海洋直立起升式套装井架培训讲义HJJ45046Z.docx

1、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

2、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 51.1 用途 51.2 主要技术参数 5第2章 井架及主要部件 52.1井架主体 82.2二层台 82.3油管台 92.4起升装置 92.5起升装置液压系统 92.6起升导轨 152.7调节支座总成 152.8笼梯平台总成 152.9放空管线总成 162.10大钳平衡重 162.11逃生装置 162.12防坠落装置 162.13套管台 16第3章 井架基段安装 173.1安装调节支座总

3、成 173.2安装井架基段 183.3安装起升装置 203.4安装起升导轨 20第4章 井架安装起升 214.1井架起升方式 234.2安装TC 450天车 234.3安装井架上段 234.4安装井架中上段 234.5连接上段与天车 244.6井架上段、中上段在井架基段内的安装 244.7起升中上段 244.8吊车起吊高度不足时的起升方法 254.9起升中段 254.10起升中下段 264.11起升下段 264.12安装套管台 274.13拆下起升导轨及其附件 284.14安装其余部件 28第5章 井架校正 285.1校正井架 285.2井架左右、前后方向的调整 285.3天车中心与转盘中心的

4、校正 285.4天车梁上井口中心标志与转盘中心的对中 285.5井架校正后的检查 29第6章 井架下放 296.1下放井架的程序 296.2安装起升导轨总成 296.3拆掉管线、笼梯 296.4井架各段的下放 296.5井架各段的拆卸 29第7章 井架的使用和维护保养 297.1井架在钻井作业时的注意事项 297.2 井架钩载范围 307.3井架起升滑轮 307.4 井架构件 307.5 井架的外观检查 307.6损坏标志 307.7损坏构件的修理 307.8井架的防腐保护 317.9井架的环境温度 317.10液压绞车的保护 31第8章 井架的运输和存放 318.1井架的运输 318.2井架

5、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API SPEC 4F和API RP 2A。1.2 主要技术参数1）最大钩载（67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（8.2ft8.69ft）4）

6、底部开裆 9.1449.144m（30ft30ft）5）二层台高度 26.5m（81ft）6）立根容量5in钻杆、28m立根 （240柱）6720m 或5 in钻杆、28m立根 （180柱）5544m 以及8in钻铤、28m立根 （8柱）224m7）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） 54.4 m/s保全设备（无钩载，二层台无靠放立根） 64.7 m/s起放井架 8.3 m/s8）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

7、表1。图1HJJ450/46-Z井架 表1 HJJ450/46-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1JJ7466010100井架体12JJ7466010200二层台13JJ7466010300油管台14JJ7466010400起升装置15JJ7466010500起升导轨16JJ7466010600调节支座总成17JJ7466010700笼梯平台总成18JJ7466010800放空管线总成19JJ7466010900立管夹总成110JJ7466011000立管台111JJ7466011100大钳平衡重212JJ74

8、66011200吊钳滑轮213JJ7466011300防坠落装置114JJ7466011400套管台115JJ7466011500排绳器总成116JJ7466011600导绳轮总成117JJ7466011700水泥管夹总成118JJ7466011800逃生装置119JJ7466011900空气管线总成120JJ7466012000井架照明121JJ7466012100随机工具122JJ7466012200基段安装装置12.1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

9、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 5in钻杆，钻井

10、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

11、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（3in）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 5 in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

12、压站提供液压油，系统压力为16MP，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

13、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

14、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

15、：1) 系统额定工作压力 16MPa 2) 系统额定流量 132L/min3) 工作介质 冬季用YC-N32,夏季YB-N46 4) 油箱容积 1000 L 5) 电机功率 3X22kw6) 液压绞车排量 16526ml/rev7) 液压绞车滚筒直径 344mm8) 液压绞车钢丝绳直径 24mm9) 液压绞车工作绳速 4.5m/min10) 液压绞车额定拉力 150kN 2 检测装置参数： 1) 显示范围 00.0099.99m 2) 高度显示分辨率 0.01m3) 最大作业速度 10 m/min4) 消耗功率 40 5) 使用温度 -35+856) 相对温度 1585(25时)7) 绝缘电阻

16、 508) 耐压 DC1000；min9) 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10甚至更精的滤油车加入，泵站本身配有加油

17、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

18、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.

19、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“

20、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

21、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无压力油或压力未达到使用要求双头键折断配流盘卡死油温过高或油液污染严重检查供油系统拆检更换零件拆卸检修采取相应措施解决马达回转无力和速度迟缓油泵出口压力过低油量不够检查溢流阀、油泵，采取措施解决查出油泵供油不足原因马达爬行液压系统供油不稳定泄漏量不稳定检查系统检查泄漏量，检修马达泄漏大柱塞环磨损配流密封件损坏柱塞与轴承处配合损坏更换柱塞环更换密封件拆检换零件结合面和轴封处渗漏螺

22、栓未拧紧，紧固程度不均匀有关O形圈、油封老化或损坏壳体压力高检查后重新紧固更换密封件检查系统油路是否符合说明书要求异常声响油泵进油口滤油器堵塞有空气进入内部油液被污染，有气泡混入零件损坏外界振动清洗网、滤芯检查有进气部位的密封更换油拆检、更换零件采取防震措施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

23、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)12组合垫33JB982-7753组合垫22JB982-7754组合垫18JB982-7755O形圈 303.1GB1235-7656O形圈 242.4GB1235-7657O形圈 162.4GB1235-7658O形圈 111.9GB1235-7659O形圈 81.9GB1235-7652.6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

24、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

25、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NAT619S+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

26、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：6800mm2）气动绞车起重量：10kN3）起升钢丝绳直径：11mm4）操作台距井口中心距离：950mm2.13.2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P0.8MP。3）气动绞车型号为JQH10/24型，起重量为10kN，钢丝绳直

27、径11mm，提升速度24m/min，滚筒容程量100m，绞车配有制动器（Brake Conroller）。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720014000mm。操作台前端有275 mm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1212.3m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）

28、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25）安放在钻井平台井架支座上，再安装调节座（序1）用螺栓M48255，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9144mm3mm，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M2445，平垫圈24，弹簧垫圈

29、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150525，安全销2066，别针465，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50185（序21），别针465（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150750（见图A.1井架体总图），穿好安全销20170，别针465。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50185;