第二章钻机起升系统学习目标概述钻机的起升系统实质上是一台重型起重机，它是钻机的核心。它主要由井架钻井架、天车、游车、大钩、游动系统钢绳、绞车和辅助刹车等设备组成。起升系统的作用主要是起下钻具、下套管、控制钻头送进等。2.1井架井架是一种具有一定高度和空间的金属桁架结构。井架是钻采机械的重要组成部分。它在钻井或修井过程中，用于安放天车，悬挂游车、大钩、吊环、吊卡等机具，以及起下、存放钻杆、油管及抽油杆，并需承受井中钻柱重量。因此，对井架的要求如下：1)应具有足够的强度、刚度和整体稳定性。以保证起下一定深度的钻杆柱、套管或油管柱。2)有足够的工作高度和空间，足够的钻台面积。工作高度大，起下立根长度长，速度快，可节省时间。井架上下底应有必要的尺寸，以安装天车，并保证起下操作时游动系统设备畅行无阻；便于在钻台上布置设备，安放工具，方便工人操作，使司钻有良好的视野。3)应保证拆装方便，安全，移动迅速。为此，结构应简单、轻便，并尽可能采用分段或整体运输，水平安装及整体起放的安装移运方法。2.1.1概述1.井架的基本组成及功用1）井架的功用主要用于安放和悬挂天车、游车、大钩、吊环、液气大钳、液压绷扣器、吊钳、吊卡等提升设备与工具，以及起下、存放钻杆，并需承受井中钻柱重量。2）井架的基本组成石油场矿用的各种井架主要由以下几部分组成：（1）井架本体1：空间桁架结构；（2）天车台5：安置天车和天车架；（3）天车架6：安装、维修天车；（4）二层台4：包括井架工进行起下操作的二层台，以及存靠立根的指梁；（5）立管平台2：装拆水龙袋的操作台；（6）工作梯3。2.1.1概述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，亦是设计、选择和使用井架的依据。基本参数主要包括：井架高度、最大钩载、二层台立根容量、抗风能力等。主要技术参数（1）钻台高度9m(30ft)（2）钻台面积12.5m×12.3m(41ft×40.4ft)（3）转盘梁底面高度7.7m(25.3ft)（4）井口中心至滚筒中心线距离3.76m(12.3ft)（5）转盘最大载荷3150kN(700,000lbs)（6）额定立根盒容量（41/2“钻杆、28米立根）180柱(180STANDS)（7）转盘最大载荷与额定立根载荷的最大组合：（8）额定立根载荷1800kN(400,000lbs)JJ□/□-□□2.1.2井架结构类型井架按其主体结构形式可分为四种基本类型：(1)塔形井架；(2)前开口井架；(3)A形井架；(4)桅形井架.1．塔形井架如图所示，塔形井架是一种横截面为正方形或矩形的四棱截锥体空间桁架。井架主体由四扇平面梯形桁架组成,每扇又分为若干桁格，同一高度的四面桁格在空间构成井架的一层，故整个井架也可视为由多层空间桁架组成。塔形井架的主要特点：(1)井架主体部分为封闭结构，整体稳定性好，承载能力大。(2)整个井架由许多单一构件用螺栓联接而成，制造简单，运输方便。(3)井架内部空间大，起下操作方便，安全。(4)拆装工作量大，高空作业不安全，搬迁不方便。塔形井架适用于较少搬迁而要求承载能力大，稳定性好的钻机，如海洋钻机、超深井钻机。——用于海上钻机2.前开口井架前开口井架亦称为Π形井架，如图所示。其主要结构特征是：1)整个井架主体是3～5段焊接结构组成。段间采用锥销定位和螺栓联接。2)通常采取水平拆装，整体起落和分段运输的办法搬迁井架。搬迁方便、安全、迅速。3)因受运输尺寸限制，井架主体截面尺寸较小，使井架内部空间比较狭窄。为了方便游系设备上下运行和立根排放，井架主体作成前扇敞开，横截面为开口矩形(即Π形)的不封闭空间结构，其整体稳定性较塔形井架差而较A形井架优。有的前开口井架最上段作成四边封闭结构以增强其稳定性。4)井架各段两侧桁架结构形式相同，背扇则采用特殊腹杆布置形式，如菱形，以保证司钻视野良好。由于前开口井架具有结构简单，移运、搬迁方便、良好的承载能力和整体稳定性，而成为应用最广泛的陆地钻机井架。如美国陆地钻机几乎全部采用前开口井架。我国制造的各种钻机(从15－60)都可以配置此类井架。3.A形井架它是由两个等截面的空间杆件结构或管柱式结构的大腿靠天车台和二层台及附加杆件连接而成的“A”字形空间结构。大腿的前方或后方有撑杆支承，或在后方用人字架支承。整个井架仍和前开口井架一样，采取地面水平组装，整体起放，分段运输。两个大腿都是由3～5段封闭的焊接结构用螺栓联结的整体结构。大腿断面依所选型材不同，而采取不同的截面形状，一般为矩形或三角形。撑杆有杆系柱结构，矩形断面或管柱结构。A形井架的每根大腿都是封闭的整体结构，承载能力强和稳定性好。井架内部空间大，钻台宽敞，司钻视野开阔。由于两腿间联系较弱，致使井架整体稳定性较差。下图是A形井架