基于振动参数的钻井井架安全承载力评定.pdf

第 “ 卷第 期 年 “，29; 29 燕山大学机械工程学院， 河北秦皇岛’“； ; 大庆石油学院秦皇岛分院， 河北秦皇岛’ “；; 江苏工业学院机械工 程系， 江苏常州’ * - 型钻井井架进 行了测试分析，由井架整体结构分析知，该井架正面 的刚度比井架侧面要小，所以在井架正面沿着高度方 向共布置了 . 个拾振器，其位置如图 1 所示。信号测 试采用 48;型无源伺服拾振器配以 48 型专用低频 测振放大器，然后用 数据采集系统进行信号采 集与分析。 在钩载为 / 和 /// * 时，在现场测得井架整 体振动频率的平均值分别是 /7 4 和 /7 .42 A。 由式（/）得，该试验井架的临界载荷为 , / , /B , “ 2 ,8, * 该井架的设计临界载荷 “为 3 124 *。 根据式（） ，即可确定试验井架载荷下降系数 “ 6 *“ 32 23A“*’“ “3 B*; （ “ “, 03,363，5,6*7*“，8,9,， ,,，,*； *.33 “ A4B4A7; 1 C55 C2AD，4 1325 E2781C 9 B1B192C A12A27 1 7821;，72 252E27 E1C25 4C 2GB2E2745 445;99 1 9EB52 E1C25 1 C55 C2AD HAA1C 71 782 97;52 4C 514C A844A7297A 1 782 C55 C2AD，7 9 9EB52C 71 225; 96BB172C A8 9 61E E499 4C 97299 451 45776C2 082 524 254719 514C 42 2924A82C 1 782 9 1 31 7821;，4C 782 254719 42 322C 78168 72 252E27 E1C25 445;99 HC 782，782 9427; A4B4A7; 9 C2C6A2C 1E 782 A7A45 514C A45A65472C 1E 782 7I1 47645 2F62A29 082 9E54 E1C25 49 H*984B2C C55 C2AD 9 57，4C 782 4C 514C 7297 9 A42C 167 1 7 082 23456471 E2781C 4BB5A425C 222 9 A1A56C2C H7 5497，782 9427; A4B4A7; 1 1525C C55 C2AD 9 12C 78168 514C 7297 082 E2781C 129 4 2I C23251BE27 C2A71 1 C55 7297 4C 9427; 2* 3456471，4C 4591 B54;9 EB1747 B47 1 9427; C55 B1C6A71 D A4B4A7; 我国具有自主知识产权的可膨胀波纹管首试成功 月 ’ J’’ 日，由中国石化德州石油钻井研究所研制的可膨胀波纹管在江苏油田韦 /* 井 ’/ EE 井眼 ’ K’’ E 井段进行了封堵漏失地层试验，并获得了成功，这是我国具有自主知识产权的可膨胀波纹管 在国内油田的首次应用，从而打破了国外公司的技术垄断。 可膨胀波纹管技术是对管材进行冷压处理，使管柱截面形状呈异形状，减小管外径，使其通过上层套管， 借助液压，将其膨胀还原，再在膨胀器作用下，使其完全膨胀成圆管。它主要用于钻井过程中在不减小井眼尺 寸的情况下封堵漏失地层、水层以及高压地层等各种复杂地层，对损坏套管或废弃射孔段进行补贴修复，作为 各种井筒封隔器以及延长技术套管长度等。 “可膨胀波纹管技术试验研究”是德州石油钻井研究所承担的中国石化重点科研项目，研究内容涉及设 计、管材优选、制管、焊接、检测、扩眼、膨胀等多个方面。科研人员经过刻苦攻关，形成了具有完全自主知 识产权的可膨胀波纹管、膨胀工具、夹持工具及一套可行的施工工艺。在项目研究过程中，科研人员在多功能 试验台架上按照现场施工的要求进行了水力膨胀试验、机械膨胀试验、抗内压试验、抗外挤试验、摩擦力求取 试验等一系列地面试验，结果表明，自主研发的可膨胀波纹管抗内压强度/ -L4，抗外挤强度. -L4，已超过 了设计要求。在分项试验的基础上又进行了多次完整的综合膨胀管试验。在模拟井眼中按照现场情况下入波纹 管串，进行了水力膨胀、倒扣、机械膨胀等综合性能试验，均达到了设计指标，证实了整套施工工艺的可行 性，也为现场试验做好了充分的准备。 江苏油田韦/* 井在钻至井深 ’, E 时发生漏失，决定采用可膨胀波纹管进行封堵。经过测井、扩眼、 波纹管下入、水力膨胀、机械膨胀等工序，成功地封堵了该漏失层。 