深水油气开发已成为海上油气开发的趋势。由于深水钻井作业的特性,在二十世纪末,海上钻井工程人员提出双井架钻井技术。其主要的概念是在平台井架上配备两套钻井系统。通过这两套钻井系统的并行作业,减少钻井关键路线,提高钻井效率。井架是钻机起升设备的重要组成部分,在钻井作业中起安放设备,提供作业支撑等作用。因此,对井架结构的研究是很有必要的。通过对深水钻机双井架调研,分析深水双井架钻井作业过程、应用和特点。列出双井架平台和钻井船和使用双井架主要的结构形式,选择合适的井架拓扑结构。对双井架使用状况分析,完成井架参数的初步设定。针对双井架结构特点,对井架的荷载进行确定计算和分配,主要包括恒载、工作荷载、自然荷载和动态荷载。根据标准确定井架荷载的组合方式。介绍结构设计理论和ANSYS优化设计模块,建立双井架的有限元模型。使用与传统设计不同的方法,根据优化理论设定设计变量、状态变量和目标函数,在ANSYS中对不同作业工况下的双井架进行优化计算,并得到各个可行性设计域。通过比较最终确定优化结果。对确定参数后的井架结构进行力学行为研究。使用有限元软件对井架进行静力分析,得到井架结构的应力分布和主要的承载位置。通过模态分析确定井架的固有频率和振型。对该井架进行谐响应分析,分析在正常工作荷载作用下的稳态响应。得出结构的响应随频率变化的规律。对井架进行稳定性分析,确定井架的临界荷载。