井架损伤及井架稳定性研究

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1、中图分类号：TE923单位代码：11414学号：2013214513题目井架损伤及井架稳定性研究专业或领域机械工程研究方向机械设计及理论专业硕士生刘新良指导教师喻开安教授现场导师周志雄高级工程师入学时间：2013年9月论文完成时间：2016年5月硕士学位论文独创性声明，独立进行研究工作郑重声明：本硕士学位论文是作者个人在导师的指导下所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体己经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料。对本研究做出贡献的个人和集体，均

2、已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者和导师完全意识到本声明产生的法律后果并承担应责任。＃＇（＞｜？＾－：＿＿作者签名：ｆｉ日期“，ｖ日期：导师签名：％硕士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使：用的有关规定，使用方式包括但不限于学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论、文的全部或部分内容，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。；可以将本学位论文的全部或部分内容编入

3、有关数据库进行检索解密后适用本授权书。本学位论文属于保密范围，保密期限ｉ年，本学位论文作者如需公开出版学位论文的部分或全部内容，必须征得导师书一。（北署名单位面同意，且须以中国石油大学京）为第““：作者签名：曰期ｗ爷例‘“、１舍日期：导师签名：气－－Ｉ摘要摘要伴随着油气资源的开采，钻井作业面向的地层越来越深，超深井钻机的在油田的应用已经并不少见，钻井效率的提高随着钻井技术的发展也是一个很重要的研究方向。JJ675/57-K型钻机井架作为钻机国内首台四单根钻机的井架，其整体高度及二层台高度对比于常见的9000m钻机

4、都比较高，对钻机井架的损伤及其整体的稳定性研究都十分有必要。本文以JJ675/57-K型钻机井架主体部分为对象进行研究，主要研究内容包括了以下几个方面：（1）分析四单根钻机井架的主要结构特点，根据各杆件的尺寸及各杆件之间的连接形式，选取了BEAM188单元在ANSYS中用命令流建立了钻机井架的力学模型；（2）根据APISpec4F中对钻机井架安全性能的规定，选取了六种工况对钻机井架进行结构静力学分析，分别得到了井架在这六种工况下的应力分布情况和应力值最大杆件编号及位置，并且对井架的安全等级进行了评价；（3）根据井架静力学分析的结果，分别选取了工

5、况1、工况2、工况5三种工况进行了构造损伤的模态分析，损伤的构建分为多种情况，分为一处损伤、两处损伤、三处损伤，两处损伤分为对称与非对称两种情况，井架的固有频率基本上随着损伤杆件的数量增多而下降程度增加，随着杆件损伤程度的增大下降程度增加，固有频率可以作为井架长期健康监测的一个重要数据；（4）对钻机井架进行整体稳定性屈曲分析，分别应用线性屈曲分析和非线性屈曲分析对井架进行整体稳定性分析，分析结果表明无论是线性屈曲分析还是非线性屈曲分析结果都远大于井架的最大钩载，井架整体稳定性良好；（5）根据静力学分析的结果选取了各工况下应力值最大的六个杆件构建

6、不同程度的损伤，对钻机井架进行了含损伤杆件的线性和非线性屈曲分析，结果表明在包含六个损伤杆件的情况下，井架的整体稳定性依然良好，井架局部杆件的损伤不会影响到井架的整体稳定性。关键词：井架；静力学分析；损伤；模态分析；屈曲分析-II-ABSTRACTThederrickdamageandstabilitystudyABSTRACTWiththedevelopmentofoilandgasresources,theobjectofthedrillingworkfordeeperstrata,theapplicationofultradeepwell

7、drillingrigisnotuncommon,anddrillingefficiencyisanimportantresearchdirection,asthedomesticfirstfoursingledrillrigderrick,comparingtoaverage9000mdrillingrig,theoverallheightandplatformheightarehigher,thestudythedamageandtheoverallstabilityofthefoursinglederrickisverynecessary

8、.ThemainpartofJJ675/57-Ktypeistheresearchobject,themainresearchcontentinclu