CN108952589A - 一种塔式井架起升装置及起升方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塔式井架起升装置及起升方法,属于石油钻采设备领域。该装置包括起升油缸、起升滑轮、导向滑车、起升绳索、提升架、销轴、打销油缸和导轨槽,所述起升油缸与井架起升段连接,所述起升滑轮设置在起升油缸活塞杆的上端,导轨槽设在井架起升段上,导向滑车与导轨槽滑动连接,导向滑车与起升油缸的活塞杆连接,所述起升绳索绕在起升滑轮上,所述起升绳索的一端与井架起升段连接,所述起升绳索的另一端与提升架连接,所述打销油缸水平设置在井架起升段的横梁上,所述销轴与打销油缸的活塞杆连接。利用该装置对塔式井架进行分段起升,避免了传统作业方式中的高空作业和使用大型吊车进行吊装的情形,提高了井架起升的安全性和效率。
Description
技术领域
本发明属于石油钻采设备领域,特别是涉及一种塔式井架起升装置及起升方法。
背景技术
塔式井架作为海洋井架的主要形式,高度通常有40~60m高,其安装方式主要为两种。第一种为单根杆件逐一吊装的方式。这种形式安装过程中,安装人员需要到达每个连接接头部位进行螺栓的安装和紧固,操作过程非常危险,安装效率也极低。第二种方法将井架分为若干段,在岸边组装成包含天车在内的完整井架,然后使用具有足够吊装能力的海洋浮式吊机将井架整体吊装至钻井平台上。而在其他不具备这种起吊能力的场合,就需要一种操作简便,低位操作,不需要大吨位吊车即可完成整套井架起升下放的新型井架起升方式。
发明内容
针对现有技术中存在的不足,本发明的目的是提供一种塔式井架起升装置及起升方法,用于解决塔式井架难以安装且危险性较高的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种塔式井架起升装置,包括起升油缸、起升滑轮、导向滑车、起升绳索、提升架、销轴、打销油缸和导轨槽,所述起升油缸与井架起升段连接,所述起升油缸的活塞杆向上伸出至起升油缸缸体的上方,所述起升滑轮设置在起升油缸活塞杆的上端,所述导轨槽设在井架起升段上,所述导向滑车与导轨槽滑动连接,所述导向滑车与起升油缸的活塞杆连接,所述起升绳索绕在起升滑轮上,所述起升绳索的一端与井架起升段连接,所述起升绳索的另一端与提升架连接,所述打销油缸水平设置在井架起升段的横梁上,所述销轴与打销油缸的活塞杆连接。
导向滑车与井架起升段上设置的导轨槽滑动连接,用于对起升油缸的活塞杆上端进行导向,防止起升油缸的活塞杆出现偏斜卡死;起升油缸的活塞杆向缸体外伸出或者向缸体内回缩,可以带动起升滑轮上下移动,因为起升绳索的一端与井架起升段连接,所以当起升滑轮上下移动时,可以带动提升架上下移动,实现对井架的提升。
优选的,起升绳索的一端与井架起升段通过调节机构连接,所述调节机构的上端与起升绳索连接,所述调节机构的下端与井架起升段连接。
在使用时,需要多个起升装置配合使用,因此需要调节机构对起升绳索进行调节,从而保证各个起升装置的提升架处于同一水平面上,防止对井架起升时出现歪斜。
优选的,所述调节机构为锁具螺旋扣。
调节机构用于调节起升绳索的长度,以及在起升时使各个起升绳索受力均匀。
优选的,所述起升油缸的缸体与井架起升段铰接。
因为井架起升段上的竖向单杆多为倾斜设置,起升油缸的缸体与井架起升段铰接,便于起升油缸缸体的灵活移动,防止出现起升油缸的缸体与活塞杆出现卡死的情况。
优选的,该装置还包括井架平移机构,所述井架平移机构包括拖拽机构、平移导轨、平移小车和拖拽绳索,所述平移导轨铺设在井架基础平台上,且平移导轨延伸至井架的下方,所述拖拽机构设在井架基础平台上,所述平移小车设在平移导轨上,且平移小车与拖拽机构通过拖拽绳索连接。
井架平移机构用于将井架分段平移至井架起升段的下方,便于通过井架起升装置将井架分段起升。
优选的,所述拖拽机构为卷扬机。
优选的,该装置还包括固定导向轮,所述固定导向轮固设在井架起升段上。
