深井钻机井架及底座系统灵敏度分析

祝克强，王树森

（1.广东博智林机器人有限公司，广东佛山 528000；2.四川宏华石油设备有限公司，成都 610036）

0 引言

钻机主体结构由井架、底座组成，再附加游吊系统、转传系统、井口装置等，在钻井作业时，钻机转盘、钻杆、电动机、变速箱等都是旋转设备，任何一个转动部分出现不平衡时，都会引起设备的振动。在钻井过程中，由于振动源的作用，加上钻机结构设计和设备布局等方面的原因，容易使钻机的井架和底座产生振动，这些振动会引起钻井平台设备和井下工具的损坏，影响钻井速度，缩短钻机使用寿命，降低钻井工作的安全性[1]。为此，需要分析深井钻机的结构特性，通过灵敏度分析找出改变哪些结构参数对钻机井架底座固态特性有较大影响，有针对性地进行结构动力修改来改善钻机井架底座的动态特性，使得钻机结构固有频率能与振源频率进行有效规避，在此基础上提出减小或消除钻机振动的措施[2]。

1 模态分析

了解井架及底座的动态特性，有助于在钻井过程中避免钻机结构在各种外载下发生共振，结构动力学分析中的一个重要问题就是进行结构的固有振动特性分析[3]。井架及底座的自振特性只与结构自身的质量和刚度分布有关，自振特性将决定结构在动力载荷作用下的响应行为。

动力学分析是用来确定惯性（质量效应）和阻尼起重要作用时的结构或构件动力学特性的技术[4]。钻机的动态特性决定着钻机的正常使用，因此分析钻机结构的动态特性对钻机结构的优化起着重要作用。……