5.5.2无绷绳修井机方案对比与确定

5.6对最佳无绷绳修井机方案仿真分析

5.6.1无绷绳修井机普通工况仿真分析

5.6.2无绷绳修井机特殊工况仿真分析

5.7有、无绷绳修井机仿真数值对比分析

5.8无绷绳修井机拓展研究

6稳定性计算分析

6.1局部稳定性计算井架的屈曲模态分析

6.1.1屈曲分析概念

6.1.2无绷绳井架的特征值屈曲分析

6.2整体稳定性计数分析

6.2.1支腿的设计方案

6.2.2支腿的布置方式

6.2.3整车稳定性计算

6.3模态结果分析

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