井架的结构及附属设备的作用

1、培训目标及意义1一、培训目标一、培训目标: :达到相关岗位序列要求达到相关岗位序列要求二、培训意义：二、培训意义：1.1.对应的岗位序列要求对应的岗位序列要求钻修井队长：能够准确判断并处理钻修井设备和井控设备的常见故障；钻修井队长：能够准确判断并处理钻修井设备和井控设备的常见故障； 掌握钻修井设备的工作状态，对系统的安全有可靠的评价，保掌握钻修井设备的工作状态，对系统的安全有可靠的评价，保 证钻井作业的正常；证钻井作业的正常；司钻：了解相关钻修井设备的结构、工作原理；司钻：了解相关钻修井设备的结构、工作原理； 掌握钻修井设备的结构、工作原理；日常的检查维护保养知识；掌握钻修井设备的结构、工作原

2、理；日常的检查维护保养知识；培训目标及意义12.2.培训对象培训对象钻修井队长、司钻钻修井队长、司钻二、井架分类二、井架分类一、井架概述一、井架概述三、井架参数三、井架参数四、四、井架附属结构及作用井架附属结构及作用井架概述1 石油钻井用的钻机是一石油钻井用的钻机是一套联合机组。钻机由井架、套联合机组。钻机由井架、绞车、游车、大钩、转盘、绞车、游车、大钩、转盘、钻井泵、动力机组、联动机钻井泵、动力机组、联动机组全套钻井设备及井控、固组全套钻井设备及井控、固控设备、发电机组、液压和控设备、发电机组、液压和空气动力等辅助设备等组成。空气动力等辅助设备等组成。 井架是石油工业的最明井架是石油工业的最

3、明显的标志之一。显的标志之一。（一）概述（一）概述井架概述1 井架是石油工业的最明井架是石油工业的最明显的标志之一。显的标志之一。（一）概述（一）概述上图：生产平台上图：生产平台左图：半潜式钻井平台左图：半潜式钻井平台井架概述1 钻机的提升系统由绞钻机的提升系统由绞车、井架、天车、游车、车、井架、天车、游车、大钩及钢丝绳等组成。大钩及钢丝绳等组成。 井架是钻采机械的重井架是钻采机械的重要组成部分。它在钻井要组成部分。它在钻井或修井过程中，用于安或修井过程中，用于安放天车，悬挂游车、大放天车，悬挂游车、大钩、吊环、吊卡等机具，钩、吊环、吊卡等机具，以及起下、存放钻杆、以及起下、存放钻杆、油管及抽

4、油杆。油管及抽油杆。（一）概述（一）概述井架概述1 因此，对井架的要求是：因此，对井架的要求是： 1)1)应有足够的强度、刚度和应有足够的强度、刚度和整体稳定性。以保证起下一定深度整体稳定性。以保证起下一定深度的钻杆柱、套管或油管柱。的钻杆柱、套管或油管柱。 2)2)足够的工作高度和空间，足够的工作高度和空间，足够的钻台面积。工作高度大，起足够的钻台面积。工作高度大，起下立根长度长，速度快，可节省时下立根长度长，速度快，可节省时间。井架上下底应有必要的尺寸，间。井架上下底应有必要的尺寸，以安装天车，并保证起下操作时游以安装天车，并保证起下操作时游动系统设备畅行无阻；便于在钻台动系统设备畅行无阻

5、；便于在钻台上布置设备，安放工具，方便工人上布置设备，安放工具，方便工人操作，使司钻有良好的视野。操作，使司钻有良好的视野。（一）概述（一）概述井架概述1 3) 3)应保证拆装方便，应保证拆装方便，安全，移动迅速。为此，安全，移动迅速。为此，结构应简单、轻便，并尽结构应简单、轻便，并尽可能采用分段或整体运输，可能采用分段或整体运输，水平安装及整体起放的安水平安装及整体起放的安装移运方法。装移运方法。（一）概述（一）概述井架概述1(1)(1)要经常教育职工爱惜井架，合理使用井架，做好对井架的保养维要经常教育职工爱惜井架，合理使用井架，做好对井架的保养维护，时刻保持井架完好。井架在起升之后和下放以