固定导向轮设置在井架起升段上,当起升井架上部和井架中段时,固定导向轮用于对井架上部和井架中段进行导向,防止井架上部和井架中段与井架起升段之间出现摩擦。
优选的,该装置还包括轮轴和活动导向轮,井架起升段上设有轴孔,所述轮轴的一端穿设于轴孔内,所述轮轴的另一端与活动导向轮连接。
活动导向轮设置在井架起升段上,当起升井架上部和井架中段时,活动导向轮用于对井架上部和井架中段进行导向,防止井架上部和井架中段与井架起升段之间出现摩擦。
优选的,所述提升架包括提升架本体,所述提升架本体的上端两个耳板,所述两个耳板上均设有一个销孔,所述两个销孔相对设置形成一组对穿孔,所述提升架本体的下端设有两个挂钩,所述两个挂钩的构体上均设有一个螺栓孔,所述两个螺栓孔相对设置形成一组对穿孔。
提升架上设置的销孔用于穿设固定销轴,从而便于起升绳索的端部通过固定销轴与提升架连接。提升架上的两个挂钩用于钩起井架分段,各个井架分段的侧面下端设有凸台,挂钩钩在凸台上即可将井架分段提起。提升架上相对设置的螺栓孔用于穿设固定螺栓,井架分段的下端设有定位孔,当挂钩钩在井架分段侧面下端的凸台上时,固定螺栓穿设于螺栓孔和定位孔内便于对井架分段进行定位,提高了起升井架分段的安全性。
一种塔式井架起升方法,包括以下步骤:
步骤一、将塔式井架进行分段,将塔式井架自上而下划分为井架上部、井架中段和井架起升段,所述井架中段自上而下依次包括第一井架中段、第二井架中段直至第N井架中段;
步骤二、在井架起升段的上端四角均设置一个起升装置;
步骤三、起升井架上部,将井架上部吊装至平移小车上,启动拖拽机构将井架上部拖拽至井架起升段的下方,控制起升油缸使起升油缸的活塞杆向缸体内回缩,将提升架放下,使挂钩钩在井架上部上,控制起升油缸的活塞杆向缸体外伸出,设置在活塞杆上端的起升滑轮向上运动,通过起升绳索带动提升架向上运动,从而将井架上部提起,当井架上部设置的穿销孔与销轴平齐时,控制起升油缸的活塞杆停止上升,控制打销油缸的活塞杆向缸体外伸出,销轴穿设于井架上部的穿销孔内对井架上部进行定位支撑,将平移小车沿平移导轨移出井架起升段的下方;
步骤四、将第一井架中段吊装至平移小车上,控制拖拽机构使平移小车沿平移导轨移至井架起升段的下方,控制起升油缸的活塞杆向缸体内回缩,将提升架放下,使挂钩钩在第一井架中段上,控制起升油缸的活塞杆向缸体外伸出,设置在活塞杆上端的起升滑轮向上运动,通过起升绳索带动第一井架中段向上运动,从而将第一井架中段提起,当第一井架中段的上端到达井架上部的下端时,控制起升油缸的活塞杆停止上升,将第一井架中段的上端与井架上部的下端通过螺栓固定连接,控制打销油缸的活塞杆向缸体内回缩,销轴从井架上部的穿销孔内退出,控制起升油缸的活塞杆向缸体外伸出,设置在活塞杆上端的起升滑轮继续向上运动,通过起升绳索带动提升架向上运动,从而将第一井架中段和井架上部继续向上提起,当第一井架中段设置的穿销孔与销轴平齐时,控制起升油缸的活塞杆停止上升,控制打销油缸的活塞杆向缸体外伸出,销轴穿设于第一井架中段的穿销孔内对第一井架中段进行定位支撑,将平移小车沿平移导轨移出井架起升段的下方;
步骤五,重复步骤四,依次将第二井架中段、第三井架中段直至第N井架中段起升,并将第N井架中段的下端与井架起升段的上端连接。
所述步骤一中,将井架进行分段时,井架上部和井架中段的高度可以自由调整,但是需满足井架上部的高度和各个井架中段的高度均小于井架起升段的高度。优选将两个井架段合并在一起作为一个井架中段。
所述井架中段自上而下依次包括第一井架中段、第二井架中段直至第N井架中段,表示将井架中段划分为N个井架中段。
所述步骤三、步骤四和步骤五中,在对井架上部及井架中段进行起升前,需检查四个提升架是否处于同一水平面上,如果四个提升架不处在同一个水平面上,通过调节机构调整,确保四个提升架处于同一水平面上。
在对井架上部及井架中段进行起升时,需控制各个起升油缸的活塞杆伸出的速度,防止井架上部或井架中段出现歪斜。
