在役作业井架安全承载能力评价方法研究.pdf

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1、·机械研究与应用·2014年第4期(第27卷，总第132期)应用与试验在役作业井架安全承载能力评价方法研究周悦琴(大庆油田有限责任公司试油试采分公司，黑龙江大庆163318)摘要：针对在役作业井架的结构特点，采用三维空间梁单元模拟井架各杆件，采用单轴向受拉杆单元模拟堋绳，建立井架一绷绳模型。考虑常见的几种损伤形式，推导了等效处理关系式。开展了必要的加载试验，并与实测据相结合对该井架安全承载性能进行了评定。结果表明：应用该方法可以确定井架的薄弱部位、安全承载能力，为在役作业井架承载能力的预测和评价提供有价值的建议，适于工程应用。关键

2、词：作业井架；安全承栽能力；仿真；绷绳；损伤；Timoshenko梁理论中图分类号：TE923文献标志码：A文章编号：1007—4414(2014)04—0091—03EvaluationMethodStudyonSafetyLoadCapacityofWorkoverMastIn-serviceZH0UYue—qin(ProductionandWellTestCompany，DaqingOilfieldCo．，Ltd，DaqingHeilongfiang163318，China)Abstract：Aimingatstructur

3、efeatureofworkovermast，mast-guymodelisbuilt，inwhich，three—dimensionalbeamelementisusedtosimulatethebarofmastandtheuniaxiallypulledlinkelementisusedtosimulatetheguy．Thedamageecuivalentfunctionsarededuced．Theloadingtestisnecessarillycarriedout．Combinedthemeasureddata，it

4、ssMetybearingca~acityisevaluated．Theresultsindicatethedangerouspositionandsafetybearingcapacitycanbeobtained．Itprovidessomevaluablesuggestionsforthepredictionandevaluationofsafetyloadcapacityofworkovermastin-service，andissuitableforengineeringapplications．Keywords：wor

5、kovermast；safetyloadcapacity；simulation；guY；damage；TimoshenkobeamtheoryO引言实测分析发现，由于拆装、搬迁、运输频繁，处于在石油与天然气勘探开发的各项施工中，修井作服役期的作业井架杆件、杆件间连接及整体都会出现业是一个重要环节¨J。作业井架是油井进行修井作不同程度的损伤，具体可归纳为：结构整体初始变业时起下井的支架，其力学性能与承载能力直接影响形、主弦杆件初弯曲、截面锈蚀、荷载作用偏心、基础着修井作业的顺利进行_2J。安装不平，其中尤以截面锈蚀、主弦杆件初弯曲现

6、象显著，这主要是由于经常搬迁拆装磕碰严重所致。以油田使用较多的18nl作业机井架为研究对象1．2损伤等效处理方法进行承载陛能分析，并进行了必要的试验研究，旨在对于上述常见损伤形式，考虑与应力有关的设计为在役作业井架承载能力的预测和评价提供有价值参数进行等效处理]，其关系如下：的建议。A=(，，⋯)A(1)1在役作业井架损伤形式及处理方法=(，，⋯)Wt(2)1．1损伤的主要表现形式式中：4为井架结构的等效横截面积，A为理想横截18Ill井架是油田使用较多的作业井架，如图1。面积，为等效抗弯截面系数，为理想抗弯截面系数厂(，，⋯)为

7、等效处理函数。其中由截面锈蚀确定的等效处理函数为：=(3)式中各参数含义如图2所示。杆件初弯曲确定的等效处理函数为：0,／3，⋯)图1油田常用的18m作业井架收稿日期：2014—05—19基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目资助(编号：12541057)作者简介：周悦琴(1969一)，女，黑龙江大庆人，工程师，主要从事油气田安全管理方面的工作。·91·应用与试验2014年第4期(第27卷，总第132期)·机械研究与应用·2．2井架一绷绳三维模型一一18nl作业机井架总高18ITI，主体结构材料为E[+]Q235，弹性模量为2．

8、06x10MPa，泊松比为0．3，密度l一(4)为7830kg／m。。：：(二11+建立有限元模型时对该作业井架作如下假设：4(1一a)(1)井架上体和下体之间、结构各部件与各杆件式中各参数含义及推导过程见文献[5～6]。之问焊接可靠，认为是刚性连