4F换版对比分析

1、APISpec4F钻井和修井井架、底座规范（PSL1和PSL2第3版与第4版之间的对比分析报告标准变更的部分0.新版标准的生效日期说明；0.1新标准的生效日期与老标准的截止日期；1.1.1原标准和新标准产品范围及适用设备对照表（下划线为变更内容）第3版1范围第4版1范围本规范对石油工业的钻井和修井作业用钢结构规定其要求和给出 建议,为额定结构计算提供统一的方法，并提出二种产品规范等级（PSLa）.本规范适用于所有标准井架、特殊井架、轻便井架、底座和天车 的所有新设计。附录A给出了若干标准的补充要求（SRs），这些要求仅在米购方 规定时才采用。本规范规定了石油工业钻井和修井作业用钢结构的要求和推

2、荐做法，提供了统一 的钢结构鉴定方法以及两种产品规范级别（PSL。本规范适用于本规范生效日期后制造的所有新的钢制塔形井架、桅杆式井架（包括棚绳桅杆式井架和修井机桅杆式井架）、底座和天车总成。附录A规定了只有当采购方指定时才适用的一些标准附加要求（SR。附录B是用于帮助理解和/或应用本API规范的资料性附录。附录C是关于API会标纲要和API会标标志要求的资料性附录。附录D是关于采购指南的资料性附录，用来帮助采购方采购按本API文件要求制造的设备。2、标准第2章一“规范性引用文件”第3版规范性引用标准第4版规范性引用文件API RP 2A-WSD固定式海上平台规划、设计和建造的推荐操作作 法一工

3、作应力设计API RP 2A-WSD海上固定平台规划、设计和建造的推荐操作作法 作应力设计API公报2INT-MET墨西哥湾飓风条件下的临时指南API Bulletin 2INT-MET 墨西哥湾飓风条件临时指南API RP 4G 钻井和修井、井架底座的检查、维护、修理与使用API RP 4G钻井和修井、井架底座的检查、维护、修理与使用的推荐作法API规范8A钻井和采油提升设备规范API Spec 8C钻井和采油提升设备规范（ PSI1和PSI2API Spec 9A钢丝绳规范API RP 9B油田作业用钢丝绳的应用、维护和使用的推荐作法API RP 9B油田作业用钢丝绳的应用、维护和使用的推

4、荐作法AISC 335-89钢结构建筑规范一许用应力设计和塑性设计AISC 335-89结构钢建筑物规范一许用应力设计和塑性设计ASCE/SEI 7-05建筑物及其结构的最小设计载荷ASCE/SEI 7-05建筑物及其他结构的最低设计载荷ASTM A370钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义ASTM A370 钢产品力学性能标准试验方法及定义ASTM A578/A578M特殊用途普通钢板与复合钢板超声直射波检测ASTM A578A578M特殊用途轧制钢板直射束超声检验标准规范AWD D1.1/D1.1M : 2002钢结构焊接规范AWD D1.1/D1.1M钢结构焊接规范ISO 9712无损

5、检测一人员的资格鉴定和认证ISO 10425石油和天然气工业用钢丝绳一验收的最低要求和条件ISO 9712无损检测一人员的资格鉴定和认证ISO 13535石油和天然气工业一钻井和生产设备一提升设备ISO 19901-1第1部分 Metocean设计与操作要点ISO 19901-1第1部分海洋气象设计和运行研究ISO 19902海上固定钢结构3、在产品标准中一术语、定义第3版“术语、定义”第4版“术语、定义”裸钻井构件：钻井结构元件，包括横梁、天车台、适用的起重 把杆。裸钻井构件：钻井结构兀件，包括天车、天车台、天车台人子架。天车组件：安装于塔形井架或轻便井架顶部的定滑轮或滑轮组 件天车总成：安

