第二章钻机起升系统(第一讲)

第二章钻机的起升系统钻机的起升系统是钻机的核心，它主要由井架、天车、游车、大钩、游动系统钢丝绳和绞车等设备组成。

本章主要介绍这些设备的结构原理、特点、使用及维护。

第一节井架井架是钻机提升系统的重要组成部分之一。

作用：安放和悬挂游动系统、吊环、吊卡等，并承受井中钻柱重量，在起下钻作业时还要存放钻杆或套管。

结构：它是一种具有一定高度和空间的金属桁架结构.因此，井架必须具有足够的承载能力、足够的强度、刚度和整体稳定性。

一、概述1、井架的基本组成石油矿场上使用的各种竞价主要由以下及部分组成：（1）、井架主体：由型钢材、横、斜拉筋组成的空间桁架。

（2）、天车台：用来安防天车及天车架，天车架是供安装、维修天车时起吊天车之用。

天台车上有检修天车的过道，周围有护栏。

（3）、二层台：是由操作台和指梁组成，是起下钻作业时井架工工作场所。

塔形井架二层台在井架内部，其余井架二层台在井架外前侧。

（4）、立管平台：是装拆水龙带的操作台，也是供上井架人员短暂休息的场所。

（5）、工作梯：有盘旋式和直立式两种，是井架工上下井架的通道。

2、井架的基本参数井架的基本参数是反映井架特征和性能的技术指标，是设计、选择和使用井架的依据。

3、井架代号井架代号如下：JJ改进序号，用阿拉伯数字表示井架形式：T-- 塔形井架；K--前开口井架；A--A型井架；W--桅型井架井架有效高度，m井架代号二、井架结构类型虽然用于石油矿场的井架种类繁多，但按其主体结构形式主要可分为塔形井架、前开口井架、A型井架、桅型井架等基本类型。

1塔形井架塔形井架是一种四棱截椎体的金属空间桁架结构，其横截面为正方形，立面为梯形，井架前扇有大门，后扇有绞车大门，主体部分是一个封闭的四棱锥体桁架结构。

每扇平面桁架又分成若干桁格，同一高度的四面桁格在空间构成井架的一层，因此，整个井架可看作是由多层空间桁架所组成的四棱截锥空间桁架结构。

井架的四个大腿和横、斜拉筋都是通过螺栓连接而成的，拆装繁琐，且不安全。

《电驱动钻机》第二章石油钻机概论（中原油田石油工程专升本，第二次课2005.3.3）钻机是用于油气勘探、开发的一整套钻井设备。

第一节钻机的组成一、地面旋转设备主要组成：转盘、水龙头、钻具，顶驱钻机配备有顶驱装置。

作用：转动钻具，带动钻头破碎岩石。

1.转盘（参见图2-1）（1）转盘的作用钻进时—转动钻具；井底动力时—承受反扭矩；起下钻、下套管时—承托钻杆或套管重量；处理事故时，造扣、倒扣(上提)。

（2）转盘的结构①水平轴总成—传递动力水平轴；小伞齿轮；轴承；输入链轮；制动装置(制动棘轮)②转台总成—驱动方钻杆转台；大伞齿轮；主轴承；防跳轴承；方瓦；方补心；泥浆密宫密封装置。

③壳体—连接，储油润滑（靠小锥轮旋转带油）2. 水龙头（1）水龙头的作用①承重—承受钻柱重量②旋转—支承旋转的钻具③耐压—输送高压泥浆（2）结构组成与特点①承重部分：提环；壳体②旋转部分：中心管总成主轴承，防跳轴承；扶正轴承（2个）③轴承布置两扶正轴承分置于主轴承两边（图2-2正轴承间距大，扶正效果好）。

