前开口钻井井架设计
前开口钻井井架设计
摘要：井架是石油钻井设备中重要的设备，它在钻井过程中用于安放和悬挂天车，游车，大钩等起升设备与工具，以及起下、存放钻杆、油管或抽油管。在泛调研当前钻井井架发展状况的基础后，确定了前开口井架的结构形式。本次设计井架总体结构采用五段焊接件，用圆锥销连接，既具有良好的移运性，又便于现场安装。随后确定了三种井架工况组合，综合应用相关力学方面的知识对各种工况下的载荷进行分析计算，得出井架所受的载荷，建立井架分析的力学模型。根据结构有限元分析的要求，对井架进行网格剖分，用ANSYS软件进行计算，计算结果表明，井架的强度、刚度满足设计要求。最后进行井架整体结构稳定性校核和销轴与耳板校核。
关键词：前开口井架、结构有限元分析、钻井设备
Hatched In The Front Derrick Design
Abstract：Derrick is one of the most important equipment in drilling machine.After the widespread investigation and study current well drilling development condition, has determined the derrick K structural style. this design derrick overall structure uses five sections of weldments, with conform forelock joint, both has the good portage nature, and is advantageous for the scene installment. According to the API standard and the national standard, had determined three kind of derricks operating modes combination, carries on the analysis computation each kind of operating mode load, obtains the derrick to received the load, establishes mechanics model which the derrick analyzes. According to the structure finite element analysis request, carries on the grid to the derrick to cut in half, carries on the computation with ANSYS software, the computed result indicated, the derrick intensity, the rigidity satisfy the design request. Finally carries on the derrick overall construction stability examination and sells the axis auricle examination.
Key words: hatched in the front derrick, finite element analysis, drilling machine
目录
第一章绪论 (1)
第二章井架的结构方案 (5)
2.1 井架的结构设计 (5)
2.2 井架杆件的截面选择 (6)
2.3 井架材料的选择 (7)
2.4 井架各杆件几何尺寸的确定 (7)
2.5 井架整体框架结构的确定 (9)
第三章载荷分析与计算 (10)
3.1 井架载荷基本定义及其计算方法 (10)
3.2 井架的载荷组成 (12)
第四章井架的强度、刚度分析计算 (16)
4.1 ANSYS软件简介 (16)
4.2 有限元分析方法的基本思想和分析步骤 (17)
4.3 有限元法分析井架的基本原理 (18)
4.4 井架结构有限元静力分析 (18)
4.5 节点、载荷的计算 (20)
4.6 ANSYS5.4程序的数据输入 (28)
第五章井架的稳定性校核 (45)
5.1 井架整体稳定性校核 (45)
5.2 绕X轴的整体稳定性校核 (45)
5.3 绕y轴的整体稳定性校核 (47)
第六章井架连接处销轴、耳板的设计及强度校核计算 (49)
6.1 井架与井架底座连接处销轴与耳板的设计及强度校核 (49)
6.2 人字架与井架主体连接处销轴与耳板的设计及强度校核 (51)
6.3 井架各主体的销轴、耳板的设计及强度校核 (53)
小结 (55)
参考文献 (56)
致谢................................................................................................. 错误！未定义书签。
第一章绪论
石油和天然气是宝贵的能源和化工原料，是现代经济的“血液”，是当今最重要的能源之一。它与人们的衣食住行密切相关，它是衡量一个国家综合实力的标准，它能够影响一个国家或地区的发展，直接影响到国民经济的稳定，更能导致一个国家或地区政治经济的安定。它们埋藏在地下几百米、上千米甚至超过万米的岩层中。为了寻找油气藏，开采石油天然气，需要钻井，需要一整套俗称钻机的钻井机械及设备。而钻井井架又是石油钻机的重要组成部分，用于安放天车、游车大钩等起升设备与工具，承受起下钻、下套管及其他作业产生的载荷，提供起下钻及存放管柱操作的高度与空间，是一大型复杂的金属钢架结构，其杆件多、受力复杂，。近年来，随着不同地貌条件和地质条件下的油气天的勘探开发，以及钻井深度的不断增加，国内外正在不断地设计功能更强、自动化程度更高的各种钻机，这对井架的强度、刚度及稳定性的要求会越来越高，同时提高可靠性，降低成本，对井架进行优化设计变的越来越重要，因此针对这种现状本文将对此进行设计研究
井架结构组成
1）井架主体：空间桁架结构，是承受载荷的支柱和安放其他设备的基础，通常上部截面小，下部截面大，钢件之间采用焊接或螺栓连接；
2）天车台：用于安置天车和天车架，位于井架顶部；
3）二层台：包括井架工进行起下操作的二层台，以及存靠立根的指梁；
4）立管平台：固定立管和安装、拆卸水龙带的工作平台；
5）工作梯：井架工上下井架的通道；
6）天车架：安装和维修天车之用
7）人字架：起落井架之用，起升后作为井架整体的一部分；
井架的基本类型
目前国内外钻机井架主要有塔型、前开口型、A型、桅型等结构形式，其主要特点如下：
1. 塔型井架
特征：1）井架本体是封闭的整体结构，整体稳定性好，承载能力大；
2）整个井架是由单个构件用螺栓连接而成的可拆结构。
优点：井架尺寸可不受运输条件限制，允许井架内部空间大，起下操作方便、安全；缺点：单件拆装工作量大，高空作业，不安全。
2. 前开口（Π形）井架
特征：1）整个井架本体分成4～5段，一般各段为焊接的整体结构，段间采用锥销定位、螺栓联接，地面或接近地面水平安装，整体起放，分段运输；
2）受运输尺寸限制，井架本体截面尺寸比塔型井架小；
3）采用人字架起升，之后人字架成为井架本体的一部分；
4）一般采用液压千斤顶调整井架位置，对正井眼中心。
优点：水平拆装，整体起放，分段运输，运移性好。
缺点：承载能力和总体稳定性相对于塔型井架略有下降，内部空间比塔型井架小。3. A形井架
特征：1）两根大腿通过天车台、二层台及附加杆件连成“A”字形采用撑杆或人字架支撑；整个井架在地面或接近地面水平组装，整体起放，分段运输；
2）大腿可以是空间杆件结构或管柱式结构，其断面依所选用型材不同，一般分为矩形（角钢）和三角形（管材）
优点：A形井架的每根大腿都是封闭的整体结构，承载能力和稳定性好。
缺点：因仅有两腿，且腿间联系较弱，井架整体稳定性不理想。
4. 桅形井架
由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；一般采用液缸或绞车整体起放，整体或分段运输；工作时向井口方向倾斜，需利用绷绳保持其结构的稳定性；结构简单、轻便，一般只用于车装轻便钻机和修井机（承载能力小）。
例如：XJ250修井机用的就是Π形伸缩式桅形井架。
5. 动力井架
安装于海上浮式钻井装置上，因设计计算时必须计入动力载荷，通称为动力井架；一般是塔架或前开口井架，必须有控制游车运行的导轨。
井架的基本参数
井架的基本特性参数主要包括最大钩载、井架高度、二层台容量、井架的抗风能力及理论自重等。
1 最大钩载
最大钩载是修井机的主参数。井架的最大钩载是指定绳固定在指定位置，用规定的修井绳数，在没有风载和立根载荷的前提下，井架所能承受大钩的最大起重量。在此最大钩载中包括游车、大钩和游绳的重量，这一参数表明井架承受垂直载荷的能力。
2 井架高度
井架高度指的是井架大腿支脚底板底面到天车梁底面的垂直距离，但这个参数并不能完全反映井架提供游动系统操作空间高度的指标。为了表明游动系统可上下运动的空间，规定了井架的有效高度，其定义为:钻台面到天车梁底面的垂直距离。
3 二层台容量
