自升式井架中人字架对井架承受风载作用分析
作业井架极限承载能力的分析与研究
作业井架极限承载能力的分析与研究陈 聪（大庆油田有限责任公司第四采油厂，黑龙江大庆 １６３５１１） 摘 要：井架是修井机的关键部件，承受主要的载荷，地锚桩是修井安全作业中的薄弱环节，固定修井机井架绷绳的地锚桩，其安装位置及安装数量对修井机井架承载能力都有十分重要的影响。
研究出一套具有科学依据的修井机井架桩基础安装标准，为修井作业系统的安全运转提供有力的理论依据。
关键词：井架；地锚桩；安装；安全；理论依据 中图分类号：ＴＥ３５８＋．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９８１（２０１６）０６—００３１—０２ 修井机井架进行受力分析评价，工程上常用的方法是现场测试井架应力、位移及结构动态特性，以测试数据为基础按线性外推方法确定井架的承载力。
但由于其恶劣的工作环境和复杂的受力情况，应用常规力学方法进行力学分析已经不能满足设计的需要，因为这种方法只能对有限的危险部位进行布置测点，很难取得全面、合理的评价结果。
伴随计算机技术和计算方法的发展，复杂的工程问题可以采用离散化的数值计算技术并借助计算机得到满足工程要求的数值解，有限元法也因此得到高速发展和普遍应用。
因此，将有限元技术应用于修井机井架的设计中，不但能缩短开发周期，而且使产品重量轻，满足强度、受压失稳和振动要求。
１ 井架极限承载能力分析对于钢结构的极限承载力研究，常用的分析方法有线性屈曲法、凡何非线性分析方法、几何和材料双重非线性分析法以及试验分析等。
线性有限元平衡方程的推导过程中，应用了弹性力学的基本方程及虚功原理。
弹性力学中的二个基本方程分别是几何方程、本构方程和平衡方程。
井架相似模型就是根据相似理论，要求模型所用材料与实物相同、几何相似、边界条件相似和物理量相似。
几何相似就是要求原型与模型各相应部分的长度成比例边界条件相似即模型实验时的边界条件必须是原型与模型相似或一致而物理量相似则要求模型与原型对应点的集中载荷、均布载荷等参数成比例。
该井架是一个由型钢焊接件构成，以梁为主的空间杆系刚架结构。
JJ450-45-K5井架使用说明书
JJ450/45-K5井架使 用 说 明 书AI41085-SM2003年3月目录1 用途 (1)2 技术参数 (1)3 结构说明 (1)4 井架安装 (9)5 井架起升 (10)6 井架校正 (12)7 井架下放 (13)8 井架的使用和维护保养 (13)9 井架的运输和存放 (14)10 附录A 井架、底座现场外观检查报告(格式) (15)11 附录B JJ450/45-K5井架安装图样目录 (23)1用途JJ450/45-K5井架安装在自升式底座上，与ZJ70D钻机配套，用于安放天车，悬挂游动系统进行起下钻具，排放立根、下套管、处理井下事故等作业。
2技术参数1)最大钩载(6×7绳系，无风载，二层台无靠放立根) 4500kN(注：加速度、冲击、风载及排放立根将降低最大钩载，详见井架铭牌)2)有效高度 45.5m2.5/2.2m3)顶部开裆(正面/侧面)4)底部开裆9m5)二层台高度 24.5m、25.5m、26.5m6)立根容量(5″钻杆、28m立根) 6600m10″钻铤4柱、8″钻铤6柱7)抗风能力等候天气(无钩载，二层台靠立根) 36m/s保全设备(无钩载，二层台无靠放立根) 47.8m/s起放井架≤8.3m/s8)自重 76880kg3结构说明JJ450/45-K5井架结构见图1。
3.1 井架主体井架主体结构为前开口型，共分为四段八大件，背面有斜拉杆、横梁与主体各段相连，主体各件间均为销轴连接。
井架上配有套管台、立管台、休息台等，同时配有通往二层台、天车台的梯子及登梯助力机构。
为满足钻井需要还配有2个起重量为30kN(3tf)的高悬猫头滑轮，死绳稳定器，2个起重量为20kN(2tf)可旋转270°的悬吊扒杆，大钳平衡重及滑轮。
3.2 二层平台二层平台由台体、操作台及内外栏杆组成。
（见附录B JJ450/45-K5二层台AI41085- SM02），二层台内栏杆高1m，外栏杆高2m，三面设有挡风板。
井架的结构及附属设备的作用介绍ppt(36张)
（二）井架分类
塔形井架
塔形井架是一种横截面为正方形或
矩形的四棱截锥体空间桁架，井架
主体由四扇平面梯形桁架组成,每
扇又分为若干桁格，同一高度的四
面桁格在空间构成井架的一层，故
整个井架也可视为由多层空间桁架
组成。
塔形井架主要特点为：
(1)井架主体部分为封闭结构，
整体稳定性好，承载能力大。
(2)整个井架由许多单一构件
井架的结构及附属设备的作用介绍(PP T36页)
1
井架的结构及附属设备的作用介绍(PP T36页)
井架分类
（二）井架分类
2 A形井架 : 指整体结构型式呈A字型，而两大腿为等截面空间杆件结构或管柱式
