钻机天车、井架、底座培训手册川油广汉宏华有限公司2005.4目录1培训目的 (1)2概述 (1)3钻机天车 (2)3.1天车的分类 (2)3.1.1顺穿天车 (2)3.1.2花穿天车 (3)3.1.3花穿与顺穿的比较 (4)3.２天车主要结构(例TC315-7) (5)3.３天车主要技术参数 (6)3.４天车的检查、维护保养及故障排除 (7)4钻机井架 (8)4.1井架分类 (8)4.2井架主要结构（例JJ315/45-K2） (10)4.3井架主要技术参数 (11)5钻机底座 (13)5.1底座分类 (13)5.2底座主要结构（例DZ315/9-S3） (15)5.3底座主要技术参数 (15)6保证井架、底座使用安全的一般要求 (16)7井架，底座的安装与调整 (18)7.1地基 (18)7.2基准 (18)7.3自升式井架、底座起放作业 (18)7.4井架的调整 (22)8井架、底座的检查、维护与修理 (23)1培训目的〔1〕了解钻井机械中天车、井架和底座的基本功能。
〔2〕了解钻井机械中天车、井架和底座的设计特点和结构。
〔3〕了解钻井机械中天车、井架和底座的主要技术参数。
〔4〕重点了解钻井机械中天车、井架和底座的安装、调试、维护保养，日常检查，故障及其危害，故障的检查与排除及防止故障发生的措施等。
2概述天车、井架和底座是石油钻机的重要组成部分。
随着不同地貌条件和地质条件下的油气田的勘探开发，按照不同的钻井工艺要求，设计制造出各种不同功能的钻机，因而也就出现了各种不同结构类型的天车、井架和底座。
下面以宏华公司制造的成套钻机ZJ50DBS作为实例，具体介绍钻机的天车、井架和底座的基本功能、结构特点、主要技术参数以及安装、调试、维护保养、日常检查和维修等。
ZJ50DBS钻机配套的天车、井架和底座型号分别为TC315-7、JJ315/45-K2和DZ315/9-S3。
图1（ZJ50DBS在乌兹别克斯坦古德扎克42号井作业）3钻机天车天车是钻机提升系统的固定部分，通过绞车和提升系统组合来完成起下钻杆和下套管以及部分钻机井架底座的起升等作业。
天车由多个定滑轮组成，承受着游动系统的自重与提升下放钻杆和套管等施加于游动系统的载荷，并起到游车到滚筒的快绳的导向作用，是保持钻机结构稳定并承受主要载荷的关键部件。
3.1天车的分类按穿绳方式分，天车可分为顺穿天车和花穿天车，两种穿绳方式各有优缺点。
3.1.1顺穿天车顺穿天车穿绳方式为钢绳经死绳固定器向上从后侧绕上对应侧天车滑轮，然后由天车绕至水平对应游车滑轮，再绕至天车死绳侧的第二个滑轮，从前往后绕至游车最后侧的滑轮，然后经快绳滑轮到滚筒，见图2-1（以绳系为6x7为例）。
顺穿的主滑轮组基本与游车滑轮组平行，为了游车侧面正对二层台，天车的滑轮组略转了一个小角度α＝arctg（游车滑轮中径d/滑轮间距L ），这个角度基本小于8°，钢绳偏角等于arctg（滑轮间距L/H），见图2-2。
2-1 顺穿天车穿绳示意图2-2顺穿天车偏角示意图3.1.2花穿天车花穿天车绕绳方式为（所述方向均为从钻机前场看）：从死绳固定器出来的钢绳经天车右前侧滑轮绕至游车后场方第一个滑轮的右侧，经游车从后场方绕上天车左侧滑轮，再绕至游车前场方第一个滑轮的左侧，经游车从前场绕上天车右侧第二个滑轮，照此绕绳，最后从游车绕上快绳轮或快绳导绳轮，然后到滚筒（见图3-1、3-2）。
该绕绳方式比较复杂，起升井架前游车与天车主滑轮组平行而非提升时的90°夹角，使得绕绳容易出错，操作困难。