6、装在塔形井架或桅杆式井架顶部的定滑轮组或其总成。设计基本风速 Vref：在钻井预期位置上相应的重现期内，在10m(33ft)基本高度处3秒阵风的风速，以节为单位。设计参考风速 Vf 在10m (33ft)参考高度，3秒阵风条件下的风速，单位：节， 用于对预期钻井位置合理重现期。安装载荷：起升和降低井架或底座作业时，在轻便井架及其支 撑结构或底座中产生的载何。起升载荷：起升和下放期间，在桅杆式井架及其支撑结构或井架底座上产生的载荷。塔形井架和无棚绳轻便井架的高度：从钻台顶面至天车支承梁底面的最小垂直距离。塔形井架和无棚绳桅杆式井架的高度：从钻台顶面到天车支承梁底面的最小垂直距离。带棚绳轻便井架的

7、高度：从地面至天车支承梁底面的最小垂直 距离。有棚绳桅杆式井架的咼度：从地面到天车支承梁底面的最小垂直距离。轻便井架：横截面为矩形的带一开口面的网格塔形结构。桅杆式井架：横截面为矩形的前开口式格构塔架。轻便井架安装距离： 为便于钻机安装而由制造厂规定的从井口 中心线到井架结构上指定点的距离。桅杆式井架安装距离：为了协助钻机安装而由制造商规疋的从井眼中心线到桅杆式井架结构指定点的距离。抽油杆平台抽油杆吊架：设置于钻台上方井架某高度的平台，用于支承抽油杆抽油杆平台抽油杆悬挂器：位于钻台之上一定距离的平台，用来支承抽油杆修井机桅杆式井架 :设计具有额疋作业值(有或无立根排放或抽油杆)的桅杆式井架注:

8、见表2.底座:传递大钩载荷、钻盘载荷和(或)立根载荷的任何结构.4、产品规范等级:第3版4产品规范等级（PSL）第4版 4产品规范级别本标准对钻井和修井井架、底座建立了有技术和质量要求限定的两种产品规范等级（PSLa）的要求.这些要求反映了目前制造业普通 执行的操作规程.PSL1包括目前制造业普遍执行的操作规程,PSL2包括PSL1的全部要求加上附加要求.本标准确立了钻井和修井结构的两种产品规范级别（PSL）要求,这两种产品规范级别n规定了两种级别的技术和质量要求这些反映了制造业目前普遍执行的作法P SL1包括制造业目前普遍执行的作法.PSL2包括PSL1的所有要求以及附加要求5、标志和信息第

9、3版5标志和信息第4版5标志和信息5.2塔形井架和轻便井架铭牌信息5.2塔形井架和桅杆式井架铭牌信息应提供下列信息：注：修井机桅杆式井架铭牌信息见5.3a）制造厂名称铭牌应提供下列信息：b）制造厂地址a）制造商名称；c）制造日期，含月份和年份；b）制造商地址；d）系列号；c）制造日期，含年和月；e)高度,m(ft);d）编号；f）最大额定静构载，带棚绳时（若适用），应注明游动设备绳数，e)高度，m (ft);KN （短吨）；f）在规定的游车绳数下，带有棚绳时（如适用）的最大额定静构载，KN （短吨）；g）最大额定设计风速，Vdes,在平均海平面或地面上10m （33ft ）基g）在平均还平面或

10、地面之上 10m（33ft）的参考高度，3秒阵风，带有棚绳（如适用），本高度处，以节为单位，阵风持续时间为3秒，带棚绳时（若适用），排放额疋容量立根时的最大额疋设计风速Vdes, m/s（节）；应注明立根的额定排放容量，m/s （节）；h）在海平面或地面之上10m（33ft）的参考高度，3秒阵风，带有棚绳（如适用），不h）最大额定设计风速，Vdes,在平均海平面或地面上10m （33ft）基排放立根时的最大额定设计风速Vdes, m/s（节）；本高度处，以节为单位，阵风持续时间为3秒，带棚绳时（若适用），没有立根排放，m/s （节）；i）塔形井架或轻便井架的基础高于平均海平面或地面的高度，用于