结构的井架。在大腿前方或后方有一对撑杆，以保持井架纵向稳定性。 井架在井场地面组装，整体起升。 3 桅形井架:
1
井架概述
（一）概述
因此，对井架的要求是： 1)应有足够的强度、刚度和
整体稳定性。以保证起下一定深 度的钻杆柱、套管或油管柱。
2)足够的工作高度和空间，足 够的钻台面积。工作高度大，起 下立根长度长，速度快，可节省 时间。井架上下底应有必要的尺 寸，以安装天车，并保证起下操 作时游动系统设备畅行无阻；便 于在钻台上布置设备，安放工具， 方便工人操作，使司钻有良好的 视野。
1
井架的结构及附属设备的作用介绍(PP T36页)
一、井架概述 二、井架分类 三、井架参数 四、井架附属结构及作用
井架的结构及附属设备的作用介绍(PP T36页)
井架的结构及附属设备的作用介绍(PP T36页)
井架分类
（一）井架结构
井架由井架的主体、人字架、天车台、 二层台、工作梯、立管平台、钻台和 井架底座等几个部分组成，主要用于 安放和悬挂天车、游车、大钩、吊环、 液气大钳、液压绷扣器、吊钳、吊卡 等提升设备与工具。
钻机井架的设计与计算
06
结论与展望
结论总结
钻机井架设计
本文通过对钻机井架的结构和受 力分析，提出了优化设计方案， 提高了井架的稳定性和安全性。
计算方法
采用有限元分析方法，对井架在 不同工况下的应力、应变和位移 进行了精确计算，为实际工程应 用提供了可靠的依据。
粒子群优化算法
模拟鸟群、鱼群等动物群体行 为的算法，通过个体之间的信 息共享和协作来寻找最优解。
井架结构优化
拓扑优化
通过改变井架结构的布局和连接方式，来减小井 架的重量和成本。
形状优化
通过改变井架结构的形状和尺寸，来减小井架的 重量和成本。
尺寸优化
通过调整井架结构中各个部件的尺寸，来减小井 架的重量和成本。
实践应用
优化后的井架设计方案已在多个 钻井工程中得到应用，并取得了 良好的效果，证明了本文研究的 有效性和实用性。
研究展望
进一步优化设计
新材料应用
针对不同类型和规格的钻机井架，可开展 更为细致的结构优化设计研究，以提高井 架的整体性能和适应性。
探索将新型高强度材料应用于井架设计， 以提高井架的承载能力和降低自重，进一 步增强井架的安全性和稳定性。
性。
刚度计算需要考虑井架的结构形 式、材料特性、制造工艺等因素， 通过建立数学模型和有限元分析
等方法进行计算。
04
井架优化设计
优化方法介绍
数学优化方法
利用数学模型和算法，寻找满 足一定约束条件下最优解的方
法。
遗传算法
模拟生物进化过程的算法，通 过种群搜索和遗传变异来寻找 最优解。
自升式平台塔形井架结构强度分析
构， 其 构件 四面成 网络 或桁架 结 构 ， 因此 它具 有很
大的组 合截 面 惯性 ， 整体 稳 定 性 好、 承 载 能力
大 Ｊ 。 由于海洋 平 台所 处 的海 洋 环 境 十 分 复 杂 和恶 劣 ， 载荷不 确定 因素 多 ， 因此结构 强度 分析 自 然成 为设计 阶段 的重 要研 究 内容 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ６— ４ ０ 修 回 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ６— ２ ６
螺栓 摩擦 式连接 。焊 接与法 兰式 对接 均视 为刚性 节点 ， 不仅 承 受轴 向力 而 且也 承受 弯 矩作 用 。对
于 螺栓摩 擦式 连接 ， 承受 轴 向力 ， 只传 递端 板法 向
性 连接 ， Ｖ形大 门下两 层为 焊接 刚性连 接 ， 横梁 既
有刚性 连接 ， 又有 半 刚性 连接 。
１ ３ ４
自升式平 台塔形井架结构强度分析——吴 富生 ， 柏
垠， 谢 蓓莉
１ ． ３ 杆件 的有效 长 度
表 ２ 井 架 风 载 分 类 与 风 速 大 小
有效长度概念 是用 来计 算 结构 整体 与对 某 一
惯性 矩的方 向分 为 ｋ 和 ｋ ： 。根 据每根 杆件受 力形 式， 立柱 ｋ ＝ｋ ： ＝１ ． ０ ； 横梁 ｋ ＝１ ． ０ ， ｋ ： ＝ ２ ． ０ ； Ｖ形 大门 ｋ ＝１ ． ０ ， ｋ ： ＝ ２ ． ０ ； 斜撑 ｋ＝１ ． ０ 。 １ ． ４ 模 型约束
自升式 平 台塔形 井 架 结 构 强度 分 析
吴富生 ， 柏 垠， 谢 蓓莉
（ 上海振 华重工（ 集 团） 股份有限公 司， 上海 ２ ０ ０ １ ２ ５ ） 摘 要： 建立 自升式塔型井架 的有限元模型 ， 阐述 Ａ Ｐ Ｉ 规范 中对井架结构分析的要求 ， 给 出井架受到的工
物料提升机(井字架、龙门架)使用防护
物料提升机（井字架、龙门架）使用防护提升机是一种常用的物料运输设备，广泛应用于建筑工地、仓库、物流中心等场所。
然而，由于物料提升机的工作环境较为恶劣，存在一定的安全风险。
