柱式液压平台(钻井井架知识详解)

Posted 2023-05-29

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柱式液压平台(钻井井架知识详解)

一、井架概述

井架是石油工业的最明显的标志之一。用于安放天车、游车、大钩等起升设备与工具，承受起下钻、下套管及其它作业所产生的荷载，提供起下钻及存放管柱操作的高度与空间，是一种塔桅式钢结构物。

二、井架分类

按井架的结构特点，可分为以下4类：

塔型井架
A型井架
桅型井架
K型井架（即前开口井架）

1）塔型井架

塔型井架是一种四棱截锥体的空间结构，横截面一般为正方形。这种井架一般为单杆组装结构，安装拆卸耗时，且为高空作业。但其具有很宽的底部基础支持，且井架本体为封闭的整体结构，因此其整体稳定性好，承载能力大。塔型井架为海洋钻机井架的最主要的一种结构形式。

2）A型井架

它是由两个格构式或管柱式大腿，靠天车台与井架上部的附加杆件和二层台连接成“A”字形的空间结构。大腿截面有矩形或三角形等，该型井架承载能力和整体稳定性都比较好，各段间采用销子连接，井架低位安装，利用人字架或撑杆依靠绞车动力整体起放。井架前后敞开，司钻视野好，被称为“全视野井架”。

3）桅型井架

桅型井架主要用作车装钻机和修井机井架，它是由一段或几段格构式或管柱式大腿组成的空间结构。工作时向井口方向倾斜3°～8°，需要用绷绳来保持结构的稳定性。桅型井架可分为伸缩式和不伸缩式，车装钻机和修井机井架多为伸缩式。

4）K型井架

K型井架即前开口井架，前扇敞开，截面为П形空间桁架结构，两侧分片或块焊成若干段，背部是桁架杆系。各段及各构件间用销子或螺栓连接，可低位安装，利用绞车动力或液缸推力整体起升，具有整体刚性好的优点。这种井架还可以做成伸缩式井架。

三、井架主要结构(以无绷绳K型井架为例)

井架主体：一般分为4~5段，段间由销轴联接成一体。上段为四边形封闭结构，其余各段为前开口Л形结构，背后的刚架及斜撑杆均可拆卸。
二层台：由台体、操作台、指梁及内外栏杆等组成。
笼梯：安装在井架两侧，供操作人员上、下天车和二层台。
起升装置：含起升人字架、缓冲液缸、起升大绳以及各起升滑轮等。
井架辅件：含立管操作台、套管扶正台、大钳平衡重等。

四、底座

底座是用来安装钻井设备(钻机绞车、转盘、传动机组、柴油机等)、摆放钻杆钻铤、安装井架，并提供井口装置的安装空间和钻井作业的操作平台。它承受钻井工作载荷、井架起升载荷与设备自重载荷，并把这些载荷传递分配给基础与地基。

底座的分类

箱叠式底座
箱块式底座（亦称块装式底座）
旋升式底座
弹弓式底座（亦称双升式底座）
伸缩式底座

其中后3种均为自升式底座

►陆地钻机介绍

五、井架的基本参数

井架的基本参数是表明井架特征的指标，是设计、择和使用井架的依据。

1）最大钩载

井架的安全承载能力是常用所配钻机或修井机的最大钩载来表示的。最大钩载是指在正常风载下，死绳固定在指定位置，而二层台不存放立根或抽油杆的条件下大钩本身所能悬持的最大载荷，它不包括天车、游动滑车、大钩以及游动钢丝的重量。

2）井架高度

井架名义高度是指从井架大腿地面到天车梁地面的垂直高度。而井架有效高度则是指从钻台大梁顶面到天车梁地面的垂直高度。对于安装在钻台大梁顶面上的各型井架，其有效高度就是名义高度

3）5″或4-1/2″钻杆立根容量

5″钻杆立根容量是指井架内所能存放5英寸钻杆的数量，通常用总长度来表示井架的管子容量。它应与钻机钻深相适应。

井架二层台的指梁应能满足存放全部立根的需要，在指梁高度确定以后，钻杆容量将取决于二层台指梁所围抱的有效面积，它应根据所要存放的立根数和立根直径（取接头或接箍直径）来确定