④耐压：鹅颈管；冲管总成冲管总成为快卸密封结构（易损件）浮动冲管（工作时不转动，有轴向窜动。

），Y形液压自密封、快卸结构（参见图3-14）。

二、循环系统设备主要有：钻井泵，钻井液净化、处理调配装置。

作用：清洗井底，携带岩屑，保护井壁，冷却钻头。

为井下动力钻具提供高压动力液。

三、起升系统设备主要有：绞车、天车、游车、大钩、钢绳、井架。

作用：起下钻具、下套管，控制钻压。

上述三大系统是钻机的三大工作机。

四、动力驱动系统有：柴油机组、发动机组、电动机组。

作用：提供动力。

五、传动系统设备联动机组—动力并车。

作用：传递、分配动力。

六、控制系统和监测仪表司钻台、液、气、电控制、仪表各种钻井仪表及随钻测量系统（MWD）。

七、钻机底座安装钻井设备。

钻台底座用于安装井架、转盘，放置立根盒及井口工具及司钻控制台，安装绞车，下方应能容纳必要的井口装置。

石油钻采机械主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计第一节：概述第二节：钻井井身结构第三节：钻机基本参数第二节：起升系统参数第三节：旋转系统参数第四节：循环系统参数第五节：钻机总体参数设计学习目的：掌握石油钻机参数及总体参数设计与计算石油钻采机械主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计第一节：概述石油钻采机械主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计钻机特点：1、起升、旋转、循环三个系统联合的工作机组。

由于各工作机组的作用、工作程序、载荷特性不一样，所以，钻机的传动与控制系统庞大复杂。

石油钻采机械主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计2、钻井操作不连续。

更换钻头、下套管固井、处理事故等。

辅助性操作比重大：非钻进时的起下钻、搬家拆装、故障停机等。

起钻能耗大、下钻产生的能量不能回收，而且需要设备消耗。

3、钻机的工作场所周期性变化。

石油钻采机械主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计钻具组成整套钻具由方钻杆、钻杆及其接头、钻铤和钻头组成。

有时候带有扶正器、减震器等井下工具。

1.方钻杆——钻杆——钻铤——井下工具组合（BHA)2.立根：三立根（28m）；双立根（19m）。

石油钻采机械主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计提高钻井速度的技术措施“钻速”——通常指机械钻速，即在纯钻进周期内每小时钻进的米数。

影响钻速的因素很多，除了组织因素和人的因素之外，主要有：地层特性、钻机性能、泥浆性能、钻头类型、钻压、转速以及水力因素。

钻压—转速—水力因素石油钻采机械主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计1、钻压钻压：当钻压超过岩石抗压强度决定的临界值时，钻速随钻压的提高而直线增长。

单位钻压（ω）：每单位钻头直径的钻压。

普通铣齿牙轮钻头：ω＝10－25 KN/inch；石油钻采机械主讲：马卫国“密封润滑、滑动轴承、镶齿、喷射”四合一优质钻头，可采用大钻压。

ω＝20－40 KN/inch；全钻压：W= ωD头石油钻采机械主讲：马卫国2、转速传统经验：对于一开，使用大尺寸钻头时，一般保持钻头周切线速度V为一常数。

钻机双升式井架及底座起升规程第一章总则第一条为了规范钻机双升式井架及底座的起升作业，确保作业安全和高效，根据国家相关法律法规和标准，制定本规程。

第二条本规程适用于钻机双升式井架及底座起升作业过程中的安全管理和操作规范。

第三条钻机双升式井架及底座起升作业应遵守以下原则：（1）安全第一，预防为主；（2）科学施工，合理布置；（3）操作规范，技术达标；（4）责任明确，协作配合。

第四条钻机双升式井架及底座起升作业应进行详细的安全技术措施和施工方案的编制，并按计划进行前期准备和安全技术交底。

第五条钻机双升式井架及底座起升作业必须经过安全交底后，由受训合格人员组成的专业施工队伍进行操作。

第二章施工准备第六条钻机双升式井架及底座起升前，必须进行相关施工准备工作，包括：（1）对施工现场进行详细勘察和测量，确保施工条件符合要求；（2）清理施工场地，确保没有妨碍起升作业的障碍物；（3）安排专业施工队伍进行操作前的准备工作，包括校验设备、检查工具、整理材料等；（4）制定详细的施工方案，明确起升过程中的各项参数和要求。