因此，在使用物料提升机时，必须要做好相应的防护措施，以保障人员的生命安全和设备的正常运行。
物料提升机的防护措施主要有两个方面：井字架的防护和龙门架的防护。
首先，我们来看井字架的防护。
井字架是一种常见的物料提升机结构，由柱子和横梁组成。
在使用井字架时，应注意以下几点：1. 安装固定护栏：井字架周围应设置固定的护栏，护栏高度应符合安全规范，防止人员误入机器内部。
2. 加装警示标识：在井字架的显眼位置应设置警示标识，提醒人员注意危险，禁止随意靠近。
3. 检查井字架的结构稳定性：井字架必须经过经过专业工程师设计和严格的质量控制，确保其结构稳定牢固，不易发生变形和倾斜。
4. 定期检修和维护：井字架作为物料提升机的重要组成部分，需要定期检修和维护，确保其正常运行和安全可靠。
接下来，我们来看龙门架的防护。
龙门架是另一种常见的物料提升机结构，它由支柱、横梁和纵梁等组成。
在使用龙门架时，应注意以下几点：1. 设置限位开关：龙门架上应设置限位开关，当提升机达到上限或下限时，能够自动停止运行，防止物料超出设定的范围。
2. 加装安全保护装置：龙门架上应加装安全保护装置，如防护网和防护门等，防止人员误入危险区域。
3. 控制系统的安全性：龙门架的控制系统应具备良好的安全性能，如过载保护、防止起重过程中的意外停电等功能。
4. 定期检查电气设备：龙门架上的电气设备应定期检查，确保其正常运行。
5. 培训操作人员：使用龙门架的操作人员应经过专业培训，熟悉操作规程和安全知识，严格按照规定操作。
除了以上介绍的几点，还需要注意以下一些常见的物料提升机在使用过程中容易出现的问题：1. 超载：物料提升机在使用时，要严格按照规定的载重范围进行操作，切勿超载，以免发生意外。
2. 高空坠物：物料提升机在上升或下降的过程中，很容易导致高空坠物，因此在提升机上不能丢弃或抛掷物品。
井架系统
第六章井架系统自走式修井机使用有绷绳轻便井架，习惯上又称之为桅形井架，井架级别符合SY/T5610-1995《石油修井机型式与基本参数》之规定，一般按最大钩载及井架高度进行分类，其设计及制造符合API Spec 4E．4F《钻井和修井井架、底座规范》和SY/T5025-1995《钻井和修井井架、底座规范》，是自走式修井机重要部件之一。
第一节主要性能参数一、定义1．轻便井架桁架结构，由一段或多段结构组成，在靠近地面的水平位置上安装后起升到作业位置。
两段或多段的井架可以采用伸缩或折叠的方式将其竖立起来。
2．井架型号代表井架高度代表最大钩载（以kN的1/10表示）表示“井架”3．天车总成安装在井架顶部的定滑轮组或其总成。
4．绷绳在设计载荷条件下给井架提供横向支持，绳子一头与井架连接，另一头与地锚连接。
5．井架高度从地面到天车梁底面的最小垂直距离。
6．最大钩载由游动设备自重与施加在游车上的额定静载荷组成。
在规定的游动系统绳数，没132有排放钻杆立根、抽油杆及风载的情况下，该载荷是可加在井架结构上的最大载荷。
7．二层台设置于钻台上方井架某个高度的平台，用于横向支承立根的上端。
8．井架载荷井架载荷是指大钩载荷、风载荷、立根载荷作用于井架的组合载荷，自走式修井机井架一般不计算地震载荷。
二、主要参数表 6-1 各型修井井架主要参数第二节结构与工作原理井架是修井机的重要部件之一，它在修井生产过程中，用于安放和悬挂天车、游车、大钩、吊环、吊钳等起升设备与工具，用于安放和悬挂立管、水龙头、水龙带等泥浆循环设备与工具，以及起下与存放钻杆、油管、抽油杆等工具。
该井架移运时平放在运载车的前支架上。
因此井架在满足修井过程中各种工况组合所需负荷能力的同时，必须有足够的刚性和稳定性，有尽量小的重量和外型尺寸，利于拆装、移运、维修及修井作业等。
超过29m的自走式修井机井架一般为双节可伸缩式，由于受运载车条件限制，整个133井架的横截面尺寸不能太大，为避免井架内部空间狭小而造成游动系统上下运行不便，并适应井架伸缩的需要，往往将井架的前扇做成部分或全部敞开的结构，工作时使井架前倾3°～3.5°,以保证游动系统上下运行方便.超过29m的自走式修井机井架主要由天车、井架上体、井架下体、上下体承载机构、二层工作台、Y型支座、伸缩液缸及其扶正装置、液压锚头装置、立管、绷绳及梯子等组成。
井架的结构及附属设备的作用介绍
井架的结构及附属设备的作用介绍1. 引言井架是石油工业中非常重要的设备之一，它承载着铺管、放置设备和作业人员等重要任务。
井架的结构和附属设备起着保障井口安全和提高作业效率的作用。
本文将介绍井架的结构以及附属设备的作用。
2. 井架的结构井架的结构根据不同的需求和条件而有所差异，但通常包括以下几个主要组成部分：2.1. 井架框架井架框架是井架的主体结构，由多根立柱和横梁构成。
立柱通常由矩形管或钢板焊接而成，横梁则位于立柱之间，用于提供额外的强度支撑。
井架的框架结构需要经过精确的计算和设计，以承受井架自身重量以及外部荷载的作用。