花穿天车的主滑轮组与游车成90°，游车外侧钢绳偏角β＝arctg（（游车滑轮中径/2-d）/ h），越靠游车中心钢绳偏角越大，当游车上提高度越大此角度就越大。
图3-1图3-2花穿天车穿绳示意图3.1.3花穿与顺穿的比较花穿钢绳的偏角比顺穿的偏角大，运行时钢绳与滑轮摩擦较为严重，钢丝绳寿命较短，滑轮偏磨严重，游车在高位运行时这种缺陷就更加突出。
花穿天车的钢绳分四角提升游车，形成吊篮式提升，因而游车运行平稳，游车的侧向力小；顺穿，游车易晃动，高速启动和急刹车时游车的倾斜趋势比较明显，游车的倾斜引起其侧向力大，顶驱运行时与导轨摩擦。
花穿的吊篮提升方式无法安装现常用后置导轨顶驱，顺穿对顶驱的安装基本无限制。
对于花穿方式，由于严重摩擦以及钢绳与滑轮边缘的严重挤压，重载时，游车未碰着天车，也可能造成钢绳滑脱断裂，所以当游车离天车较近时，司钻操作应当谨慎。
随着司钻操作水平的提高、具有制动力矩平稳等优点的盘式刹车以及智能化司钻控制台等的广范应用，游车启动、制动、加减速趋于均匀，顺穿方式的游车运行趋于平稳；而花穿方式难以克服其钢绳磨损快，滑轮偏磨严重，绕绳操作复杂以及缺少挂顶驱的空间等缺陷。
虽有些用户仍习惯使用花穿方式，但顺穿方式完全取替花穿的大趋势已经形成。
3.２天车主要结构(例TC315-7)TC315-7天车为顺穿天车，由天车架、轴承座、天车轴、双列圆锥滚子轴承、滑轮、滑轮起重架及栏杆等组成（图4）。
设计制造符合API SPEC 4F及API SPEC 8A，并符合行业标准SY/T5527要求。
〔1〕天车架为焊接结构，主要的两条纵梁和两条斜横梁用Q345B板材焊接而成，主要焊缝进行磁粉探伤。
天车架、天车轴符合API SPEC 4F规范。
〔2〕天车上的快绳从井架后部引入。
〔3〕在滑轮上方有支承在天车架上的护架，可防止钢丝绳从滑轮槽内脱出。
〔4〕滑轮槽和轴承按API SPEC 8A规范设计，最大提升绳系为6×7绳系，钢丝绳直径为φ35mm。
滑轮绳槽经淬火处理，耐磨损，寿命长。
〔5〕每个主滑轮与轴之间装有一个同样的双列圆锥滚子轴承，导向滑轮与轴之间也装有一个LM249747NW/LM249710D（37951K）双列圆锥滚子轴承，它们可保证滑轮容易转动和有较好的平稳性及抗轴向力的作用。
每一个轴承都有一个自己的单独润滑油道，保证轴承润滑充分，使滑轮转动灵活。
〔6〕天车和井架之间的联接用 2 个φ30的定位销定位后，再用12个M30 螺栓固定在井架上。
〔7〕天车上装有滑轮起重架，用于修理天车时吊装滑轮组。
〔8〕天车下方设有带防护网的防碰缓冲木〔9〕设有辅助滑轮组，并可根据需要设捞砂滑轮。
〔10〕天车滑轮完全与其配套的游车滑轮互换。
图4 TC315-7天车3.３天车主要技术参数天车主要技术参数有：最大钩载，钢绳直径，滑轮外径和滑轮数等。
下表为宏华公司生产的系列钻机天车主要技术参数：3.４天车的检查、维护保养及故障排除3．4．1天车在安装和开始工作之前，以及工作期间必须检查：〔1〕检查各滑轮转动是否灵活，有无阻滞现象。
〔2〕检查各螺栓是否有松动，若有松动应及时拧紧。
〔3〕检查栏杆相互间的联接是否可靠，管座上的焊缝有无碰裂现象，若有损坏应及时修补。
〔4〕检查滑轮护架是否被碰坏，是否擦滑轮，影响滑轮转动。
〔5〕检查各滑轮轴承在使用前是否上好润滑脂，在工作期间要按规定时间进行添加润滑脂，并仔细检查润滑油道是否畅通。
〔6〕检查各润滑油道的运转是否正常。
〔7〕检查各润滑轴承的温升，温升不得大于45℃，且最高温度不得大于90℃。
