钻井装备知识培训课件

井架及底座基础知识程瑞亮BasicKnowledgeofDerrick&SubstructureAssociateProfessor第一部分井架类型、原理及结构第二部分井架拆装、操作规程第三部分井架保养要求、故障原因分析第四部分底座类型、原理及结构第五部分底座拆装、操作规程第六部分底座保养要求、故障原因分析目录第一部分井架类型、原理及结构一、井架的基本组成1）井架主体：由型钢材、横、斜拉筋组成的空间桁架2）天车台：用来安放天车及天车架，天车架是供安装、维修天车时起吊天车之用。天车台上有检修天车的过道，周围有护栏。3）二层台：操作台和指梁组成，是起下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。此外还有起升人字架等二、井架的基本参数及型号：是井架特征的指标，是设计、选择和使用井架的依据如：JJ300/43-K，JJ450/45-T，JJ450/45-K7井架型号三、井架类型按主体结构形式主要可分为：塔形井架和自升式井架，自升式井架又可分为：前开口井架、前开口伸缩式、A形井架、桅形井架等类型1、塔形井架（Pyramidderricks)塔形井架是一种四棱截锥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。井架的四个大腿与横、斜拉筋都是通过螺栓连接而成的，拆装烦琐，且不安全。此种井架的突出特点是总体稳定性大，多用于海洋钻机。国产塔形井架主要有TJ2－41、JJ450/45－T型等型

2、前开口井架（cantilevermasts）又称K形井架，我国生产的有JJ300/43－K、JJ450/45－K等型,我国电动钻机大多使用该种井架。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、螺栓联接。钻台具有较大的面积，便于操作和存放立根，整个井架的前面是敞开的。2）这种井架可在地面水平拆装、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、前开口伸缩式井架（cantilevertelescopicmasts）该井架属前开口垂直起升的井架，即在井架底座之上由上至下一节一节安装，所以井架的安装即为起升。其突出特点是井架前大门的前面不需要有很大的空间，而其他整体起放的井架，该空间必须大于井架高度。如JJ225/43-KC14、A形井架（mast-A）我国生产的有JJ330/43-A、JJ450/45-A等型。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、井架上部的附加杆件、二层台至钻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”字形结构。在井架后面配有一个用于起放井架的人字架。

第二部分井架拆装、操作规程1、井架现场安装1）安装前的准备（1）对地基要求：井场基础要达到要求，地基不平度允差±3mm。（2）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。井架上标记牌字母符号表示：A—主体；B—刚架；C—斜筋；R—右；L—左；01—Ⅰ段；02—Ⅱ段；03—Ⅲ段；04—Ⅳ段。标记示例：AL02既为主大腿左Ⅱ段。（3）按要求安装好底座，并找正尺寸。连接好各段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。（2）按照说明书附图所示安装天车，天车和井架之间连接靠两个φ40mm的定位销定位后，用12个螺栓固定在井架上。天车滑轮起重架在地面按图所示完成装配，并用销子连接在天车上，装好天车下部的方木，并固定牢靠。天车的附件应安装齐全（3）安装游车、大钩，穿好起升大绳和天车与游车的钻井绳(穿绳方式为顺穿)，并挂好平衡滑轮。（4）将井架从天车一端吊起，将高支架放在附图起升装置所规定的位置，然后安装二层台及附件。（5）用小支架将底座的坡道按图示要求位置支为水平，将游钩及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，并把平衡架挂在游钩上，应特别安装好抗剪销及别针。（6）在人字架上安装井架液压缓冲缸、管路和各种控制阀，接通液压源。（7）井架装好后在二层台及井架Ⅳ段右前大腿上装上死绳护绳器，防止死绳甩打井架“七字”标准：平、稳、正、全、牢、灵、通。五不漏：不漏油、不漏气、不漏水、不漏电、不漏钻井液