2.2. 升降设备为了提高作业效率和安全性，井架通常配备升降设备，用于提升和下放各类设备和管道。
升降设备包括升降机、绞车和起重机等。
这些设备能够快速、安全地将设备和物资送达井口，有效节约时间和人力资源。
2.3. 导轨和电缆槽井架上设置导轨和电缆槽，用于保持和管理管道和电缆。
导轨通常位于井架框架的侧面，可以使管道和电缆有序地安装和维护。
电缆槽则位于井架上方，用于隐藏和保护各类电缆，以防止电缆损坏或者被外部物体干扰。
2.4. 平台和安全设施井架上设置平台和安全设施，以提供作业人员的工作空间和保障其安全。
平台可以位于井架的任意高度，作为作业平台和观察平台。
安全设施包括栏杆、防护网和逃生设备等，用于防止事故和提供紧急逃生通道。
3. 附属设备的作用介绍除了井架的核心结构外，还有一些附属设备用于辅助井架的运行和提供额外的功能。
以下是几个常见的附属设备及其作用介绍：3.1. 井口安全设备井口安全设备用于保障井口作业人员的安全。
例如，安全阀能够在井口压力超过设定值时自动打开，以防止可能的爆炸事故。
防喷器用于防止油气喷出，在井口爆炸事故发生时起到非常关键的作用。
3.2. 数据采集设备数据采集设备用于收集井口的数据信息，以辅助决策和优化作业。
例如，压力传感器用于实时监测井口的压力变化，温度传感器用于记录井口的温度变化。
井架结构在风载作用下的安全性分析
况 下 的井架 强度 进行 校核 及稳 定性 分 析
； 邹 龙
庆等 以 Ｚ Ｊ ４ ０ ／ ２ ２ ５ ０ Ｄ Ｂ型 井 架 为 研 究 对 象 ， 分 析
了井架 及底 座 的动 态特性 及 静态特 性 ， 找 到井 架易
发生共 振 的原 因 ； 庞 昭 基 于 Ｌ Ｂ Ｍ 方法 ， 在考 虑流
・
２ ０ １ ７年第 ５期
张 勇： 井架结构在风载作用下 的安全性分析
井架 是油 田钻井 工 作 中起 升设 备 的 重要 组 成 部分 ， 主要 用来 安 放 钻 井 过 程 中所 需 的各 种 工 具 ， 进行 起 下钻 及 下套 管 等 操 作 ， 协 同钻 机 到 达 目的 层＿ ｌ Ｊ 。钻 机井 架 不 仅 在 下 套 管 、 起 下 钻 及 其 他 作
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５— ５ ０ ９ Ｘ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ５ ． ０ ２ ６
井 架 结 构 在 风 载 作 用 下 的 安 全 性 分 析
张 勇 ， 胡永攀 ， 周 忠贺 ， 张 静 ， 蒋明虎
１ ６ ３ ３ １ ８ ） １ ６ ３ ３ １ ８ ） （ １ ． 东北 石 油大 学机 械科 学 与 工程 学 院 ， 黑 龙 江 大庆 （ ２ ． 大 庆油 田采 油八 厂 ， 黑龙江 大庆
２ ０ １ ７年 ５月
机械设计与制造工程
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｍａ ｖ ． ２ ０ｌ ７
第４ ６卷 第 ５期
Ｖｏ １ ． ４ ６ Ｎｏ． ５
井架的结构及附属设备的作用
井架分类
4．桅形井架 桅形井架是一节或几节杆件结构或管柱结构组成的单柱式井架，有整体式和伸缩式两种。这种井架一般利用液压缸或绞车整体起放，分段或整体运输，拆装移运很方便。
（二）井架分类
井架分类
由于井架横截面尺寸小，为了避免游系设备上下运行不便，并适应井架伸缩或折叠的需要，井架前扇一般做成部分或全部敞开的Π形截面结构
（一）概述
井架概述
3)应保证拆装方便，安全，移动迅速。为此，结构应简单、轻便，并尽可能采用分段或整体运输，水平安装及整体起放的安装移运方法。
（一）概述
井架概述
(1)要经常教育职工爱惜井架，合理使用井架，做好对井架的保养维护，时刻保持井架完好。井架在起升之后和下放以前，要进行彻底的检查，以证实没有部件发生变形和所有的螺栓齐全紧固并配备合适的锁定垫圈。没有办理安装质量验收和交接手续的井架不能使用。 (2)上下绞车时，必须由井队干部负责指挥，力求达到平稳施工。 (3)钻井队要定期、定人、定部位对井架进行检查和维护。定期检查要求每个白班和下套管前各进行一次。定人检查要求每个班的井架工负责检查。定部位检查要求每个井架工各承包一部分井架结构进行检查。在风、雨多发季节，钻井队要班班对井架绷绳及绷绳坑进行检查。对天车、猴台、指梁，死绳固定器、转盘、钻机、钻杆盒大梁、立管台、二层台的固定情况，由井队安全员每周检查一次。对查出的问题，要立即组织整改。
（二）井架分类
井架分类
A型井架的每根大腿都是封闭的整体结构，承载能力强和稳定性好。井架内部空间大，钻台宽敞，司钻视野开阔。 由于两腿间联系较弱，致使井架整体稳定性较差。 A形井架大腿结构简单；拆装方便，安全，移运迅速；钻台宽敞，司钻视野开阔。但总体稳定性较前两种井架为差，适用于中深井和深井钻机。
