超深井石油鉆機提升系統(tǒng)動力學建模與分析.pdf

1、隨著世界工業(yè)化的進一步發(fā)展，對石油產(chǎn)品需耗量越來越大，迫切需要開采地下深層石油，從而超深石油鉆機的研制開發(fā)也就提上日程。ZJ70/4500DBF 石油鉆機是應用于7000m 石油開采的超深井石油鉆探裝備。超深井石油鉆機自重和負載較大，井架較高，比常規(guī)鉆機更容易振動變形甚至失效。而且在起下鉆過程中，提升系統(tǒng)需按照一定速度要求提起和下放鉆桿，在正常工作時，保持對鉆桿的一定的作用力，在這三種工況下，鉆機提升系統(tǒng)都處于循環(huán)工作狀態(tài)，動載荷變化明

2、顯，對鉆機的動態(tài)性能影響較大。 為了確保鉆機不發(fā)生共振，各個部件的受力都在允許的范圍之內，并尋找到運動時間與力、速度、加速度、位移等變量的關系，因此，對鉆機提升系統(tǒng)做動力學分析非常必要。 本文首先運用三維實體建模軟件Pro/E 創(chuàng)建鉆機提升系統(tǒng)的三維實體模型，通過修改密度來補償省略結構的質量，以減小誤差；然后，為了更加準確的模擬提升系統(tǒng)的振動特性，把有相對運動的或主要受力的單個零件截分為多個零件，而把那些相對固定的、對提升

3、系統(tǒng)動態(tài)特性影響不大的零件組合為一個剛體，并在接口程序Mech/Pro中對各個零件的連接部位做定位坐標（Marker），再參照提升系統(tǒng)實際連接情況，運用多剛體動力學軟件ADAMS 建立對應連接關系，并結合有限元軟件ANSYS，對井架系統(tǒng)進行參數(shù)識別，同時還運用宏命令創(chuàng)建鉆桿的幾何模型和動力學模型；最后，通過外界激勵下強迫振動的頻域分析，求得井架在頂端四個連接點處正弦激勵下的振動特性，再通過時域仿真分析，模擬提升系統(tǒng)的起下鉆工作過程，并對