二层台容量是指在二层台内所能靠放的钻杆、油管的数量，通常以一定尺寸的钻杆、油管的总长度表示。二层台指梁应能满足存放钻进到名义井深时所需要规定尺寸的全部立根，所以二层台容量主要取决于指梁的包围面积S，在指梁高度确定后，有
效面积S就可根据所要存放的立根数和钻杆直径(取接头直径)计算确定。考虑处理事故及附加作业需要，应在理论计算的基础上增大15%。
4 井架的最大抗风能力
井架的最大抗风能力是指井架在一定工况下抵抗最大风载荷的能力，
常用Km/h表示。
井架的国内外研究现状
本世纪初到40年代，世界上几乎全部石油钻机都采用塔形井架。这种井架的安装和搬迁工作量大，高空作业危险性大，因此逐渐趋于被淘汰的境地。，但从70年代以来随着海洋钻采工程的发展，这种井架又显示出承载能力大、稳定性好的优势，在当代海洋钻井中己占绝对优势。A形井架是美国艾迪科公司在1948年开始研制的一种自升式井架。由于具有视野开阔、钻台空间大、整套井架低位水平安装及整体起升等优点，这种井架很快被广泛采用。美国李西莫尔公司在1939年研制出K型井架后，即被各国钻井公司广泛采用.美国十多家井架制造公司生产这种井架。当前世界上从事钻机井架生产的国家除俄罗斯、罗马尼亚及西德部分生产A形井架外，其余国家的陆地井架全部为K形井架。70年代以前高位装K形井架独占鳌头。但70年代以后低位装K形并架发展很快，并出现了与之配套的旋升式底座，井架在钻台下面的部分为井架和底座所共用。这类井架目前在超深井钻机中使用数量最多。劝年代以后随着弹弓式底座的出现和广泛使用，与之配套的高位装K形井架的比例又有所增加。车装钻机的优点是重量轻，搬迁快，在国外发展很快。据统计，美国的车装钻机占全部中小型钻机的35%。随着钻并一艺的发展，车装钻机被大量采用己成定局，与之配套的桅形井架也将被更广泛地使用。
目前，国外井架正向高钻台、低位安装、整体起升、重量轻、移运性好和车装化方向发展，同时提高可靠性，降低成本，确保快速钻井也是井架的设计原则。顶部驱动装置系列国外已广泛用于海上钻井，近年来陆油田也推广很快。还出现了一些新的钻机井架;如新型的沙漠钻机井架，意大利的新型小井眼钻机阅等适合于特殊环境使用的钻机井架及底座。
国内50年代开始制造塔型井架，由于存在安装中高空作业多、危险性大等致命缺陷，这种井架堕待改进。国内自60年代开始制造A形井架，如AD-}型井架等。较大规模的应用是从1 979年试制JJ315/43，A井架开始的，该型井架与7J45钻机相配套已有95套。自1981年仿制了与by-40钻机配套的第一套K形井架后，十多年来我国K形井架发展很快，先后研制并配套1500m，2000m，3200m，4500m及6000m 五个级别钻机的K形井架共18种。国内于60年代初开始生产，只生产桅形修井井架，如18m和29m修井井架等。在80年代中期开始研制桅形钻井井架，迄今仅生产出4套，分别与65B车装钻机和我国第一台斜井钻机配套使用。
目前，国内的陆地应用的塔形井架己基本很少应用;A形井架的优点是低位安装，
整体起升，司钻视野宽，组焊大腿为桥式静定结构，稳定性好，重量较轻，目前油田的应用还比较多；K型井架的优点是低位安装，整体起升，总体刚性好，制造成本低，移运时需要车辆少，便于维修，安装顶驱装置较方便，所以K型井架目前在油田的应用最广。国内也研制了一些新型井架，如套装伸缩式钻机井架、液压油缸起升式井架、新型车载式作业井架等，也都是以K型井架为主。
设计的主要内容
本次设计的任务是前开口钻井井架的设计，由于前开口井架具有地位安装，整体起升，总体刚性好，制造成本低，移运时需要车辆少，便于维修，安装顶驱较方便等优点，前开口型井架目前在油田得到了广泛应用，因此要保证在新设计的井架正常工作，本设计的主要内容是对井架结构的方案分析设计，对其进行载荷分析及简化处理，确定各杆件及连接件的材料及截面尺寸，通过有限元对其进行强度、刚度及稳定性计算，最后进行校核计算。
所采用的方法、手段以及步骤等
因大多数钻机载荷受钻井工艺复杂性的影响，具有一定程度的不确定性。对井架的结构通常有各种不同类型的破坏，如杆件或构件的局部破坏、整体结构的破坏等。因而在设计计算中需要考虑不同的计算规定。然后根据已有参数进行井架的载荷计算，随后进行井架的材料与结构的设计，接下来进行井架的静力和稳定性计算，其主要用到的方法通过计算机进行有限元分析法。
第二章井架的结构方案
2.1 井架的结构设计
井架外形的确定
井架的结构形式主要表现在立面形式及腹板的布置形式，井架的外形主要取决于井架工作条件和制造的工艺，常见的有梯形和矩形俩种。梯形外形用于塔形井架，矩形外形用于A型井架和桅型井架，梯形上小下大，稳定性好，承载能力强，所以一般井架在可能的情况下，都采用梯形，K型井架和A型井架需要利用钻机自身动力起放，这俩种井架都是在底部用销轴与底座连接在一起的，起放井架时，井架体应绕底部销轴旋转90度，这样侧面若采用梯形，结构上难以处理。所以侧面为矩形，矩形加工方便，杆件端点固定后，结构稳定性好，正面由于不用旋转采用梯形以提高承载能力。井架腹杆形式的确定
井架斜撑的布置方式对井架的强度、刚度和稳定性有很大的影响。故接下来将重点讨论几种井架斜撑的布置方式。井架侧面斜撑布置有平行式和波浪式两种。井架背面斜撑布置有4种形式,即平行式、波浪式、平行人字形、交叉人字形(如图2-1所示)。
图2-1
结构形式的好坏与其受力相关联。在大钩载荷作用下,井架大腿和背面、侧面斜撑均受压应力。
ａ)对于平行式结构,两斜撑压应力在水平方向上的分力(图1a中p)在横撑上相互抵消,两斜撑又同时分担了两边大腿的压力,使两边大腿应力既均匀又不产生附加弯曲应力,从而致使应力状况变得较为合理。因此,对井架结构而言,平行式结构比波浪式结构好。
ｂ)对波浪式结构而言,其斜撑压应力在水平方向上的分力(如图1b中p)垂直作用于大腿,使大腿产生弯曲应力。同时,两斜撑分担了一边大腿的压应力,而不减小另一边大腿的压应力,使得两边大腿应力不均匀。因此,这种结构形式不仅不能有效地分担大腿的压应力,反而使大腿产生弯曲应力。
c)平行人字形结构斜撑压力在竖直方向上的分力(图1c中p)垂直作用于横撑上,使横撑形成一个简支梁,从而产生弯曲变形。由于杆件的弯曲刚度比拉压刚度小得多,这样斜撑就起不到多大的作用。而且,斜撑作用于横撑的力使横撑产生的弯矩(图1c中M)传递到大腿上,增大了大腿的应力。
d)对于交叉人字形结构,斜撑上的压力在横撑上的垂直分力上下抵消,就不产生弯矩。同时在垂直方向上的刚度大,斜撑能够产生较大的压力,分担了大腿上一部分压力,因此,交叉人字形结构比平行人字形结构好。但是,交叉人字形结构与平行式结构相比,平行式结构则结构简洁、节省材料、制造简单。
图种ａ、ｃ、ｄ三种刚度大，制造和安装的工艺性较差，多用于塔形井架，图ｂ常用于Ｋ型和Ａ型井架，斜杆的倾角一般在３０－６０度之间，本设计确定的井架的外形如本章最后图所示。
2.2 井架杆件的截面选择
井架中的各种杆件往往都是由各种型材制成的，有单一型材杆件，也有复合型材杆件。常用的杆件截面如下：
1.角钢式
可分为单角刚和双角钢俩种，但角钢的截面不对称，各相稳定性不相等，承载有偏心，多用于A型井架。为了避免这些缺点而出现了双角钢式，但它制造较复杂，拆装工作量大，不易防腐。
2.槽钢式
可分为单槽钢和双槽钢俩种，前者常用宽度加大的特质槽钢；而后者可用普通标准槽钢拼成正方形或矩形断面，其稳定性较好，但制造较复杂。
3．钢管式
钢管的断面具有几何形状对称，各向稳定性相等的特点，而且在断面积相等的情况下，其惯性半径最小。因此，采用钢管做杆件结构，其节间长度可增大。圆形断面还具有良好的空气动性能，产生的风阻也小，便于涂漆防腐蚀。壁厚可做的很薄，一般壁厚不能小于其宽度的二十分之一，但一般选用的壁厚不小于4mm,以防运输安装时变形，管材成本与其他型钢比，大约为1.5：1，因而其材料利用更加合理。
4，工字钢式
工字钢井架承载能力大，不足之处是工字钢腹板方向弱，尤其是在起升时挠度大，是最危险工况，杆件允许的长细比小，因此腹杆布置密集，井架重量大。
5.H型钢
H型钢的抗弯惯性矩比较大，抗弯刚度较强。
本井架具体所选截面形式见本章2.4
2.3 井架材料的选择
井架基本构件常用的钢材主要是普通碳素机构钢A3和普通低合金结构钢16Mn 。这俩种钢材的许用应力可以在有关的设计手册种查到。由于16Mn 钢的许用应力比A3钢高的多，这对于那些受强度控制的构件（如各种拉力构件和中小细长比的压杆）特别有利。因为他的强度高，所以，在承受同样载荷的情况下，可采用较小尺寸的构件，这样不仅可以减少风阻，而且还可以节省钢材，减轻重量，从而使井架的制造、安装成本降低。此外16Mn 钢抗大气腐蚀的能力也比较高，并可以在较低的温度条件下工作。因此，本设计选用16Mn 。
2.4 井架各杆件几何尺寸的确定
2.4.1弦杆尺寸的确定
假定井架在最大钩载时，全部载荷平均作用在四根弦杆上，根据《石油钻采机械》上表9-15查的16Mn 的抗拉、抗压、抗弯曲许用应力为【σ】=240MPa 。 4Q=2300KN 则Q=575KN 由公式Q/A ][σ≤得 A 2
6
3cm 95.2310
*24010*575==
≥
σ
Q
考虑到井架的自重、天车重量、快死绳拉力的垂直分力，以及风载等因素，同时，为了确保井架的安全，应选用截面面积大于2cm 95.23的H 型钢，由《机械设计手册》第一卷查得，选用型号如下： 井架下部弦杆：400*400H 型钢
A=1652cm H=400mm h=368mm b=400mm d=10mm t=16mm
334