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。（1）穿绳前认真检查起升大绳（￠38），不得有锈蚀、扭结、挤扁、断丝、松散和硬伤等缺陷。起升钢丝绳长度要适宜，短了不好卡绳卡，长了要顶天车，以起到最后井架立起时，游动滑车离天车约有2米距离为宜。（2）起升大绳放在井架前方，用直径6.4毫米或9.5毫米的钢丝绳做引绳与起升大绳相接。（3）用手摇绞车或其它设备拉引绳进行穿绳。（4）起升大绳的两端用绳卡固定在左、右基座的定滑轮上。起升大绳每端不得少于三个绳卡，并按标准卡紧卡牢3、井架的起升1）起升准备（1）井架安装完毕后，检查所有销子的连接，安装好应有的抗剪销及别针，并使连接螺栓处于拧紧状态，同时保证所有连接的正确性。（2）与井架起升有关的滑轮、轴应保证处于良好润滑状态，并能自由运转。在井架起升过程中转动的部位加锂基脂。（3）两根起升大绳应无断丝、电弧烧灼、严重锈蚀、磨损、罐锌的接头松动等情况，井架起放专用钢丝绳允许起、放井架次数10次。（4）检查气路密封无泄漏、畅通无堵塞，检查各气控阀、各气动执行元件动作是否正常;检查各阀件操作手柄是否在正常位置;检查绞车及辅助刹车冷却水路是否正常（5）)两台发电机组并机，开启压缩机，压力为0.8～1Mpa。检查柴油机运转及带负荷能力是否正常（6）启动绞车电动机风机后，在确定风机风向正确后，启动电动机，确保电动机的动力系统处于正常工作状态。（7）井架起升前高支架必须支在最高位置上。（8）检查绞车，先挂合总离合器，使绞车传动轴运转，待油压以及润滑、密封均正常后，再挂合低速离合器，使绞车滚筒轴低速运转，应正常无杂音。（9）检查起、放井架用的各导向滑轮是否灵活，润滑是否充分，各滑轮的保养应是每起升或放一次井架注一次润滑脂，如起放间隔时间过长(超过两个月)，应增加保养注油次数。各导向滑轮要保证用手转动灵活（10）将活绳穿入滚筒，上紧活绳头卡子，绳头余量不少于200mm，卡牢防滑短节，紧固活绳压(11)滚筒排绳标准为:ZJ70D电动钻机两层排满另排15圈，确保井架起升后，将游车大钩放至钻台面(大钩底部与钻台面接触时)，绞车滚简要有足够的单层缠绳量(一般至少有30圈)。(12)检查指重表安装及连接是否正常;检查大绳在死绳固定器上的缠绕及压板压紧情况，死绳端加一段相同规格的钻机大绳，并用2个与大绳规格相应的绳卡卡牢，上齐绳槽挡杆(13)将起放井架的平衡滑轮及大绳挂在大钩上，用IN挡低速慢慢将起放井架大绳及死绳拉直，上好死绳护绳器。(14)井架工全面检查井架所有构件之间的连接销和别针及各种绳索的安装是否正确，清理井架上一切与起升无关的异物，以免在起升时落物。(15)井架起升时，最大风速不超过30km/h，气温在4℃以上(16)试运行液压站，检查液压连接管线有无漏油，缓冲液缸工作是否正常;挂合操作手柄，使缓冲液缸伸出缩回自如至少一次后，使缓冲液缸的活塞完全伸出。(17)认真检查绞车的盘式刹车以及电磁辅助刹车或伊顿辅助刹车必须工作正常、安全可靠，刹车手柄使用灵活且工作正常。(18)井架起升时，二层台操作台应翻起，并固定牢靠(19)检查套装井架的限位防碰装置是否灵活好用。(20)组织开好起井架前的检查与准备会，明确人员分工，安全操作注意事项以及相关要求2）试起升把井架起升到离开高支架100~200mm的位置，刹住绞车，停留15分钟左右，检查应力集中的部位如起升大绳、人字架后支架焊接连接部位、销子等处是否有异常现象，钢丝绳是否正确地穿入滑轮轮槽，指重表是否在正常工作。在一切都正常的情况下，把井架放回到高支架上，如此反复进行三次

3）正式起升钻台刹把处操作人员必要时可安排三人，以满足刹把、缓冲液缸以及辅协助刹车的操作。井架起升在指挥员(队干部、司钻大班)统一指挥下进行，指挥员的站位必须在刹把操作人员能直接看到且安全的地方。试起升完毕后，除机房留守人员、钻台操作人员、关键部位观察人员、现场指挥员外，其他人员和所有施工车辆必须撒到安全区(正前方距井口不少于70m，两边距井架两侧20m以外为安全区)用绞车低速档平稳地起升井架，当井架起升到即将与缓冲液缸伸缩杆接触时，刹把操作人员要适度操作，配合缓冲液缸收缩，使井架缓慢平稳就位。井架起升到位后，将井架I段上的耳座与人字架之间用4个M42的U形螺栓（销子）紧固好，先将井架与底座左右支架之间的连接紧固好(D形卡子连接好)。将起升大绳和平衡三角架一起悬挂在起升大绳悬挂器上，并捆绑在钢架上，严禁盘放在井架底座上，防止起、放专用钢丝绳和灌铅连接头被钻井浸蚀、并定期涂抹适量的防腐油，以防锈蚀失效天车离地面6m装二层平台及附件缓冲液缸触头完全伸出起

