1、连续管钻井水力参数计算软件使用说明目 录1 软件介绍及安装 21.1 软件简介 21.2 安装环境要求 21.3 安装及运行步骤 22 软件主要功能 53 软件的使用 73.1 承载能力评估用到的数据库 73.2 分析井架稳定性 113.3 井架等级评定 253.4 数据库管理 293.5 使用帮助 31钻修机井架承载能力评估系统使用说明1 软件介绍及安装1.1 软件简介本软件由长江大学机械工程学院开发，系统综合井架整体稳定性和局部稳定性的计算方法，以及井架等级的评定方法，通过对Excel、Access数据库及APDL等数据的处理，从而快速、准确地对井架的承载能力做出客观的评价。1.2 安装环
2、境要求 WINDOWS XP，WINDOWS 7等WINDOWS环境； 如想使用完整功能，需安装Ansys（推荐使用10.0）环境，否则只能使用现场分析模块。1.3 安装及运行步骤1、运行安装程序AssessDerricks.exe，如果已安装再次安装时提示如下；图1.1 再次安装提示信息2、在安装时，请关闭所有的应用程序，包括防护墙或允许软件的相关操作；3、接受安装协议后根据提示安装即可。由于用于开发软件的计算机系统与用户系统存在一定的差异，在安装时可能出现系统文件替换，用户只需要确定即可；同时，由于意外会产生系统错误提示，用户忽略即可，并不影响程序的安装。安装完后，在桌面及开始菜单中生成快
3、速启动图标（如图1.2所示）。图1.2 开始菜单处的快启动方式4、单击桌面快捷方法启动程序，首次安装时需要进行注册使用（可联系开发者获取）。图1.3 用户注册使用5、注册成功后即可在启动界面选择模块。图1.4 欢迎界面2 软件主要功能该软件主要有四大功能。第一大功能是根据现场实测数据对井架进行稳定性分析。工程技术人员可以通过应变仪测量井架每根杆的应变，在软件运行界面调用每根杆的基本参数和特征参数，然后计算每根杆的等效安全系数，得到最危险杆的等效安全系数，从而完成井架局部稳定性计算，工程技术人员也可以在软件运行界面对数据库中的数据进行维护，包括修改、删除等操作，以确保计算结果的准确性。也可调用井
4、架的基本参数和现场测试每根杆件的参数（得到最危险杆件），然后即可计算整个井架的稳定性安全系数，从而完成井架的整体稳定性计算。第二大功能是结合有限元软件对井架进行稳定性分析。技术人员可在程序界面调入井架有限元分析的命令流，并设定好临时工作目录（默认为C:VbAnsys），之后可根据需要选择是否传递井架及杆件的参数，需要传递参数时，可调入数据库进行计算，最终可由Ansys后台运算得到应力图及最大应力值和最大弯矩。然后根据应力图填写最大应力杆件的长度和截面的参数，从而计算得到杆件的等效安全系数（局部稳定性分析）和整个井架的等效安全系数（整体稳定性分析），完成井架的稳定性评估。此外，根据有限元分析结果
5、，参考石油设备安全系数，可以对井架进行强度校核。第三大功能是井架等级评定。将现场测试的数据调入到VB中，可自行计算得到参数值，之后输入井架最大钩载后，选择材料类型，即可查看井架等级信息。此外，为保证等级信息的准确性，也可将APDL命令流文件调入到程序中进行后台处理，完成后，VB从结果中自动提取需要的数据，之后与上述类似操作，即可得到井架的等级信息。第四大功能是数据库的交互。用户可在程序界面修改数据库（Excel、Access）内部的数据，也可从其他数据库内调入数据到Access中，方便用户选取更多的截面数据。具体功能及操作如图2.1所示。钻修机井架承载能力评估系统 图2.1 软件结构简图3 软
6、件的使用3.1 承载能力评估用到的数据库3.1.1 Access数据库数据只有用数据库来管理才能有自动化管理的可能。数据的结构将影响整个管理机制的应用，而且一但建立以后要修改常会出现麻烦。所以一开始就要仔细慎重地搭建一个完整而合理的结构。对此采用简单易操作的Microsoft Access数据库是比较适合的。（1）材料类型井架常用的材料是普通碳素结构钢和不锈钢，因此在建立材料类型表时选择Q235、Q345两种碳素结构钢和1Cr18Ni9Ti一种不锈钢。伴随着材料科学的发展，用于制造井架的材料将会增多。对于增加的材料类型，可以直接由Excel格式数据库导入到该表中，这样使该软件有较强的扩展性能。
7、图3.1 材料数据表中数据（2）各型钢截面标准尺寸。井架是由型钢焊接而成的。型钢的类型很多，常用的有圆钢、方钢、圆钢管、方钢管、工字钢、槽钢、角钢、T型钢。对于标准型号的型钢，它的截面参数如面积、惯性矩等可以直接从型钢表中直接获得，因此在做数据库时，可以直接将截面参数做成表。但是考虑到有些井架上的型钢在使用一段时间后，由于空气、水等物质腐蚀后，截面尺寸已经不是标准尺寸了。在这种情况下，如果使用标准截面的截面参数用于井架稳定性计算，得到的评价结果将不够准确。为了提高计算结果的准确性，将截面尺寸做成表。对于标准截面的型钢直接调用截面尺寸表中的数据，对于非标准截面的型钢，可以在软件界面上调入截面尺寸
