超深井石油鉆機井架起升過程動態(tài)特性分析.pdf

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

2、作原理進行分析，基于幾何關(guān)系和力矩平衡原理，忽略動態(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。 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體模型，進而建立了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，綜合考慮繩索的主要特性和模型

3、求解的可行性，采用一種改進的簡化建模方法，建立了起升裝置的繩索-滑輪系統(tǒng)動力學(xué)模型。進一步建立了井架起升裝置的虛擬樣機仿真模型。 利用所建立的虛擬樣機對起升過程進行仿真分析，得出井架起升過程的動態(tài)特性。首先對不同絞車轉(zhuǎn)速下的井架起升速度和加速度進行對比分析，獲得了轉(zhuǎn)速對起升過程的影響規(guī)律，得出絞車急停操作會導(dǎo)致井架劇烈振動的結(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。最后對不同狀