485425701707051370cm
W cm W cm I cm I Y x Y X ====
井架上部弦杆：400*400H 型钢
A=1332cm H=400mm h=368mm b=300mm d=10mm t=16mm
33
44
4801980720039560cm
W cm W cm I cm I Y x Y X ====
2.4.2其他杆件尺寸的确定
综合考虑材料的经济性与安全性，查《机械设计手册》卷一，确定井架其他杆件尺寸如下：
人字架大腿 400*400H 型钢
A=2032cm H=400mm h=300mm b=400mm d=12mm t=20mm
334
4107031202134062480cm
W cm W cm I cm I Y x Y X ====
主面横杆 300*300H 型钢
A=1232cm H=300mm h=268mm b=300mm d=10mm t=16mm
3344
4801400720020980cm
W cm W cm I cm I Y x Y X ====
主面斜杆 100Φ圆钢 A=78.542cm
3
498491cm
W W cm I I Y x Y X ====
侧面横杆 350*175H 型钢
A=54.82cm H=350mm h=330mm b=175mm d=6mm t=10mm
3
344
10268189411920cm
W cm W cm I cm I Y x Y X ====
侧面斜杆 32C 槽钢
A=61.3132cm h=320mm b=92mm d=12mm
3344
6.525433748690cm
W cm
W cm I cm I Y x Y X ====
主面斜杆 180Φ圆钢 A=254.472cm
3
45735153cm
W W cm I I Y x Y X ====
2.5 井架整体框架结构的确定
2.5.1井架基本尺寸的确定
1．井架的有效高度 41m 2．二层台高度 26m 3．上底尺寸 1.5*3.26m 4．下底尺寸 9m 5．人字架跨距 6m 2.5.2井架结构尺寸的确定
本设计整个结构由五段焊接件焊接而成，用销子连接，其外形尺寸如下图所示：
图2-2
第三章 载荷分析与计算
3.1 井架载荷基本定义及其计算方法
为了正确设计和使用井架，保证安全工作，首先，必须分析井架的受力状况，计算井架外载荷，并根据外载荷计算核对井架各构件和整体的强度和稳定性。 本设计引用API 对井架载荷进行定义和计算。 3.1.1 井架的结构静载
井架的结构静载主要是井架构件本身的重量以及安放在井架上面的各种设备和工具的重量，主要设备是天车、游车、大钩、吊钳、钢丝绳及顶部驱动装置。 3.1.2 大钩最大静载
指死绳固定在制定位置时，在没有任何立根载荷或者风载的情况下，包括游动滑车和大钩重量在内的大钩最大负荷能力，这就是说大钩静载S Q ，不仅包括最大起重重量max Q ，而且包括游车和大钩的重量。
S
Q =（1.9~2.4）Q+G
Q--------额定井深的最大钻柱重量
G--------游动滑车和大钩的重量（本设计中S Q =2300KN 。） 3.1.3风载
指风从任意方向吹过时，对井架构件上所有外露构件（包括迎风面和背风面以及立根承风面）作用的结果。
风 载 F=P*A
P-------风压（PA ）
A-------固定在垂直流速方向的投影面积（2m ） 根据SY5077-85： P=0.613H S C C v 2 V------------风速
S C ---------环流系数，对井架取1.25
H C ---------风压高度系数按下表选取
风向选取与井架承风面承45度方向为危险面。
风载结果见附录 3.1.4 立根载荷S P
立根载荷是在钻井过程中靠放在钻台上的立根对井架、底座产生的作用力。由立根自重及立根排所受风载（风载的大小与最大承风面积有关）引起的立根载荷，它通过二层台指梁按水平方向作用到井架相应节点上。
设S P 表示立根的水平靠力，P G 表示立根总重，L 表示立根的长度，H 表示二层台指梁的高度，θ表示立根与钻台垂直平面的夹角（一般θ取小于3度）则有
S
P H=1/2P G Lsin θ
本设计中取θ=3度，则有
S
P =1/2P G tan θ
=0.5q*L*N*tan θ
=0.5*32*27*3200/27*tan27*9.81
=26.32KN
式中 q-------单位长度立根的重量。取q=32kg/m N-------立根数
L-------立根长度。取L=27m 3.1.5 快绳和死绳拉力的垂直分力P
考虑到快绳和死绳与垂直方向的夹角很小，可近似认为二者拉力相等。
0max )
(2ηθ?+=
n G P v
式中 m a x θ-----钻机最大起重重量（N ） 0G ------游动系统总重（N ）
0η------游动系数效率 API 推荐使用0.77
查《石油钻采机械》表2-3，游动系数采用6*7结构，则有效绳数n=12，则：
0max )
(2ηθ?+=
n G P v =727.3KN
3.2 井架的载荷组成
井架所受的载荷不仅随工作阶段的不同而异，而且同环境因素有关，在特殊恶劣的环境下有时是可以暂停某些工作。因此，就有工作阶段与环境变化的组合问题。如以最重的载荷与最坏的工作条件同时出现为设计依据，则在正常工作条件下，该井架必然过于笨重而不够经济合理，所以，在设计计算时，必须合理选定几种载荷组合情况作为井架的载荷组成作为井架的计算载荷，再根据他们来进行井架的设计计算。在选定载荷组合时，既要满足使用要求之前提下，保证井架的工作安全可靠，又要充分考虑到井架的经济合理性。
根据大量的实践经验，推荐井架的计算载荷选用三种组合，
（1）井架处于工作状态（无风载、无立根、最大静载荷）
考虑井架在额定最大井深条件下起钻，井架承受最大垂直载荷，此时计算载荷包括：
1.大钩最大载荷
Q=2300KN
S
2.井架静载荷
Q取S Q*0.1=230KN
c
3.快绳和死绳拉力垂直分力，它们通过天车台作用在井架上,在此忽略不计。
则作用在井架顶上的最大垂直载荷为：
F=2300+230=2530KN
（2）停钻工况（满立根、无钩载、风速小于36m/S）
考虑在额定井深的情况下，立根全部靠在井架上，遇到较大的风载，井架承受最大的水平载荷，此时计算载荷包括：
1.作用在井架上的风载，一般当风向与立根靠力方向一致时，水平载荷达到最大值，此推荐风速为36m/s
2.井架静载荷
Q
c
3.额定井深下，立根靠在井架上的水平分力；
4.作用在立根上的风载
则
Q=230KN
c
P=26.32KN
S
//
5钻杆接箍直径d=152mm
a）井架二层台的设计
已知立根容量3200m的//5钻杆，考虑到还需放套管等，应将立根容量放大1.5倍，
故二层台需存放//5钻杆数为：
178
5.127
3200=?根
所以二层台应该每排放18根立根，共放10排，平均分配于二层台俩侧。 则
mm
l mm l 1520152101368152921=?==?=
根据实际需要，二层台的有效面积应将理论值稍微放大，故二层台的具体尺寸确定如下：
图3-1 b ）立根所受风载
当井架没有蓬布的情况下，其承风面积，按下式计算：
θ
cos l d n ???=根A
n--------指梁上每排所放立根的数目 d--------立根外径 故
0~5 215895.7m A X = 5~10 225895.7m A X = 10~20 231792.15m A X = 20~27 246254.10m A X = 同理得出
0~5 2168.13m A y = 5~10 2268.13m A y =
10~20 2336.27m A y = 20~27 24152.19m A y =
风压h S H S C C V C C V P )45cos (613.0613.02??== 立根所受风载如下表
表3-2
C ）井架所受风载
风压h S H S C C V C C V P )45cos (613.0613.02??== 不同高度的风压值如下表
承风面积为各杆件的投影面积。
（3）保全设备工况（无钩载、无立根风速小于47.8m/s ）
考虑井架在保全设备的状况下，遇到最大风载，此时井架计算载荷包括：
1.取风速为47.8m/s，风向取最危险风向
2.井架静载荷
Q=230KN
c
不同高度风压值如表
表3-4
第四章井架的强度、刚度分析计算
井架是一种特殊的钢结构，主要承受在钻井过程中产生的各种载荷。井架的设计计算就是保证其在规定的寿命期间能安全可靠地支承设计载荷。井架的负载，具有一定程度的不确定性。其设计载荷的主要参数一般按标准或规范来确定，在具体设计时要考虑具体的工作环境，如海上、沙漠的影响。若井架的使用情况发生变化，可导致使用不安全。强度破坏是与断裂、失稳倒塌及不能接受的非弹性变形有关。结构发生不同类型的破坏取决于载荷和结构类型情况，同时也与控制设计的计算规定有关。井架通常有各种不同类型的破坏，如构件或杆件的局部破坏，整体结构的破坏等。因而在设计计算中不但需要分别考虑不同的计算规定，而且还要针对不同的使用要求，采用不同的计算方法。本章中井架的强度和刚度分析计算有俩种方法：一种是利用图解法求出各杆件的端力，然后手工计算，这种方法较麻烦，而且精度低，误差大，很难满足工程需要。第二种方法就是本文所用的利用计算机，使用ANYSY5.4程序进行计算。