升

井

架返回第二章井架与缓冲气缸接触固定井架返回销子和别针上U型卡子和压板第二章4、井架的校正（1）用经纬仪校正井架的正面和侧面，应保持天车中心对转盘中心偏移＜10mm，或者在游车大钩上吊挂钻铤，使钻铤中心对准转盘中心，偏移应＜10mm。（2）井架起升前先找平Ⅰ段支座并装上一半调节垫片，当需调整井架左、右、前、后方向的不平度时，可先将井架左、右大腿与底座连接的支座螺栓放松（注：不可将螺母完全松开，且不允许将两个支座的螺母同时松开），然后将工具油缸放入适当的位置，用高压油缸将井架左腿或右腿顶起，然后根据需要加减垫片，调整好后再将螺栓紧固3）井架前后方向对井眼中心有较大偏差时，可调节人字架后支座上偏心轴的螺母来对正井眼指

重

表传感器的间隙在8-14mm井架绷绳3m200mm返回第一章5、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φ100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。6、井架的拆卸井架的拆卸与井架的安装程序相反

第三部分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。每三个月必须注油一次，油杯均为GB1152-89M10×1。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

7）在检查时损坏的部位和部件应做出清楚的、明显的标志，以便进行必要的修理。对此推荐用明亮的、颜色差别明显的油漆标志。修理后这些标志应用与原构件颜色一致的油漆涂去。构件油漆脱落的应按井架原色涂漆井架8）未经许可不允许在井架上焊接、钻孔。对运输、使用中损坏或丢失的构件不能随意代用，应向制造厂家进行技术咨询。对损坏的构件进行修理，要尽量和制造厂协商，以取得对井架原材料及修理方法的确认。在没有取得制造广同意的情况下，其操作人员和维修施工工艺需经机械责任工程师的批准，方可进行修理工作

9）井架在正常使用期间一年保养一次，一般的情况下，井架主体下段以上各段至少每年应进行一次除锈防腐处理，井架主体的下段每六个月应进行一次除锈防腐处理，遭受钻井液、石油、天然气饱和盐水、碳化氢等侵蚀而腐蚀严重的部件应在每口井完钻后和搬家前进行一次除锈防腐处理。10）本井架在承受最大钩载以及起升下放操作时，环境温度应高于一20°C，如果低于此温度，在上述工况使用时必须对材料的低温性能予以确认，并采取必要的防护措施11）井架的转动部位要定期润滑，各种滑轮、导绳轮应注意润滑。润滑周期为:每起放一次井架时应对各润滑点加注701#低温极压润滑脂，直至新油从滑轮端面溢出为止。12）对井架缓冲装置进行定期调试，保证液压管路及液压缸处于正常工作状态且管线、接头、阀体及液压缸均防碰、防压、防火等。13）应按SYI6408-1999钻井和修井井架、底座的维护与使用》定期对井架进行现场外观检查，并报告结果。14）井架封存前要清除灰尘、脏物和吸水性物质。存放时应堆码整齐，并适当垫平:所有耳板的销孔、销轴处涂防锈油脂，轴和滑轮的轴孔涂防锈油后用塑料布包扎好:起升大绳涂防锈油脂后，捆扎成盘，堆放在干燥处

第五部分底座的操作规程一、DZ450/9-S1底座的安装及试运转本底座主要是由可进行纵向移动的底层以及安装在底层上平面并以底层上平面作为横向移动道轨的顶层构成的1、根据钻机总体基础图，在预先打好的基础上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）安装栏杆底座主要结构及安装：①底层主要有四个支柱、左、右上梁、三个横拉梁、两个横梁、四个斜梁、左、右飘台、栏杆等部分组成。底层通过夹持机构安装在底层道轨上，底层可沿着道轨纵向移动约106m。②中层（附图三）主要包括走台、中层左座、中层右座、中层后座、飘台、栏杆、梯子等部分组成。顶驱控制房、综合录井房、液压站、振动筛、绞车冷却水箱、MCC房、计量罐、倒绳机等设备均布置在中层

③顶层主要包括：主梁片架Ⅰ、主梁片架Ⅱ、转盘座、立根盒梁片架、副立根盒、绞车前梁、绞车后梁、过渡片架、传动装置底座、前铺板总成、偏房支架、飘台、梯子等部分组成。顶层通过夹持机构安装在底层的左、右上梁上。以左、右上梁上平面作为横向移动道轨，可横向移动2.5m。顶层转盘座下方设有泥浆回流伞。在绞车前后梁、传动装置底座下方均铺设防止泥浆污物泄漏的钢板，通过排污口将泥浆污物集中排放到转盘座下方泥浆回流伞中。立根盒梁片架、钻杆通道周围设有排污槽，通过排污口将泥浆污物排放到转盘座下方泥浆回流伞中。再集中排放到污水槽④首先拼装底层：在低位将左、右上梁分别与支柱Ⅰ、Ⅱ联结，然后安装到已铺设好的底层道轨，用底层夹持机构将其定位。再依次联结底部两件横拉梁、顶部两件横梁，一件横拉梁、四件斜梁、四件斜支架，焊接斜支架与支柱之间的横撑。拼焊各飘台，打斜撑，拼焊栏杆总成，焊接左右滑道支架⑤在中层拼装前，先将分割开的走台、中层左座、中层右座拼焊成形。按图示位置将走台焊在底层支柱Ⅰ、Ⅱ上，再将中层左座、中层右座、中层后台拼焊到图示位置。拼焊飘台、栏杆、梯子连接座，再依次由低到高焊接各层梯子