《井架的类型及特点》课件
在建筑和工程领域中，井架起到了至关重要的作用。本课件将介绍井架的基 本分类、特点，以及应用领域和发展趋势。
井架的基本分类
单排井架
由单独一排支柱和横梁组 成，适合狭窄空间和高度 有限的场合。
双排井架
由两排平行支柱和横梁组 成，提供更大的稳定性和 承载能力。
顶置井架
从顶部悬挂，提供更大的 空间和自由度。
井架的主要特点
1 结构简单
由少量基本构件组成， 易于制造和维护。
2 安装方便
组装和拆卸快捷简单， 提高施工效率。
3 承载能力强
通过合理的设计和材料 选择，能够承受大量荷 载。
井架的应用领域
1 建筑施工
在建筑工地中用于支撑 和搭建临时结构，如楼 层和梁柱。
2 桥梁工程
用于桥墩和桥梁梁段的 施工，提供安全和稳定 的工作平台。
3 矿山工程
在采矿过程中，用于支 撑和加固井道和矿井壁。
井架的发展趋势
制造技术的改进
利用先进的制造工艺，提高井架的质量和耐久性。
结构设计的优化
通过优化设计，提高井架的稳定性和承载能力。
材ห้องสมุดไป่ตู้的创新技术
引入新材料和技术，提高井架的强度和耐用性。
结论和展望
井架作为建筑和工程领域中不可或缺的工具，将会继续发展和创新，以满足 不断变化的需求和挑战。
各种形式井架的特点
各种形式井架的特点各种形式井架、底座的特点K型井架设计特点井架断面形状为“K”型，即前开口型。
井架起升型式：整体起放试和自举式。
井架低位安装。
井架分为多段，段与段之间采用平面接触、双锥销固定的连接形式，确保段与段之间的联结刚性。
井架主体为片状桁架结构，便于拆装和运输。
井架设有左、右两个液压缸，在井架起升时作为缓冲器，在下放时作为初始顶推动力。
井架空间及高度均能满足安装顶驱装置的要求。
自举式井架设计特点该型式井架起放配有自身起升装置，采用绞车或液压绞车为起升动力，分段整体垂直起升。
适用于海洋钻井平台或钻井作业场地受限的地区。
井架主体由底段、中间段和顶段等组成。
断面形状为“K”型。
井架底段安装在钻台面上或底座底层上。
井架支腿设有井架找平机构及调整千斤顶。
井架各段之间采用销轴连接，便于快捷安装和运输。
井架安装起升顺序为：井架底段——井架顶段及天车——井架中间段。
井架空间及高度均能满足安装顶驱装置的要求。
为适用于直升机吊装，自举式井架也可分为六段。
注：有的厂家称为套装式井架。
塔式井架的特点井架为工字钢支腿塔式型式，井架横断面为正方形，井架整体为四棱截锥体空间结构。
主体部分由四扇平面桁架用高强度自锁螺栓连接组成，绞车侧锥度从台面到天车恒定不变，其他三扇平面桁架的锥度在二层台处发生变化，以便排放钻井作业所需求的立根。
井架主体设有顶驱双导轨，也可按用户需求配备钻杆运输机、垂直排管机、死绳固定器等装置系统。
井架主腿下端配有千斤顶，便于井架整体的调整和找平。
井架设计温度-20℃，适用于低温环境作业。
井架结构件均进行“热浸锌”处理，可满足海洋特殊环境防腐要求。
底座设计特点底座结构分为三种：叠箱式、双升式、旋升式。
叠箱式结构：前台底座较高，满足安装标准防喷器的要求。
后台底座较低，适用于安装较重的主绞车和传动机组。
双升式结构：钻台及台面设备可低位安装，井架在钻台低位时起升，然后再将钻台和井架整体起升。
钻台带有左、右两个液压缸，在井架起升时作为缓冲器，在下放时作为初始顶推动力。
井字架、龙门架的安全防护
井字架、龙门架的安全防护井字架和龙门架是常见的起重设备，广泛应用于工业生产、建筑施工等领域，但由于其特殊的结构和工作环境，存在一定的安全风险。
因此，在使用井字架和龙门架时，必须重视安全防护措施，以确保人员和设备的安全。
本文将从井字架和龙门架的特点、安全隐患和安全防护措施三个方面进行阐述，以帮助读者全面了解井字架和龙门架的安全问题和应对策略。
一、井字架的安全防护井字架是一种起重设备，主要由两个支柱和一个横梁组成。
它的特点是结构简单、稳定性好，并且能够在狭小的场地进行起重作业。
然而，在使用井字架时，也存在一些安全隐患，如下所述：1. 高空坠落风险：在井字架上进行作业时，工人需要经常爬上或下来，在高处工作存在坠落的风险。
2. 倾斜和折断：井字架在使用过程中，由于各种原因可能出现倾斜或折断的情况，导致设备和人员的安全受到威胁。
3. 承载能力不足：井字架的承载能力有限，如果超过了其额定负荷，可能会造成结构破坏和意外发生。
为了确保井字架的安全性，需要采取一系列的安全防护措施，如下所述：1. 定期检查和维护：对井字架进行定期检查和维护，包括检查支柱是否稳固、横梁是否完好等，以确保其结构完整和稳定。
撑，增强其承载能力和稳定性。
3. 注意工人安全：工人在井字架上进行工作时，应注意安全操作，佩戴安全帽、安全带等个人防护装备，确保自身安全。
