K型石油钻机井架瞬态研究

根据钻机井架实际工作情况建立井架振动模型,通过测试实验得到动态载荷,应用ANSYS软件对K型钻机井架进行瞬态响应分析。研究结果表明：在动载荷作用下,钻机井架各部分变化具有同时性,而达到最大值的时刻不同,说明井架响应具有滞后性;井架以上下振动为主,同时具有一定程度的扭振;位移变化主要发生在井架顶部,而扭转振幅从顶端向下逐渐减弱;最大振动位移、最大弯矩、最大应力分别为108.33 mm、80990.8 N·m、-0.16354E 09 Pa,均满足设计要求。在瞬态振动过程中,振动衰减最快的是扭转,而X向、Y向、Z向振动位移中X向衰减最快,这与实际情况一致。因此,运用实际动载荷对井架进行瞬态分析为井架结构设计以及安全评估提供了参考依据。     

浅论单桅杆液压伸缩井架的锁定装置

以美国LTV公司65B车装钻机单桅液压伸缩式井架的锁定装置为例,讨论了锁定装置的功用、设计要求、基本构造、工作原理和操作程序等。在此基础上,研讨了该装置主要零件的受力分析和强度计算方法。还分析了加工制造精度、井架上、下段间的配合间隙以及两者的搭接长度对锁定精度的影响。最后,对美国LTV公司65B车装钻机钻塔锁定装置的机械操纵方法提出了改为液压操纵的意见。     

车装全液压钻机桅杆模态分析及拓扑优化

车装全液压钻机具有自动化程度高、工艺适用范围广、机动性好及施工效率高等优点,因此被广泛应用于煤层气抽采井、水井等钻井施工。桅杆作为钻机的重要构件,支撑着动力头的回转钻进工作,桅杆工作振动的稳定性对钻机工作的可靠性具有十分重要的影响。通过对桅杆进行模态分析,明确了桅杆的固有频率和模态振型,结果表明桅杆可能发生共振现象;通过对桅杆进行拓扑优化分析,并且根据桅杆的实际功能,得到优化模型,静力分析和模态分析结果均表明优化效果显著,满足结构强度要求且避免了共振的发生。桅杆的有限元分析,为桅杆的结构设计提供了理论支撑,同时提供了一种现代机械结构设计方法,具有一定的参考意义。     

4000 m岩心钻机桅杆结构设计与有限元分析

桅杆是钻机的重要组成部分,本文对勘探技术研究所自主研制的4000米岩心钻机桅杆进行结构设计,在Solidworks中完成桅杆的建模,运用ANSYS Workbench对桅杆装配体进行有限元分析,完成对桅杆结构强度和刚度的校核,并对其进行模态分析,得到前10阶固有频率和振型,与激振源进行对比,分析发现第1阶、第2阶固有频率与钻机转盘和起升系统频率有重叠,可能会发生共振,通过调节钻机转盘和起升系统转速避免发生共振,振动时最大变形处变形量较小,说明桅杆结构设计合理,能够满足实际应用要求,具有一定的工程应用价值。     

车载修井机井架静强度有限元分析

车载修井机井架静强度分析中,通常略去绷绳和风载的影响,这与井架的实际工况不符。以ABAQUS软件为工具,对某车载修井机井架进行了有限元分析。在不同的静钩载及风载作用下,得出了井架所能承受的最大静钩载以及确定了井架薄弱点所处的位置。并通过计算合理地缩短了绷绳的斜拉范围。     

无卷扬机液压缸升降式钻机

目前,液压动力头岩心钻机大多采用液压缸给进,液压卷扬机提升。近年来,国外多个国家以液压技术见长的公司,研发了无卷扬机液压缸升降式钻机,它与传统钻机设计理念不同,液压缸不单是给进机构也作为提升机构。这种钻机取消了结构复杂而笨重的卷扬机、天车、游动滑车组。液压缸提升系统井架不承受提升载荷,井架尺寸小,轻便;整个设备体积小、质量轻、成本低、技术经济指标先进。它为研发液压动力头钻机提供了一种新机型。介绍了瑞典山特维克浅钻和挪威MH公司RamRig深孔钻机的结构和其他一些国家研发和应用情况。阐述了双液压缸提升和液压缸-钢丝绳倍速机构两种不同系统的工作原理及应用特点。     

“地壳一号”钻机顺利完成井架起升

本刊讯2013年11月17日,用于松辽盆地资源与环境科学钻探工程（以下简称：松科二井）施工的“地壳一号”万米科学钻探钻机顺利完成了井架起升。     

基于Solidworks的钻机底座有限元分析

根据5000 m钻机底座的实际结构和特点,建立三维模型,使用ANSYS Workbench对底座模型加载,在不同工况下对底座进行有限元分析,完成钻机底座的整体静态特性分析,判定底座是否满足强度、刚度需求。     

基于ANSYS Workbench的轻便岩心钻机动力头有限元分析

采用三维建模软件SolidWorks建立轻便岩心钻机的动力头三维几何模型,并导入有限元分析软件ANSYS Workbench中,得到有限元模型;利用有限元分析法,分别分析动力头内关键零部件的动态特性等机械性能要求;分析齿轮在钻进过程中啮合时的受力变形情况,证明齿轮满足强度、刚度等机械性能要求,并分析齿轮间接触区域的接触情况;模拟钻探工程中提下钻、加压钻进、减压钻进3种工况,分析主轴的受力变形情况,为主轴设计提供一定的依据;分析箱体在提下钻、钻进工况下的受力变形,证明箱体具有良好的刚度、强度,并对箱体进行模态分析,得出箱体固有频率,验证箱体的动态性能。     