8、及修改。常用型钢的截面尺寸并不一样，工字钢需要四个变量，而圆钢只需要一个变量。为了提高软件的通用性，截面尺寸表都有五列组成：首列为型号，列名为型号；其余四列为截面尺寸变量，列名为a、b、c、d。如下图所示图3.2 各种型钢标准截面参数3.1.2 Excel数据库（1）井架的基本参数井架基本参数包括天车自重、游车自重、井架自重、二层台自重、最大钩载、有效绳数、井架高度、井架底部正面宽、井架底部侧面宽、顶驱重量等。如下表所示：表3.1 井架基本参数表井架编号天车自重t游车自重t井架自重t最大钩载t二层台自重t有效绳数井架高度m井架底部正面宽m井架底部侧面宽m顶驱重量 t122.8411.23160
9、2103142021115.6276.685001812509523.65（2）现场实测数据包括截面类型、截面参数、杆长、应变。如表3.2所示。 表3.2 现场实测参数表杆件编号截面类型材料类型杆长(m)应变a(mm)b(mm)c(mm)d(mm)a1槽钢Q235121.20E-045814069.5a2T型钢Q34510.2115.67E-04250125914a3槽钢Q34510.2135.67E-041231542334a4工字钢1Cr18Ni9Ti10.27.03E-0412428010.513.7b1槽钢1Cr18Ni9Ti10.2115.66E-0470180910.5b2角钢Q3
10、4510.29.12E-041101101212b3T型钢Q23510.24.68E-043021471212b4槽钢Q34510.27.67E-0410240012.518在使用该数据库时，为方便输入，在此使用了VBA编程，使得选择每个截面类型时会对应出现相应的截面图形，方便填写截面参数，而且针对不同截面类型参数不同的情况，对于诸如圆钢、圆钢管等截面如果在非输入参数区域输入时，会自动跳到参数区域，避免输入错误。图3.3 填写Excel表格因为此处采用了宏，故如果Excel安全性设置过高时，需要降低安全等级，以防止宏被禁用导致输入的不便。如图3.4所示图3.4 Excel 调整安全级别如果不想
11、采用上述方法，则可以选择启用证书。如图3.5所示。.首先关闭该文件和计算机上当前运行的该应用程序的任何其他实例(关闭所有您当前正在运行的应用程序)。然后打开该文件，检查可靠证书的详细信息，如果您信任由此发布者发布的证书，选中“总是相信来源于此发布者的宏”。最后单击“启用”按钮以允许宏运行。图3.5 启用宏操作（3）井架的等级评定基本参数井架等级评定基本参数有截面类型、材料类型、恒载荷引起井架立柱的应力及最大钩载下的应变。如表3.3所示表3.3 井架等级评定参数表杆件编号截面类型材料类型恒载荷引起井架立柱的应力 Mpa应变（最大钩载）a1T型钢Q345-3.70E-05-7.56E-043.2
12、分析井架稳定性在欢迎界面单击稳定性分析进入到井架稳定性分析模块。之后选择进入子模块。3.2.1局部稳定性分析（现场数据）（1）进入局部稳定性分析模块，如下图所示：图3.6 采用现场数据分析局部稳定性（2）首先选择文件进行数据读取，如图3.7所示。图3.7 选择Excel现场数据（3）之后选择杆件编号，并检测相应信息。如图3.8所示。图3.8 选择杆件编号，读取信息如果在读取过程中出现错误，就会提示数据不全，如下图3.9，需重新编辑该杆件。图3.9 杆件信息不全提示（4）如果发现数据有误，可直接在该界面上编辑数据，之后保存即可，此时数据库内部数据也会相应的保存。如果截面类型为标准参数，可使用数据
13、库内的数据，如下图：图3.10 截面的标准参数（5）确定数据正确后，单击下一步进行分析。如图3.11所示。 在该界面可选择不同的评价方法进行分析。 这里还可以根据数据库内部数据直接得到最危险杆件的信息。计算完成得到安全系数后，可将计算结果输出到Excel文件里，方便查看及使用。图3.11 局部稳定性分析结果3.2.2 整体稳定性分析（现场数据） （1）进入整体稳定性分析模块（2）首先选择井架数据来源，选择井架的编号，获得井架的基本参数。这里选择2号井架。（3）选择现场测试数据来源，自动计算得到井架的最危险杆件的基本信息。如图3.12所示。如果在读取过程中出现错误，就会提示数据不全图3.12 整