11、i）风载设计所用的平均海平面或地面之上的塔形井架或桅杆式井架底座的高度，风载荷的设计，m （ft）;m(ft);j）API规范4F,第3版；j) API Spec 4F第 4 版;k）制造厂的结构棚绳图，若适用；K）制造商的棚绳图，若适用；1）以下说明：1）下列字样：注意：加速度或冲击、还有立根、抽油杆和风载都将降低最低额定 静载荷m）制造厂的载荷分布图（可以放在井架计算书中）；n）在立根全部排放、游动设备绳数最大时，风速从零改变至最大 额定设计风速Vdes的允许静钩载的曲线图；o）带棚绳的轻便型井架的安装距离，m（ ft）;p）PSL2，若适用；q）由特别SR规定的补充信息，若适用（见附录A

12、）。注意：加速度或冲击、以及排放立根、抽油杆和风载均会降低最大额疋静钩载能 力。m）制造商的载荷分布图（可放在桅杆式井架说明书中）；n）在满额疋立根排放和最大游车绳数下，许用静钩载与各种风速（零到最大额疋 设计风速Vdes ）之间绘制的关系曲线；o）有棚绳桅杆式井架的安装距离，m（ft）；p）PSL2 （若适用）；q）具体附加要求内规定的附加信息，如适用（见附录A）。5.3修井机桅杆式井架铭牌信息应提供下列信息：a）制造商名称；b）制造商地址；c）制造日期，含年和月；d）编号；e）高度，m （ft）;f）在规定的游车绳数下，带有棚绳时（如适用）的最大额定静构载，KN （短吨）；g）在规定的游车

13、绳数下，带有棚绳时（如适用），在桅杆式井架额定立根排放能力和最大额定抽油油杆悬挂能力（KN （短吨），（若适用）是时的许用静钩载，KN （短吨）；h）在平均还平面或地面之上10m（33ft）的参考高度，3秒阵风，带有棚绳（如适用），排放额疋容量立根时的最大额疋设计风速Vdes, m/s（节）；i）在平均海平面或地面之上10m（33ft）的参考高度，3秒阵风，带有棚绳（如适用），不排放立根时的最大额定设计风速Vdes , m/s（节）；j）风载设计所用的平均海平面或地面之上的塔形井架或桅杆式井架底座的高度，m（ft）；k）API规范4F,第4版；l）制造商的棚绳图，如适用；m）下列字样：注意：加

14、速度或冲击、以及排放立根、抽油杆和风载均会降低最大额疋静钩载能力。n)制造商的载荷分布图(可放在桅杆式井架说明书中)；0)在满额定立根排放、但无抽油杆和最大游车绳数下，许用静钩载与各种风速(零到最大额定设计风速 Vdes )之间绘制的关系曲线；p)有棚绳桅杆式井架的安装距离，m(ft);q)PSL2如适用);r)具体附加要求内规定的附加信息，如适用(见附录A)。6、设计载荷第3版7设计载荷第4版7设计载荷 a不包括修井机桅杆式井架（见表 2）。工况设计载荷条件静载荷1(%)钩载荷2(%)转盘载荷(%)立根载荷(%)环境载荷1a操作1001000100100%操作环境1b操作100TE10010

15、0100%操作环境2预期100TE1000100%预期的暴风雨3a不可预期100TE100100100%不可预期的暴风雨3b不可预期100适用时适用时适用时100%地 震4安装100适用时00100%操作环境5运输100适用时0适用时100%运输环境表7.1设计载荷1对于稳定性计算，应按8.8中规定较低的静载荷值。2对于非操作条件下的风环境，适用时，在所有载荷工况中均应考虑全部游动设备和从横梁 上悬挂下来的钻绳的重量(TE)o状况设计载荷条件自重b(%)钩载M(%)转盘载荷(%)立根载荷肛(%)环境载荷f1a作业1001000100100%作业环境1b作业100TE100100100%作业环境

16、2预期100TE1000100%预期风暴环境3a非预期100TE100100100%非预期风暴环境3b非预期100适用时适用时适用时100%地 震4起升100适用时适用时0100%起升环境5运输100适用时适用时适用时100%运输环境表1钻井结构设计载荷ab对于稳定性计算，应按照 8.9考虑自重的下限值。c对于非作业有风环境，如适用，在所有载荷情况下，应考虑天车悬挂的所有游动设备和钻井钢丝绳的重量（TE）d不支撑桅杆式井架或塔形井架的底座不需要按钩载设计，同样地，不支承立根的底座不需要按立根载荷设计。e不钻杆倾角是应考虑的立根载荷的一个组成要素。f环境载荷包括立根设计的所有受风面积，如适用。表

