文档介绍：通用型石油井架设计 E_mail ; xianggang20115@ 摘要根据目前石油钻井施工对钻井井架作业效率, 适应性和安全性的要求, 结合当今钻井井架技术领域的发展趋势, 提出了一种递进式增加井架系统的设计方案, 该系统由主架体, 液压缸, 内支撑柱, 二层台,天车台, 副架体,辅助左右双支撑柱,底座,及辅助设备等组成。系统采用驱动精度高、驱动力大的液压驱动方式, 具有整体轻便, 结构紧凑, 作业效率及设备利用率高, 现场施工安装与拆卸方便快捷, 整体搬运迅速, 使用维护成本低, 以及与现有钻机绞车系统, 游动系统相互配合适应性好的特点。可满足当今及以后陆地钻机系统的发展需要。关键词桅型主架体液压缸内支撑柱副架体辅助左右双支撑柱底座液压驱动大尺寸螺纹丝扣连接过盈配合预紧力 0引言石油和天然气埋藏在地下几百米,上千米甚至超过上万米的岩层中。为了寻找油气藏, 开采石油和天然气, 需要钻井, 需要一套俗称钻机的钻井机械设备。而石油井架又是钻井机械的主要组成部分, 用于安放绞车, 天车, 游车, 大钩, 转盘等起升设备和工具, 承受起下钻, 下套管及其他作业所产生的载荷, 提供起下钻及摆放钻柱的操作高度和空间。是一种大型复杂的金属钢架结构, 其杆件多, 受力复杂。近年来随着更复杂的地貌和地质条件下的油气藏的开发, 以及钻井深度的不断增加, 国内外正不断地设计功能更强, 自动化程度更高的新型钻机, 这对于与之相配套井架的强度, 刚度及稳定性的要求越来越高, 同时提高井架的可靠性, 降低成本, 对井架进行优化设计变的越来越重要, 因此本文针对这种现状进行设计研究, 设计了本通用型井架, 达到承载能力由轻到重, 钻探深度由浅到深, 满足了一架多用的目的。 1 技术分析 系统技术要求(1 )整体尺寸;各单件架体尺寸采用最大标准集装箱的尺寸( ), 满足频繁搬迁的要求。结构尽量简化, 降低体积和质量。( 2 )提升载荷;单桅状态 2000 米通用钻机( 1800 KN ) 单桅状态加辅助左右双支柱塔式状态 4000 米通用钻机( 4500 KN ) ,加副井架系统满足 9000 米通用钻机的提升能力( 6750 kN) (3 )适应性;井架本体满足 2000 — 9000 米绞车,天车,游车系统的提升要求, 井架底座满足 2000 — 9000 米转盘尺寸, 副架体内部尺寸符合最大 9000 米游动系统外形尺寸。底座高度 12 米适应各型防喷器的安装要求。封闭的单桅主架体适合内部加热系统, 可在低温环境下工作。(4 )系统动态特性;其塔式架体的特性在强风,地震等极端环境中,具有较好的稳定性和动态响应特性。(5 )安全性;塔式架体和丝扣连接底座有效合成一体,具有完善的安全性能。并左右双支柱内部可设计为快速下滑逃生通道, 以利于二层平台操作人员紧急情况下快速逃生。 主要技术参数系统质量; 100000kg , 主架体 40000kg, 副井架 30000kg 底座 30000kg 最大静载荷; 6750KN 最大钻柱重量; 3250KN 井架顶部跨距(正面侧面); 3m 3m 井架底部跨距; 10m 主架体(长度宽度高度); 13m 5m 5m 主架体伸展高度; 60m 主架体节数; 6节主架体内液压缸(长度根数); 12米4根副架体高度; 48m 副架体节数; 4节天车台(长度宽度高度); 6m 3m 二层台容量(5 ’钻杆); 9000m 二层台高度; 底座( 长度高度); 13m 12m 作业环境下, 满钩载, 无转盘载荷, 满立根载荷组合工况。符合 API Spec 4F 标准( 2008 第3版) ,结构设计计算符合美国钢结构协会 AISC 规范,焊接符合美国焊接学会 ANSI / AWS 规范。 2 系统方案设计 主要结构与功能本型井架系统由主架体, 液压缸, 内支撑柱, 二层台, 天车台, 副架体,辅助左右双支撑柱,底座等组成,结构如图 1 所示。图1 通用型井架系统 1- 绞车 2- 主架体 3- 天车台 4- 副架体 5- 二层台 6- 左右支撑柱 7- 底座 3 41 25图2 无左右支撑柱状态 1- 底座支撑柱 2- 主架体 3- 副架体 4- 天车台 5- 主架体支撑柱入口主架体采用新式设计的桅型井架作为基础,必须先吊装并固定桅型主架体于底座上, 然后利用主架体内部的液压缸液压起升各分段主架体并吊装内部支撑柱。当主架体起竖完成后, 用钻机游动系统吊装上下底座, 副架体及二层台, 最后形成整个井架系统。把整体吨位重的架体与底座分解为小吨位小体积单件, 分开组装, 减小整体提升力。副架体为前开口型, 并与二层台及左右支撑柱共同形成塔式结构。