井架有限元分析强度计算优化

借助于ANSYS软件对其JJ450／45-K井架，根据技术图纸、相关参数及SY／T5609—1999《石油钻机基本参数》标准，按照API SPEC 4F 6．2要求进行计算，整个井架模型共有255个节点，划分429个梁单元进行有限元分析。原始井架结构建模分析结果表明，61、62单元69、70、400、401、362、363单元杆件安全系数不符合API规定值，最大应力值为254MPa，安全系数1．36，均发生在起升起始角度4．50时(初始状态)，在不改变主体结构的情况下分别对这些杆件进行设计优化，优化后的结果为，最大静载下最小安全系数为1．77；风速47．8m／s侧面来风时，最小安全系数为2．28；风速36m／s、满立根、无钩载时，最小安全系数为2．71；井架在起升角Q=4．5。时，安全系数为1．72，满足工作安全要求。最大静载下的位移为172．45mm，能够满足工作要求，风速为47．8m／s背面来风时最大位移197．15mm，此时不进行起下钻作业，风速36m／s背面来风，满立根时，最大位移185．87nflfn，此时不进行起下钻作业。另外按最优设计方案计算，JJ450／45一K井架井架静力、疲劳、稳定指标全部满足设计要求，安全系数达到1．67以上，井架设计合理、安全可靠。关键词：井架有限元分析强度计算优化1．1课题研究的意义随着国内外石油勘探开发力度的加大，胜利油田高原石油装备有限责任公司在研发车载钻修机的成熟经验基础上，加快了石油钻机产品的开发步伐，先后研制出了ZJ30、ZJ40、ZJ50系列钻机产品。2007年，为进一步满足市场需要，该公司提出了开发ZJ70／4500D钻机的任务，并提出了“先进、可靠、安全、方便、经济”的设计原则，要求产品设计制造符合功能要求和HSE要求，达到国内同类产品领先水平。井架作为石油钻机的重要组成部分，用于安放天车，游车等起升设备，承受着各种作业载荷，因此，有关井架的设计和结构分析一直是石油机械研究的重要课题。为完成ZJ70／4500D钻机设计任务，确保产品设计质量，特选定此课题，并通过本课题的研究进一步提升公司产品设计水平，为公司的发展提供更加有力的技术支持。ZJ70／4500D钻机是胜利高原石油装备有限责任公司自开发出ZJ40／2250D、Z350／3150D钻机之后，研制的第一台深井7000m系列直流电驱动钻机，经过一年的努力，钻机顺利研制完成，并且在公司钻机总装配套场地一次起升成功，顺利通过胜利油田技术检测中心的多项检测，各项指标符合有关标准和设计要求。该钻机是一种符合中国国家标准及API规范的高性能直流电驱动钻机，具有高功率储备、转盘大扭...