6、前，要进行彻底护，时刻保持井架完好。井架在起升之后和下放以前，要进行彻底的检查，以证实没有部件发生变形和所有的螺栓齐全紧固并配备合的检查，以证实没有部件发生变形和所有的螺栓齐全紧固并配备合适的锁定垫圈。没有办理安装质量验收和交接手续的井架不能使用。适的锁定垫圈。没有办理安装质量验收和交接手续的井架不能使用。(2)(2)上下绞车时，必须由井队干部负责指挥，力求达到平稳施工。上下绞车时，必须由井队干部负责指挥，力求达到平稳施工。(3)(3)钻井队要定期、定人、定部位对井架进行检查和维护。定期检查钻井队要定期、定人、定部位对井架进行检查和维护。定期检查要求每个白班和下套管前各进行一次。定人检查要求每

7、个班的井架要求每个白班和下套管前各进行一次。定人检查要求每个班的井架工负责检查。定部位检查要求每个井架工各承包一部分井架结构进工负责检查。定部位检查要求每个井架工各承包一部分井架结构进行检查。在风、雨多发季节，钻井队要班班对井架绷绳及绷绳坑进行检查。在风、雨多发季节，钻井队要班班对井架绷绳及绷绳坑进行检查。对天车、猴台、指梁，死绳固定器、转盘、钻机、钻杆盒行检查。对天车、猴台、指梁，死绳固定器、转盘、钻机、钻杆盒大梁、立管台、二层台的固定情况，由井队安全员每周检查一次。大梁、立管台、二层台的固定情况，由井队安全员每周检查一次。对查出的问题，要立即组织整改。对查出的问题，要立即组织整改。（二）井

8、架使用安全注意事项（二）井架使用安全注意事项井架概述1(4)(4)不准随便割、拆、换井架的横梁、拉筋、螺丝、卡子、零件、附不准随便割、拆、换井架的横梁、拉筋、螺丝、卡子、零件、附件。件。(5)(5)下套管之前对井架进行全面检查、整改，钻具要分立两边矗立，下套管之前对井架进行全面检查、整改，钻具要分立两边矗立，尽可能使井架受力平衡。要封闭好指梁，防止大绳进入。下完套管尽可能使井架受力平衡。要封闭好指梁，防止大绳进入。下完套管时，若发现井架无安全保障，应立即将套管坐在转盘上，停止活动时，若发现井架无安全保障，应立即将套管坐在转盘上，停止活动套管。套管。（6 6）注注意意：15001500米以上钻具

9、必须分靠井架两边，以防一边立钻具造米以上钻具必须分靠井架两边，以防一边立钻具造成井架扭曲，没有猴台的立即整改安装。成井架扭曲，没有猴台的立即整改安装。（二）井架使用安全注意事项（二）井架使用安全注意事项二、井架分类二、井架分类一、井架概述一、井架概述三、井架参数三、井架参数四、四、井架附属结构及作用井架附属结构及作用井架分类1井架由井架的主体、人字架、天车台、井架由井架的主体、人字架、天车台、二层台、工作梯、立管平台、钻台和二层台、工作梯、立管平台、钻台和井架底座等几个部分组成，主要用于井架底座等几个部分组成，主要用于安放和悬挂天车、游车、大钩、吊环、安放和悬挂天车、游车、大钩、吊环、液气大钳

10、、液压绷扣器、吊钳、吊卡液气大钳、液压绷扣器、吊钳、吊卡等提升设备与工具。等提升设备与工具。石油矿场上使用的各种井架，主要由石油矿场上使用的各种井架，主要由以下几部分组成：以下几部分组成： (1) (1)主体，多为型材组成的空间桁架主体，多为型材组成的空间桁架结构；结构； (2)(2)天车台，供安放天车和天车架之天车台，供安放天车和天车架之用；用；（一）井架结构（一）井架结构井架分类1(3)(3)天车架，用于安装和维天车架，用于安装和维修天车；修天车；(4)(4)二层台，为井架工进行二层台，为井架工进行起下操作的工作场所，起下操作的工作场所，它包括井架工的操作台它包括井架工的操作台和存靠立根的

