海洋直立起升式套装井架培训讲义HJJ45046Z.docx
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海洋直立起升式套装井架培训讲义HJJ45046Z
海洋直立起升式套装井架
培训讲义
2006年10月
前言
HJJ450/46-Z井架是海洋石油钻机的重要组成部分之一。
井架安装在固定式海洋钻井平台上，在钻井过程中井架用于安放天车和悬挂游吊系统、进行起下钻具，排放立根、下套管、处理井下事故等作业。
为了使油田有关操作人员熟悉和掌握钻机井架的使用，本培训讲义简要介绍了井架的结构、技术参数、操作维护等内容。
在使用其产品时所需的有关配套设备（或部件的）结构参数和使用维护等项内容以及相关的资料，详见配套设备的使用说明书和其他有关的技术文件。
在使用钻机井架以前，参与此项工作的管理人员、技术人员和操作者应必须仔细阅读本培训讲义及与井架有关的说明书和相关资料，了解并熟悉所有的细节，此外还应具备相应的安全操作知识和技能。
全部的管理工作和具体操作应按照本系统、本单位相关的规章制度要求执行。
目录
前言I
第1章概述5
1.1用途5
1.2主要技术参数5
第2章井架及主要部件5
2.1 井架主体8
2.2 二层台8
2.3 油管台9
2.4 起升装置9
2.5 起升装置液压系统9
2.6 起升导轨15
2.7 调节支座总成15
2.8 笼梯平台总成15
2.9 放空管线总成16
2.10 大钳平衡重16
2.11 逃生装置16
2.12 防坠落装置16
2.13 套管台16
第3章井架基段安装17
3.1 安装调节支座总成17
3.2 安装井架基段18
3.3 安装起升装置20
3.4 安装起升导轨20
第4章井架安装起升21
4.1 井架起升方式23
4.2 安装TC450天车23
4.3 安装井架上段23
4.4 安装井架中上段23
4.5 连接上段与天车24
4.6 井架上段、中上段在井架基段内的安装24
4.7 起升中上段24
4.8 吊车起吊高度不足时的起升方法25
4.9 起升中段25
4.10 起升中下段26
4.11 起升下段26
4.12 安装套管台27
4.13 拆下起升导轨及其附件28
4.14 安装其余部件28
第5章井架校正28
5.1 校正井架28
5.2 井架左右、前后方向的调整28
5.3 天车中心与转盘中心的校正28
5.4 天车梁上井口中心标志与转盘中心的对中28
5.5 井架校正后的检查29
第6章井架下放29
6.1 下放井架的程序29
6.2 安装起升导轨总成29
6.3 拆掉管线、笼梯29
6.4 井架各段的下放29
6.5 井架各段的拆卸29
第7章井架的使用和维护保养29
7.1 井架在钻井作业时的注意事项29
7.2井架钩载范围30
7.3 井架起升滑轮30
7.4井架构件30
7.5井架的外观检查30
7.6 损坏标志30
7.7 损坏构件的修理30
7.8 井架的防腐保护31
7.9 井架的环境温度31
7.10 液压绞车的保护31
第8章井架的运输和存放31
8.1 井架的运输31
8.2 井架的存放32
第1章概述
1.1用途
HJJ450/46-Z井架为垂直伸缩式井架，安装在海洋钻井平台上，是海洋移动模块钻机的重要组成部分，井架与ZJ70D钻机配套使用，用于安放天车，悬挂游动系统，进行起下钻具，排放立根、下套管、处理井下事故等作业。
井架的设计和制造符合美国石油学会标准APISPEC4F和APIRP2A。
1.2主要技术参数
1）最大钩载（6×7绳系，风速30.1m/s，二层台靠满立根） 4500kN
（注：