17、2修井机桅杆式井架设计载荷状况设计载荷条件自重a(%)钩载b(%)抽油杆载荷（%）立根载加（%）环境载荷f1a作业10010000100%作业环境1b作业100TBD特定）1000100%作业环境1c作业100TBD特定）100100100%作业环境2预期100TE1000100%预期风暴环境3a非预期100TE100100100%非预期风暴环境3b非预期100适用时适用时适用时100%地 震4起升100适用时00100%起升环境5运输100适用时适用时适用时100%运输环境a对于稳定性计算，应按照 8.9考虑自重的下限值。b对于非作业有风环境，如适用，在所有载荷情况下，应考虑天车悬挂的所有游

18、动设备和钻井钢丝绳的重量（TE）c环境载荷包括立根设计和抽油杆设计的所有受风面积，如适用。7、设计规范第3版8设计规范第4版8设计规范8.1.1总则冰载何和有关的许用应力，在8.6中专门表述。8.1.2风与动载荷应力应力修正因子=1.0为定义5.2n）要求的与风速相对应的允许静构载的铭牌曲线图，米8.1.2风与动应力应力修改系数=1.33为了规定5.2n）或5.3o）要求的许用静载荷与风速之间的铭牌关系曲线，米用的应力用应力修正因子由操作工况下的1.0线性转换到不可预期暴风雨工况下的1.33。8.1.3钢丝绳钢丝绳的规格和型号应符合ISO10425和API 9B的规定。修改系数可以从作业情况的

19、1.0线性过渡到非预期风暴情况的1.33。8.1.3钢丝绳钢丝绳的尺寸和型式应按照API 9A和API 9B的规定。8.3.1.2海上风在墨西哥湾，不可预期风条件的Vref应不小于9.3m/s （ 78节）。8.1.5桅杆式井架和底座起升液缸对于整个起升过程上的预期起升载荷，桅杆式井架和底座起升液缸应按AISC组合屈曲和弯曲安全系数设计。该分析宜考虑液缸安装条件和液缸公差而导致的初始缺陷。8.3.1.3海上风在墨西哥湾，非预期风条件的Vref应不小于40.1m/s （78节）。8.9倾覆和滑动不能满足独立结构要求的结构应结合适当的装置来防止此类运动， 在下钳上贴上共冋的标志。这些装置应讲行额定

20、以便抵御所有载荷 组合情况下的倾覆和滑行载荷（对于风或动力载荷，AISC许用应设计人员应考虑到整个钻井结构上的遮蔽是不均匀的，而且任何个别构件或局部的构件总成可能没有遮蔽。这种考虑应形成文件。设计人员至少应米用全风载Ft分析的构件力和由于构件本身或未遮敝的局部构件总成而产生的构件附加超载计算个别构件的相互作用比率。未遮蔽的构件上的附加载荷计算如下：FmX（1-K sh XG f）8.6冰载荷冰载荷是需要处理的一种特殊载荷条件（如用户规定）。用户负责提供设计准则，包括设计载荷和载荷组合和许用应力修改系数。8.9倾覆和滑动不能满足独立式结构要求的结构，应装有合适的装置，以防止上述运动，包括：a）在

21、滑橇式钻井结构上使用时，这些构件应称为固定卡箍：在AISC许用应力级别，风载或动力载荷不增加三分之一的情况下，这些构件的额定值应能抵抗米用悬力水平不带1/3的增量），载荷组合为用悬挂的垂直活载、设计横 向风载、地震和由于容量运行产牛的动力乘以1.25的系数算得。挂垂直活载、设计横向风力、地震力和因船只运动引起的动力乘以系数1.25计算的所有车载荷组合中的倾覆和滑动车载荷。b） 非固定卡箍的结构构件的额定值应按8.1确定。8、材料第3版9材料第5版9材料10.5焊缝性能对于ASTM和API钢材，相应的焊缝金属和热影响区（HAZ）冲击在 AWS D1.1-2002表C-4.1和C-4.2中规定。对