11、指梁；和存靠立根的指梁； (5)(5)立管平台，为装拆水立管平台，为装拆水龙带的操作台。龙带的操作台。 (6)(6)工作梯工作梯（一）井架结构（一）井架结构井架分类1塔形井架塔形井架 : : 横截面为正方形或矩形的四棱截锥形空间绗架结构的井架。一般由许横截面为正方形或矩形的四棱截锥形空间绗架结构的井架。一般由许多单一构件用螺栓连接组成，并在井场组装或拆散运移。多单一构件用螺栓连接组成，并在井场组装或拆散运移。自升式井架自升式井架 : : 井架在井场地面水平组装，利用自身配备动力整体起升，分段或整体井架在井场地面水平组装，利用自身配备动力整体起升，分段或整体运输。运输。自升式井架还分为：自升式井

12、架还分为：1 1 前开口式井架前开口式井架 : : 指前扇敞开或大部分敞开，截面为指前扇敞开或大部分敞开，截面为形或包括部分矩形的空间绗架形或包括部分矩形的空间绗架结构的井架。一般由许多单一构件，用焊接和螺栓或销子组装成一整体。结构的井架。一般由许多单一构件，用焊接和螺栓或销子组装成一整体。井架分成数段在井场水平组装，整体起升。井架分成数段在井场水平组装，整体起升。（二）井架分类（二）井架分类井架分类12 A2 A形井架形井架 : : 指整体结构型式呈指整体结构型式呈A A字型，而两大腿为等截面空间杆件结构或管柱式字型，而两大腿为等截面空间杆件结构或管柱式结构的井架。在大腿前方或后方有一对撑杆

13、，以保持井架纵向稳定性。结构的井架。在大腿前方或后方有一对撑杆，以保持井架纵向稳定性。井架在井场地面组装，整体起升。井架在井场地面组装，整体起升。3 3 桅形井架桅形井架: : 由框架结构或管柱式大腿组成整体的或分段的焊接结构井架，可在井由框架结构或管柱式大腿组成整体的或分段的焊接结构井架，可在井场地面组装，整体起升，分段或整体运输。工作时，向井口方向倾立，场地面组装，整体起升，分段或整体运输。工作时，向井口方向倾立，需要用绷绳保持其稳定性。对于车装钻机或修井机，桅架多做成伸缩或需要用绷绳保持其稳定性。对于车装钻机或修井机，桅架多做成伸缩或折叠式。折叠式。（二）井架分类（二）井架分类井架分类1

14、塔形井架塔形井架塔形井架是一种横截面为正方形或塔形井架是一种横截面为正方形或矩形的四棱截锥体空间桁架，井架矩形的四棱截锥体空间桁架，井架主体由四扇平面梯形桁架组成主体由四扇平面梯形桁架组成, ,每每扇又分为若干桁格，同一高度的四扇又分为若干桁格，同一高度的四面桁格在空间构成井架的一层，故面桁格在空间构成井架的一层，故整个井架也可视为由多层空间桁架整个井架也可视为由多层空间桁架组成。组成。塔形井架主要特点为：塔形井架主要特点为： (1)(1)井架主体部分为封闭结构，井架主体部分为封闭结构，整体稳定性好，承载能力大。整体稳定性好，承载能力大。 (2)(2)整个井架由许多单一构件整个井架由许多单一构

15、件用螺栓联接而成，制造简单，运输用螺栓联接而成，制造简单，运输方便。方便。（二）井架分类（二）井架分类井架分类1井架主体由四扇平面梯形桁井架主体由四扇平面梯形桁架组成架组成, ,每扇又分为若干桁每扇又分为若干桁格，同一高度的四面桁格在格，同一高度的四面桁格在空间构成井架的一层，故整空间构成井架的一层，故整个井架也可视为由多层空间个井架也可视为由多层空间桁架组成。桁架组成。 (3) (3)井架内部空间大，起下井架内部空间大，起下操作方便，安全。操作方便，安全。 (4)(4)拆装工作量大，高空作拆装工作量大，高空作业不安全，搬迁不方便。业不安全，搬迁不方便。塔形井架适用于较少搬迁而塔形井架适用于较