4. 避免过载：严格控制井字架的负荷，在使用时不得超过其额定负荷，避免设备结构破坏和意外发生。
井字架、龙门架的安全防护（二）龙门架又称门式起重机，是一种常见的起重设备，通常由两根立柱和一个横梁组成。
它的特点是结构简单、稳定性好，并且适用于大型起重作业。
然而，在使用龙门架时，也存在一些安全隐患，如下所述：1. 承载能力问题：龙门架的承载能力有限，如果超过了其额定负荷，可能会导致设备破坏和意外发生。
2. 倾斜和折断：龙门架在使用过程中，由于各种原因可能出现倾斜或折断的情况，导致设备和人员的安全受到威胁。
井架知识介绍
特点：钻台及台面设备均在低 位安装，起升井架后，再将钻台 （连同井架）用绞车动力起升到工 作位置，并与立支架连接。由于井 架位于钻台面，因此这种结构的钻 机整体稳定性稍差。特别是在钻台 高度达到10.5米时，台面晃动比较 严重。
底座主要结构（以弹弓式底座为例）
底层：主要由左、右各基
座以及连接左、右各基座
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的拉架组成。
中层：主要由前后立柱、
斜立柱、起升装置以及下 放装置组成。
顶层：主要包括左右上座、立根盒梁、转盘梁、绞车梁、电机梁以及防
喷器导轨装置等。
台面：主要由各铺板、走道、飘台及钻台周边的栏杆组成。 外围辅助构件：含坡道、逃生滑道以及各通往钻台面的梯子等。
井架和底座起升
井架附属设备及作用
天车
快绳滑轮
天车，是安装 在井架顶部的 定滑轮或滑轮 组件，是钻机 提升系统的固 定部分。通过 绞车和提升系 统组合来完成 起下钻杆和下 套管以及部分 钻机井架底座 的起升等作业 。
天车滑轮组
天车主要结构
天车架：是一个焊接结构，上部装有轴 承座，下部与井架用螺栓连接，辅助滑 轮装在下部。 滑轮组总成：在一根滑轮轴上装有N个滑 轮，组成滑轮组。 快绳滑轮总成 辅助滑轮组：与布置在钻台面的气动绞 车等配合使用，吊装井口工具等。 滑轮起重架：用于滑轮的维修。 护栏 防碰缓冲木：防止游车直接撞击在天车 架上。
3. 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。
井架计算书
井架计算书本计算书按照《龙门架及井架物料提升机安全技术规范》（JGJ88-1992）、《建筑施工计算手册》（江正荣主编）、《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）编制。
一、荷载计算1.起吊物和吊盘重力（包括索具等）G其中 K ──动力系数，K= 1.00 ；Q ──起吊物体重力，Q= 10.000 kN；q ──吊盘（包括索具等）自重力，q= 1.000 kN；经过计算得到 G=K×(Q+q) =1.00×(10.000+1.000)= 11.000 kN。
2.提升重物的滑轮组引起的缆风绳拉力S其中 f──引出绳拉力计算系数，取1.02 ；经过计算得到 S= f×[K×(Q+q)] =1.020×[1.00×(10.000+1.000)]=11.220 kN ；3.井架自重力井架自重力1.5kN/m；井架的总自重Nq=1.5×18=27 kN；缆风绳以上部分自重：Nq1=1.5×(18-6)= 18kN；Nq2=1.5×(18-12)= 9kN；4.风荷载为 q = 0.719 kN/m；风荷载标准值应按照以下公式计算：Wk =W×μz×μs×βz= 0.45×1.42×0.48×0.70 = 0.215 kN/m2；其中 W──基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定；采用：W= 0.45 kN2；μz──风压高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定；采用：μz = 1.42 ；μs──风荷载体型系数：μs = 0.48 ；βz──高度Z处的风振系数，βz = 0.70 ；风荷载的水平作用力:q = Wk×B=0.215×3.35= 0.719 kN/m；其中 Wk ──风荷载水平压力，Wk= 0.215 kN/m2；B──风荷载作用宽度，架截面的对角线长度，B= 3.35 m；经计算得到风荷载的水平作用力 q = 0.719 kN/m；5.每根缆风绳的自重力其中 T ──每根缆风绳自重力产生的张力(kN)；n ──缆风绳的根数，取4根；q ──缆风绳单位长度自重力，取0.008kN/m；l ──每根缆风绳长度，Hi/cosθ 确定(m)；H ──缆风绳所在位置的相对地面高度(m)；θ ──缆风绳与井架的夹角；w ──缆风绳自重产生的挠度(m)，取w=l/300。
自升式井架平稳起升操作法1
自升式井架平稳起升操作法一、方法产生的背景随着钻井设备的更新，自升式井架因其可以方便地拆装、起放而被广泛应用于现代钻机上。