3．4．2滑轮槽的磨损及修复检查：滑轮槽的大小和形状对钢丝绳寿命有很大影响，所以应定期用量规对滑轮槽测量，测量磨损滑轮槽用的量规应符合制造厂的说明书要求。
以TC315-7为例：钢丝绳公称直径d：φ32mm量规半径RC（mm）：16.15±0.038mm经过修复的滑轮槽应符合下列规定：钢丝绳公称直径：φ32mm槽底半径R(mm)：17mm3．4．3保养：:润滑点: 天车轴两端的5个黄油杯,导向滑轮轴轴端的1个黄油杯。
润滑频率及润滑脂：每周润滑一次, 用SY1412-75, 2号锂基脂。
3．4．4天车设计符合API SPEC 4F及8A关于最大负荷额定值在室温下确定，并且当温度抵达0。
F（-18℃）时也是有效的原则。
考虑许多钢在低温下吸收冲击的性能较低，故在低温操作时必须格外小心，所以不推荐在承受额定负荷时，在低于0。
F的温度下使用，除非由API SPEC 4F的补充要求所提出。
3．4．4顺穿天车提升下放时钢绳速度由快绳端到死绳端呈倍数梯减所以使用一段时间进行检修时，将天车和游车的死绳和快绳侧滑轮和轴承倒换一下，可以使得轴承、滑轮的使用寿命均匀。
4钻机井架井架用于安放天车、游车、大钩等起升设备与工具，承受起下钻、下套管及其它作业产生的荷载，提供起下钻及存放管柱操作的高度与空间，是一种塔桅式钢结构物。
井架的主要组成部分：主体、人字架、二层台、立管平台、工作梯等。
井架的性能指标习惯上常以最大静钩载、有效高度、上下底开裆、抗风能力、二层台高度和立根容量等来阐述。
4.1井架分类按井架的结构特点，井架可分为塔型井架、A型井架、K型井架、桅型井架。
4.1.1塔型井架（见图5-1）。
横截面为方形或矩形的空间塔型结构，其四个侧面均为用螺栓连接的杆件组成桁架结构。
这种井架不设起升机构，故只能在垂直位置安装，即要在高空作业，但其稳定性最好。
4.1.2 A型井架（见图5-2）。
它有两个格构式或管柱式大腿，大腿截面有矩形或三角形等，承载能力和整体稳定性都比较好，各段间采用销子连接，井架低位安装，利用人字架或撑杆依靠绞车动力整体起放。
井架前后敞开，司钻视野好，被称为“全视野井架”。
4.1.3 K型井架（见图5-3）。
即前开口井架，前扇敞开，截面为П形空间桁架结构，两侧分片或块焊成若干段，背部是桁架杆系。
各段及各构件间用销子或螺栓连接，可低位安装，利用绞车动力或液缸液力整体起升，具有整体刚性好的优点。
这种井架还可以做成伸缩式井架。
井架符合API Spec 4F规范，允许使用API会标。
4.1.3桅型井架（见图5-4）。
主要用作车装钻机和修井机井架，它是由一段或几段格构式或管柱式大腿组成的空间结构，也可做成伸缩式结构。
工作时向井口方向倾斜3°～8°，需要用绷绳来保持结构的稳定性。
图5-1塔型井架图5-2 A型井架图5-3K型井架图5-4桅型井架4.2井架主要结构（例JJ315/45-K2）JJ315/45-k2井架, 是以H型钢为主要材料的无绷绳K型井架（图6）。
井架型号说明:JJ 315 / 45- K2设计序号（序列号）井架型式：K型有效高度：m最大载荷：kN数/10井架代号图6 JJ315/45-K2井架〔1〕JJ315/45-K2井架为无绷绳K型井架。
井架主体由左、右各段与刚架、斜杆组成K形结构。
（附图4 JJ315/45-K2井架）。
〔2〕井架分四段，段与段之间采用φ60双锥销轴连接。
Ⅰ段长度为10974，Ⅱ至Ⅳ段长度为11225，均满足复杂路段运输。