六、井架拆装、操作规程

1、井架现场安装

1）安装前的准备

对地基要求：井场基础要达到要求。
井架安装前应按井架零部件的规格和数量进行清点、检查，并按标记牌上字母标志符整理各部件。
按要求安装好底座，并找正尺寸。

2）井架的安装

井架左右Ⅰ至Ⅳ段主腿就位，然后打入大腿销子，抗剪销及别针和段与段连接双锥销，抗剪销及别针，时期成为左右大腿，并用小支架支护好。然后依次低位安装背扇刚架、刚架、斜杆、天车、梯子、立管操作台、大钳平衡重装置，起升大绳等部件。
将井架吊起，安装二层台及附件。
将底座的坡道支为水平，然后将起升大绳穿好
安装井架液压缓冲缸、管路和各种控制阀，接通液压源。
井架装好后装上死绳护绳器

4）起升井架穿绳

起升井架大绳的穿法与前开口井架基本相同，穿起升大绳方法如下。

穿绳前认真检查起升大绳，不得有缺陷。
起升大绳放在井架前方，用钢丝绳做引绳与起升大绳相接。
用设备拉引绳进行穿绳。
起升大绳固定在基座上，并按标准卡紧卡牢

►作业工穿起升大绳

3、井架的起升

1）起升准备

（1）井架安装完毕后，检查所有连接螺栓、销子保证所有连接的正确性。

（2）滑轮、轴应保证处于良好润滑状态，并能自由运转

（3）两根起升大绳应无断丝、电弧烧灼、过电退火、严重锈蚀、罐锌的接头松动、销子的碰伤、耳板、耳座及焊缝的裂纹等。

（4）清理井架上一切与起升井架无关的东西。防止起升时落物伤人。

（5）检查所有钢丝绳的磨损、断丝和锈蚀等情况，达到报废标准的应立即更换新绳。

（6）死绳端应正确牢固地固定在死绳固定器上

（7）确保绞车刹车处于正常工作状态，对于新刹带，司钻要按惯例程序磨合新刹带并试验刹车和气阀的灵敏度。

（8）检查人字架的连接销、耳板、别针等。

（9）检查液压缓冲液缸，保证管路的畅通，各种阀体的正确工作位置及液压源的正常工作，注意排尽管路和缸内的残余空气。

（10）井架起升前，液压缓冲液缸应伸至最大工作行程位置。

（11）井架起升前，高支架必须支在最高位置上。

（12）确保压风机正常工作，储气罐、气路畅通。

（13）确保电动机的动力系统处于正常工作状态

（14）井架起升时，应按《API-4E低温作业的推荐方法》进行操作。

（15）井架的起升、下放工作应在专人的统一指挥下进行，操作人员应熟悉钻机的性能和操作方法。注意安全，贯彻安全操作规程。

（16）起升、下放井架时，禁止在影响区域内站人，以免发生意外事故。

（17）井架在安装、起升、下放时，二层台不准作为井架支承。

（18）井架起升时，二层台操作台应翻起，并固定牢靠

（19）井架起升前，高支架必须支在最高位置上

2）起升

用绞车低速档平稳地把井架起升至与缓冲液缸伸出端接触时，摘去动力。井架靠惯性继续起升，缓冲液缸缓慢平稳地收缩，直到井架就位。

井架就位后，将井架与人字架连接并插入抗剪销及别针，并将起升大绳悬挂在起升大绳悬挂器上，并用安全链锁固在刚架上，至此井架起升过程完成

4、井架的下放

下放井架和起升操作程序相反。即先挂好游钩和起升平衡架，把高支架放到指定的位置，松开井架和人字架连接的销子，将二层台舌台翻起并固定牢靠。然后缓冲液缸慢慢顶出，司钻应根据液缸的伸出速度操作绞车，使井架平稳地下放在高支架上。