XDQ-120型钻机动力头的优化设计

XDQ-1200型钻机是专门针对山区丘陵地带设计的钻机,对其质量的大小提出了很严格的要求。为此对动力头的结构件进行了有限元静力学分析,对其箱体的强度和刚度进行分析、优化,在满足受力的情况下,尽量减轻箱体质量,以达减重目标。介绍了XDQ-1200型钻机动力头的设计背景、理念以及设计优化过程。     

一种新型双缸互助折叠钻塔的设计思路及要点

介绍了一种新型双缸互助折叠钻塔的设计思路及要点。双缸互助折叠钻塔是为履带立轴式塔机一体岩心钻机配置的一组部件。钻塔折叠后满足运输长度,展开后满足施工高度。用双缸互助,将塔的上段翻转180?,实现塔的展开或塔的折叠。打钻前的展开、插销、起塔、塔的滑移着地,进入打钻状态,打钻结束后,塔的拆销,折叠,滑移,收、落塔,全过程的动作均为全液压驱动。达到整机方便移孔、方便运输、减少劳动力及辅助成本的目的。     

液压起塔定向施工A型钻塔

结合XY系列立轴式岩心钻机的特点，研制开发了与之配套的AY8~15 m系列液压起塔定向施工A型钻塔，并获得了国家实用新型专利。介绍了AY系列钻塔的结构形式、产品特点及应用实例。     

平衡倾角法防斜技术探讨

在煤层气钻井施工中,选择合理防斜技术手段是防止井内质量事故以及提高钻井效率的关键。平衡倾角法是依据钻井区地层倾角及岩层的发育情况,利用木板、铁板和枕木等材料来垫高塔角,从而使转盘面与地层倾角部分平衡,进而控制井斜的一种防斜技术方法。介绍了近几年在煤层气钻井中总结出来的塔角所垫高度的经验公式。应用实践表明,该方法具有防斜效果好,钻井效率高的特点,同时认为它适用于地层倾角10°～40°、软硬相间的地层。     

深部钻探关键设备选择原则及配置优化

钻探装备及工艺方法是钻探工程技术的核心,其中钻探设备又是实施钻探工艺的基础和硬件条件。施工中由于使用条件不同,则需要不同类型的钻探装备。所谓钻探装备是指完成一个钻孔所必b 需的钻机、泥浆泵、钻塔、动力、机具及其它技术装备的总称。通过分析设备配置对钻探效率的影响,对深部地质岩心钻探关键设备与机具的优选与配置展开讨论,提出了深孔岩心钻探关键设备优选的建议。     

地质钻塔拆装机及机装可逆式钻塔

指出了目前钻塔拆装存在的缺点，提出了解决的新途径，研制成功了四腿钻塔拆装机及机装可逆式四腿管子钻塔，认为这是地质钻塔发展的新方向。     

便捷式SPT-1500型拖车钻机的研制与应用

拖车钻机具有搬迁转场方便快捷、钻机调平起塔操作简单、可大幅缩短辅助时间等优点,在水井、盐井等施工中得到较广泛的应用。针对原有的拖车钻机存在的问题,研制了便捷式SPT-1500型拖车钻机。该钻机采用可伸缩钻塔解决了原有钻机两节式钻塔现场安装不方便、花费时间长的问题;可移动的天轮组解决了双卷扬提吊时的滑车对中问题,提高了工作效率,使拖车钻机真正实现搬迁转场方便快捷,省时省力,可大幅缩短辅助时间。介绍了该钻机的结构特点及工作原理,重点阐述了其创新点。     

灰岩隧道掘进机隧道点荷载试验评价岩石强度方法的研究与探讨

使用隧道掘进机（TBM）开挖隧道时刀盘和盾体阻碍了对岩石状态的观察,这时可使用岩渣对岩石条件进行预测和评价。从滚刀破碎掌子面产生的岩渣中选取块状岩石进行点荷载试验可以获得岩石强度,但是受过滚刀损伤作用的岩石强度值与未受损伤的岩石强度值之间的关系尚不明确。从吉林引松供水工程TBM破岩产生的岩渣中挑选块状试样进行点荷载试验,同时在产生岩渣的相应位置钻取岩芯获取点荷载强度,与单轴抗压强度进行了对比,记录了取样地点地质状态、试样的尺寸、破碎状态以及等效断裂面积。结果表明：岩渣中的岩块受到滚刀作用产生的损伤强度值有所下降,为完整取芯试样的63.25%,原岩越完整受损程度越大;灰岩点荷载强度换算岩石单轴抗压强度系数约为25.3,直接使用岩渣时建议系数约为42.1;峰值荷载与等效断裂面积成正比;尺寸过大的试块往往与岩体原有裂隙有关,强度极低,不适宜用作点荷载试验。研究结果为TBM隧道现场快速获取岩石强度参数提供了方法和依据。