加速度、冲击、风载及排放立根将降低最大钩载，详见井架铭牌）
2）有效高度46.33m（152ft）
3）顶部开裆（正面/侧面） 2.5/2.65m（8.2ft×8.69ft）
4）底部开裆 9.144×9.144m（30ft×30ft）
5）二层台高度 26.5m（81ft）
6）立根容量 5in钻杆、28m立根 （240柱）6720m
或5½in钻杆、28m立根（180柱）5544m
以及8in钻铤、28m立根（8柱）224m
7）抗风能力：
操作工况（最大钩载，二层台靠满立根） 30.1m/s
等候天气（无钩载，二层台靠满立根） 54.4m/s
保全设备（无钩载，二层台无靠放立根） 64.7m/s
起放井架 ≤8.3m/s
8）自重 132838kg
第2章井架及主要部件
HJJ450/46-Z井架（JJ74660100）结构见图1。
HJJ450/46-Z井架安装图样零、部件明细见表1。
图1HJJ450/46-Z井架
表1HJJ450/46-Z井架总装图零部件明细表
HJJ450/46-Z井架总装图零部件明细表
部件代号
JJ74660100
序号
代 号
名 称
数量
备注
1
JJ7466010100
井架体
1
2
JJ7466010200
二层台
1
3
JJ7466010300
油管台
1
4
JJ7466010400
起升装置
1
5
JJ7466010500
起升导轨
1
6
JJ7466010600
调节支座总成
1
7
JJ7466010700
笼梯平台总成
1
8
JJ7466010800
放空管线总成
1
9
JJ7466010900
立管夹总成
1
10
JJ7466011000
立管台
1
11
JJ7466011100
大钳平衡重
2
12
JJ7466011200
吊钳滑轮
2
13
JJ7466011300
防坠落装置
1
14
JJ7466011400
套管台
1
15
JJ7466011500
排绳器总成
1
16
JJ7466011600
导绳轮总成
1
17
JJ7466011700
水泥管夹总成
1
18
JJ7466011800
逃生装置
1
19
JJ7466011900
空气管线总成
1
20
JJ7466012000
井架照明
1
21
JJ7466012100
随机工具
1
22
JJ7466012200
基段安装装置
1
2.1 井架主体
2.1.1 井架主体由六段组成，分别是上段、中上段、中段、中下段、下段和基段，段与段之间采用销轴连接。
每段井架均由左、右两片组成，两片之间用横梁，斜拉杆、横拉杆以及销轴和高强度螺栓组成一个钢架结构。
2.1.2 井架基段后梁上设有四组导向轮，利用其导向进行井架各段垂直升降。
2.1.3 井架下段与基段之间用四个矩形截面的闩板连接，由退销装置的手轮转动丝杠的进退来移动闩板，进而锁紧井架上段与基段。
2.2 二层台
2.2.1 二层台由台体、操作台、挡杆架、内栏杆、挡风墙等组成。
2.2.2 挡风墙
二层台三面及相对应的井架体上均设有挡风墙，挡风墙高3m，其中在二层台台面上2.4m，台面以下0.6m，挡风墙上铺有热镀锌的瓦楞钢板，在风墙的司钻侧有一个旋转门，是井架工用逃生系统逃生时的通道。
2.2.3 挡杆架
二层台上配有两种（共八个）挡杆架，分别适用于排放5in钻杆和5½in钻杆，钻井操作时根据钻井工程的需要，只能安装其中的一种或两种各装一半。
挡杆架上给排放的每根钻杆立根均设有锁住钻杆的卡板。
为保证操作者的安全，在挡杆架上设有四组可折叠、旋转的铺台，操作者可以在铺台上行走，当某个部位要排放钻杆立根时，将此处的铺台折叠后旋转靠在导绳轮架上，并用绳索捆牢。