井架起放作业一般由司钻亲自操作，由于司钻操作技能的差异，井架起升作业不是很平稳，特别是起升到井架靠向人字架的时候，井架前后晃动极其厉害，对井架和起升大绳损伤严重，如果司钻操作不当，很容易发生架倒人亡的安全事故。
近几年来，该类事故也时有发生（如：某公司XX平台，井架起升至垂直状态，因司钻操作问题，井架贴近人字架时发生较大晃动，为稳定井架再次挂离合器以带紧起升大绳。
这时在起升大绳和快绳拉力共同作用，造成井架扭曲破坏，结构失稳，瞬间倒向侧后方。
）为保证井架起升作业安全，根据现场操作经验，总结并应用井架平稳起升操作法。
二、操作方法的主要内容慢试、匀起、稳就位三步操作法1、慢试——缓慢试起（一备、二合、三归位）（1）一备：准备充分；按风险清单检查合格（气压0.65-0.9MPa，盘刹油压7-9MPa；刹车机构符合起升要求，指重表灵敏完好）；相关人员许可签字；挂合辅助刹车待用。
（2）二合：Ⅰ档转速（1000rpm），慢合低速（短挂1s长摘2s），缓慢拉紧大绳和起升大绳，指重表显示钩载后、滚筒大绳再缠1圈（游车离开支撑面100-300mm，指重表显示t）刹车检查；正常后，一次挂合低速继续起升，井架离开高支架200～300mm刹车，停10～20min，做承载检查：a、刹车检查（大绳穿法正确、死活绳头固定、各吊绳索具、水龙带无挂拉缠绕）；b、承载检查（刹车灵敏可靠、气压（0.65-0.9）油压（7-9）正常、低速进放气正常、大绳排列整齐、起绳滑轮灵活无阻卡、无异常响声，起升大绳两端固定牢靠、钻机配重、前后台底座、井架的应力部位焊缝、连接销子、人字架等关键部位正常）。
（3）三归位：检查正常后，使用辅助刹车配合，慢松刹把，使井架缓慢接触高支架归位，指重表钩载下降30～50KN及时刹车，再次检查紧固天车固定连接件。
大型井架悬挂式立架受力特点分析
大型井架悬挂式立架受力特点分析摘要：针对目前双斜撑式钢井架，立架采用悬挂式、非悬挂式两种布置方案，通过采用3D3S软件计算分析，在各种组合下采用悬挂式和非悬挂式的斜撑内力变化情况，为斜撑的截面选取提供依据，同时悬挂式立架处于受拉力状态，结构不存在稳定性问题，截面可以取得更小，最后得出立架采用悬挂式更合理、更经济的结论。
同时探讨了立架上设置支撑的作用，供有关设计人员参考。
关键词：斜撑；悬挂式立架；非悬挂式立架；支撑井架是矿井生产重要的构筑物，担负着提升煤炭、矸石，下放设备、材料和升降人员的任务。
井架的主要构成由斜撑和立架两部分组成，斜撑承担提升荷载、断绳事故荷载，立架起固定罐道作用，并承受卸载、进出车等工作荷载、过卷事故荷载等。
大型井架结构中，立架结构形式主要有悬挂式和非悬挂式两种。
悬挂式是立架悬挂于斜撑之下，下端与井颈脱开，但限制立架底部的水平位移。
非悬挂式是立架落于井颈上，上部与斜撑脱开，结构体系独立，当顶部与斜撑较近时，则利用斜撑限制立架顶部的水平位移。
本文以对比方式探讨悬挂式立架结构形式对斜撑内力、变形及抗震性能的影响。
1 立架结构形式对斜撑的影响根据实际工程，研究对象的基本尺寸及数据见表1。
表1 基本数据工作状态天轮自重/kN最大静张力S/kN加速度a/(m·s-2)断绳荷载/kN5502498.900.8514973.60基本风压为0.4 kN/m2,地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，场地类别为III类。
井架主要受力杆件及节点布置见图1。
图1 主要杆件及节点布置计算软件采用上海同济大学开发的钢结构设计软件3D3S 10.1计算分析。
构件输入时对变截面构件采用分段输入，每段杆件的截面取距小端0.66L1(L1为单元长度)处的值，动力计算参数选用集中质量矩阵，杆件单元考虑剪切变形。
通过计算，悬挂式与非悬挂式井架两者的自振周期及振型见图2、图3，内力对比见表2-表5，位移对比见表6-表8。
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荷在水 平 方 向上 对 井架 的作 用情 况 。
１ 风 载 荷 ．
根 据 现场 实际 ，立 根载 荷对井 架 的作 用 是 向两侧
的。
风载 荷是 一种 随机 的 自然载 荷 ，它 不但 随 时间 变 化 ，而且 随空 间位 置变 化 ， 以风 压形 式作 用 于结 构 和 构件上 。 风 压是 指在 垂 直于 风 向的单 位平 面 内 的结 构 和构 件 所受 到 的压力 。 风压 与风 、承 风结 构件 的特 性 及 高
参考 文献
１ ．机 械 电机 工 程 手 册 编 委 会 ． 气 工 程 师 手册 ． 械 工 业 出 电 机
版 社 ．９ ７ １８
效果 下 降 ，为 保 证 电动机 具有 良好通 风 条件 ，必要 时