第七条钻机双升式井架及底座起升作业前，必须进行安全技术交底，包括：（1）施工现场的安全措施，如安全围栏、安全警示标志等；（2）起升过程中的安全预警和风险控制措施；（3）机械设备的使用方法和各项功能；（4）操作人员的责任和义务。

第八条钻机双升式井架及底座起升作业必须经过严格的设备校验和检查，确保设备完好可用，包括：（1）对各项起升设备进行全面的检查，如齿轮、制动器、液压系统等；（2）检查设备的润滑和维护情况，确保设备正常运行；（3）验证设备的额定载荷和角度范围，确保设备安全使用。

第三章起升作业第九条钻机双升式井架及底座起升作业过程中，必须遵守以下要求：（1）设备应按照正确的顺序启动和停止；（2）设备操作必须由受训合格的专业人员进行，确保操作规范；（3）设备操作过程中，应注意观察和检查设备的运行状况，发现异常及时采取相应措施；（4）严禁超负荷使用设备，确保设备的安全和稳定性；（5）起升过程中，操作人员必须保持通讯畅通，与其他人员保持密切联系。

钻井起升系统使用操作要求提升系统由绞车、井架、天车、游动滑车、大钩及钢丝绳等组成，其中天车、游动滑车、钢丝绳组成的系统通称为游动系统。

主要作用是起下钻具、控制钻压、下套管以及处理井下复杂情况和辅助起升重物。

一、井架井架的用途主要是悬吊和起下钻具，安装天车、游动滑车、大钩、吊环、吊钳、吊卡等起升设备与工具，存放钻具。

井架主要由以下几部分组成：主体、人字架、天车台、二层台、立管台、钻台、井架底座和工作梯。

1. 主体。

包括井架大腿、横拉筋、斜拉筋等。

多为型材组成的空间桁架结构。

若主体失去几何形状或桁架结构被破坏，则整个井架就失去了整体稳定性和承载能力。

2. 人字架。

位于井架的最顶部，可悬挂滑轮，用于吊装、吊卸天车。

3. 天车台。

在井架顶部，用来安放天车。

天车台上有检修天车的过道，周围设有栏杆。

每次在天车台上工作之前，应首先检查天车台周围栏杆是否完好。

4. 二层台。

位于井架中间，塔型井架二层台在井架内部，其余井架二层台在井架外部前侧，它包括井架工的操作台和靠放立柱的指梁。

5. 工作梯。

有盘旋式和直立式两种，是井架工上下井架的通道。

6. 立管平台。

钻工装拆水龙带的操作台。

另外还有钻台的底座等。

目前，在国内外石油矿场上使用的井架种类繁多，但大多数结构型式为塔型、A型、K型井架三种。

1. 塔型井架塔型井架是一种截面为正方形或长方形的四棱锥体空间结构，主体是由四扇平面桁架组成，每扇平面桁架又分成若干个桁格，同一高度的四面桁格在空间构成井架的一层，因而整个井架也可以看作是由许多层空间桁架组成。

我公司使用的大庆Ⅱ型钻机JJ—41型井架就属于这类井架。

其主要特征是井架的横截面为正方形，立面为梯形。

为了工作方便，在井架的前扇下部装有大门，因而前扇下部不能封闭，但是整个井架主体仍是一个封闭的整体结构，所以它的总体稳定性好，承载能力大。

其缺点是拆装井架必须高空作业，安全系数小，拆装时间长。

2. “A”型井架。

目前公司使用的“A”型井架有：MA—32型、JJ300/43型等。