步骤三中,在启动起升油缸和打销油缸之前,需要将起升油缸和打销油缸均与外界液压系统通过管道相连通,从而便于通过液压系统控制起升油缸和打销油缸动作。
所有井架段起升完成后,销轴不退出,销轴作为井架起升段与井架中段的承载连接,用于传递从井架顶部传递下来的工作载荷。
本发明的有益效果是:该起升装置结构简单,易于操作,利用该装置起升井架,起升操作均在钻台区域内完成,操作人员不需要登高至天车处进行安装作业,安全性大大提高;并且在将井架分段进行吊装起升,避免使用大吨位吊车进行安装的方法,利用低吨位吊车即可进行协助安装,节省了设备的租赁费用,将井架分段,便于模块化作业,避免将单杆件逐一安装,大大提升了作业效率,节约了井架起升所需的工时。
附图说明
图1为井架起升完成后的示意图。
图2为图1中A区域放大示意图。
图3为井架上部置于移动导轨上的示意图。
图4为井架上部滑动至起升段内部并就位后的侧视图。
图5为图4中B区域放大示意图。
图6为提升架的结构示意图。
图7为井架上部起升后的示意图。
图8为第一井架中段置于安装导轨上的示意图。
图9为第一井架中段平移至井架起升段下方并就位后的示意图。
图10为第一井架中段与井架上部一并起升后的示意图。
图1至图10中:1为起升油缸,2为起升滑轮,3为导向滑车,4为起升绳索,5为提升架,51为提升架本体,52为耳板,53为销孔,54为挂钩,55为螺栓孔,6为销轴,7为打销油缸,8为井架起升段,9为导轨槽,10为横梁,11为调节机构,12为拖拽机构,13为平移导轨,14为平移小车,15为拖拽绳索,16为基础平台,17为固定导向轮,18为活动导向轮,19为井架上部,20为第一井架中段,21为第二井架中段,22为第三井架中段,23为第四井架中段。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施案例来对本发明塔式井架起升装置及起升方法做进一步的详细阐述,以求更为清楚明了地表达本发明的结构特征和具体应用,但不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例:如图1至图10所示,一种塔式井架起升装置,包括起升油缸1、起升滑轮2、导向滑车3、起升绳索4、提升架5、销轴6、打销油缸7和导轨槽9,所述起升油缸1与井架起升段8连接,所述起升油缸1的活塞杆向上伸出至起升油缸1缸体的上方,所述起升滑轮2设置在起升油缸1活塞杆的上端,所述导轨槽9设在井架起升段8上,所述导向滑车3与导轨槽9滑动连接,所述导向滑车3与起升油缸1的活塞杆连接,所述起升绳索4绕在起升滑轮2上,所述起升绳索4的一端与井架起升段8连接,所述起升绳索4的另一端与提升架5连接,所述打销油缸7水平设置在井架起升段8的横梁10上,所述销轴6与打销油缸7的活塞杆连接。
导向滑车3与井架起升段8上设置的导轨槽9滑动连接,用于对起升油缸1的活塞杆上端进行导向,防止起升油缸1的活塞杆出现偏斜卡死;起升油缸1的活塞杆向缸体外伸出或者向缸体内回缩,可以带动起升滑轮2上下移动,因为起升绳索4的一端与井架起升段8连接,所以当起升滑轮2上下移动时,可以带动提升架5上下移动,实现对井架的提升。
作为优选,起升绳索4的一端与井架起升段8通过调节机构11连接,所述调节机构11的上端与起升绳索4连接,所述调节机构11的下端与井架起升段8连接。
在使用时,需要多个起升装置配合使用,因此需要调节机构11对起升绳索4进行调节,从而保证各个起升装置的提升架5处于同一水平面上,防止对井架起升时出现歪斜。
作为进一步的优选,所述起升油缸1的缸体与井架起升段8铰接。
因为井架起升段8上的竖向单杆多为倾斜设置,起升油缸1的缸体与井架起升段8铰接,便于起升油缸1缸体的灵活移动,防止出现起升油缸1的缸体与活塞杆出现卡死的情况。