采取 外 部通 风补 救措施 。 ｌ ． 一 台 变 频 器 控 制 多 台 电 动 机 时 ， 电 动 机 运 ０用 行 总 电 流 应 小 于 变 频 器 额 定 电 流 ， 还 需 考 虑 一 台 电 动 机起 动 电流 的影 响 ，以免 变频器 过 流动 作 。
修理与改 造
中 教给ｚ ｏ． 阖 程２２ ｏ ７
自升式井架中人字架
对井架承受风载作用分析
● 夏 晖 盛 拥 军 李 向东
【 要】石 油钻机 井 架在钻 井 中，承 受各 种作 业 栽荷 ，其 安全 承载 能力极 为 重要 ，各 油 田按 照 有 摘
关标 准 周期 性 对 井 架进 行检 测 时 ，易忽 略风 载 对 井架 的作 用 ，而在 钻 井生 产 中却 常 有 井 架被 大 风 刮倒 的 事故发 生 。本 文就风 载 特性及 对井 架的作 用进 行 分析 。
微 风 的 情 况 下 进 行 应 力 的 现 场 检 测 。得 出没 有 风 载 和
（ ）工 作绳 的作 用 力 。指 大 钩 载荷 在 快 绳 和 死 ３
绳上 对井架 所 产生 的作 用 。 （ ） 立 根 载 荷 。 靠 放 在 钻 台 上 的 立 根 自重 对 井 ４ 架 产生 的 水平作 用 力。 电 压 吸 收 元 件 。 一 般 电 容 可 取 ００ ～ ． ．ｌ ０１ Ｆ之 间 ， 电
阻 约 在 几 百 Ｑ～ ｋ ｌ之 间 。 ｌｆ
立 根载 荷 的条件 下 ，井架 的最 大承 载 能力 ，而 在实 际 钻 井过 程 中 ，由于风 载和 立根 载荷 造成 的井 架倒 塌事
故 时 有 发 生 ，这 种 不 可 测 的 载 荷 对 井 架 的 破 坏 作 用 严 器接 地线 拆 除。 ｌ ． 于 变频 器 输 出波 形 为 Ｐ ２ 由 ＷＭ 控 制 。 应 在 不
法 进行 检测 。后 两种 载荷 ，特别 是 风 载 。由于 现场 检
（ ）大 钩载 荷 。 钻井 作 业 时 ，作用 在 井 架 大 钩 ２
上 的载荷 。
测 时风 载工 况难 以实 现 ，标 准 Ｓ ／ ６ ２ — ９ ７ 《 油 Ｙ Ｔ ３６ １９ 石
钻 机用 井架 承载 能力 检测 评定 方法 》规 定仅 在 无风 或
２４
Ｇ０ ＝ 。
可匡 ⑤０ 匡 ⑤ 匡 ０
中 彀给ｚ ０． 阖 程２２ ０ ７
重 威 胁 钻 井 的安 全 生 产 ，本 文 主要 探 讨 风 载 和 立 根 载
修 改 理与 造
凡 — 靠放 在井 架上 的立 根 总数 ； — 立 根 与 钻 台 面倾 角 ，取 ０ ８ 。 － ＝ ７。
【 关键词】井 架 人 字 架 风 栽 分析 模 型
石 油钻 机井架 承 受 以下五 种基本 载 荷 ：
（ ） 风 载 。空 气 流动 所 形 成 的风 压 对井 架 结 构 ５ 的作 用 载荷 。它 取 决 于 风 向 、 风 压 、井 架 结 构 、高
度 、井 架 承 风 面 及 井 架 上 靠 放 的 立 根 数 目等 。 前 三 种 载 荷 对 井 架 的 作 用 情 况 ， 可 通 过 电 测 的 方
度 有关 。
３ 实例 分析 ．
风 载 和 立 根 载 荷 对 Ｊ３ ５ ４ 一 型 井 架 的 水 平 作 Ｊ １／ ５ Ａ 用情 况 。
这 里 只分 析 Ａ 型井 架 在 非 工 作 状 态 下 ，即 Ａ 型
井 架 内 排 满 立 根 的 情 况 下 ，井 架 在 风 载 及 立 根 载 荷 作 用下 ，当 承受从 背后 刮 来 的 ｌ ２级 风 ，风 速 为 ４ ｍ／ ， ０ ｓ
７ 变 频器 输 出 电压 因 ｖｆ特性 的关 系 ，在 低 频 时 ． ／
输 出 电 压 很 低 ， 须 重 视 变 频 器 与 电 动 机 之 间 的 导 线 压
同场 合使 用相 应 的测量 仪表 。 ｌ． ３ 由变频 器控 制 的 电动机 ，其运 行 和停止 不能 用断 路器 和接 触器 直接操 作 。而要 用 变频器 控 制端子
２ ．陆 安 定 等 ． 厂 实 用 电 动 机 调 速 技 术 ． 海 科 技 出 版 社 ． 工 上
１ ９９３
作 者 单位 ：山 东滨化 集 团有 限公 司
通 信 地址 ：山 东省 滨 州市黄 河五路 ５ ０ 变频 器输 出波 形 时 ，应 将 示 波 １用
操作 ，以免变频 器 失控 。
降 。故 两者 间的 导线 长度 不宜 超过 １ｍ。 ０
８ ．变 频 器 与 被 控 电 动 机 之 间 不 宜 加 装 交 流 接 触 器 ，以免在 断流 瞬 间产生 过 电压而 损坏 变频 器 。 ９ ．用 变 频 器 控 制 电 动 机 低 速 运 行 时 。 电 机 冷 却
（ ）恒 载 。井 架 的恒 载是 指 那 些 长期 作 用 在 井 １
架 上 的 不 变 载 荷 ， 主 要 包 括 井 架 本 身 的 重 量 以 及 安 放 在 它上 面 的各 种 设 备 和工 具 （ 括 天车 、游 动 系统 、 包 水 龙 头 和 吊钳 等 ） 的 重 量 。