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ZJ50L钻机新型井架优化设计

作　者: 翟镇
导　师: 王江萍；张学瑜
学　校: 西安石油大学
专　业: 机械工程
关键词: 5000m钻机井架设计有限元分析
分类号: TE923
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 94次
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内容摘要

石油钻机井架是石油工业生产设备中的重要组成部分,属于一种大型承重结构,对油田生产起着重要作用。目前中、深井钻机井架的类型主要为多节两片式、整体起升、前开口型井架,这种井架视野较开阔,钻台工作面积大,稳定性好,但起升半径大,起升力矩大,起升时安全性差,且安装时占用井场面积多。本文通过对国内外现有井架结构的分析,结合多年井架生产经验,运用概念设计方法、有限元分析与仿真以及钢结构理论,设计出一种功能适应,结构均衡,材料合理,作业方便、安全可靠的分片、多节对接、伸缩式K形结构的新型5000m钻井井架。利用有限元分析软件ANSYS,建立井架的三维空间几何模型,对井架在作业时有风载和无风载等几种工况进行有限元静力分析,得到井架的整体位移图和整体应力分布图,在对这些结果进行分析的基础上,对井架结构设计与材料选择进行优化,尽量达到井架安全、经济、可靠的目的。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-13
  1.1 国内外石油钻机井架的发展现状  9-12
    1.1.1 国外石油钻机井架的发展现状  9-11
    1.1.2 国内石油钻机井架的发展现状  11-12
  1.2 课题的研究目的和意义  12
  1.3 本文的主要研究内容  12-13
第二章 5000m 井架设计原则与材料选择  13-20
  2.1 结构简介及主要特点  13-15
  2.2 井架的设计原则  15-16
    2.2.1 结构设计原则  15
    2.2.2 强度设计原则  15-16
    2.2.3 井架设计应遵循的标准  16
  2.3 井架设计的影响因素分析  16-19
    2.3.1 概述  16-17
    2.3.2 主要参数  17
    2.3.3 井架的选材  17-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章结构力学分析方法  20-23
  3.1 有限元方法概述  20
  3.2 有限元法分析计算的思路  20-22
    3.2.1 结构离散化  20-21
    3.2.2 单元特性分析  21
    3.2.3 单元组集  21
    3.2.4 求未知节点位移  21-22
  3.3 本章小结  22-23
第四章井架的静力学分析  23-32
  4.1 井架的载荷  23-24
    4.1.1 天车载荷  23
    4.1.2 井架的起升载荷  23
    4.1.3 自然载荷  23-24
    4.1.4 立根载荷  24
  4.2 有限元计算  24-30
    4.2.1 有限元计算模型  24-25
    4.2.2 结构静力分析  25-27
    4.2.3 有限元计算工况  27-30
  4.3 井架优化设计目标函数的构成  30-31
  4.4 本章小结  31-32
第五章井架受力的有限元分析  32-57
  5.1 有限元分析模型  32-43
  5.2 计算结果及分析  43-50
    5.2.1 第1 种工况  43-44
    5.2.2 第3 种工况  44-47
    5.2.3 第6 种工况  47-48
    5.2.4 第9 种工况  48-49
    5.2.5 第11 种工况  49-50
  5.3 综合分析  50-55
  5.4 井架的优化设计  55-56
    5.4.1 井架截面的优化  55
    5.4.2 井架材料的优化  55
    5.4.3 优化后的静力分析  55-56
  5.5 本章小结  56-57
第六章井架的安装使用与运输  57-60
  6.1 井架的安装与拆卸  57-58
  6.2 起放井架  58
    6.2.1 起井架  58
    6.2.2 放井架  58
  6.3 井架对接、伸出与缩回操作  58-59
  6.4 本章小结  59-60
第七章结论  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-64
攻读学位期间发表的论文、专利、获奖  64-65
详细摘要  65-75

ZJ50L钻机新型井架优化设计

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