修井机井架较长 ,重心距旋转轴距离较大 ,重力力矩大 ,导致起升油缸承受载荷大 ,因此井架的起升和降落存在一定的风险 ,而且井架降落时 ,可能产生重力超速现象。通过分析起升油缸回路的工作特点 ,提出采用换向阀节流限速、单向节流阀限速及平衡阀限速 3种方式 ,可有效地防止重力超速现象的发生。最后对起升油缸回路进行了设计计算 ,并指出设计中应注意起升油缸回路中必须设有限速措施、油缸卸载与双缸的终端同步、排出油缸和系统的空气、合理设置末级活塞回缩终端位置及过载保护等问题。

起升油缸是随快移快装钻机一起设计开发的，专门用来起升下放井架和底座，实现钻机的快移快装理念，是快移快装钻机的重要组成部件。从开发到批量生产投入使用以来，起升油缸发生了多起事故，主要集中在上部油缸头折断这种损坏方式，严重影响了快移快装钻机的正常使用。从起升油缸结构和功用着手，探讨如何改善起升油缸的承载环境，分析油缸头事故原因，提出了相应的预防措施。

海洋平台模块钻机中井架是主要设备单元之一,其结构多为桁架钢结构,所用型材品种多、规格多。随着我国海洋油气资源开发脚步的加快,海洋平台模块钻机市场份额逐年增加,石油机械行业对船用高等级型材的需求日益增加。高等级船用角钢质量要求高,目前我国能生产的钢厂较少,通过船级社产品认证的更少,钢材市场高等级船用角钢短缺对海洋平台井架的开发和生产带来了影响,文中提出了解决船用低温高等级角钢短缺的几种思路。

钻机在使用过程中,振动普遍较大,为了从设计源头减小振动,需对钻机井架及底座进行结构动力修改。文中利用灵敏度仿真分析,快速找到影响特定阶次固有频率的结构,通过改变钢结构截面尺寸来调整钻机的固有频率,从而规避激振源的频率区间,减小振动的影响。

API 4F第五版于2020年12月开始生效,该规范明确规定要用合理的方法对钻机结构进行稳定性分析与设计,稳定性分析与设计应按照AISC 360中C部分相关内容进行。直接分析法因其自身的优点,被推荐为首选的稳定性分析方法。STAAD.Pro作为国际上常用的有限元结构设计分析与计算软件,内置了包括美国、德国和中国等国家的标准型材库,并可按照相应的结构规范进行设计。文中通过应用STAAD.Pro软件对石油钻机用井架进行稳定性分析,进一步验证井架的设计满足实际的使用要求。

JU2000E型钻井平台配备的猫道机与钻台相连,可快捷、安全的将钻具和套管送到井口,实现钻井的自动化操作,但在打井组时需频繁移动钻台,每次钻台移动需提前用吊机将其吊起,为提高时效与安全性,提高平台的自动化程度,现设计增加猫道机液压移动装置,从而实现猫道机与井架同步移动。

为了计算在役JJ113/32型井架结构的承载力与剩余疲劳寿命,在现场对该井架进行了静、动态载荷测试。利用I-DEAS软件建立了有限元仿真模型,在测试钩载下二者的结果吻合较好,验证了模型的准确性。经综合分析,井架承载的薄弱杆件位于1号立柱的下部,承受的最大应力小于材料的极限应力值,满足原最大设计钩载的要求。对井架杆件的疲劳寿命的计算结果表明,该井架有较大的寿命安全系数,能够在服役期继续使用。

针对目前地质勘探用岩芯钻机普遍使用的桁架式井架安装繁琐,需要高空作业的现状,参照石油勘探用井架设计了专门适合地质勘探岩芯钻机的新型井架。新型井架采用前开口、三节直立套装结构,整体运输,低位安装,利用钻机自起升,不需要人工攀爬安装。针对岩心钻机的结构特点在井架结构上进行了创新,下段井架采用可张开收回式大腿结构;安装了游动系统钢丝绳调整装置。

介绍了石油钻机井架避雷针防雷原理,根据相关标准对常见的钻机井架避雷系统进行了设计,利用滚球法对避雷针的保护范围进行了详细计算,给出了钻机井架避雷系统安装的结构示意图,并指出了相关注意事项。

基于Workbench分析软件,借助Solid Works三维软件建立齿轮齿条钻机井架模型,计算得到了齿轮齿条钻机井架在各种工况下的变形及应力,为齿轮齿条钻机井架的设计提供了理论支撑。