4.1 ANSYS软件简介
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。
软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。目前版本为ANSYS5.7版，其微机版本要求的操作系统为Windows 95/98或Windows NT,也可运行于UNIX系统下。微机版的基本硬件要求为：显示分辨率为1024×768，显示内存为2M以上，硬盘大于350M，推荐使用17英寸显示器。
启动ANSYS，进入欢迎画面以后，程序停留在开始平台。从开始平台（主菜单）可以进入各处理模块：PREP7（通用前处理模块），SOLUTION（求解模块），POST1
（通用后处理模块），POST26（时间历程后处理模块）。ANSYS用户手册的全部内容都可以联机查阅。
用户的指令可以通过鼠标点击菜单项选取和执行，也可以在命令输入窗口通过键盘输入。命令一经执行，该命令就会在.LOG文件中列出，打开输出窗口可以看到.LOG文件的内容。如果软件运行过程中出现问题，查看.LOG文件中的命令流及其错误提示，将有助于快速发现问题的根源。.LOG 文件的内容可以略作修改存到一个批处理文件中，在以后进行同样工作时，由ANSYS自动读入并执行，这是ANSYS软件的第三种命令输入方式。这种命令方式在进行某些重复性较高的工作时，能有效地提高工作速度。
4.2 有限元分析方法的基本思想和分析步骤
4.2.1 有限元方法的基本思想
有限元法的基本思想是将结构离散成一系列单元，单元之间仅靠节点相连。单元内部的待求量通过选定的函数关系插值求得。由于单元形状简单，易于由平衡关系或能量关系建立节点量之间的方程式，然后将各个单元方程“组集”在一起而形成总体代数方程组，记入边界条件后即可对方程组求解。
从计算力学的角度来说，有限元法实际上是一种适用于一般连续体分析的矩阵分析方法，它的物理概念和分析过程与杆件体系的矩阵分析法基本上是一致的，所不同的主要是对于一般连续体来说，单元性能的控制方程通常无法用静力法导出，而只能通过能量法或虚功原理近似地求得。
4.2.2 有限元分析的步骤
a)结构离散化将结构离散成有限个具有某种特性的单元，计算出各节点的坐标，并对单元和节点编号。
b)单元特性分析由于单元小，形状简单，可以选择简单且与单元类型相应的位移函数近似地表示每个单元上真实的位移分布。将所有作用在单元上的力(如表面力、体积力、集中力)等效地移置为节点载荷，这样就可以应用力学的变分原理，获得单元的平衡方程组。获得单元平衡方程组的关键在于建立单元内节点位移与节点力的关系矩阵——单元刚度矩阵。
c)建立整体矩阵方程将各单元的刚度矩阵集合成整体刚度矩阵各单元的等效节点载荷向量集合成总的载荷向量，把整体结构的各单元矩阵方程合并成一个整体的矩阵方程。
d)整体矩阵方程求解引入约束条件，对结构的总体矩阵方程求解，得到各节点的位移，进而计算出节点的应变和应力。
海洋石油钻井平台钻井井架应用和发展分析
海洋石油钻井平台钻井井架应用和发展分析 发表时间：2018-12-14T10:04:10.780Z 来源：《防护工程》2018年第26期作者：朱宜生 [导读] 中国海洋需要发展的庞大的宝藏盆地，其有着非常漫长的海岸线以及比较广博的领海。 中海油田服务股份有限公司湛江分公司海洋石油981 广东湛江 524057 摘要：中国海洋需要发展的庞大的宝藏盆地，其有着非常漫长的海岸线以及比较广博的领海。海洋石油资源所进行开发以及开发保证我们国家油气资源供应起到了非常主要的意义。当前，在对于石油资源进行开发的过程中，它已经在对近海资源进行开发上发展到了深海以及深海地区。海洋钻探逐渐在1000-3000m的浅井发展到了10000多米的深井。海上石油钻井平台主要是海洋石油以及天然气资源开发所不能够忽视的设备。井架属于海上石油钻井平台上非常主要的一种设备。其和陆上石油勘探过程中所选择的井架比较起来，海上石油钻井平台其运用的井架结构要更为复杂，同时也需要有更高的工作可稳定性。近几年随着我们国家科学技术的进步以及社会对于海上石油钻井平台需求上的提升，海上石油钻井平台上的井架也不断的更细你和发展。通过持续的开发与创新，这一结构能够更好的去对海上石油钻井的需求给予满足。基于此，本文对其进行了相关的分析与总结。 关键词：海上石油钻井平台;井架;应用;发展趋势 前言：石油资源是“工业之血”，是现代文明发展的重要基石。随着经济的快速发展，中国对石油资源的需求日益增加，但不幸的是，中国的陆上石油资源相对稀少，与国外石油资源相比，国内陆上石油和天然气资源的数量远远不能够满足需求。中国的海域面积广阔。据不完全统计，已发现的石油和天然气资源在海洋中分布的石油和天然气资源现已占探明储量的34％左右。因此，海洋石油资源的勘探和开采现在和暂时是油气资源勘探和开采的重点。在海上石油资源勘探中，海上石油钻井平台是不可或缺的设备，钻井井架是海上石油钻井平台的重要设备之一。其设计和结构是否适合采矿效率和海上石油钻井平台的开采安全性就变得十分的主要重要。 1 钻井井架在海洋石油钻井平台上的主要意义 海上石油钻井平台上的钻井井架主要用于安装起重机，钻井井架附件和储存高跟鞋。在钻井井架的操作期间，需要悬挂巡洋舰，大钩，钻等，并且钻井井架将承受相对较重的负荷。因此，在海上石油钻井平台钻井架的设计过程中，必须确保它能承受相当大的重量负荷。并有一定的工作空间。 2 当今海上石油钻井平台上钻井井架的核心形式 2.1带有辅助工作平台的海上石油钻井井架 当前，海上石油钻井平台运用了非常多的钻井平台。为了十二大海上石油钻井的井架工作效率能够在钻井井架上使得其自身的外部辅助工作平台得到提升，并使其能够进行有效的改造。在辅助工作平台上去设置了两个鼠洞，鼠洞其主要的组员就是离线连接根部并使用根盒去进行连接。尽管这样的一种改进形式能够在很大程度上使得钻井井架其自身的运行效率得到提升，可是在对其进行改造的时候，还需要将旧塔进行拆除然后去安装新的塔，这样才能够使得改造的工作量得到提升，新塔在装修之后去完成了相关的修改。新的开口结构改造将会令新塔改造后的强度以及稳定性满足相关的要求，所以一定要强化塔架的架设。 2.2自升式钻井井架 海上钻井平台钻井井架中使用的自升式井架类似于陆地上使用的K型井架结构。主体结构主要分为4-5个部分，但其升力模式高于陆地悬浮。钻井井架的类型有很大差异。在工作之前，陆上自升式井架首先需要在平台上安装底部和提升工具，然后使用提升装置通过安装在顶部的起重机实现提升，并保持在提升后的位置。相邻部分固定连接，然后由相应的提升装置提升。其余部分的执行方式与相关的提升操作相同。由于空间限制，用于海上石油钻井钻井井架的自升式井架空间受限较小，因此不能安装大型起重机，该起重机利用海上石油钻井平台上的绞车。为了完成井架的吊装作业，海上石油钻井井架采用模块化设计方法，可以方便快捷地完成安装和运输。然而，以这种方式完成的海上石油钻井平台井架结构和刚度相对较差，其结构类似于陆上井架结构。垂直箱位于海上石油钻井平台的钻井井架外，影响操作员。观察视野。自升式井架的模块化设计对加工，安装和结构稳定性有很高的要求，选择时需要全面考虑。 2.3海洋石油钻井平台塔型的钻井井架 用于海上石油钻井平台的塔式钻井井架采用封闭的整体结构，钻井井架中使用的杆状岩心相交。柱式井架的立柱和横向斜杆通过角钢和高强度螺栓连接在一起，形成一体结构。通过采用这种结构，有效地提高了过渡部分连接的强度和刚度，同时降低了结构安装的难度。目前更广泛使用的是单斜塔式钻井井架。单斜塔钻井架的设计结构有效地减小了塔式钻井架的横截面尺寸，减轻了井架的重量，同时满足了垂直卸料和顶驱安装的要求。塔式起重机广泛用于当今的海上石油钻井平台。它们可以适应不同工作条件的需要，如浅海和深海。此外，塔架井架的底部有一个大开口，使井口能够获得更多活动。范围和站立能力使操作员可以很好地了解操作。然而，塔式井架存在一些缺点。塔式井架的结构以许多结构形式使用，这使其难以制造和制造。 2.4一个半塔 通过在单个井架的基础上使井架的一侧膨胀以形成半井架结构以获得更好的井架空间来形成半塔结构，并且额外的空间可以用作预钻柱。减少海上石油钻井阶段的准备时间，从而有效提高海上石油钻井平台的钻井效率。半井架的形式现在用于自升式平台和半潜式平台。通过试验和比较，相对于传统的井架形式，使用半井架可以将井架操作的效率提高约17％。。随着海上石油钻井平台的钻井平台增加了预钻柱的面积，钻井井架跨度和钻井平台面积相应增加，重量也逐年增加。 2.5双联井架 双联井架主要使用两个单井架之间存在的空间。两套游泳系统充分去对两个井口共同操作给予实现。一个提升系统主要是使用比较低的正常钻井操作，另一个提升系统主要使用一个相对比较慢的提升以及减少提升管以及防喷器。双井架具有极其广泛的应用范围，与传统井架相比其能够家操作的效率提升到大概23％。 3 海上石油钻井平台钻井井架的发展趋势 鉴于海上石油钻井井架的重要作用，新技术的引进和应用应该能够开发和应用海上石油钻井井架钻井。在海上石油钻井平台钻井井架的开发中，应积极进行自升式井架的结构加固和优化，以便在深海甚至深海钻井中得到很好的应用。同时，塔架可以预先连接到钻柱上，
钻井常用计算公式