2.2.4 气动绞车和导向轮
二层台上配有可远程控制的气动绞车，绞车拉力5kN（0.5tf），操作者随身可携带一个三位四通手动控制阀去控制气绞车上的气动换向阀，控制气绞车的正反转，绞车不工作时，制动系统的制动气缸处于制动装态。
气动绞车底座可旋转360°，并可以用销子锁定任何方位上，以适应不同方位排放钻柱。
二层台体两侧设有导向轮，导向轮可以在导向架上滑动并定位，拉动钻杆或钻铤的绳索可通过导向轮改变拉力方向。
2.3 油管台
当钻井平台用原钻机进行修井作业或试油时，为了使小直径钻杆（＜3½in）或油管柱不失稳，在二层台和钻台之间，距钻台面14.5m处设有油管台，用来支撑钻柱或油管柱的中部。
当使用5in钻杆和5½in钻杆钻井时，可以不安装油管台。
2.4 起升装置
2.4.1 起升装置由液压绞车、起升定滑轮、起升动滑轮和起升大绳等组成，液压绞车设在基段的横梁上，利用两台液压绞车的动力通过钢丝绳和滑轮系统按照上段、中上段、中段、中下段、下段的次序将井架各段升举到工作位置。
2.4.2 液压绞车最大快绳拉力150kN（滚筒外层），由钻井平台上的公共液压站提供液压油，系统压力为16MPａ，流量132L/S。
2.4.3 液压系统设置两个液马达同步检测机构，当两液压绞车不同步时，井架体将倾斜，显示屏上将显示不同步的信息，此时操作者可在操作箱上操作手柄使起升较快的液马达暂停，待井架体垂直后，再同步起升。
2.5 起升装置液压系统
井架起升装置液压系统是配合井架起升装置，完成伸缩式井架各段起升及下放作业的控制系统。
该系统包括液压源、操纵箱、提升液压绞车、同步检测装置及管路附件等。
其中液压源为组合液压站，该液压站可满足液压移动装置、铁钻工和井架起升液压绞车使用的要求。
操纵箱为系统控制中心，完成井架各段起升及下放作业的操作控制，操纵箱含箱体、多路阀、同步阀、压力表等部件。
它既可控制两台绞车同步动作也可实现单台绞车独立动作，从而避免井架提升、下放过程出现卡阻现象。
液压绞车是系统动力执行机构，它主要由液压马达，Z型液压常闭多片式制动器，C型行星齿轮、离合器、卷筒、支承轴、机架等组成。
制动器、行星齿轮箱、离合器等直接安装在卷筒内，卷筒、支承轴、机架根据力学要求设计，具有足够的强度和刚性。
液压动力源通过操纵箱控制，向绞车马达A或B口供油带动马达旋转，再通过C型行星齿轮箱带动绞盘滚筒旋转，从而实现绞车提升下放作业。
液压绞车设机械与液压两套刹车装置，从而提高作业的安全性。
同步检测装置是由先进的单片微控制器,可靠的前、后通道构成的智能化装置。
具有稳定性好，抗干扰能力强，适应性广，精度高、功能全、操作简便等优点。
仪器壳体采用优质铝合金制成，强度好、重量轻、一次仪表双层防护、防水隔爆，抗冲击；显示采用高清晰度液晶显示屏，直观醒目，先进的背光技术降低了对环境照明的要求；轻触式不锈钢按键，灵敏度高，操作手感舒适。
同步检测装置能对液压绞车提升高度进行检测，可使操作人员即时了解当前作业的工作状态。
防止提升井架部件倾斜偏置，提高作业效率。
高响度报警器能对超过预定的侧斜高度进行报警，降低了作业人员的劳动强度。
一次仪表的传感器选用美国EMC公司的超重载防护型2.5in标准工业外壳的725型编码器，确保计量装置在恶劣的环境下正常工作。
2.5.1技术参数
1液压系统参数：
1）系统额定工作压力16MPa
2）系统额定流量132L/min
3）工作介质冬季用YC-N32,夏季YB--N46
4）油箱容积1000L
5）电机功率3X22kw
6）液压绞车排量16526ml/rev
7）液压绞车滚筒直径φ344mm
8）液压绞车钢丝绳直径φ24mm
