双升式钻机井架起升过程受力研究

赵磊 江苗苗 王柳 王龙庭

1、中石化胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司2、胜利油田富邦实业有限责任公司3、中国石油西南油气田分公司蜀南气矿4、中国石油大学（华东）机电工程学院

油田井架是石油工业设备中重要的组成部分 ,它是大型刚性框架结构. 底座支撑着井架 、绞车和转盘，根据底座的起升方式 ，钻机主要可分为双升式钻机 、旋升式钻机 、随升式钻机 、箱叠式钻机等[1-3]。由于双升式钻机的井架位于底座顶层，在起升过程中受环境影响因素较大 ，起升载荷较大 ，缺乏安全可靠性 ，因此对双升式钻机的井架起升过程进行受力研究具有现实指导意义。

1 有限元模型建立

建模的基本过程是创建节点→创建构件→定义构件材料 →定义构件截面形状→ 赋予构件截面形状 。其中节点主要定在井架底座的变截面处、焊接点、铰接点及其他连接点等。

为了更容易得出准确的结果和方便建立模型 ， 只建立井架和底座上主要型材结构 。忽略井架底座上所有耳座和倒角等次要结构，必要的连接件由被连接部分的型材代替。按照井架直立状态来进行建模，并对钻机井架和底座模型进行一定的简化 ，建立模型如图1所示。

图1井架起升模型

以实际工况重量对建立模型施加载荷，由于建模过程中对井架部分结构进行了简化 ，故模型重量比实际重量小，在施加载荷时需以附重载荷的方式将小于实际重量的部分施加到井架相应部位。

加载的主要过程是定义载荷名称 →定义风载 → 在节点或构件上施加载荷→创建不同工况下的载荷组合。……