顶驱钻井装置倾斜液压机构临界载荷计算分析

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1、2010年第39卷石油矿场机械第3期第48页OILFIELDEQUIPMENT文章编号：1O01-3482(2010)03—0048—03顶驱钻井装置倾斜液压机构临界载荷计算分析蔡正敏，张军，申朝廷，张贵德，张树佳(中石油长城钻探公司，北京100101)摘要：为保障顶部驱动钻井装置管子处理机中倾斜机构的绝对安全可靠，利用能量法给出了倾斜机构临界栽荷的近似计算公式，并对DQ一50LHTY型顶部驱动钻井装置倾斜机构的临界载荷进行了计算，为实际工程中倾斜机构的设计及安全使用提供了理论依据。关键词：顶部驱动钻井装置；倾斜机构；能量法；

2、临界载荷中图分类号：TE922文献标识码：AApplicationofEnergyMethodinCalculationofCriticalLoadofTiltMechanisminTopDriveSystemCAIZheng—min，ZHANGJun，SHENChao—ting，ZHANGGui—de，ZHANGShu—jia(GreatWallDrillingCompany，Beijing100101，China)Abstract：Tiltmechanismofthetopdrivesystemisoneofthemost

3、importantandfrequentlyusedtoolsduringdrilling，anditssafetyisveryimportant．Inthispaper，theapproximateformulaforthecriticalloadofthetiltmechanismisgivenonthebasisoftheenergymethod．CalculationswereperformedforthecriticalloadofthetiltmechanismoftheDQ一50LHTYtopdrivesyste

4、m．Keywords：topdrivesystem；tiltmechanism；energymethod；criticalload顶部驱动钻井装置是20世纪80年代国际钻井与控制系统、液压传动和控制系统、司钻操作台和单领域中兴起的一种新型钻井部件，是旋转钻井技术导轨与滑车等几部分组成。液压传递和控制机构作的一次重大突破，受到世界各国石油公司的高度重为顶驱装置的重要组成部分，如果出现变形和液压视，在国际石油工业中得到了迅速的发展。与转盘泄漏等事故，将给整个钻井的进程带来很大的影响。旋转钻井相比，顶部驱动钻井装置之所以能够较快当液

5、压构件承受的轴向载荷达到或超过一定限度即地被广泛使用，主要是它能够提高钻井效率，特别是临界载荷时会发生失稳，使构件失效，从而导致相关在大斜度井、水平井时可以发挥出很大的优势。顶的装置发生破坏。由于这种失效具有突发性，常常驱钻井系统将常规水龙头与钻井马达相结合，配备造成灾难性的后果，因此分析顶驱装置管子处理机一种结构新颖的钻杆上卸扣装置，从井架空间上部倾斜液压机构的稳定性十分必要，并对工程应用有直接旋转钻柱并沿井架内专用导轨向下送进，是可很好的指导意义。对于截面变化比较复杂的压杆，以完成旋转钻进、循环钻井液、接钻杆和上卸钻柱各利

6、用精确解法计算临界载荷通常很不方便，需要借种钻井操作的机电液一体化的钻井装置，能够节约助数值方法求解超越方程，而基于能量法能够给出钻井时间109／6～25，可大幅度地减少钻井事故发近似的解析解。本文基于能量法对顶部驱动装置管生的概率，降低勘探开发的风险，提高钻井作业的安子处理机的倾斜机构进行了稳定性分析，给出了倾全性’。斜机构的临界载荷近似计算公式，并对工程实际中顶部驱动钻井装置主要由顶驱主体、电气传动使用的DQ一50LHTY型顶部驱动钻井装置管子处收稿Et期：2009—09—14作者简介：蔡正敏(1969一)，男，湖北武汉人

7、，博士后，主要研究方向为结构强度与振动，E—mail：caizhengmin@yahoo．corn．第39卷第3期蔡正敏，等：顶驱钻井装置倾斜液压机构临界载荷计算分析理机倾斜机构的临界载荷进行了计算，并与精确解fl=arctan()(2)进行了比较。(3)1系统结构和受力分析S1n在实际工作过程中，吊环不同的倾斜角度对顶2力学模型的建立和临界载荷的计算驱装置管子处理机的液压构件产生的作用力是不同由于顶驱装置管子处理机倾斜液压缸的缸套与的，因此整个倾斜机构液压缸部分的受力情况是很活塞之间以及活塞杆与导向套之问的间隙很小，因复杂的

8、。管子处理机的结构如图1所示，AE为吊而在此不考虑各密封副的间隙。倾斜液压机构失稳环，BC为倾斜液压缸，CD为伸缩臂，倾斜液压缸和的临界载荷是由缸筒与活塞杆的整体刚度决定的。伸缩臂组成倾斜液压机构，A点为吊环与旋转头的当活塞杆完全抽出，即吊环后倾至最大位置时最易铰接点，B点为