9）液压绞车工作绳速4.5m/min
10）液压绞车额定拉力150kN
2检测装置参数：
1）显示范围00.00～99.99m
2）高度显示分辨率0.01m
3）最大作业速度≮10m/min
4）消耗功率＜40Ｗ
5）使用温度-35℃～+85℃
6）相对温度15％～85％（25℃时）
7）绝缘电阻＞50ＭΩ
8）耐压 DC1000Ｖ；３min
9）传感器防护等级IP66
2.5.2液压系统原理图
井架起升装置液压系统原理图见图2。
图2井架起升装置液压系统原理图
2.5.3操作
井架起升装置在操作时，司钻必须通过观察操作台仪表，同步检测装置的显示器以及阅读各部件说明书所述的要求、性能等来操作使用。
2.5.3.1加油
液压用油采用受温度影响粘度变化较小，抗泡沫性能较好的抗磨液压油，冬季使用低凝液压油YC-N32或YC-N46，夏季使用抗磨液压油YB-N46。
外购的新液压油（大桶装）是未经处理的不符合液压系统使用不洁净油品。
向油箱中加入时，必须用精度为10µ甚至更精的滤油车加入，泵站本身配有加油过滤装置，只须将其软管放入油桶，打开吸油管路上的球阀即可过滤液压油，其加油量应保证在工作中使液位始终高于油标上的最低液位线。
严禁水或不同种类的油进入液压油中。
2.5.3.2系统启动
1）检查管线连接是否正确，可靠。
2）点动电机，检查电机的旋转方向是否与规定的旋向相同。
3）启动泵，仔细听有无反常声响。
4）按同样方法启动另一台泵。
2.5.3.3系统压力调整
系统压力是由液压源溢流阀设定的。
首先将液压源的溢流阀调压螺杆按逆时针方向松开，然后操作液压绞车旋转并为其加载。
再将溢流阀调压螺杆按顺时针方向慢慢地旋转，监视液压源压力表读数，调节压力至16MPa，然后锁好锁母。
2.5.3.4同步检测装置的设定
本系统的设定，实际上是“当量”的设定。
首先按“电源”键启动检测装置，再按“当量”键进入左侧计量装置的“当量”值设定，按“背光”键对该位的数值进行修改，按“清零”结束对该位数值的修改并进入下一位的修改过程直至四位设置完毕，再按“当量”键结束左侧计量装置的“当量”值设定。
左侧计量装置的“当量”设置完毕后自动进入右侧计量装置的“当量”值设定，设置方法同左侧。
设置完毕后按“当量”键结束全部设置过程。
仪器内部具有记忆电路，可记忆设定数据与工作状态。
下次工作时可按“电源”键打开电源直接进入工作状态。
如果系统数据错误，则需重新进行设定，然后再进入工作状态。
2.5.3.5正常工作
2.5.3.5.1起升作业
1）将钢丝绳固定好并绷紧，按同步检测装置“清零”键，对“左绳长显示器1”和“右绳长显示器2”的显示数值进行清零。
2）将控制箱起升控制手柄置于同步起升位，这时两台绞车同步起升井架，同步检测装置显示两绞车所缠钢丝绳长度。
3）若同步检测装置报警显示两台绞车钢丝绳长度差超过允许值，则应将左右绞车选择手柄置于钢丝绳长度长的绞车位。
这样钢丝绳长度长的绞车将停止转动，待两台绞车钢丝绳长度相等时，再将绞车选择手柄置于中位，完成起升作业。
两台绞车钢丝绳长度差允许值可根据现场工况调整设定。
2.5.3.5.2下放作业
1）将钢丝绳固定好并绷紧，按同步检测装置“清零”键，对“左绳长显示器1”和“右绳长显示器2”的显示数值进行清零。
2）将控制箱起升控制手柄置于同步下放位，这时两台绞车同步下放井架，同步检测装置显示两绞车所缠钢丝绳长度。
3）若同步检测装置报警显示两台绞车钢丝绳长度差超过允许值，则应将左右绞车选择手柄置于钢丝绳长度短的绞车位。
这样钢丝绳长度长的绞车将停止转动，待两台绞车钢丝绳长度相等时，再将绞车选择手柄置于中位，完成下放作业。
注意：
