在役JJ160/41-K井架承载能力检测与评定研究

摘要

石油井架是石油钻机的重要组成部分之一，在役石油井架因损伤缺陷承载力下降，对安全生产造成影响，建立科学、合理的石油井架承载力评定体系，成为亟待解决的问题。
　　 本文根据石油钻机井架结构和钻井工艺，进行了JJ160/41-K型石油钻机井架的载荷分析和计算。阐述了针对钻机井架的承载力评定理论。
　　 利用实验力学相似理论，设计并制作了JJ160/41-K型石油钻机井架相似模型，并对实际钻井工况进行模拟，实现了室内模型的静载试验研究和动载试验研究，利用强度评定理论和线性外推手段实现了该模型井架的承载力评定。论文建立了空间梁单元刚度矩阵和结构平衡方程，利用大型有限元软件Ⅰ-DEAS进行了在役JJ160/41-K型石油钻机井架的有限元建模和静力计算，获得了最大设计载荷作用下的静强度。并按照稳定性理论对在役JJ160/41-K型井架进行了稳定性评定。
　　 论文以大庆油田钻探工程公司钻井五公司在役JJ160/41-K型石油钻机井架为对象，进行现场加载测试，完成了该井架的承载力评定。评定结果说明，该JJ160/41-K型井架石油井架相对于出厂时其承载力下降约2.87％。试验进一步验证:将石油井架现场测试和有限元仿真手段相结合，使用强度评定理论和线性外推手段进行承载力的综合评价方法，可全面、客观的进行在役结构的承载力评定。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 论文研究的背景、目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 K型井架的基本结构及其参数

1．4 本课题研究的主要内容

2 在役石油钻机井架承载能力评定理论

2．1 在役井架结构剩余承载力极限状态评定理论

2．2 在役石油井架结构剩余承载力模态参数评定理论

2．3 在役石油井架承载力强度评定理论

2．4 本章小结

3 JJ160／41-K井架承载能力实验室方法研究

3．1 实验室内相似模型方法研究概况

3．2 石油井架实验室内模型研究的意义

3．3 模型试验与相似模型

3．4 在役JJ160／41-K型石油井架室内模型

3．5 JJ160／41-K型石油井架室内承载力方法研究

3．6 本章小结

4 在役JJ160／41-K型石油钻机井架承载力仿真计算

4．1 石油钻机井架载荷分析

4．2 钻机井架及其底座有限元分析理论与方法

4．3 石油钻机井架计算模型的建立

4．3．1 I-DEAS有限元分析技术

4．3．2 在役JJ160／41-K型石油钻机井架有限元模型的建立

4．4 石油钻机井架静力计算

4．4．1 石油井架静力计算理论

4．4．2 在役JJ160／41-K型井架有限元静力计算

4．5 JJ160／41-K型石油井架模型误差分析

4．5．1 JJ160／41-K型钻机井架相似模型的有限元模型

4．5．2 JJ160／41-K型钻机井架相似模型的有限元计算

4．5．3 JJ160／41-K型钻机井架相似模型的误差分析

4．6 石油钻机井架稳定性计算

4．6．1 石油井架稳定性分析理论

4．6．2 在役JJ160／41-K型井架稳定性计算

4．7 本章小结

5 在役JJ160／41-K型石油钻机井架承载力综合评定

5．1 石油井架检测内容与技术条件

5．1．1 石油井架检测内容

5．1．2 石油井架检测的技术条件

5．2 在役JJ160／41-K型石油钻机井架承载力检测

5．2．1 测点方案与现场布点

5．2．2 设备安装与调试

5．2．3 静动载试验与现场数据采集

5．2．4 测试数据与曲线

5．2．5 井架承载力仿真计算

5．3 在役JJ160／41-K型石油井架承载力综合评定

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 研究与结论

6．2 论文研究存在的不足与展望

参考文献