第四节 钻井常用计算公式 、井架基础的计算公式 （一） 基础面上的压力 nQ O +Q P 基= 4 式中：P 基——基础面上的压力，MPa ； n ----- 动负荷系数（一般取 1.25~1.40）； Q O 天车台的负荷=天车最大负荷+天车重量，t ； Q B ——井架重量，t ； （二） 土地面上的压力 P 地=卩基+W 式中：P 地——土地面上的压力， MPa; P 基——基础面上的压力， MPa; W ――基础重量，t （常略不计） （三）基础尺寸 1、顶面积F i = 式中：F i 基础顶面积，cm2 ； B 2―― 土地抗压强度，MPa ； P 地——土地面上的压力， MPa 。 3、基础高度 式 中： H ――基础高度，m ; 2 F2、F1分别为基础的底面积和顶面积， cm ； P 基——基础面上的压力， MPa ； B 3 混凝土抗剪切强度（通常为 （二）混凝土体积配合比用料计算 1、计算公式B i ――混凝土抗压强度（通常为 28.1kg/cm2=0.281MPa) 2、底面积 式中：F 2 F 2= 2 基础底面积，cm ；
配合比为1 ： m ： n=水泥：砂子：卵石。根据经验公式求每 1m 3混凝土所需的各种材料如下: 1 一 □［十 n 2、混凝土常用体积配合比及用料量，见表 1-69。 混凝土 用途 体积 配合比 每立方米混凝 土 每立方米砂子 每立方米石子 每1000公斤水 尼 水泥 kg 砂子 3 m 石子 3 m 水泥 kg 石子 3 m 混凝 土 3 m 水泥 kg 砂子 3 m 混凝 土 3 m 砂子 3 m 石子 3 m 混凝 土 3 m 1?坚硬土壤上的井 架 脚，小基墩井架 脚，基墩的上部 分。 1 ：2 : 4 335 0.45 0.90 744 2 2.22 372 0.5 1.11 1.35 2.70 2.99 2?厚而大的突出基 墩。 1 ：2.5 ： 5 276 0.46 0.91 608 2 2.20 304 0.5 1.10 1.57 3.10 3.6 3 3?支承台、浇灌坑 穴 及其他。 1 ：3 ：6 234 0.46 0.93 504 2 2.15 25 3 0.5 1.08 2.0 4.0 4.27 4?承受很大负荷和 冲 击力的小基墩。 1 ：1 ： 2 585 0.39 0.78 1500 2 2.56 750 0.5 1.28 0.67 1.34 1.71 5?承受负荷不大的 基 墩。 1 ：4 : 8 180 0.48 0.96 375 2 2.08 188 0.5 1.04 2.70 5.40 5.60 二、井身质量计算公式 （一）直井井身质量计算 1、井斜角全角变化率 式中：G ab ――测量点a 和b 间井段的井斜全角变化率，（° /30m ； 水泥=2340 l+m+n kg g 5）：十△購朋亦
钻井液常规计算公式
钻井液常用计算 一、水力参数计算：(p196-199) 1、地面管汇压耗： Psur=C×MW×(Q/100)1.86×C1 Psur---地面管汇压耗，Mpa（psi）； C----地面管汇的摩阻系数； MW----井内钻井液密度，g/cm3(ppg); Q----排量，l/s(gal/min); C1----与单位有关的系数，当采用法定法量单位时，C1＝9.818；当采用英制单位时，C1＝1； ①钻具内钻井液的平均流速： V1=C2×Q/2.448×d2 V1-------钻具内钻井液的平均流速，m/s(ft/s)； Q-------排量，l/s(gal/min); d-------钻具内径，mm(in)； C2------与单位有关的系数。当采用法定计量单位时，C2＝3117采用英制单位时，C2＝1。 ②钻具内钻井液的临界流速 V1c=(1.08×PV＋1.08(PV2＋12.34×d2×YP×MW×C3)0.5)/MW×d×C4 V1c -------钻具内钻井液的临界流速，m/s(ft/s)； PV----钻井液的塑性粘度，mPa.s(cps); d------钻具内径，mm(in) MW----钻井液密度，g/cm3(ppg); C3、C4------与单位有关的系数。采用法定计量单位时，C3＝0.006193，C4＝1.078；采用英制单位时，C3＝1、C4＝1。 ③如果≤V1c，则流态为层流，钻具内的循环压耗为 P p=C5×L×YP/225×d＋C6×V1×L×PV/1500×d2 ④如果V1>V1c，则流态为紊流，钻具内的循环压耗为 P p=0.0000765×PV0.18×MW0.82×Q1.82×L＋C7/d4.82 P p---钻具内的循环压耗，Mpa(psi); L----某一相同内径的钻具的长度，m(ft)； V1-------钻具内钻井液的平均流速，m/s(ft/s)； d------钻具内径，mm(in) MW----钻井液密度，g/cm3(ppg); Q-------排量，l/s(gal/min);
钢井架安装方案(优选.)
钢井架安装（拆卸）方案 一、编制依据： 1、《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001 2、《龙门架及井架物料提升机安全技术规范》JGJ88-92 3、《钢井架技术说明书》 4、《施工现场平面布置图、结构图》 二、工程概况： 项目名称：佛罗伦斯尚苑二期C1、C2 地址：佛山市顺德区容桂街道扁窖社区居委会兴华路南 使用单位：广东业城建筑工程有限公司 安装单位：佛山市耀君建筑工程有限公司 根据工程需要，安装2台钢井架物料提升机（见施工总平面布置图）。自编号为1#、2#，型号均为SS100，钢井架生产厂家为佛山市南海区聚龙建设机械有限公司，可安装高度为70.2m。钢井架安装周边环境均为空旷，无障碍物地段，无高压线，符合钢井架安装、拆卸和进退场要求。钢井架基础由总承包单位负责施工，并提供监理单位参加认可的隐蔽工程质量验收记录表。施工单位要保证钢井架的基础符合安装要求。 三、钢井架情况（主要技术参数）： 1、额定载重量：800kg 2、额定荷载：10kw 3、钢井架安装总高度：70.2m （注：满足高于建筑物总高度6m即可）
4、钢井架标准节尺寸：3.1×2.1×1.8m (长×宽×高). 四、基础设计： 详见《建设施工升降机安装基础设计算书》及附图。 五、安装前准备工作 1、结合有关安装规范和现场实际情况，由工地质安员对安装人员进行安全技术交底。 2、人员组成：钢井架安装由项目部派1名施工员和1名质安员统一指挥，专业安装人员6人。 3、安装使用工具：80mm厚松木板1套，Φ16尼龙绳60m，1.5t滑轮1只，安全带6条，对讲机2台，安装活动扳手及工具袋、风电焊1套。 六、安装步骤： 1、底架、标准节安装： ①用连接螺栓组装底架。 ②将底架安放在基础上，保证对角线长度差值不得超过最大边长的名义尺寸的3%。 ③用螺栓将立柱与底架翼板连接，然后装上横杆、斜杆及导轨。 ④重复③步骤继续安装三节标准节。 ⑤调整底架的水平及标准节垂直度，然后将底架牢固。 ⑥重复进行标准节加高作业，在达到附墙高度时安装附墙架。 2、附墙架安装 ①钢井架在搭设至15m时（即10节标准节位置）要搭设第1道缆风绳，每增高10m，增加1道缆风绳，缆风绳与地面夹角为45～60度。
井架安装工程施工组织设计方案
一、工程概况 该井架为钢结构单斜撑式钢井架，分为主体和斜撑两部分组成，井架高度39.13米。该钢井架共分三层平台，标高分别为22.300米，26.450米，32.360米。其中下天轮平台标高为26.450米，上天轮平台标高32.360米。井架防腐方式为喷砂除锈，电弧喷涂，有机涂层封闭的防腐方式。井架的制作和防腐蚀已经完成，现在进入安装阶段。 为了安全、有序、快捷、经济的完成本施工任务，特制定本措施。 二、施工前的准备工作 1、施工前组织有关工程技术人员认真审阅图纸，查看现场实际情况，确定切实可行的施工方案； 2、对进场工器具及使用机械设备，经检测合格后方能使用； 3、组织劳动力进场，组织岗前培训，培训容包括：规章制度、安全施工、操作技术、精神文明教育和施工进度、施工质量及施工技术交底工作； 4、向施工人员进行施工措施和技术安全交底，把工程的施工计划和施工技术要求安全注意事项等，详尽的向施工人员讲解清楚，以保证施工安全。 5、开工后应按消防要求，现场设置消防设施； 三、施工顺序 1、测量放线；
2、构件进场，现场进行斜撑及主体的组装和焊接，焊后无损检测； 3、焊接后现场补漆； 4、地锚和稳车布置好后进行钢丝绳穿绕； 5、吊车进场，两台吊车对斜撑架进行抬吊至60°，再使用稳车把斜撑井架提升至设计高度； 6、使用两台吊车共同对主体抬吊至井口位置，然后使用其中一台把主体吊装到位； 7、主体与斜撑间连接牛腿吊装焊接，对井架上下天轮平台小构件吊装，二次灌浆； 8、拆除稳车钢丝绳及稳车； 9、安装完毕，竣工验收。 四、安全施工技术措施 （一）、施工总体安全措施 1、坚决贯彻“预防为主、安全第一”的方针。以防为主、防管结合，专职管理和群众管理相结合，做到精心组织、文明施工、杜绝伤亡事故。 2、实行公司、项目部、班组三级安全保证体系，坚决贯彻“管生产必须管安全”的基本原则。 3、成立以项目经理为组长的安全生产领导小组，认真实施安全例会制度和安全生产否决权制度，深入开展安全教育，强化安全生产意识，充分发挥安全监督职能。 4、坚持安排生产的同时，安排安全工作目标、措施及安全要。
石油钻井常用计算公式