16、少搬迁而要求承载能力大，稳定性好要求承载能力大，稳定性好的钻机，如海洋钻机、超深的钻机，如海洋钻机、超深井钻机井钻机（二）井架分类（二）井架分类井架分类12.2.前开口井架前开口井架 前开口井架亦称为前开口井架亦称为形井形井架，其主要结构特征是：架，其主要结构特征是： 1)1)整个井架主体是整个井架主体是3 35 5段段焊接结构组成。段间采用锥销焊接结构组成。段间采用锥销定位和螺栓联接。定位和螺栓联接。（二）井架分类（二）井架分类井架分类12)2)通常采取水平拆装，整体起落和分段运输的办法搬迁井架。搬迁方通常采取水平拆装，整体起落和分段运输的办法搬迁井架。搬迁方便、安全、迅速。便、安全、迅速。

17、 （二）井架分类（二）井架分类井架分类1 3)3)因受运输尺寸限制，井架主体截面尺寸较小，使井架内部空间比较狭窄。因受运输尺寸限制，井架主体截面尺寸较小，使井架内部空间比较狭窄。 为了方便游系设备上下运行和立根排放，井架主体作成前扇敞开，横为了方便游系设备上下运行和立根排放，井架主体作成前扇敞开，横截面为开口矩形截面为开口矩形( (即即形形) )的不封闭空间结构，其整体稳定性较塔形井架差的不封闭空间结构，其整体稳定性较塔形井架差而较而较A A形井架优。形井架优。 有的前开口井架最上段作成四边封闭结构以增强其稳定性。有的前开口井架最上段作成四边封闭结构以增强其稳定性。4)4)井架各段两侧桁架结构

18、形式相同，背扇则采用特殊腹杆布置形式，如菱井架各段两侧桁架结构形式相同，背扇则采用特殊腹杆布置形式，如菱形，以保证司钻视野良好。形，以保证司钻视野良好。 由于前开口井架具有结构简单，移运、搬迁方便、良好的承载能力和由于前开口井架具有结构简单，移运、搬迁方便、良好的承载能力和整体稳定性，而成为应用最广泛的陆地钻机井架。整体稳定性，而成为应用最广泛的陆地钻机井架。 如美国陆地钻机几乎全部采用前开口井架，我国制造的各种钻机如美国陆地钻机几乎全部采用前开口井架，我国制造的各种钻机( (从从151560)60)都可以配置此类井架。都可以配置此类井架。 前开口井架一般采用液压千斤顶调整井架位置，对正井眼中

19、心。前开口井架一般采用液压千斤顶调整井架位置，对正井眼中心。 前开口井架都带有起升用的人字架，利用钻机自身的动力，通过绞车，前开口井架都带有起升用的人字架，利用钻机自身的动力，通过绞车，游动系统，平衡滑轮，人字架起升钢绳，井架下部导向滑轮等完成井架起游动系统，平衡滑轮，人字架起升钢绳，井架下部导向滑轮等完成井架起升和下放升和下放( (图图8-25)8-25)。 井架起升后，人字架便构成井架整体一部分。井架起升后，人字架便构成井架整体一部分。（二）井架分类（二）井架分类井架分类13.A3.A形井架形井架 它是由两个等截面的空间杆件结构它是由两个等截面的空间杆件结构或管柱式结构的大腿靠天车台和二层

20、或管柱式结构的大腿靠天车台和二层台及附加杆件连接而成的台及附加杆件连接而成的“A”A”字字 大腿的前方或后方有撑杆支承，或在大腿的前方或后方有撑杆支承，或在后方用人字架支承。整个井架仍和前后方用人字架支承。整个井架仍和前开口井架一样，采取地面水平组装，开口井架一样，采取地面水平组装，整体起放，分段运输。整体起放，分段运输。两个大腿都是由两个大腿都是由3 35 5段封闭的焊接结段封闭的焊接结构用螺栓联结的整体结构。大腿断面构用螺栓联结的整体结构。大腿断面依所选型材不同，而采取不同的截面依所选型材不同，而采取不同的截面形状，一般为矩形或三角形。撑杆有形状，一般为矩形或三角形。撑杆有杆系柱结构，矩形