目前，世界上只有俄罗斯掌握了可膨胀波纹管技术封堵复杂地层以及补贴套管技术，处于技术垄断地位， 引进的费用极高。德州石油钻井研究所自主研制的可膨胀波纹管在韦 /* 井成功应用，标志着我国已经打破 了国外公司对该技术的垄断，填补了国内在该领域的技术空白。［陶兴华“ 杨顺辉“ 供稿］ CD第 卷第 , 期“ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “韩东颖等基于振动参数的钻井井架安全承载力评定 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 基于振动参数的钻井井架安全承载力评定基于振动参数的钻井井架安全承载力评定 作者韩东颖， 李子丰， 周国强， 赵庆梅， Han Dongying， Li Zifeng， Zhou Guoqiang， Zhao Qingmei 作者单位韩东颖,李子丰,Han Dongying,Li Zifeng燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛,066004， 周国 强,Zhou Guoqiang大庆石油学院秦皇岛分院,河北秦皇岛,066004， 赵庆梅,Zhao Qingmei江 苏工业学院机械工程系,江苏常州,213164 刊名 石油钻探技术 英文刊名PETROLEUM DRILLING TECHNIQUES 年，卷期2006，346 被引用次数2次 参考文献5条参考文献5条 1.张传忠.艾光富 井架基础不均匀下沉的影响及处理方法[期刊论文]-石油钻探技术 200201 2.艾万荣.徐闯 在用井架承载能力及使用寿命测试系统的研制 199601 3.华东石油学院矿机教研室 石油钻采机械 1980 4.郭奕珊.周国强 井架临界载荷与振动参数的关系[期刊论文]-石油机械 199512 5.屈维德 机械振动手册 1992 相似文献10条相似文献10条 1.会议论文 萧凡.周俐俐.徐友钜 应用振动理论测评石油井架承载能力的方法研究 2003 应用振动理论测评石油井架承载能力的方法是一种动态的测评方法,它较目前使用的静态测评方法具有简便、易行的优点.石油井架的固有频率随所受荷载 的变化而变化这一特性,是建立石油井架承载能力动态测评方法的理论依据.在研究中发现简支梁模型所存在的问题,值得注意.应用振动特性来评估结构抗力下 降的方法在许多相关领域具有广阔的应用前景. 2.学位论文 展恩强 K型模型井架的模态分析及动态设计研究 1993 多年来,石油井架的设计基本上是沿用传统的经验类比设计和只考虑静力强度的校核方法,不能反映井架的动态特性.目前国内外对井架动态特性的研究工作 做的不多.该论文运用试验模态分析技术对中国产3200米K型井架的一个模型进行了模态分析,在此基础上进行了模型井架的动态修改,提出了模型井架动态设计 的初步方案,并进行了实际可行性探讨.运用有限元振动分析法,选用多种计算模型对模型井架进行了结构动力分析,以试验模态分析为依据,对有限元模型进行了 修正,获得了K型井架有限元计算的最佳动力学模型.利用该模型对动态修改后的模型井架进行有限元振动分析,计算结果与动态修改结果接近.论文对原型井架的 动态设计提供了依据. 3.会议论文 周国强.郭奕珊 钻井井架结构承载能力的振动诊断方法 1997 该文提出了以实测频率为基础诊断井困结构承载能力的理论和方法，文中用振动理论研究井架结构频率与作用载荷的关系。经模型试验表明，井架结构上 作用载荷与井架结构频率的平方呈线性关系。据此，可在井架载荷较小情况下，测量无载荷和有载荷作用下的井架结构基本频率，从而诊断井架结构承载能力 。 4.期刊论文 李良.李增亮.颜廷俊 基于ANSYS5.4的A形井架结构综合分析 -石油机械2002,304 以JJ300/43-A形井架为例,采用有限元分析软件ANSYS5.4对井架进行了模态、瞬态动力、稳定性等分析.在建模时,省略掉了人字架、井架各段销子连接处 ,没有考虑排满立根等情况;通过模态分析得出,井架结构前3 阶振型以侧向和前后振动为主,第1、2阶振型能反映出井架的整体振动;通过瞬态动力分析得出,在 动力载荷作用下,井架以前后振动为主,上下振动幅值小于前后振动幅值;通过稳定性分析得出的数据与现场数据吻合.但力学分析方法还需与实验方法结合,才能 提高分析结果的可靠性. 5.学位论文 吴一丰 绷绳作用下的井架振动 1999 风载引起的井架振动是钻井工程中不可回避的问题,绷绳对减振有重要作用.经绷绳作用后,由于绷绳力位移的函数,所以位移与力有耦合关系.