常 用 公 式 一、配泥浆粘土用量 二、加重剂用量 W 加=) ()(加重后加重剂原浆加重后泥浆量 加重剂 ρρρρρ V 三、稀释加水量 Q 水=) ()(水稀释后稀释后原浆原浆量 水ρρρρρ V 四、泥浆上返速度 V 返=) d (7.122 2钻具井径 D Q 五、卡点深度 (1) L=9.8ke/P (㎝、KN) (2)L=ｅEF/105P=Ke/P (㎝，t ，K=21F=EF/105 ，E=2.1×106 ㎏/㎝2) 5” 壁厚9.19 K=715 3 1/2壁厚9.35 K=491 ) ()(水土水泥浆泥浆量 土土ρρρρρ V W
六、钻铤用量计算 L t. =m.q.k p 式中p ---钻压，公斤, q --钻铤在空气中重,量公斤／米， K ---泥浆浮力系数， L t ---钻铤用量, 米, m---钻铤附加系数（１．２至１．３） 七、 泵功率 N=7.5 Q p （马力） 式中p －实际工作泵压（k g /cm 2）, Q –排量（l /s ） 八、钻头压力降 p 咀=4 e 22 d c Q .827.0ρ （kg /cm 2） 式中ρ－泥浆密度（g /cm 3）, Q –排量（l /s ）, C ---流量系数（取０．９５－０．９８５） d e ---喷咀当量直径（cm ），d e ＝2 3 2221 d d d 九、喷咀水功率 N 咀=7.5 Q p 咀＝4 e 23 d c Q .11.0 十、喷射速度过 v 射=2 e d Q 12.74c 十一、冲击力 F 冲 =2 e 2 d Q .12.74ρ 十二、环空返速V= 2 2 d D Q 12.74- 式中ρ－泥浆密度（g /cm 3）, Q –排量（l /s ）, C ---流量系数（取０．９５－０．９８５） d e ---喷咀当量直径（cm ），d e ＝ 2 3 2221 d d d ++ 十三、全角变化率—“井眼曲率”公式 COS ⊿E=COSa 1 COSa 2+Sina 1 Sina 2COSB 或⊿E=（a 12+ a 22-2 a 1 a 2 COSB ）1/2
井架安装施工方案
一、工程概况 上海映象服饰有限公司车间工程由上海常安土木建筑有限公司承建，建设单位为上海塘南实业公司，由上海海龙工程技术发展有限公司监理。工程位于沪太支路668弄56号，建筑面积约为3489m2,结构形式为框架三层。本工程施工所用井架为上海吴淞建筑机械厂产JG10/30井字架。 二、施工准备 1、现场准备：根据平面布置图安排施工程序。井字架基础严格按照说明书附图施工，做到 按图施工，严格验收。 2、技术准备：组织有关人员对井架的技术性能、技术参数、使用要求、说明书的使用要求 等有针对性的进行研究，使每个工人对井架的安装要求有全面的了解后方可施工。 3、生产材料准备：按结构进度计划调配好劳动力，并配备所需的机械设备、工具，对新进 的井架零件进行验收，合格后方可安装，对已使用过的井架应严格进行验收，对有零件部件严重 锈蚀、弯曲压扁、损伤和裂纹的角铁应与厂家联系更换。 3、生产材料准备：按结构进度计划调配好劳动力，并配备所需的机械设备、工具，对新进 的井架零件进行验收，合格后方可安装，对已使用过的井架应严格进行验收，对有零件部件严重 锈蚀、弯曲压扁、损伤和裂纹的角铁应与厂家联系更换。 三﹑安装与调试 1基础 1.1在施工现场选择合理的安装位置，对井字架的安装基础进行处理，开挖基础并夯实. 1.2在经夯实的基础内配置6mm钢筋（钢筋的纵向和横向间距为350mm）后浇混凝土，并在地脚 螺栓弯头内横穿一根12mm钢筋，与另一地脚螺栓以及和所配置的6mm钢筋连接。混凝土标号
不低于150#.（见图二） 1.3基础尺寸预埋地脚螺栓按井字架规格，订货时在合同中规定. 1.4基础四周不得有积水现象，必要时在基础四周开挖排水沟. 2安装程序 2.1安装底盘和吊篮 2.1.1将底盘安装在混凝土基础上，校准好水平（见图三），保证井字架安装后的垂直度在千分之一之内. 2.1.2将吊篮置于（图四）底盘中间，并检查进料口是否正确. 2.2安装井架体 2.2.1在底盘上安装四根冲竖撑，应取二长二短，长的二根和短的二根应对角安装；在短竖撑上装二块大连接板，长竖撑中间装二块小连接板（见图五）. 2.2.2对准卷扬机方向并借用大连接板将地滑轮装在底盘上. 2.2.3装四根平撑，在装四根斜撑，装螺栓并使螺栓呈放松状态，回下去紧固下节所有螺栓，以利校正与安装，依次循环，直至完成. 2.2.4在安装好第一节后，把导轨安装在有孔的平撑上并紧固，依次循环，直至完成.（见图六）. 2.2.5安装最上面的竖撑时，把二根短竖撑装上去，然后装顶角撑板，装上顶平撑，装上顶斜撑，紧固螺栓. 2.3安装天梁 2.3.1将大梁按井架体的对角方向安装在井字架最上端，并将靠近大梁外端的滑轮的一端伸出井字架，大梁中间的滑轮置于井架体对角方向的位置.见图七） 2.3.2将大梁与井字架竖撑（或专用胶板）紧固. 2.4安装缆风绳 2.4.1 当井字架装到12m高度时,必须在井架的四角方向系好缆风绳,并与符合标准规定的风绳桩
凿井井架设计
凿井井架设计计算 0 概述 本标段工程主要内容为隧道中设通风竖井一个，竖井直径7.5m，井深150m。 采用井颈现浇砼支护, 井身采用锚喷支护。井筒不需悬吊模板, 井架需设翻矸设 施, 提升系统只提人员与材料, 井架受悬吊载荷较小, 因此本标段工程部门决 定采购加工一座能满足凿井需要的凿井井架。 1 井架设计要求 1.1 足够的承载能力 井架设计要结构合理, 有一定的强度、刚度和稳定性, 以满足施工中的需要。 根据井筒施工时悬吊荷载及冲击荷载较小, 4台悬吊稳车两面布置, 提升中 心线与井架地面中心线夹角大于15度角, 因此该井架在结构上要保证两面稳定 性相同, 天轮平台可以两面出绳。 1.2 足够的过卷高度 井架设计时, 要合理的确定高度, 以保证提升系统有足够的过卷高度, 防 止提升时滑架与天轮平台梁相撞或发生跑车事故。又因该井架需设翻矸设施, 故设计时考虑吊桶翻转高度。为此, 井架设计高度包括井盖门开启所需高度、过卷高度、吊桶、钩头、连接装置和滑架高度、提升天轮公称半径等, 以满足设计要求。 1.3 角跨距和天轮平台尺寸, 满足施工要求 井架角跨距和天轮平台尺寸应与施工时凿井悬吊设施、井筒的断面相适应, 为此设计尺寸能满足井筒施工材料、设备的运输、吊盘的吊挂、锁口盘的安装以及凿井设备悬吊天轮均能布置在天轮平台上。 2 选择井架及结构型式 2.1 根据通风井井筒直径、深度和悬吊设备的类型、数量, 井架设计为亭式桁架空间结构, 采用标准Ⅳ-G型型钢井架配JK-2.0×1.5/6.1提升机为提升设备, 配合一个4立方米的吊桶装碴提升出渣。井内设双层稳盘，层间距3m，其结构为型钢结构,重17202Kg。 选用四台JZ-10/400型稳盘绞车悬吊稳盘，用来保护井底掘进工人、机械的
钻井常用公式
钻井常用公式 钻井常用公式 （一）机泵条件——泵的最大允许输出功率N允泵=N额×η机×η容 N允泵——泵的最大允许输出功率（马力） N额——泵的额定功率（马力） η机——机械效率（80%-85%） η容——容积效率（80%） （二）泵的实用功率 N实= N实——泵的实用功率（马力） P总——总泵压（kg/cm2） Q——排量（升/秒） （三）压力分配关系 P总=P循+P嘴（kg/cm2） P循——循环系统压力损耗（kg/cm2） P嘴——喷嘴压降（kg/cm2） （四）喷嘴压力降 P嘴=0.82ρQ2 C2de4(kg/cm2) ρ——泥浆密度（g/cm3） C——流量系数（0.95-0.985） de——喷嘴当量直径（cm） Q——排量（L/S） （五）循环系统压力损耗 P循环=KρQ2(kg/cm2) K=压力损失系数 ρ——泥浆密度（g/cm3） （六）喷嘴水功率 N嘴=0.11ρQ3 C2de4（马力） （七）喷射速度 V嘴=12.74CQ de2(m/s) （八）射流冲击力 F冲=nρf0V2嘴（N） n——喷嘴数目 ρ——泥浆密度（g/cm3） f0——每个喷嘴的横截面积(cm2) V2嘴——嘴射速度（m/s） （九）返回速度 V返=12.74Q D2井-D2杆(m/s)
V返——返回速度（m/s） Q——排量（L/S） D井——井径（cm） D杆——钻杆外径（cm） 二、各种地层压力 （一）孔隙压力 Pp=Wf*Dv*0.1(kg/cm2) Wf——地层水平均密度(kg/m3) Dv——该点到水平面的垂直高度(m) （二）静液柱压力 Ph=0.1ρH （三）上覆岩层压力 Po=0.1H[(1-K)rm+Kρ]（kg/cm2） H ——垂直深度（m） K——岩石孔隙度（%） rm——岩石基质的比重(g/cm3) ρ——岩石孔隙度中流体的比重（g/cm3) 三、压井基本数据 （一）关井立管压力：Pd Pd+Pmd=Pp=Pa+Pma Pd——关井立管压力 Pmd——钻杆内泥浆柱压力 Pp——地层压力 Pa——关井套压 Pma——环空内受侵泥浆柱压力 Pp=Pd+0.1ρH H——井深(m) （二）压井所需泥浆的新比重 ρm l=10(Pp+Pc) H (g/cm3) Pp——地层流体压力(g/cm2) Pe——附加压力 （三）压井循环时立管总压力Pt Pt=Pd+Pc+Pe Pd——关井立管压力 Pc——小排量循环时泵压 Pe——附加压力 （四）求初始循环压力Pti Pti=Pd+Pci+Pe Pci——不同排量时立管循环压力 （五）终了循环压力Pcf
