摘要：为了研究高温不压井修井作业机承载部件安全可靠性，本文利用有限元分析软件ANSYS对井架与平台系统进行模拟仿真，结果表明该结构在载荷工况下满足设计要求。
　　关键词：不压井;井架;作业平台;仿真
　　绪论
　　由于我省辽河油田地下油多为稠油，因此，采油井多为蒸汽驱注井。蒸汽驱注井在长期注汽后，由于管柱变形、密封失效等原因，不可避免的需要更换管柱。车载式蒸汽驱注不压井修井作业机关键技术研究是针对蒸汽驱注高温不压井进行维修时所急需的作业设备，它可以节约能源、保护地下已经形成的高温场、减小压井液对地层污染、提高采收率，为稠油的复合开采、增油措施的实施、增产目标的实现具有极为重要的意义。
　　考虑到作业井的分散性、高温作业的风险性以及提高作业设备的效率性、可靠性，有必要研制一种集成度高、作业效率高、安全可靠、操作方便的更加先进的高温不压井作业设备，必将给稠油开采的蒸汽驱注高温不压井作业带来有利的技术支撑，其市场前景良好。
　　1.井架与作业平台的仿真
　　作业时井架承受的最大提升管柱载荷为600kN，最大下压管柱载荷为400kN。基于此参数对井架在工作状态下的最大提升管柱载荷和全风载两种工况进行静力计算分析[1]。
　　1.1井架承受的载荷分析
　　根据车载式不压井修井机的实际情况，井架静力计算需要考虑的载荷主要有恒定载荷、工作载荷、自然载荷，本文只针对风载荷计算[2]
　　风载荷的计算可按下述二式：
　　

 （1）
　　或 

    （2）
　　式中，

—结构承受的风载荷，kN;
　　

—计算风压，kN;
　　

—高度变化系数;
　　

—结构体型系数;
　　

—结构外轮廓在垂直于风向的投影面上的投影面积，

;

—风速，

。
　　在47.8

风速的工况下

10.199kN，

9.554kN。
　　1.2材料特性
　　材料的弹性模量E取

Pa（

），泊松比

（

），密度

（

）[3]。 　　1.3约束载荷
　　井架底部四个角点与液压支撑脚是刚性连接的，因此底部四角为完全约束。当井架举升油缸开始举升井架时，此时，平台架受到大的作用力主要为受到井架举升油缸反作用力的作用，这个作用力在X方向上的分量为1287846Pa，Y方向上的分量为966311Pa，另外还有井架平移系统的作用，压力大小为260000Pa。当井架举升油缸把井架举升到竖直位置时，根据分析计算，此时平台架主要承受井架平移系统来自井架的自重而产生的一个扭矩，大小为



。
　　1.4分析结果
　　在最大提升管柱载荷工况下，井架底部两根支撑起下系统的支撑横梁承担主要载荷，因此最大应力和最大变形发生在该部位，提升管柱井架应力如图1所示，最大应力为205MPa。
　　


　　图1  提升管柱井架应力图
　　在47.8m/s风速工况下，井架只受恒定载荷和风载的影响，在井架正面与侧面同时施加风载，井架的变形如图2所示，最大变形发生在井架立柱的顶端，最大变形为0.23mm，由此可见，井架受风载影响很小，具有良好的抗风性。根据API标准，井架在各工况下受到的最大应力都小于材料许用应力，安全系数均大于1.6，完全符合安全标准。
　　


　　图2  在47.8m/s风速工况下变形图
　　


　　图3  平台架应力图
　　图3为作业平台应力图显示出重要承载部位和部件的屈服极限都小于作业平台材料Q345屈服极限，所以作业平台的设计都符合强度要求。
　　参考文献：
　　[1]王栋. ZJ90/6750DB超深井钻机井架及底座静动态特性研究[D].东营：中国石油大学（华东），2010.
　　[2]展恩强，陈荣振.前开口井架振动分析与结构动态再设计[J].石油矿场机械，1996，25（1）：30～33.
　　[3]严圣平.材料力学[M].科学出版社，2002.