该文将井回简 化为空间桁架,并把绷绳作为障碍处理.根据动力学方程,采用中央差分法结合Wilson-θ法,对时间进行直接积分.在绷绳张紧时,采用迭代计算,直至绷绳力与相 应的位移符合.文中详细讨论了绷绳改变状态时间点的寻找,以及相关的位移与力的处理.以JJ170/41-A型井架为例,计算并比较不同绷绳参数、不同风载情况下 的动力响应曲线.给出了绷绳作用较为精确的参考依据,并得出若绷绳选取不当,反而会加剧振动的结论. 6.期刊论文 许爱荣.薛继军.王正武.韩玉师.郑起 ZJ30/1700CZ型钻机井架钻台体固有振动特性分析 -石油矿场机械 2002,316 应用ANSYS有限元软件对南阳石油机械厂研制的ZJ30/1700CZ型钻机井架与钻台结合体的固有振动特性进行了分析.建立了该钻机井架与钻台结合体固有振动 特性理论分析的有限元模型并给出了其固有振动频率结果和相应的主振型.计算结果表明,该钻机在不同设计转速下钻井时,不会引起井架钻台结合体的固有振动 . 7.学位论文 刘影 基于振动实验的方法研究石油井架结构损伤的动态特性 2007 当前,空间钢架结构如房屋建筑、桥梁、海洋平台、石油井架等在投入使用之后,由于在野外恶劣的环境下使用,会产生不同程度的损伤,结构损伤经过长期 的累积必然会导致结构发生破坏或使用性能降低.为了保证安全、避免灾难,实时、在线、准确地进行结构损伤识别的技术研究受到了广大学者和工程技术人员 的重视.本文阐述了现阶段结构损伤识别技术的国内外研究现状,介绍了各种结构损伤识别技术的理论与研究方法,并应用模态参数分析对石油井架结构进行结构 损伤识别的技术研究与应用研究.有限元分析主要在开发ANSYS软件的基础上,根据井架实际构成形式,将杆件简化为三维空间梁单元,建立井架计算机数值模型 ,分析井架结构的动力特性,得到了井架模态特征.根据井架不同损伤程度的模态特征,应用位移模态法、曲率模态差值法进行结构损伤识别.通过位移模态判断损 伤位置,通过曲率模态差进一步说明损伤程度的不同.测试分析主要以uTekSs软件为分析平台,使用大容量数据采集动态测试系统对实验室井架模型进行动态测试 ,通过实验所得测试数据进行损伤分析.运用位移模态与曲率模态差相结合的损伤识别方法,真实地反映了井架损伤程度和动态参数之间的关系.本文从有限元分 析和测试分析两方面验证了通过模态参数进行损伤识别的方法及其有效性.为石油井架结构的实时、在线监测提供了有效的理论依据. 8.期刊论文 吴昌.艾志久.陈海林.薛明晋.叶静.WU Chang.AI Zhi-jiu.CHEN Hai-lin.XUE Ming-jin.YE Jing JJ250/42- w w w . b z f x w . c o m K型井架动态特性分析 -石油矿场机械2009,3811 利用有限元分析软件ANSYS11.0对前开口井架JJ250/42-K进行了动态特性分析.应用Subspace法求得井架前10阶固有频率及振型,采用完全法对井架在“猛 拉、猛刹“工况下的动态响应做了分析,获得了井架位移响应参数,并对井架关键位置的响应曲线进行了对比.研究表明,该井架整体性能良好,井架中段及二层台 是影响井架整体性能的重要部位,可以对此部位进行加强和优化. 9.期刊论文 邹龙庆.付海龙.崔晓华 基于小波包分析的石油井架结构损伤识别试验研究 -中国安全科学学报2009,1910 通过对井架相似模型损伤工况模拟,提取其在承载时的振动响应信号,利用小波包变换方法获得小波包节点能量,得到基于归一化能量特征向量的损伤评价指 标.研究表明该指标可用于井架结构损伤位置的准确识别;将小波包能量分析与振动测试技术相结合的研究方法,为石油井架的损伤识别提供了新思路. 10.期刊论文 王付江.彭海成.王立波 某矿主井井架稳定性分析 -山西建筑2003,2916 采用sap2000结构分析程序对淮南某矿主井井架进行了有限元分析,简述所用模型和计算要点,并给出所得的静力和动力分析结果,同时用动态测试系统对井 架的振动进行了测试和分析. 引证文献2条引证文献2条 1.韩国有.刘金梅.周国强.周世杰 基于海洋波浪脉动的海洋钻机井架结构试验模态识别[期刊论文]-大庆石油学院学报 20091 2.苗同臣.赖永星.张艳艳 A形井架的随机冲击响应分析[期刊论文]-石油钻探技术 20083 本文链接 授权使用浙江大学wfzjdx，授权号567bc17b-d3f8-467c-8bee-9e1e00aa53f7 下载时间2010年10月29日 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载