基于模型修正的井架评定方法.pdfVIP

维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 28卷 第 6期 20O4午 12月 J()URNAIOFDAQING PETRO1EUM INSTITUTE VoI．28 No．6 Dec． 2004 基于模型修正的井架评定方法 刘金梅 ，周 国强 ，郭金玉。 (．大庆石油学院机械科学与工程学院，黑龙江 大庆 163318； 2．大庆石油学院 秦皇岛分院，河北 秦皇岛 066004； 3．大庆石油管理局 钻井二公司 ，黑龙江 大庆 163413) 摘 要：分析了在役井架结构的初始缺陷，将井架计算机结构分析与现场测试分析相结合，提出了一种基于计算机 数值模型修正的井架评定方法．实例计算结果表明，通过此方法可以得到各级载荷作用下井架全部杆件的承载性能数 据，为在役井架的安全评定提供新方法． 关 键 词：石油井架；结构分析；测试分析；模型修正 中图分类号：TE923 文献标识码：A 文章编号：1000—1891(2004)06—0048一O3 1 井架计算机数值模型修正 1．1 初始缺陷 在役井架结构缺陷主要分为杆件缺陷、联结缺陷和整体缺陷口]．缺陷原因可归纳为井架整体初变形 、 杆件初弯曲、截面锈蚀、节点刚度降低、载荷作用偏心和井架基础下沉． 1．2 数值模型修正方法 初始缺陷反映在役井架的结构特征 ，将初始缺陷定量化，并计入计算机数值模型，提出等效处理方法 ： (1)对于井架整体初变形 ，将初变形简化为沿高度方 向的直线与正弦曲线叠加的形式，通过改变井架 计算机有限元模型中的节点坐标来实现． (2)对于杆件初弯曲，以往的计算机结构分析中采取将杆件细分为多个单元的方法来考虑，这种方法 在分析单根杆件时是可行的，但若对井架结构也采用此法 ，将使单元总数 目大大增加；对节点刚度降低的 处理方法，一般是通过叠加节点刚度影响矩阵来修改单元刚度阵，对井架结构 ，研究每个节点的刚度特点 相当复杂．可以采用等效处理的方法 ，考虑杆件初弯曲、截面锈蚀 、节点刚度降低等初始缺陷对井架结构 承载力的影响 ，有 A 一_厂。(f1)A ，J一 fz(卢)J， (1) 式中：A和 ，分别为杆件的截面积和截面惯性矩；A 和 分别为杆件的有效截面积和有效截面惯性矩； -／(卢)和fz(卢)分别为杆件截面积与截面惯性矩的修正函数． (3)对于载荷作用偏心 ，可通过修改有限元数值模型中的集 中载荷位置分布来实现． (4)对于井架基础下沉 ，在计算机数值模型中只需修改节点边界条件． 2 井架评定方法 对井架计算机结构分析和测试分析 ，依据井架载荷试验的实测数据，修正井架计算机结构分析中采用 的数值模型，得到逼近于被测井架真实结构的计算机数值模型．基于计算机数值模型修正的井架综合评 定方法见 图 1． 2．1 力学模型 以JJ220／42一K型井架相似模型 (比例：1：12)为例．井架高为 3．500m，各杆件均采用 Q。钢，共有 收稿 日期 ：2003—05—20；审稿人：邹龙庆 ；编辑 ：任志平 作者简介 ：刘金梅 (1975一)，女 ，硕士 ，讲师，主要从事石油钻机井架安全评定方法研究 ·48 · 维普资讯 第 6期 刘金梅等：基于模型修正的井架评定方法 = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = ： = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = == = = = = = = = = = = = = = = = = = = = ： = == = = = = = = = = = = = = = = = = ：= = = = = = = ：： = = = = = = = = = = = = = = = = = = 一 l1种截面特性，井架结构见图2．