第二章 钻机的起升系统

第二章钻机的起升系统

钻机的起升系统是钻机的核心，它主要由井架、天车、游车、大钩、游动系统钢丝绳和绞车等设备组成。本章主要介绍这些设备的结构原理、特点、使用及维护。

第一节井架

井架是钻机提升系统的重要组成部分之一。

作用：安放和悬挂游动系统、吊环、吊卡等，并承受井中钻柱重量，在起下钻作业时还要存放钻杆或套管。

结构：它是一种具有一定高度和空间的金属桁架结构.因此，井架必须具有足够的承载能力、足够的强度、刚度和整体稳定性。

一、概述

1、井架的基本组成

石油矿场上使用的各种竞价主要由以下及部分组成：

（1）、井架主体：由型钢材、横、斜拉筋组成的空间桁架。（2）、天车台：用来安防天车及天车架，天车架是供安装、维修天车时起吊天车之用。天台车上有检修天车的过道，周围有护栏。（3）、二层台：是由操作台和指梁组成，是起下钻作业时井架工工作场所。塔形井架二层台在井架内部，其余井架二层台在井架外前侧。（4）、立管平台：是装拆水龙带的操作台，也是供上井架人员短暂休息的场所。

（5）、工作梯：有盘旋式和直立式两种，是井架工上下井架的通道。

2、井架的基本参数

井架的基本参数是反映井架特征和性能的技术指标，是设计、选择和使用井架的依据。

3、井架代号

井架代号如下：

JJ

改进序号，用阿拉伯数字表示

井架形式：T-- 塔形井架；K--前开口井架；A--A型井架；

W--桅型井架

井架有效高度，m

井架代号

二、井架结构类型

虽然用于石油矿场的井架种类繁多，但按其主体结构形式主要可分为塔形井架、前开口井架、A型井架、桅型井架等基本类型。

1塔形井架

塔形井架是一种四棱截椎体的金属空间桁架结构，其横截面为正方形，立面为梯形，井架前扇有大门，后扇有绞车大门，主体部分是一个封闭的四棱锥体桁架结构。每扇平面桁架又分成若干桁格，同一高度的四面桁格在空间构成井架的一层，因此，整个井架可看作是由多层空间桁架所组成的四棱截锥空间桁架结构。

井架的四个大腿和横、斜拉筋都是通过螺栓连接而成的，拆装繁琐，且不安全。此种井架的突出特点是总稳定性大，多用于海洋钻机。

2前开口井架

前开口井架又称为K型井架，我国电动钻机大多数使用该种井架。

（1）井架本体由3--6段焊接空间桁架结构组成，段与段之间采用销子定位，抗剪销、螺栓连接。钻台具有较大的面积，便于操作和存放立根，整体井架的前面是敞开的。

（2）这种井架可在地面说平拆装、整体起放和分段运输。为了满足运输的需要，井架的截面尺寸不能太大，比塔形井架的截面尺寸小。

（3）井架各段两个侧面形式安全一样，其背扇横、斜杆通过销轴与左右两个侧面连接，并可组成多种图形，以扩大司钻视野。

（4）按照使用、制造等工艺要求的不同，可以将大腿做成没有

坡度、坡度不变和坡度成折线变化（即下段没有坡度，上段坡度不变）等三种形式。

（5）为了保证井架的稳定性，井架底部桁架往往采用不同于两侧桁架的特殊桁架结构，如三角形结构和菱形结构等。

（6）总体稳定性高、拆装方便且安全，采用较高的钻台，便于安装、操作井口设备。

3.A型井架

（1）整个井架是由两个较小等截面的空间桁架结构作为大腿，贯通天车、井架上部的附件杆件、二层台至台下部与钻机底座铰接固定，两条大腿的上部与二层台连接成“A”字型结构。在井架后面配有一个用于起放井架的人字架。

（2）井架的两个大腿由3--5段焊接空间桁架结构组成，段与段之间用锥销定位，抗剪销、螺栓连接。整个井架可水平拆装、整体起放和分段运输。

4桅型井架

桅型井架由二或三段焊接结构组成的半可拆单柱式井架，桅型井架是由杆件或管柱组成的整体焊接空间桁架结构，井架的横截面为矩形或三角形，可分为整体式、伸缩式（或折叠式）。桅型井架主要用于车载钻机，并利用液压缸起放井架。

三、典型自升式井架简介

自升式井架是指伸缩式井架和整体起放井架。整体起放井架是指井架在地面拼装好，穿上钻井时用的提升系统钢丝绳和起升打绳后，再用钻机绞车把它拉起或放倒。

1、JJ450/45-K4型井架

该井架属前开口井架。目前，我国陆地石油和天然气钻井使用的深井和超深井电动钻机大多配备的是该井架。

1)井架主要结构、原理

（1）本井架设计为前开口式无绷绳井架，主要由井架主体、人自架、二层台、梯子、立管操作台、起升装置和井架附件等组成。

（2）井架主题分四段，第一段程度为16.8m，第二段、第三段、第四段长度为11.954m。第一段背部有背扇钢架。第二段有左、右片架分为五个桁格，背部有钢架和斜拉杆。采用销子耳板链接，以上结构组成井架的前开口Ⅱ型结构。

（3）本井架人字架前后支腿坐落于底座底层的左、右前下座上，组成稳定的三角形结构。井架与人字架用两个Φ100的销子连接，井架大腿坐落在人字架前腿的支座上，井架高度及左右位置采用工具油

缸加垫片调节，以便使大钩对中井眼。

（4）井架实现低位水平安装，通过钻台面上的人字架，整体起放井架。井架通过销子与人字架连接，底座在井架起升完毕后起升。井架起放动力采用钻机自身动力。

（5）在人字架大横梁上有一个导向滑轮，在井架起升时快绳绕过该滑轮，对快绳起支承和导向作用。

（6）当井架起升到位时，由固定在人字架上的缓冲液缸来完成缓冲作用。

（7)井架二层台设有四个安装高度，即：26.5m\25.4m\24.5m\22.5m.

（8）死绳固定器固定在离台面约2.45m高处的司钻对面的井架右腿上。

2）井架现场安装

（1）井架左右第Ⅰ至Ⅳ段主腿就为，然后打入Φ150大腿销子，Φ20抗剪销及Φ30别针和Φ65段与段连接双锥销，Φ65抗剪销及Φ30别针，使其成为左右大腿，并用小支架支护好。然后依次低位安装背扇钢架、钢架、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。

（2）将井架从天车一端吊起，将高支架放在起升装置所规定的位置，然后安装二层台及附件

（3）用小支架将底座的坡道位置支为水平，将游钩机平衡架放置在坡道上，然后将起升大绳穿好，用销子安装在平衡架上，并把平