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，并把平衡架挂在游钩上，要特别安装好抗剪销及别针。

（4）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。

（5）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。

3）井架的起升（1）把井架起升到离开高支架100-200mm的位置，杀猪绞车，停留15min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，钢丝绳是否正确的穿入滑轮轮槽，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。

(2)用绞车低速挡平稳地把井架起升至缓冲液缸伸出端接触时，缓冲液缸开始工作，配合绞车，缓慢平稳地收缩液缸，知道井架就为。

（3）井架就为后，将井架Ⅰ段上的耳座与人字架之间用两个Φ100的销子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，并用安全链锁固在钢架上，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Φ100的销子，将二层台舌台翻起并固定牢靠。

然后缓冲液刚慢慢顶出，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2.JJ300/43-A型井架该井架主要配于ZJ45J和ZJ45等钻机1)井架的现场安装（1）井架安装前先将底座上左、右两调节支座的斜铁调整到最高位置。

（2）拼接井架左、右大腿，用吊车把左、右大腿第一段装在底座的调节支座上，然后依次接装第二、三、四段。

（3）装井架上端两副十字连接架，对左、右两大腿初步校正，利用安装支架将井架垫平。

（4）装天车台及台车，装二层平台及第三段左、右大腿背面的加强横梁。

装好二层台绷绳及其他附件，如梯子小台等。

二层的安装位置应根据配备的钻杆立根长度来确定。

（5）安装人字架。

先将左右人字架前腿装入人字架前支座中，斜靠在井架大腿第一段背面，然后将人字架横梁与左右前腿拼装，再用吊车将左右人字架后腿装上，并同时安装人字架前后腿之间的拉杆，然后用吊车将整个人字架提起，使人字架两后腿就位在底座上的后腿支座中。

（6）摆放游车、大钩，并装好游动系统钢丝绳，穿绳方法为花穿。

（7）安装井架的起升装置。

将起升滑轮安装在左右井架大腿上，将起升平衡滑轮挂在大钩上，完成起升井架穿绳。

井架的起升与下放方法同JJ450/45-K4型井架（前开口井架）。

3.JJ225/43-KC1型井架该井架属前开口垂直起升井架，即在井架底座上，由上至下一节一节的安装，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，而整体起放的井架，该空间必须大于井架的高度。

1）井架分为左右两片，每片由六节组成，上段为整体焊接结构，下段即是井架主体的一部分（支撑转盘驱动装置）。

其余各段均由背横梁和斜拉杆组成一个门型结构。

主要受力件由宽翼缘H型钢制造。

井架四角落地，稳定性好，承载能力强。

井架从底部到顶部开裆均为6m，操作空间大，视野开阔。

该井架的安装于起放方法和前面介绍的几种自升式井架不同，前面介绍的几种井架都是在钻台的前方将井架进行的面水平组装，然后整体起放。

而JJ225/43-KC1型井架是在井架前面的场地上，在欲起升一段井架上安装好配件，然后用专用小车将其运到井口的地面处，在井口处已提前安装好带有导轨的左右安装支架，再用液压绞车起升该段井架至钻台面以上并固定，然后再将欲起升的井架段与已起升的井架段在钻台以上链接。

这样，安装一段，起升一段，最后完成井架的安装和起升。

可见，该井架并不是地面水平组装，整体起放，而是分段起放。

因此，大大减少了井场占地面积，特别适合于场地受限制的场所钻井。

（1）顶段、左右两段及天车等附件的安装①首先将井场基础摆好，起升装置安装就位。

②将底座左右下座和左右上座及井架的安装支架安装好③将安装支架靠近井口的销孔，安装在底座上座靠近井口的第二个销孔上④在地面安装支架上将左二段、右二段、背横梁、斜撑杆及防碰装置安装好并在前立柱上安装好工艺撑杆，将其吊装在小车上送至井口位置⑤在就为的左右二段顶部安装顶段、天车、直梯。

⑥在就为的顶段安装登梯助力机构等相应附件。

0⑦将游车固定在天车上并穿好游动系统钢丝绳，将钢丝绳抽出60m长，以备缠滚筒用。

⑧悬挂、辅助滑轮、吊钳滑轮及其所有辅助钢丝绳，将井架上前部工艺撑杆撤掉。

⑨将左右安装支架用丝杠推至底座上的靠近井口的销孔，并用销子连接好。

⑩在地面安装支架上，将左右三段及背横梁、斜撑杆连接好，并在前立柱上安装工艺撑杆。

（2）起升顶段、左右二段及天车等附件。

将连接在动滑轮上的支架起升大绳连接在井架左二段底部的挂绳桩上，并在专人指挥下对井架安装质量和起升前的准备工作进行检查，确认无误后，才允许进行起升，以保证人身和设备的安全。

①试起升：起升前要做好认真检查，所有安装件检查确认无误后才能试起升。