5、井架的拆卸

井架的拆卸与井架的安装程序相反

七、井架保养要求及故障分析

1、润滑

定期向井架旋转部位加注锂基润滑脂，注油期限为每次起升前及每次下放前必须各注油一次。

2、维护及保养

1）井架工应对井架进行每天的安全检查，内容包括检查螺栓、销子、别针等紧固件是否连接牢固，是否有损失现象，焊缝是否开裂；井架构件是否有弯曲、变形、裂纹；梯子栏杆和走台是否完好、安全，连在井架上的零件及悬挂件是否有跌落的危险等。若发现问题应及时维修。

2）对井架缓冲装置系统中的管线、液压源等，起升或下放完井架后拆卸入库，而两只液缸固定在人字架上不拆卸，且用防护帽保护管线接口。

3）二层台舌台、指梁架在翻转时应防止冲击，特别是在井架起升后将舌台翻下时应采用棕绳拉住，使其无冲击的放到工作位置。

4）在操作中应防止大钩、吊环、吊卡等游动部件碰撞二层台舌台等部件。

5）井架上的梯子一般仅供井架工操作及保养时上下井架使用，不允许两人以上同时登梯，非井架工上井架需经井队领导同意，并注意当一人上到二层台或天车台时，另一人方可开始登梯。

6）井架在钻完一口井后或者在一年内必须按API-4F的检查内容由安全技术部门进行一次彻底检查，并做必要的修复工作

八、底座的操作规程

1、底座的安装及试运转

1、根据钻机总体基础图，在预先打好的基础上按图4- 和4- 所示，划出井眼中心线及下座位置线，按要求安装下列部件：

1）安装底层的左右下座、底拉梁、底层斜拉梁左右下座的井眼中心指示牌与井眼中心对齐，成一条直线。

2）安装底座的前立柱、斜拉杆和后立柱。

3）拼装顶层的所有部件（左右拉梁除外）。

4）连接顶层与前、后立柱、斜拉杆、打上销子，穿好抗剪销和安全别针。

5）安装绞车、转盘。

6）安装栏杆

2、底座的起升

1、起升前的检查：

1）底座各部件装配关系正确。

2）各起升杆件（前立柱、斜拉杆、后立柱）两端连接牢靠，旋转部位销子涂抹润滑油。

3）起升大绳无明显缺陷，无打纽现象，穿绳正确，挡绳装置齐全。

4）绞车工作正常，刹车灵敏可靠。

5）液压系统工作正常。

6）去掉顶层与底层连接的销子

3、起升底座

1）在确认检查结果良好后，即可用绞车IN挡缓慢起升底座，起升速度应均匀，不得忽快忽慢，不得随意刹车。

2）起升底座到离开安装位置时，应检查下列部位:

①各起升大绳是否有异常现象、绳头连接是否牢靠。

②主要受力部位的销子、耳板是否工作正常，是否有裂纹。

③主要受力部位的耳板焊缝是否有裂纹。

④钢丝绳在绞车滚筒上排列是否整齐。

⑤在确认检查结果良好后，将底座放回到安装位置，随后正式起升底座

3、下放底座：

1）下放前也必须检查，检查项目与起升时的，检查项目相同。注意：取掉顶层与人字架连接的销子。

2）将起升平衡架挂在大钩的主钩上，起升大绳与起升平衡架连接，用绞车将起升大绳缓缓拉紧。

3）利用底座下放缓冲液缸，使底座缓慢下放。下放同时司钻根据液缸行程，松动刹车。底座上层过死点后，停止使用缓冲液缸，靠底座上层自重，缓慢下放到位

4）底座完全下放后，穿上连接底层与顶层的销子

九、底座的维护保养规程

(1)经常检查主要受力部位的焊缝有无开裂，耳板有无挤压变形，构件有无变形等，发现异常情况应及时采取措施。

(2)未经专门管理机构的允许，不得在底座主体主要受力构件上钻孔、割孔及焊接。例如果需要对底座进行修理和修改，要和制造厂协商，以取得对底座原材料及修改方法的确认，在没有取得制造厂同意的情况下，其操作人员及维修施工工艺需经机械责任工程师的批准，方可进行修理或修改工作。