⑥在拼装顶层前首先确定井口中心，保证顶层的井口中心与底层的井口中心重合。在低位先将立根盒梁片架和副立根盒拼焊成一体。将主梁片架Ⅰ、主梁片架Ⅱ吊装到底层左右上梁上，对准井口中心后用顶层夹持机构将其定位。首先联接立根盒梁片架，在绞车前梁、过渡片架、绞车后梁、然后联接转盘座、传动装置底座、前铺板总成、⑦根据钻机总体基础图，在预先打好的基础上按附图一、二所示，画出井眼中心线及下座位置线，参看附表二提供的销子位置，安装下列部件⑧安装底层的左右下座、片架、斜拉梁等，且使左右下座的井眼中心指示牌与井眼中心线对齐，成一条直线。⑨立根盒梁先与左、右前支座拼装，再与左、右下座拼装，拼装左、右后支座，将内、外斜撑杆分别与左、右后支座及左、右下座连接

⑩安装顶层的转盘梁、转盘传动底座、片架、防喷器导轨、钻工房后支架。左、右前座待井架起升就位后安装固定。⑾拼装左、右铺板，转盘前、后铺板，后飘台Ⅰ、Ⅱ，踏板Ⅰ、Ⅱ、Ⅶ、Ⅷ。左、右后踏板、踏板Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、后飘台Ⅲ，待井架起升就位后拼装。⑿安装栏杆(四)、(八)、(十)、(十三)、(十四)。其余栏杆待井架起升就位后拼装。⒀安装底座上的设备如转盘、绞车，低位安装好井架。⒁依据井架使用说明书规定，将井架起升就位。⒂井架起升就位后，将起升支架旋转180°，翻转到台面下方。将快绳滑轮的滑轮支座翻转到台面下方。安装左、右前座、踏板及栏杆，安装钻工房

二、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八个￠80销子

2、起升底座1）在确认检查结果良好后，即可用绞车I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0.2m左右时，应至少停留5min，并检查下列部位: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，在底座起升过程中使缓冲油缸活塞杆伸出约600mm长。随后正式起升底座，起升速度应均匀，不得忽快忽慢，不得随意刹车。起升到位后，将顶层左、右上座和立支架上端用四个φ80mm销子连接。注意!底座起升时要求速度缓慢平稳，并应随时注意指重表的变化。如果在起升中间指重表读数突然增加或底座构件间出现干涉等异常现象，应停止起升，将底座放下，仔细检查排除故障后方可再次起升。三、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二个￠100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八个￠80销子

第六部分底座的维护保养规程(1)使用中注意底座基础的稳定，尽量减少地面水渗漏到基础周围的土层中，如果发现基础有不均匀下沉时，应采取措施补救。(2)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。(3)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

(5)底座在使用过程中应经常检查螺栓是否松动，销轴别针是否脱落。(6)底座每次起放前，起升系统的滑轮内及转动杆件的销子必须涂7011#低温极压润滑脂。(7)应按SY/6408一1999定期对底座进行现场外观检查，并报告结果。(8)在底座吊装和运输中应严格防止构件碰坏甚至变形，如发现构件损坏，应及时予以校正或更换。底座在拆装运输中，各构件的销孔、栓孔等裸露金属加工表面应涂润滑脂防腐。(9)底座在正常使用期间，每年均应进行全面保养。如除去锈蚀，进行涂漆等防腐处理，与地面接触的底座左、右基座等应每半年进行一个除锈防腐处理。遭受钻井液、饱和盐水、硫化氢等浸蚀而腐蚀严重的部位，应在每口井完钻和搬家前彻底进行一次除锈并进行防腐处理。(10)底座的起升机构如滑轮、起升大绳等，应采取措施，防止雨水、钻井液等侵蚀:在底座起升后，应将起升大绳盘好，用防水胶带缠绕后挂在上座的下面钻井底座基本知识一、分类：底座分为拖撬式、自升式、轮式、车装式、箱