“当量”、“清零”键需在系统停止工作、绞车静止不动时使用。
2.5.4维护
2.5.4.1液压绞车维修
2.5.4.1.1拆卸
1）先将端盖取下。
2）卸下绞盘头内所有螺钉，将绞盘头卸下。
3）分别拆开齿轮箱和液压马达。
2.5.4.1.2安装
安装顺序与拆卸顺序相反。
注意安装时不要将脏东西带入，不要将界面油封的O形圈损坏。
2.5.4.1.3常见故障及排除方法
液压绞车常见故障及排除方法见表2。
表2液压绞车常见故障及排除方法
故障现象
原因分析
排除方法
马达不运转
⑴无压力油或压力未达到使用要求
⑵双头键折断
⑶配流盘卡死
⑷油温过高或油液污染严重
⑴检查供油系统
⑵拆检更换零件
⑶拆卸检修
⑷采取相应措施解决
马达回转无力和速度迟缓
⑴油泵出口压力过低
⑵油量不够
⑴检查溢流阀、油泵，采取措施解决
⑵查出油泵供油不足原因
马达爬行
⑴液压系统供油不稳定
⑵泄漏量不稳定
⑴检查系统
⑵检查泄漏量，检修马达
泄漏大
⑴柱塞环磨损
⑵配流密封件损坏
⑶柱塞与轴承处配合损坏
⑴更换柱塞环
⑵更换密封件
⑶拆检换零件
结合面和轴封处渗漏
⑴螺栓未拧紧，紧固程度不均匀⑵有关O形圈、油封老化或损坏⑶壳体压力高
⑴检查后重新紧固
⑵更换密封件
⑶检查系统油路是否符合说明书要求
异常声响
⑴油泵进油口滤油器堵塞
⑵有空气进入内部
⑶油液被污染，有气泡混入
⑷零件损坏
⑸外界振动
⑴清洗网、滤芯
⑵检查有进气部位的密封
⑶更换油
⑷拆检、更换零件
⑸采取防震措施
2.5.4.2同步检测装置常见故障及排除方法
1）打开电源开关无任何显示：
检查交流电源是否正常。
2）有显示但不正常：
a）检查深度转换装置上连接电缆的连线是否正常．
b）轴角编码器与计量装置之间的连轴器齿轮啮合是否松脱
3）长度显示不准：
a）当量值是否正确．
b）计量轮上钢丝绳是否打滑．
c）轴角编码器与计量装置之间的连轴器齿轮啮合是否松脱．
4）显示无规律跳变：
a）重新设定参数．
b）先关闭电源，重新开启电源该系统自动进入设定状态即可。
2.5.5液压系统常用备件清单
液压系统常用备件见表3。
表3液压绞车常用备件
序号
名称
代号
推荐数量
1
不锈钢耐振压力表
YN60-ZT（0-25MPa）
1
2
组合垫33
JB982-77
5
3
组合垫22
JB982-77
5
4
组合垫18
JB982-77
5
5
O形圈30×3.1
GB1235-76
5
6
O形圈24×2.4
GB1235-76
5
7
O形圈16×2.4
GB1235-76
5
8
O形圈11×1.9
GB1235-76
5
9
O形圈8×1.9
GB1235-76
5
2.6 起升导轨
根据钻井平台设计要求，井架各段安装起升应在司钻控制房上部的导轨上进行，本井架在离钻台面3.63m处设置两组导轨，在两导轨之间有走台连接，可以从司钻侧的梯子、平台或前腿的梯子到导轨梁的工作台上。
2.7 调节支座总成
调节支座总成位于井架底部，它由调节座、调节垫板和100t液压千斤顶等组成。
调节垫板上开有三组U型槽，可以顺利插入调节座与钻井平台的井架支座之间，通过加入不同厚度的调节垫板，来保证井架天车中心对准井口中心。
2.8 笼梯平台总成
2.8.1本井架设两套梯子系统，司钻侧梯子可到达二层台，司钻对侧的梯子可直达天车平台。
2.8.2在基段上设置三组平台，高度分别是3.69m，9.8m，11.8m（基段横梁），在基段横梁与二层台间左、右侧各设一个休息台，二层台与天车台之间设设置一个休息台，休息台在井架起升时折叠到井架体内，起升完成后翻转90°成工作位置。
2.8.3 梯子上均设有方钢管制做的护圈，各平台上设有围栏。
