超深井石油鉆機(jī)井架起升過程動(dòng)態(tài)特性分析.pdf

1、超深井石油鉆機(jī)是為滿足鉆采地層深處油氣資源的需要而發(fā)展起來(lái)的一種新型鉆機(jī)，在石油生產(chǎn)工業(yè)中占有越來(lái)越重要的地位。井架作為超深井石油鉆機(jī)的主要承載部件，在不同工況下承受多種動(dòng)、靜載荷的作用，對(duì)其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和使用性能有著嚴(yán)格的要求。井架起升過程是井架受力最為惡劣的工況之一，為保證鉆機(jī)安裝作業(yè)的安全進(jìn)行，進(jìn)行井架起升過程的動(dòng)態(tài)特性仿真分析，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作給出安全評(píng)價(jià)，這對(duì)超深井石油鉆機(jī)的研制具有重要的意義。 通過對(duì)井架起升裝置的結(jié)構(gòu)和工

2、作原理進(jìn)行分析，基于幾何關(guān)系和力矩平衡原理，忽略動(dòng)態(tài)載荷的影響，推導(dǎo)了井架起升過程中快繩拉力與井架起升角的數(shù)學(xué)關(guān)系。根據(jù)上述關(guān)系畫出的曲線圖，得出了起升力總體上隨起升角度增大而先增后減的趨勢(shì)。 本文以Pro/E及ADAMS軟件為工具，建立了井架起升裝置的幾何模型和動(dòng)力學(xué)模型。在Pro/E中建立了不含繩索的井架起升裝置三維實(shí)體模型，進(jìn)而建立了ADAMS幾何模型。結(jié)合井架起升裝置中鋼絲繩-滑輪系統(tǒng)的特點(diǎn)，綜合考慮繩索的主要特性和模型

3、求解的可行性，采用一種改進(jìn)的簡(jiǎn)化建模方法，建立了起升裝置的繩索-滑輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。進(jìn)一步建立了井架起升裝置的虛擬樣機(jī)仿真模型。 利用所建立的虛擬樣機(jī)對(duì)起升過程進(jìn)行仿真分析，得出井架起升過程的動(dòng)態(tài)特性。首先對(duì)不同絞車轉(zhuǎn)速下的井架起升速度和加速度進(jìn)行對(duì)比分析，獲得了轉(zhuǎn)速對(duì)起升過程的影響規(guī)律，得出絞車急停操作會(huì)導(dǎo)致井架劇烈振動(dòng)的結(jié)論。然后分析了快繩、起升大繩、大鉤、井架主體關(guān)鍵位置處的受力情況，得出了井架的最大受力位置。最后對(duì)不同狀