14、体稳定性数据导入（4）确定数据无误后，单击下一步进行分析。如图3.13所示。 在该界面可选择不同的评价方法进行分析。 同样也可以查看对应评价方法的介绍。经查三种评价方法的结果显示，该井架整体性满足使用要求。图3.13 整体稳定性分析结果3.2.3 局部稳定性分析（结合Ansys分析）（1）进入局部稳定性分析模块，如下图所示：图3.14 结合Ansys 分析局部稳定性（2）首先选择井架基本信息读取井架信息，如图3.15所示。图3.15 选择Excel井架数据（3）之后选择井架编号，及相应的材料类型。如图3.16所示。图3.16 井架信息（4）选择APDL文件路径及设定临时工作目录。图3.17 设
15、定Ansys （5）单击Ansys计算按钮进行后台计算，同时提示正在运行。如果调用出错，则提示并调出错误信息查看。图3.18 Ansys调用失败提示信息计算过程中会有正在运行的提示，如果此时退出程序或退出当前模块，均会提示出错。如果真的需要退出，则可单击强制中断Ansys按钮即可。图3.19 退出时提示出错如果设定的目录下存在以前生成的图片就会提示图3.20 检测图片时提示信息（6）计算完成后，提示按照应力图填写最大应力处杆件长。如图3.21所示。图3.21 Ansys分析过程 （7）填写杆件长后，单击下一步计算。如图3.22所示。图3.22 填写截面类型，分析局部稳定性（8）单击显示轴向应力
16、图来填入最大应力处的截面参数。如图3.23所示。图3.23 使用标准截面参数（9）点击局部稳定性分析中的评价方法按钮，出现提示对话框：满足稳定性要求，如图3.24所示。 图3.24 局部稳定性分析 （10）点击显示最大应力图按钮。如图3.25所示。图3.25 最大应力图（11）点击强度分析按钮，弹出提示对话框：满足强度要求。如图3.26所示。图3.26 强度分析3.2.4整体稳定性分析（结合Ansys分析）（1）进入整体稳定性分析模块。（2）首先选择井架基本信息读取井架信息。（3）之后选择井架编号2，及相应的材料类型。（4）选择APDL文件路径及设定临时工作目录。如下图：图3.27 设定Ans
17、ys （5）单击Ansys计算按钮进行后台计算，同时提示正在运行。（6）计算完成后，提示按照应力图填写最大应力处杆件长。取长为4m。（7）填写杆件长后，单击下一步计算。（8）单击显示轴向应力图来填入最大应力处的截面参数。如图3.28所示。图3.28 使用标准截面参数（9）点击整体稳定性分析中的评价方法按钮，出现提示对话框：满足稳定性要求，等效安全系数分别为1.62，1.32，1.54。如图3.29所示。图3.29 整体稳定性分析 （10）点击显示最大应力图按钮。如图3.30所示。（11）点击强度分析按钮，弹出提示对话框：满足强度要求。如图3.30所示。图3.30 等效应力图及强度分析3.2.5
18、 结合Ansys查看完整的APDL文件（1）进入稳定性Ansys分析模块（局部、整体均可）。（2）勾选不使用参传递。如图3.31。（3）选择APDL文件路径及设定临时工作目录。（4）单击Ansys计算按钮进行后台计算，同时提示正在运行。（5）计算完成后，可查看轴向力图和等效最大应力图和轴向应力图。如图3.32。图3.31 不使用参数传递的Ansys分析 图3.32 Ansys分析结果（不使用参数传递）3.3 井架等级评定在欢迎界面单击井架评级进入到井架等级评定模块。3.3.1 采集现场数据分析井架等级（1）进入分析模块，如下图所示：图3.33 采用现场数据分析局部稳定性（2）首先选择文件进行数
19、据提取，如图3.34所示。图3.34 选择Excel现场数据（3）之后选输入井架最大钩载90KN，选择材料类型。如图3.35所示。图3.35 选择杆件编号，读取信息（4）如果发现系数不准确，可直接在该界面上编辑数据，之后单击查看等级按钮即可查看等级信息。如下图：图3.36 井架等级信息3.3.2 结合Ansys分析井架等级（1）进入分析模块（2）勾选使用Ansys分析数据。（3）单击对应应力处的按钮，选择APDL文件，进行Ansys运算。提示运行中。如图3.37所示。 图3.37 等级评定分析（结合Ansys）（4）完成后提取结果到对应的文本框。提示信息如下：图3.38 Ansys信息提取完成
20、提示（5）继续调用Ansys计算，填写或修改其他值。（6）查看结果。如图3.39所示。图3.39 井架等级信息查看（Ansys分析）3.4 数据库管理单击主窗体的数据库管理项进入模块，如图3.40所示。 图3.40 数据库管理模块单击现场数据修改，即可选择文件进行编辑，如下图：图3.41 现场数据库修改界面数据库编辑时可采用绑定数据字段的方式来实现数据库的更新Access数据库如下图3.42 Access数据库信息编辑界面追加标准截面数据时Excel文件格式如下：图3.43 Access数据库导入标准截面数据格式追加材料类型的数据时格式如下:图3.44 Access数据库导入材料类型数据格式3.5 使用帮助在欢迎界面单击帮助按钮即可查看相应的帮助，如下：图3.45 帮助文件的使用