2.9 放空管线总成
井架体上安装一套放空管线，用于将泥浆气体分离器分离出的可燃性气体，排放到天车平台上4m高处，放空管线内径为10in，共分六段，每段管线随井架用管夹固定，井架拆开时，只需卸掉连接法兰的螺栓，管线可随井架体一起运输。
2.10 大钳平衡重
大钳平衡重由导向杆、平衡块、滑轮等组成，通过上、下连接座与井架体相连，吊钳钢丝绳可选NAT6×19S+FC1770（GB/T8918）。
2.11 逃生装置
二层台上操作者在遇到紧急情况需要迅速逃生时，抓住逃生器沿二层台至地面的绷绳迅速滑至地面。
2.12 防坠落装置
防坠落装置是操作人员上下井架时的一种安全保护装置。
主要由双保险挂钩、D型扣、防坠器连接绳及安全带组成。
2.13 套管台
2.13.1 套管台主要技术参数如下：
1）套管扶正台操作台升降范围：
6800mm
2）气动绞车起重量：
10kN
3）起升钢丝绳直径：
Ф11mm
4）操作台距井口中心距离：
950mm
2.13.2 结构描述
1）套管扶正台由气动绞车、导向滑轮、可升降的操作台、导轨、防坠落装置及平台栏杆等组成。
2）由井架上的空气管线给气动绞车提供压缩空气，压缩空气压力P≥0.8MPａ。
3）气动绞车型号为JQH10/24Ⅱ型，起重量为10kN，钢丝绳直径Ф11mm，提升速度24m/min，滚筒容程量100m，绞车配有制动器（BrakeConroller）。
4）操作台
套管扶正台配有一个可升降的操作台，在下套管作业时，操作者站在操作台上扶正套管，便于套管丝扣对准连接。
·气动绞车上的钢丝绳通过导向轮拉动操作台沿导轨滑动，操作台升降范围为6800mm，工作高度距钻台面7200~14000mm。
·操作台前端有275mm宽的可折叠的小台。
·操作台上配有栏杆、防坠落装置、安全带、气动绞车开关，及自锁机构的脚踏开关。
·操作台工作时水平放置，不工作时为了不影响司钻视野，移动至距钻台面12~12.3m处折叠旋至垂直位置。
·操作者可以从梯子或井架基段的横梁上进入操作台。
6）导轨
导轨总长度9340mm，在其侧面间隔320mm设置一个定位块，工作台可以通过自锁机构上的锁头，固定在定位块上。
7）套管台滚轮盒总成
第3章井架基段安装
3.1 安装调节支座总成
按调节支座总成图，将四组调节垫片（序2～5）安放在钻井平台井架支座上，再安装调节座（序1）用螺栓M48×255，垫圈48，螺母M48紧固。
为保证以后安装准确，应复核四个调节座的尺寸，四个调节座在左右和前后方面中心距均为9144mm±3mm，两调节座对角线误差小于5mm。
3.2 安装井架基段
3.2.1 安装基段主体：
1）将左基段水平摆在地面上（或钻台面上）先装横梁上的飘台见附录A中表A.10，用螺栓M24×45，平垫圈24，弹簧垫圈24与基段横梁相连，装好闩板总成（JJ74660101060900）和退销装置（JJ74660101062000）。
2）安装左前腿（序10），穿上销轴Φ150×525，安全销Φ20×66，别针4×65，在左前腿和左基段之间连接好拉杆（序11），左撑杆（序12），横梁（序13），穿好销轴Ф50×185（序21），别针4×65（序23）。
3）用左基段上部的吊耳、起吊该左侧单片，使左基段下支脚和左前腿下支脚与调节支座司钻侧的后、前支座相连，穿上销轴Ф150×750（见图A.1井架体总图），穿好安全销Ф20×170，别针4×65。
4）固定左基段（见图3基段安装装置图）
1-撑杆总成；2-撑杆总成；3-连接座；4-销轴Φ50×185;
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