22、于根据最低 预期操作温度（LAST）选取的国际上的钢材，相应的焊缝金属 和热影响区（HAZ）冲击在ISO 19902 （当已出版时；2005年9 月MWIFQ草案中附录F1）的材料分类方法中规定。第3版 质量控制第4版 质量控制9、质量控制11.10要求确认的过程11.10.1 总则当过程完成后，不能验证最终产品规定的性能时，应要求对下列过程进行确认：无损检测；焊接；热处理。11.10.2热处理如设计中规定了要求的性能，且材料生产鉴定（例如材料试验报告，质量鉴定式样试验等）验证每一生产炉和（或）热处理批已获得要求的性能，则不再要求进一步的确认。如果规定了热处理工艺，但结果并不通过经过该热处理工

23、艺的每一生产炉和/或热处理批材料试验验证，则该热处理工艺应通过式样试验确认，以证明该工艺会稳定地生产设计所要求的性能。 确认方法和结果应形成文件。11.10.3螺栓预紧当设计规定预载时，螺栓预紧应视为要求确认的过程。当上述数值按AISC 335-89中的数值规定时，过程确认按AIS（研究委员会的结构连接文件“结构连接用ASTM A325或 A490螺栓规范”的螺母转角法是可以接受的。10、文件第3版12文件第4版12文件12.3.1说明书制造厂应向采购方提供一套说明书，包括每一钻井或修井结构的运行特性、润滑穿绳图、润滑点。说明书应包括井架和/或底座升高和降低步骤。说明书应包含铭牌的复印图。12

24、.3.1说明书制造商应向采购方提供一套说明书，涵盖每一个钻井或修井井架、底座的作业特点、滑轮穿绳图、基础载何图和要求的地面安全承载压力或最大基础支承载何（如适用，见8.9）、固定卡箍、销和螺栓适当的正确安装说明（见8.9）和润滑点、以及桅杆式井架和/或底座的起升和下放的说明。说明书中应包含铭牌的复制图样。11、附录第3版附录第9页共15页第4版附录附录B条文解释B.8.8.3.3逐渐设计法Fnorm,2 = Fnorm, 1 X （0.51 p +5.7）B.8.9倾覆和滑行钳制夹具的设计载荷对不断增加的倾覆和滑行载荷的曲线图 可以有利地显示非线性或双线性载荷；夹具经历了从没有载荷附录B 注解

25、B.8.8.3.3逐渐法Fnorm,2 = Fnorm, 1 X （0.51 p +57）B.8.9倾覆和滑动固定卡箍设计载荷与递增的倾覆和滑动载荷的关系曲线可能显示载荷高度非线性或双线性；在达到某一载荷级别，克服了重力载荷稳定作用之后，卡箍才有载荷。到克服了重力载荷的自稳作用这样的载荷水平；米用1.25的系数和“灯塔船”的静重来计算钳制夹具的载荷， 其中1.25的系固定卡箍载荷的计算，米用倾覆垂直活载荷滑动载荷施加的载荷系数1.25,以及“空载船”自重；不得增加固定卡箍的许用应力。这一要求确保若风暴事件大于设计情数适用于倾覆垂直活载荷和滑行载荷。不可以增加钳制夹具的况时所引起的过载情况下的稳

26、定性。许用应力，该确保了万一由于暴风雨事件影响大于设计条件允许情况而发生过载时的坚固程度。附录D采购指南当采购方询价或订购时，宜提供下列信息：a）引用本标准；b）引用第三方认证的任何要求、第三方机构名称和认证级别（如适用）；c）引用附录A可供选择的附加要求（SR;低温试验、验证载荷试验及数据手册要求；d）下面给出了 API 4F第4版规范的一些章节号。规定单位：公制 1英制K第4章：产 涵盖设备的主承载件的材料级PSL1PSL2PSL1包括行业普遍执行的作PSL2包括PSL1的所有要求5.2、5.3、5.4API塔形井架或桅杆式井架铭API修井机桅杆式井架铭牌要API底座铭牌要求API天车铭牌

