鑽機起升系統——井架

鑽機起升系統是鑽機的核心,主要由鑽井絞車、剎車裝置、遊動系統及懸掛遊動系統和井架等組成。

本篇主要介紹井架的組成和結構。

鑽機起升系統——井架

井架是鑽機起升系統的重要組成部分,它是一種具有一定高度和空間的金屬桁架結構。井架必須具有足夠的承載能力、足夠的強度、剛度和整體穩定性。

一 鑽井工藝對井架的基本要求

(1)足夠的承載能力∶保證起下一定深度的鑽桿柱和下放一定深度的套管柱。所謂足夠,即要與該井架所配用的鑽機大鉤公稱起重量(最大鑽桿柱重量)及大鉤最大起重量相適應。

(2)足夠的尺寸空間∶井架高度越高,起下的立根長度越長,可節省時間;井架上、下底應有必要的尺寸,以安裝天車並保證起下操作時遊動系統設備暢行無阻;鑽臺應有足夠的面積,以便於佈置設備、安放工具,方便工人安全操作,使司鑽有良好的視野。

(3)拆裝方便,移運迅速。

鑽機起升系統——井架

二 井架的功能、組成及類型

1.井架的功用和組成

1)井架的功用

(1)安放天車,懸掛遊車、大鉤及專用工具(如吊鉗等)。在鑽井過程中進行起下鑽具操作、下套管。

(2)起下鑽過程中,用以存放立根。

2)井架的結構組成

石油礦場上使用各種井架,如圖4-1所示。井架的組成主要有:

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(1)井架主體∶多為型材組成的空間桁架結構。

(2)天車臺∶安置天車和天車架。

(3)天車架∶安裝、維修天車。

(4)二層臺∶包括井架工進行起下操作的工作臺和存靠立根的指梁。

(5)立管平臺∶裝拆水龍帶操作檯。

(6)工作梯。

2.井架結構類型

鑽井井架按整體結構形式的主要特徵可分為塔形井架、前開口井架、A形井架和桅形井架等多種類型。

1)塔形井架

如圖4-2所示,塔形井架是一種四稜錐體的空間結構,橫截面一般為正方形。井架本體分成四扇平行和析架,每扇又分成若干析架,同一高度的四面析格在空間構成井架的一層,故塔架本體又可看成是由許多層空間析架所組成。

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塔架整體結構形式的主要特徵是∶

(1)井架本體是封閉的整體結構,穩定性好,承載能力大。

(2)整個井架是由單個構件用螺栓連接而成的可拆結構。井架尺寸可不受運輸條件限制,允許井架內部空間大,起下操作方便、安全。但單件拆裝工作量大,高空作業,不安全。

2)前開口井架(Ⅱ形井架)

如圖4-3所示,前開口井架(又稱Ⅱ形井架)的主要特徵是∶

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(1)整體井架本體分成4~5段,各段一般為焊接的整體結構,段間採用錐銷定位和螺栓連接,地面或接近地面水平組裝,整體起放,分段運輸。

(2)因受運輸尺寸限制,井架本體截面尺寸比塔形井架小。為方便遊動系統設備上下暢行無阻和便於放置立根,井架做成前扇敞開、截面為Ⅱ形不封閉空間結構。有的Ⅱ形井架最上段做成四邊封閉結構,增強整體穩定性。

(3)井架各段兩段扇桁架結構形式相同。為保證司鑽有良好的視野,背扇則採用不同的腹杆佈置形式,如菱形等。有的Ⅱ形井架,背扇橫斜杆是有峭軸與左右側片連接的可拆卸結構,便於井架分片運輸。

3)A形井架

圖4-4為A形井架的一種變形。上段做成封閉的整體結構,以增加井架的整體穩定性。其主要特徵是∶

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(1)兩大腿通過天車臺、二層臺及附加杆件連成"A"字形。在大腿的前方或後方有人字架支撐,構成一完整的空間結構。整個井架在地面或接近地面水平組裝,整體起放,分段運輸。

(2)大腿可以是空間杆件結構,分成3~5段。大腿斷面依選用型材不同,一般分為矩形和三角形。用管材作大腿弦杆者多采用三角形,用角鋼者多采用矩形,便於製造。撐杆有杆系柱結構、矩形斷面板焊柱結構或管柱結構。

(3)A形井架的每根大腿都是封閉的整體結構,承載能力和穩定性較好。但因只有兩腿,且腿間聯繫較弱,致使井架整體穩定性不理想。

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4)桅形井架

桅形井架是一節或幾節杆件結構或管柱結構組成的單柱式井架,有整體式和伸縮式兩種。桅形井架一般是利用液缸或絞車整體起放,整體或分段運輸,桅形井架工作時向井口方向傾斜,需利用繃繩保持結構的穩定性,以充分發揮其承載能力,這是桅形井架整體結構的重要特性。

桅形井架結構簡單、輕便、但承載能力小,只能用於車裝輕便鑽機和修井機。

圖4-5為XJ250修井機伸縮式桅形井架。

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三 井架的基本參數及其代碼

1.井架的基本參數

(1)最大鉤載,井架的最大鉤載是指死繩固定在指定位置、用規定的鑽井繩數、沒有風載和立根載荷的條件下大鉤的最大起重量。最大鉤載包括遊車和大鉤的自重(鑽機的最大鉤載不包括遊車和大鉤自重)。

(2)立根載荷,立根載荷是指立根自重及其承受的風載在二層臺指樑上所產生的水平方向作用力。

(3)井架高度,井架高度的定義根據其類型的不同而不同。

①塔形井架,其高度是指井架大腿底板底面到天車梁底面的垂直高度。

②前開口井架和A形井架,其高度是指井架下底角銷孔中心到天車梁面的垂直高度。

③桅形井架,其高度是指橇座或車輪與地面接觸點到天車梁底面的垂直高度。

④井架的有效高度∶指鑽臺到天車梁底面的垂直高度。

⑤二層臺高度∶指由鑽臺面到二層臺面的垂直高度。

⑥二層臺容量∶指二層臺(安裝在最小高度上)所能存放鑽桿的數量。

⑦上底尺寸和下底尺寸∶塔形井架的上底尺寸和下底尺寸分別指井架相鄰大腿上底和下底軸線間的水平距離。對於單角鋼大腿,則指角鋼外緣之間的距離。

⑧大門高度∶塔形井架的大門高度是指井架大腿底板底面到大門頂面的垂直高度,一般應高於8m,以便將單根拉上鑽臺。

常用井架參數見表4-1。

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2.並架的型號代碼

井架的型號代碼如圖4-6所示。

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