作为更进一步的优选,该装置还包括井架平移机构,所述井架平移机构包括拖拽机构12、平移导轨13、平移小车14和拖拽绳索15,所述平移导轨13铺设在井架基础平台16上,且平移导轨13延伸至井架的下方,所述拖拽机构12设在井架基础平台16上,所述平移小车14设在平移导轨13上,且平移小车14与拖拽机构12通过拖拽绳索15连接。
井架平移机构用于将井架分段平移至井架起升段8的下方,便于通过井架起升装置将井架分段起升。
作为更进一步的优选,该装置还包括固定导向轮17,所述固定导向轮17固设在井架起升段8上。
固定导向轮17设置在井架起升段8上,当起升井架上部19和井架中段时,固定导向轮17用于对井架上部19和井架中段进行导向,防止井架上部和井架中段与井架起升段之间出现摩擦。
作为更进一步的优选,该装置还包括轮轴和活动导向轮18,井架起升段8上设有轴孔,所述轮轴的一端穿设于轴孔内,所述轮轴的另一端与活动导向轮18连接。
活动导向轮18设置在井架起升段8上,当起升井架上部19和井架中段时,活动导向轮18用于对井架上部19和井架中段进行导向,防止井架上部和井架中段与井架起升段之间出现摩擦。
作为更进一步的优选,所述提升架5包括提升架本体51,所述提升架本体51的上端两个耳板52,所述两个耳板52上均设有一个销孔53,所述两个销孔53相对设置形成一组对穿孔,所述提升架本体51的下端设有两个挂钩54,所述两个挂钩54的构体上均设有一个螺栓孔55,所述两个螺栓孔55相对设置形成一组对穿孔。
提升架5上设置的销孔53用于穿设固定销轴6,从而便于起升绳索4的端部通过固定销轴6与提升架5连接。提升架5上的两个挂钩54用于钩起井架分段,各个井架分段的侧面下端设有凸台,挂钩54钩在凸台上即可将井架分段提起。提升架5上相对设置的螺栓孔55用于穿设固定螺栓,井架分段的下端设有定位孔,当挂钩54钩在井架分段侧面下端的凸台上时,固定螺栓穿设于螺栓孔55和定位孔内便于对井架分段进行定位,提高了起升井架分段的安全性。
下面以45米高的塔式井架为例,对塔式井架起升方法进行介绍。
一种塔式井架起升方法,包括以下步骤:
步骤一、将塔式井架进行分段,将塔式井架自上而下划分为井架上部19、井架中段和井架起升段8,所述井架中段自上而下依次包括第一井架中段20、第二井架中段21、第三井架中段22和第四井架中段23;
步骤二、在井架起升段8的上端四角均设置一个起升装置;
步骤三、起升井架上部19,将井架上部19吊装至平移小车14上,启动拖拽机构12将井架上部19拖拽至井架起升段8的下方,控制起升油缸1使起升油缸1的活塞杆向缸体内回缩,将提升架5放下,使挂钩54钩在井架上部19上,控制起升油缸1的活塞杆向缸体外伸出,设置在活塞杆上端的起升滑轮2向上运动,通过起升绳索4带动提升架5向上运动,从而将井架上部19提起,当井架上部19设置的穿销孔与销轴6平齐时,控制起升油缸1的活塞杆停止上升,控制打销油缸7的活塞杆向缸体外伸出,销轴6穿设于井架上部19的穿销孔内对井架上部19进行定位支撑,将平移小车14沿平移导轨13移出井架起升段8的下方;
步骤四、将第一井架中段20吊装至平移小车14上,控制拖拽机构12使平移小车14沿平移导轨13移至井架起升段8的下方,控制起升油缸1的活塞杆向缸体内回缩,将提升架5放下,使挂钩54钩在第一井架中段20上,控制起升油缸1的活塞杆向缸体外伸出,设置在活塞杆上端的起升滑轮2向上运动,通过起升绳索4带动第一井架中段20向上运动,从而将第一井架中段20提起,当第一井架中段20的上端到达井架上部19的下端时,控制起升油缸1的活塞杆停止上升,将第一井架中段20的上端与井架上部19的下端通过螺栓固定连接,控制打销油缸7的活塞杆向缸体内回缩,销轴6从井架上部19的穿销孔内退出,控制起升油缸1的活塞杆向缸体外伸出,设置在活塞杆上端的起升滑轮2继续向上运动,通过起升绳索4带动提升架5向上运动,从而将第一井架中段20和井架上部19继续向上提起,当第一井架中段20设置的穿销孔与销轴6平齐时,控制起升油缸1的活塞杆停止上升,控制打销油缸7的活塞杆向缸体外伸出,销轴6穿设于第一井架中段20的穿销孔内对第一井架中段20进行定位支撑,将平移小车14沿平移导轨13移出井架起升段8的下方;