建筑施工井架安装操作规程示范文本
建筑施工井架安装操作规 程示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
建筑施工井架安装操作规程示范文本使用指引：此操作规程资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1 ．井架埋设深度一般不得少于高度的1 / loo ，但 最浅不应少于30cm ，底座应平整夯实，合理加垫。 2 ．井架装好后，井架底部四周应用木板围好，再填 土夯实。 3 ．安装井架必须按顺序进行，对孔应用芒刺，安装 好的井架应做到上下垂直、水平、无扭曲。 4 ．井架装到两节以上时，必须合理地拉好临时缆 风。 5 ．缆风绳的安设：一般高度在20m 以下的井架不少 于一道；20m 以上的井架，每增加20m （包括不足 20m ）增加一道。细长的或刚度差的井架，还应适当增加 缆风。
6 ．缆风绑扎处应设保护层，方位应对称，松紧应均匀，与水平夹角应不大于45°，索具应经过验算，缆风跨过高压线应搭设保护架。 7 ．井架吊篮的滑道必须安装平直，上端应装设安全限位器，并应经常检查其好坏。 8 ．安装井架用的脚手板，应有足够的强度，不准凑合使用。 9 ．井架使用过程中，应勤检查保养；大风、大雨和化冻后应检查缆风和地锚。 10 ．井架的吊篮，严禁超载，严禁人上下。 11 ．雷雨季节施工时，如井架超过周围建筑物高度或井架在高地上使用时，应安置避雷装置。 12 ．严禁任何人将头和手伸人井架内探视。 13 ．井架吊篮至脚手架或屋面的通道必须搭设安全可靠的脚手板，两侧并拉好安全栏杆。
大型竖井钻机井架的设计
第 ３４卷 ２００６年第 ２期 ３ １ Mining & Processing Equipment ３ １ 采 掘 随着 煤 炭工业 的需求，矿井建设正朝着大型 化、自动化方向发展，地表煤或易采煤矿建 设已告一段落，新开发煤矿均为深井开采，钻井直径 大、深度深。因此说，新一代大型竖井钻机的开发十 分必要，其投入产出比高，经济效益和社会效益均十 分明显。大型竖井钻机不仅用于钻凿煤矿竖井，而且 还可钻凿其它矿山 （有色、黑色、非金属矿） 竖井及铁 路公路桥梁、水利水电工程、港口工程基础的桩孔 （井） 等，通过承揽上述工程，也能给承建单位带来可 观的直接经济效益。 １竖井钻机性能参数 竖井钻机的主要性能参数 见表 １。 ２结构特点 该钻机井架形如 Ａ 字 （如 图 １），采用四柱塔架结构，它由 ４ 条腿及与腿呈刚性 连接的二层平台、井架顶梁和行走机构组成，井架腿 由 ３ 根钢管焊接成空间桁架结构 （其横截面为等边三 角形）。井架两前腿与行走架的支座为绞接，两后腿 与行走架为法兰固定联接。井架用于支撑游动系统部 件的重量，并在钻进过程中承受钻具的全部重量。井 架能自行移动，与龙门吊同一轨道。死绳装置安装于 二层平台上。 该竖井钻机是以井架吊挂，转盘传扭，全断面分 级扩孔，减压钻进，压气提升反循环洗井的钻井方式 工作。 为了降低井架的高度和跨度，同时为了方便龙门 吊到达井心进行起下钻头作业，将井架设计为可移动 式，与龙门吊为同一轨道，轨距为 １８ ｍ。当钻机正 常钻进时，井架与井口基础地梁用螺栓固定为不可移 动，当仅仅检查钻头时，可不移动井架，而利用钻杆 行车上的 ２５ ｔ 电动葫芦，将转盘吊起移到井架右侧的 井架行走梁上，在让开井口后，由气动抱钩提升钻头 来实现检查钻头的目的。仅在更换钻头滚刀时，才将 井架向后移动 １４ ｍ，将井心空间让位于龙门吊，使 其吊运钻具。 ３力学计算分析 因该竖井钻机钻孔能力及总体运转方式国内都是 创新设计，井架需解决的问题为： （１） 为了降低井架的高度，而又不影响龙门吊的 作业，采用井架移动轨道与龙门吊同一轨道，为使井 架移动平稳，要求移动速度控制在 １ ｍ／ ｍｉｎ 以内； （２） 井架两侧行走电机要保持同步； （３） 由于井架为 Ａ 字形，传给底座 有一向外的侧向分 力，在井架结构设 计时应尽量减小其 侧向分力的不利影 响； （４） 井架移动前 应谨慎地将井架 ４ 点同时顶起，让轮 子分担井架的重 量。 为提高该钻机 井架的设计和制造 质量，对该井架进 行了以下力学计算 分析，以改进设计。 ３．１模型简化 该钻机井架腿由 ３ 根钢管焊接成空间 桁架结构 （其横截面为 等边三角形），因此， 井架 ４ 条腿采用梁单 元，与井架腿呈刚性 连接的二层平台、井 架顶梁采用 ４ 节点四 边形板单元，如图 ２ 所示。 ３．２边界条件 简化 井架两前腿约束 为铰接，两后腿约束 论文编号：１００１－３９５４（２００６）０２－００３１－３２ 大型竖井钻机井架的设计 张东晓１金汝砺２康清华２ １洛阳工业高等专科学校河南洛阳４７１０３９ ２洛阳矿山机械工程设计研究院 图２ 图３ 钻孔最大直径 （ｍ） 钻井最大深度 （ｍ） 转盘扭矩 （ｋＮ?ｍ） 最大提吊重量 （ｋＮ） φ １２ ８００ ５００ ６ ３７６ 表１ 图１ 大型竖井钻机井架的设计
钻井工程计算1.doc
1．某井用Φ127mm 钻杆(372.4 N/m )2200m ，Φ184.20mm 钻铤 (1737N/m )60m 、Φ158.8mm 钻铤(1328N/m )100m 及Φ216mm 钻头，钻井液密度1.2 g/cm 3 。钻进时加钻压180kN ，套管钢材密度为7.8g/cm 3，求中性点位置。（10分） [解]：① =-=s m f K ρρ10.846 ② =11c c f L q K 88.17千牛<180千牛， 故中性点落在Φ158.8mm 的钻铤上 ③设中性点高度（距井底距离）为N L 米 21 11c f c c f c N q K L q K P L L -+==60+81.736=141.736米 2．某井采用喷射钻井技术进行钻进，钻进到某一井深时的泵压为18MPa ，所用排量为30 l/s ，钻井液密度为1.3g/cm 3。此时循环系统的循环压耗系数K l =0.0223MPa(l/s)1.8。已知钻头上使用3个等直径喷嘴，喷嘴的流量系数为0.96。试判断：此时钻头上喷嘴直径是多大?（14分） [解]： ①8.1Q K P l l ?==10.19MPa ②由l b S P P P += 得：81.7=-=l s b P P P MPa ③由422022 081.005.0e b Cd Q A C Q P ρρ== 得：4229081.0b P C Q d ρ==1.1cm = 11mm 3．某井使用密度为1.3g/cm 3的钻井液钻至3800m 时发生井涌，关井后求得关井 立管压力为4MPa ，关井套管压力为5.5MPa 。 （1）求压井用的钻井液密度； （2）已知上一层套管下深2500m ，该处地层破裂压力的当量密度为 1.98g/cm 3，假设侵入井眼的地层流体还没有上窜到套管环空内，求允许的最大关 井套压。（12分） 解：（1）压井所需要的钻井液密度： 407.13800 00981.043.100981.01=?+=+=D p sp d d ρρg/cm 3 （2）允许的关井套压max i p t f t d i D D p ρρ00981.000981.0max ≤+
钢结构井架安装工程
钢结构井架安装工程质量检验评定标准 1 总则 1.0.1 为统一煤矿安装工程质量标准和检验评定方法，促进企业加强管理，确保工程质量，特制定本标准。 1.0.2 本标准主要是根据国家颁发的有关技术标准和施工验收规范并参照行业有关规范、标准等编制的。 1.0.3 本安装工程质量检验评定，除应符合本标准外，还应符合国家现行有关标准的规定。 2 质量检验评定的等级 2.0.1 本标准的分项工程质量为“合格”与“优良”两个等级。 2.0.2 分项工程的检验项目为保证项目、基本项目和允许偏差项目，其质量等级应符合下列规定： 2.0.2.1 合格 ⑴保证项目必须符合相应质量检验评定标准的规定； ⑵基本项目每项检查处（件、点）应符合相应质量检验评定标准的合格规定； ⑶允许偏差项目检查的总点数中，有80%及其以上的实测值在相应质量检验评定标准的允许偏差范围内，其余的应不影响设备的安全运行； ⑷质量保证资料应符合本标准的规定。 2.0.2.2 优良 ⑴保证项目必须符合相应质量检验评定标准的规定； ⑵基本项目每项检查处（件、点）应符合相应质量检验评定标准的合格规定，其中50%及其以上的处（件、点）符合优良规定，该项即为优良，优良项数应占检验项数50%及其以上；
⑶允许偏差项目检查的总点数中，有90%及其以上的实测值在相应质量检验评定标准的允许偏差范围内，其余的应不影响设备的安全运行； ⑷质量保证资料应符合本标准的规定。 2.0.3 分项工程质量不符合相应质量检验评定标准合格的规定时，必须及时处理，并按以下规定确定其质量等级。 2.0. 3.1 经返工重做的工程可重新评定质量等级； 2.0. 3.2 经处理后仍达不到合格标准要求，但经建设单位组织鉴定能够达到设计要求和使用性能的，其质量仅能评为合格； 2.0. 3.3 经鉴定达不到原设计要求，但经建设单位认可能够满足设备的安全运转要求的，其质量可定为合格。 3 基本规定 3.0.1 本标准规定的检查数量和检验方法，适用于各有关单位对分项工程中间检查和竣工验收时检验评定。施工时，班组必须全数检查，并逐项认真填写安装原始记录，作为工程质量保证资料。 当由于各种原因无法按规定的检验方法检查时，可根据施工记录进行检验评定。 标准中凡未注明检查数量的均为全数检查。 3.0.2 所有设备安装就位前的基础坐标、标高和螺栓孔位置必须符合设计要求。