27、要求品规范级别（PS1 攵别和过程控制级别法。和附加要求。和 5.5-API铭牌要召牌要求雯求。求第6章：结构安全级别（SSL其他问题（污染、经济损失和公众关注等）生命安全高中低高中低E1U1E1U1E1U1E1U1E2U2E2U2E1U1E2U2E3U3E=预期环境事件（仅选一个）2=非预期环境事件（仅选一个）每一结构应有两个结构安全级别（SSL第一个是预期环境事件，第二个是非预期环境事件.注:SSL EU2、E1/U3、E2/U3是不切实际的.详细信息见附录 B.6.第7章:设计载荷最大额定静钩载=KN(kips)抽油杆最大额定静钩载=KN(kips)转盘最大额定静载荷=KN(kips)最

28、大额定立根载荷=KN(kips)修井机桅杆式井架抽油杆作业载荷按表 28.1.1:疲劳设计疲劳设计在钻井结构设计中很少起支配作用，采购方要求疲劳设计？8.2:特殊作业载荷按照采购方的要求，是否存在超过表 1或表2的任何特殊作业载荷？如果存在，在下面列出特殊作业载荷：8.3.1.1:陆上风设计准则采购方应规定作业、安装和运输的设计参考风速。作业Vref =节安装Vref =节运输Vref =节注：1 节=1.15mph=0.514m/s可以采用下列一种方法规定预期和非预期的风暴数据：1、采购方直接规定节数；对于钻机作业的陆上区域，规定的预期风速应为3秒阵风，单位：节；在开阔地带10m ( 33f

29、t)高度处测量，相应重现期 50年。非预期风速不应小于预期风速的75%2、通过要求的结构安全级别(SSL见第6章)和结构应作业的不同地区进行规定。制造商应采用公认的权威机构或气象部门提供的数据，确定预期使用地区的相应设计风速。例如：美国大陆可采用ASCE/SEI7-05数据。注意世界上某些地区可能没有现成气象数据可用，这时采购方和制造商宜协商确定相应的设计风速。预期Vref =节非预期Vref =节8.3.1.1:海上风设计准则采购方应规定作业、安装和运输的设计参考风速。作业Vref =节安装Vref =节运输Vref =节注：1 节=1.15mph=0.514m/s对于钻机作业的地方，规定的

30、预期风速应为3秒阵风，单位节，在开阔水面10m (33ft)高度处测量，相应重现期100 年。对于钻机作业的地方，规定的非预期风速应为3秒阵风，单位：节，在开阔水面 10m(33ft)高度处测量，相应重现期100年。可以采用下列一种方法规定预期和非预期的风暴数据：1、采购方直接规定节数。2、通过要求的结构安全级别(SSL见第6章)和结构作业的不同地区进行规定。制造商应采用ISO19901-1的数据，确定相应的设计风速。对于墨西哥湾预期和非预期的海上风暴，风速应从API 2INT-MET获得。对于上述规范没有涵盖的任何地区，参考风速应从公认的权威机构、政府气象部门或符合ISO指南的现场特定研究获

31、得。注意：世界上某些地区可能没有现场气象数据可用，这时采购方和制造商宜协商确定相应的设计风速。预期Vef =节非预期Vref =节8.4:动力载荷采购方应规定各种类型的海洋钻井结构适用的动力载荷组合。海洋动力学目前采用两种输入法。第一种输入法通常按海洋建筑工程术语规定，要求下面列出的数据：纵荡=g横荡=g纵摇=g周期=S横摇=g周期=S升沉=g船舶纵稳心=m( ft)船舶横稳心=m( ft)船舶垂直稳心=m(ft)规定海洋动力学数据的第二种输入法是提供加速度：线性x加速度=m(ft/s2)线性x加速度=m(ft/s2)线性x加速度=m(ft/s2)船舶纵稳心=m(ft)船舶横稳心=m(ft)船舶垂直稳心=m(ft)8.5:地震载荷地震因素是用户所要规定的一种特殊载荷条件，采购方应负责规定钻井装置作业地震带的所有设计准则。如果钻井装置设计用于地震，采购方应在下面提供设计数据。8.6:冰载荷根据API要求，冰载荷是采购方和/或用户所有所规定