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摘要 依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进展趋势,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,关心左右双支撑柱,底座,及关心设备等组成。系统承受驱动精度高、驱动力大的液压驱动方式,具有整体轻松,构造紧凑,作业效率及设备利用率高,现场施工安装与拆卸便利快捷,整体搬运快速,使用维护本钱低,以及与现有钻机绞车系统,游动系统相互协作适应性好的特点。可满足当今及以后陆地钻机系统的进展需要。
关键词桅型主架体液压缸内支撑柱副架体关心左右双支撑柱底座液压驱动大尺寸螺纹丝扣连接过盈协作预紧力
0 引言
石油和自然气埋藏在地下几百米,上千米甚至超过上万米的岩层中。为了查找油气藏,开采石油和自然气,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局部,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,供给起下钻及摆放钻柱的操作高度和空间。是一种大型简单的金属钢架构造,其杆件多,受力简单。近年来随着更简单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,同时提高井架的牢靠性,降低本钱,对井架进展优化设计变的越来越重要,因此本文针对这种现状进展设计争论,设计了本通用型井架,到达承载力量由轻到重,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
整体尺寸;各单件架体尺寸承受最大标准集装箱的尺寸
〔 〕,满足频繁搬迁的要求。构造尽量简化,降低体积和质量。
提升载荷;单桅状态2023米通用钻机(1800KN)单桅状态加关心左右双支柱塔式状态4000米通用钻机〔4500KN〕,加副井架系统满足9000米通用钻机的提升力量〔6750kN〕
适应性;井架本体满足2023—9000米绞车,天车,游车系统的提升要求,井架底座满足2023—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。
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。
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命通道,以利于二层平台操作人员紧急状况下快速逃命。
主要技术参数
系统质量;100000kg,主架体40000kg,副井架底座30000kg
最大静载荷;6750KN最大钻柱重量;3250KN
井架顶部跨距〔正面 侧面〕;3m3m
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
30000kg
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APISpec4F标准〔2023第3版〕,构造设计计算符合美国钢构造协会AISC标准,焊接符合美国焊接学会ANSI/AWS标准。
系统方案设计
主要构造与功能
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,关心左右双支撑柱,底座等组成,构造如图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
6-左右支撑柱 7-底座
二层台
3
2
5
1
4
图2 无左右支撑柱状态
1-底座支撑柱 2-
5-主架体支撑柱入口
主架体
副架体
天车台
主架体承受式设计的桅型井架作为根底,必需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,最终形成整个井架系统。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构造。
本型目的在于供给一种适用于通用型的石油钻井井架及安装方法,其构造紧凑,占用场地小,更换副架体和与之相适应的绞车,天车,游车大钩,转盘等后,适用于从小到大的各种井深及悬重。除井架本体需重设计外,其绞车,天车,游车大钩,转盘等配套系统可承受现有厂家产品。井架系统为其摆放平台并与之匹配。
其各种井架状态图3-6如下。
图32023米井架状态
图4 4000米井架状态
图56000米井架状态
。