井架的设计
井架的设计 井架的截面轮廓尺寸为1.60×2.00米。主肢角钢用∠75×8；缀条腹杆用∠60×6。 一、荷载计算： 为简化计算，假定在荷载作用下只考虑顶端一道缆风绳起作用，只有在风荷载作用下才考虑上下两道缆风绳同时起作用。 ⑴、吊篮起重量及自重： KQ 2=1.20×1000=1200kg ⑵、井架自重： 参考表2-67，q 2=0.10t/m，28米以上部分的总自重为：Nq 2=（40-28）×100=1200kg 20米以上部分的总自重为： Nq 1=20×100=2000kg。 ⑶、风荷载： W=W 0K 2KβA F（kg/m2）式中，基本风压W 0=25kg/m2。
风压高度变化系数K Z=1.35（风压沿高度是变化的，现按均布计算，风压高度变化系数取平均值）； 风载体型系数K，根据《工业与民用建筑结构荷载规范》表12，K=K p（1+n）=1.3（1+η），挡风系数φ=ΣA c/A F（A c为杆件投影面积；A F为轮廓面积）。当风向与井架平行时，井架受风的投影面积ΣA c=[0.075×1.40(肢杆长度)×2（肢杆数量）+0.06×2（横腹杆长度）+0.06×2.45 （斜腹杆长度）]×29（井架为29节）×1.1（由节点引起的面积增值） 2 =15.13m2，井架受风轮廓面积A F=Hh=40.6×2.0=81.2m（H为井架高度，h为井架厚度）。所以，ω=ΣA c/A F， 由表2-68查得η=0.88。 风振系数β，按自振周期T查出，T=0.01H=0.01×40.6=0.406秒，由表2-71查得β=1.37。 所以，当风向与井架平行时，风荷载： W=W 0.K
钻井各种计算公式
钻头水利参数计算公式： 1、 钻头压降：d c Q P e b 42 2 827ρ= （MPa ） 2、 冲击力：V F Q j 02.1ρ= (N) 3、 喷射速度：d V e Q 201273= (m/s) 4、 钻头水功率：d c Q N e b 42 3 05.809ρ= （KW ） 5、 比水功率：D N N b 21273井 比 ＝ (W/mm 2) 6、 上返速度：D D V Q 2 2 1273杆 井 返＝ - （m/s ） 式中：ρ－钻井液密度 g/cm 3 Q －排量 l/s c －流量系数，无因次，取0.95～0.98 d e －喷嘴当量直径 mm d d d d e 2 n 2 22 1+?++= d n ：每个喷嘴直径 mm D 井、D 杆 －井眼直径、钻杆直径 mm 全角变化率计算公式： ()()?? ? ???+?+ ?= -?-?225sin 2 2 2 b a b a b a L K ab ab ?? 式中：a ? b ? －A 、B 两点井斜角；a ? b ? －A 、B 两点方位角
套管强度校核： 抗拉：安全系数 m ＝1.80（油层）；1.60～1.80（技套） 抗拉安全系数＝套管最小抗拉强度/下部套管重量 ≥1.80 抗挤：安全系数：1.125 10 ν泥挤 H P = 查套管抗挤强度P c ' P c '/P 挤 ≥1.125 按双轴应力校核： H n P cc ρ10= 式中：P cc －拉力为T b 时的抗拉强度（kg/cm 2） ρ －钻井液密度（g/cm 3） H －计算点深度（m ） 其中：?? ? ? ?--= T T K P P b b c cc K 2 2 3 T b ：套管轴向拉力（即悬挂套管重量） kg P c ：无轴向拉力时套管抗挤强度 kg/cm 2 K ：计算系数 kg σs A K 2= A ：套管截面积 mm 2 σs ：套管平均屈服极限 kg/mm 2 不同套管σs 如下： J 55：45.7 N 80:63.5 P 110:87.9
石油钻井专业词汇
石油钻井专业词汇 一．设备器材 1、 drilling equipment 钻井装置? 钻机 2、 mast 钻机 3、 derrick 井架，起重机 9 4、 free standing mast 无绷绳轻便井架 5、 jackknife mast 折叠式轻便井架 6、 drill floor 钻台 7、 v－door 井架大门 8、 monkey board 二层台 9、 substructure 井架底座 10、 mouse hole 鼠洞 11、 rat hole 鼠洞 12、 qin pole 人字架 13、 set back 立根盒 14、 crown block 天车
15、 travelling block 游动滑车 16、 hook 大钩 17、 swivel 水龙头.旋转 18、 power swivel 动力水龙头 19、 draw works 绞车 20、 rotary table 转盘 21、 kelly 方钻杆，黄绿色，鲜绿色 22、 kelly cock 方钻杆考可 23、 drum shaft 滚筒轴 24、 workline 大绳 25、 drilling line 大绳 26、 cathead 猫头 27、 deadline 死绳，最后期限 28、 deadline anchor 死绳固定器 29、 sandline 捞砂绳 30、 finger board 指梁
31、 slip 卡瓦，滑 32、 rotary slip 转盘卡瓦 33、 power slip 动力卡瓦 34、 tong 大钳 35、 power tong 动力大钳 36、 kelly drive 方钻杆滚子补芯 37、 safety clamp(夹具) 安全卡子 38、 elevator电梯吊卡 39、 center latch elevator 中开门吊卡 40、 elevator link（连接）吊环 41、 chain block 倒链 42、 air hoist 气动绞车 43、 bushing 补芯 44、 master bushing 转盘大补芯 45、 kelly bushing 方钻杆补芯 46、 inside dop 回压凡尔
井架基础专项工程施工组织设计方案
目录 一、工程概况 (1) 二、编制依据 (2) 三、施工升降机选型和定位 (2) 四、施工升降机基础设计 (2) （一）基础概况 (2) （二）物料提升机基础设计 (2) 五、基础施工要求 (5) 六、地下室顶板钢管顶托计算书 (5)
. 1、地基承载力验算 （1）物料提升机基础荷载计算 计算数据： 基础： G1=3.6×2.5×0.35×2.55＝8.04（t） 井架自重： G2=22.8/1.9×0.35＝3.4（t） 井架配重、钢丝绳、卷扬机等： G3=2.95（t） 工作荷载、吊笼自重： G4=1.45（t） （2）物料提升机基础荷载G： G=1.2×(G1+ G2 +G3) +1.4×G4 =1.2×(8.04+3.4+2.95) +1.4×1.45 =19.30（t） 每平方荷载：193KN/（3.5m*2.7m）=20KN/m2 根据结构设计总说明GS-01，本工程地下室顶板设计荷载为10KN/m2，小于20KN/m2，因此需在地下室顶板用钢管扣件进行回顶。计算书详见地下室顶板钢管顶托计算书。 经过受力分板，基础受力符合要求 （3）物料提升机基础水平力受力较小，不作抗拔力核算，故物料提升机基础安全。
2、基础抗冲切承载力的验算 基底净反力Pj ＝（35.02+2.95+0.8）×1.2/（3×2）＝ 16.53t/m 2 基底冲切力计算 根据《建筑地基基础设计规》（DBJ 15-31-2003）的规定，受冲切承载力应按下列公式验算： F l ≤ 0.7 βhp f t a m h 0 F l = Pj A l a m =(a t +a b )/2 并满足式中 βhp ——受冲切承载力截面高度影响系数，因为h 0＝350<800mm ，βhp ＝1.0。 α ——系数，取α＝1 βhs ——受剪切承载力截面高度影响系数，βhs ＝（800/h 0）1/4，当h0<800mm ， 取h 0＝800，则βhs ＝1 f t ——混凝土轴心抗拉强度设计值，C30砼，f t ＝1.27N/mm 2 h 0 ——基础冲切破坏锥体的有效高度。h 0＝250mm a t ——冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长。a t =2.1m a b ——冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积围的下边长。冲且破 坏锥体的底面在l 方向落在基础底面以，取ab ＝b+2h0=2.1+2×0.25=2.6m a m ——冲切破坏锥体最不利一侧计算长度。a m =（a t ＋a b ）/2＝（2.1+2.6）/2＝2.35m p j ——相应荷载效应基本组合时基底单位面积净反力（扣除基础自重及其上覆土重）。 pj=12.88KN/m 2 A l ——冲切破坏面外侧的部分基底面积。 A l ＝(2.8+3)×0.1/2=0.29m 2 F l = Pj A l =11.07×0.29＝3.21KN 0.7 βhp f t a m h 0＝0.7×1×1.27×103×2.35×0.25＝522.29KN ＝52.2t F l <0.7 βhp f t a m h 0