21、断面或管柱结构。杆系柱结构，矩形断面或管柱结构。（二）井架分类（二）井架分类井架分类1A A型井架的每根大腿都是封闭型井架的每根大腿都是封闭的整体结构，承载能力强和稳的整体结构，承载能力强和稳定性好。井架内部空间大，钻定性好。井架内部空间大，钻台宽敞，司钻视野开阔。台宽敞，司钻视野开阔。 由于两腿间联系较弱，致由于两腿间联系较弱，致使井架整体稳定性较差。使井架整体稳定性较差。A A形井架大腿结构简单；拆装形井架大腿结构简单；拆装方便，安全，移运迅速；钻台方便，安全，移运迅速；钻台宽敞，司钻视野开阔。但总体宽敞，司钻视野开阔。但总体稳定性较前两种井架为差，适稳定性较前两种井架为差，适用于中深井和

22、深井钻机。用于中深井和深井钻机。（二）井架分类（二）井架分类井架分类1 4 4桅形井架桅形井架 桅形井架是一节或几节杆件桅形井架是一节或几节杆件结构或管柱结构组成的单柱式井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。这架，有整体式和伸缩式两种。这种井架一般利用液压缸或绞车整种井架一般利用液压缸或绞车整体起放，分段或整体运输，拆装体起放，分段或整体运输，拆装移运很方便。移运很方便。（二）井架分类（二）井架分类井架分类1由于井架横截面尺寸小，由于井架横截面尺寸小，为了避免游系设备上下为了避免游系设备上下运行不便，并适应井架运行不便，并适应井架伸缩或折叠的需要，井伸缩或折叠的需要，井架前扇

23、一般做成部分或架前扇一般做成部分或全部敞开的全部敞开的形截面结形截面结构构（二）井架分类（二）井架分类井架分类1同时井架工作时也向井口方向前倾同时井架工作时也向井口方向前倾( (倾角一般在倾角一般在7 7以内以内) )。因此，绷绳成。因此，绷绳成了井架不可缺少的基本支承之一，是桅形井架整体结构的主要特征。了井架不可缺少的基本支承之一，是桅形井架整体结构的主要特征。 桅形井架结构简单，轻便，但承载能力小，只用于车装轻便钻机和桅形井架结构简单，轻便，但承载能力小，只用于车装轻便钻机和修井机。修井机。（二）井架分类（二）井架分类二、井架分类二、井架分类一、井架概述一、井架概述三、井架参数三、井架参数

24、四、四、井架附属结构及作用井架附属结构及作用三、井架参数11 1井架公称高度井架公称高度 : : 塔形井架的公称高度指从大腿底板底面到天车梁底面的垂直高度；前塔形井架的公称高度指从大腿底板底面到天车梁底面的垂直高度；前开口式井架和开口式井架和A A形井架的公称高度是指井架下底支脚孔中心到天车梁底面形井架的公称高度是指井架下底支脚孔中心到天车梁底面的垂直高度；桅形井架的公称高度是指井架前大腿底面底板到天车梁底面的垂直高度；桅形井架的公称高度是指井架前大腿底面底板到天车梁底面的垂直高度。的垂直高度。2 2 井架底尺寸井架底尺寸 : : 沿底板底面的井架各相邻大腿中心轴线之间的水平距离。沿底板底面的

25、井架各相邻大腿中心轴线之间的水平距离。3 3 井架上底尺寸井架上底尺寸 : : 沿天车梁底面的井架各相邻大腿中心轴线之间的水平距离。沿天车梁底面的井架各相邻大腿中心轴线之间的水平距离。4 4 二层台公称高度二层台公称高度 : : 从井架的大腿底板、底面到二层台底面的垂直距离。从井架的大腿底板、底面到二层台底面的垂直距离。5 5 井架大门高度井架大门高度 : : 塔形井架大门高度是指井架大腿底板底面到大门顶面的垂直高度。塔形井架大门高度是指井架大腿底板底面到大门顶面的垂直高度。（一）井架主要参数（一）井架主要参数三、井架参数1表明井架主要特征的基本参数皆与起下作业有关。表明井架主要特征的基本参数

26、皆与起下作业有关。1.1.最大钩载最大钩载 井架的安全承载能力一般常用所配钻机或修井机的最大钩载来表示。井架的安全承载能力一般常用所配钻机或修井机的最大钩载来表示。它是指在没有风载，死绳固定在指定位置，而二层台不存放立根或抽油杆，它是指在没有风载，死绳固定在指定位置，而二层台不存放立根或抽油杆，油管的条件下，大钩所能承受的最大载荷油管的条件下，大钩所能承受的最大载荷( (包括游系系统重量包括游系系统重量) )。 2 2高度高度 井架的名义高度是指从井架大腿底板表面到天车梁底面的垂直高度井架的名义高度是指从井架大腿底板表面到天车梁底面的垂直高度H H，而井架的有效高度则是指从钻台大梁顶平面到天车

27、梁底面的垂直高度。而井架的有效高度则是指从钻台大梁顶平面到天车梁底面的垂直高度。井架的有效高度根据起下钻操作要求和有关设备高度并考虑井架搬迁要求井架的有效高度根据起下钻操作要求和有关设备高度并考虑井架搬迁要求来确定，如游系系统高度来确定，如游系系统高度( (游车上顶到吊卡底面的高度游车上顶到吊卡底面的高度) )、立根极限长度、立根极限长度和防碰安全距离和防碰安全距离( (即防止游车在工作时由于操作失灵碰撞天车的防碰距离即防止游车在工作时由于操作失灵碰撞天车的防碰距离) )等。等。（二）井架基本参数（二）井架基本参数三、井架参数1井架的二层台高度指的是从钻台平面到二层台底面的垂直高度。它取决于井

28、架的二层台高度指的是从钻台平面到二层台底面的垂直高度。它取决于立根长度和二层台操作台的位置。为了便于井架工在二层台摘挂吊卡，应立根长度和二层台操作台的位置。为了便于井架工在二层台摘挂吊卡，应使操作台的底面使操作台的底面( (通常也是二层台底面通常也是二层台底面) )比立根存放在立根盒上的高度低比立根存放在立根盒上的高度低1.81.82.0m2.0m，通常二层台具有两三个不同高度安装位置，以适应不同长度，通常二层台具有两三个不同高度安装位置，以适应不同长度立根操作的需要。立根操作的需要。3.3.二层台容量二层台容量 二层台容量是指二层台指梁二层台容量是指二层台指梁( (装在二层台的最小高度上装在

29、二层台的最小高度上) )所能存放立所能存放立根的数量，用立根根的数量，用立根( (钻杆，油管或抽油杆钻杆，油管或抽油杆) )的总长度来表示。的总长度来表示。 井架的指梁应能满足存放全部立根的需要，所以二层台容量主要取井架的指梁应能满足存放全部立根的需要，所以二层台容量主要取决于指梁高度及其所围抱的有效面积决于指梁高度及其所围抱的有效面积( (存放立根数量存放立根数量) )。 4 4塔形井架上、下底尺寸及大门高度塔形井架上、下底尺寸及大门高度 塔形井架上、下底尺寸是分别指沿天车梁底面和钻台大梁顶面井架大腿塔形井架上、下底尺寸是分别指沿天车梁底面和钻台大梁顶面井架大腿轴线间的水平距离。轴线间的水平

30、距离。（二）井架基本参数（二）井架基本参数二、井架分类二、井架分类一、井架概述一、井架概述三、井架参数三、井架参数四、四、井架附属结构及作用井架附属结构及作用四、井架附属结构及作用11.1.井架大腿井架大腿 : : 井架结构中起主要支承井架结构中起主要支承作用的立柱。一般为两作用的立柱。一般为两个或四个，塔形井架有个或四个，塔形井架有四个大腿即四个大腿即1 1号大腿号大腿( (司司钻侧前大腿钻侧前大腿) )、2 2号大腿号大腿( (司钻对侧前大腿司钻对侧前大腿) )、3 3号号大腿大腿( (司钻对侧后大腿司钻对侧后大腿) )、4 4号大腿号大腿( (司钻侧后大腿司钻侧后大腿) )。（一）井架附属结构及作用（一）井架附属结构及作用四、井架附属结构及作用12.2.二层操作台二层操作台 : : 供井架工供井架工配合进行起下钻操作的配合进行起下钻操作