步骤五,重复步骤四,依次将第二井架中段21、第三井架中段22和第四井架中段23起升,并将第四井架中段23的下端与井架起升段8的上端连接。
所述步骤一中,将井架进行分段时,第一井架中段20、第二井架中段21、第三井架中段22和第四井架中段23均包括两个井架段,且第一井架中段20、第二井架中段21、第三井架中段22和第四井架中段23的高度均不超过6米。
所述步骤三、步骤四和步骤五中,在对井架上部19及井架中段进行起升前,需检查四个提升架5是否处于同一水平面上,如果四个提升架5不处在同一个水平面上,通过调节机构11调整,确保四个提升架5处于同一水平面上。
在对井架上部19及井架中段进行起升时,需控制各个起升油缸1的活塞杆伸出的速度,防止井架上部19或井架中段出现歪斜。
步骤三中,在启动起升油缸1和打销油缸7之前,需要将起升油缸1和打销油缸7均与外界液压系统通过管道相连通,从而便于通过液压系统控制起升油缸1和打销油缸7动作。
本发明的有益效果是:该起升装置结构简单,易于操作,利用该装置起升井架,起升操作均在钻台区域内完成,操作人员不需要登高至天车处进行安装作业,安全性大大提高;并且将井架分段进行吊装起升,避免使用大吨位吊车进行安装的方法,利用低吨位吊车即可进行协助安装,节省了设备的租赁费用,将井架分段,便于模块化作业,避免将单杆件逐一安装,大大提升了作业效率,节约了井架起升所需的工时。
Claims (8)
1.一种塔式井架起升装置,其特征在于,该装置包括起升油缸(1)、起升滑轮(2)、导向滑车(3)、起升绳索(4)、提升架(5)、销轴(6)、打销油缸(7)和导轨槽(9),所述起升油缸(1)与井架起升段(8)连接,所述起升油缸(1)的活塞杆向上伸出至起升油缸(1)缸体的上方,所述起升滑轮(2)设置在起升油缸(1)活塞杆的上端,所述导轨槽(9)设在井架起升段(8)上,所述导向滑车(3)与导轨槽(9)滑动连接,所述导向滑车(3)与起升油缸(1)的活塞杆连接,所述起升绳索(4)绕在起升滑轮(2)上,所述起升绳索(4)的一端与井架起升段(8)连接,所述起升绳索(4)的另一端与提升架(5)连接,所述打销油缸(7)水平设置在井架起升段(8)的横梁(10)上,所述销轴(6)与打销油缸(7)的活塞杆连接。
2.根据权利要求1所述的一种塔式井架起升装置,其特征在于,起升绳索(4)的一端与井架起升段(8)通过调节机构(11)连接,所述调节机构(11)的上端与起升绳索(4)连接,所述调节机构(11)的下端与井架起升段(8)连接。
3.根据权利要求1所述的一种塔式井架起升装置,其特征在于,所述起升油缸(1)的缸体与井架起升段(8)铰接。
4.根据权利要求1所述的一种塔式井架起升装置,其特征在于,该装置还包括井架平移机构,所述井架平移机构包括拖拽机构(12)、平移导轨(13)、平移小车(14)和拖拽绳索(15),所述平移导轨(13)铺设在井架基础平台(16)上,且平移导轨(13)延伸至井架的下方,所述拖拽机构(12)设在井架基础平台(16)上,所述平移小车(14)设在平移导轨(13)上,且平移小车(14)与拖拽机构(12)通过拖拽绳索(15)连接。
5.根据权利要求1所述的一种塔式井架起升装置,其特征在于,该装置还包括固定导向轮(17),所述固定导向轮(17)固设在井架起升段(8)上。
6.根据权利要求1所述的一种塔式井架起升装置,其特征在于,该装置还包括轮轴和活动导向轮(18),井架起升段(8)上设有轴孔,所述轮轴的一端穿设于轴孔内,所述轮轴的另一端与活动导向轮(18)连接。
7.根据权利要求1所述的一种塔式井架起升装置,其特征在于,所述提升架(5)包括提升架本体(51),所述提升架本体(51)的上端两个耳板(52),所述两个耳板(52)上均设有一个销孔(53),所述两个销孔(53)相对设置形成一组对穿孔,所述提升架本体(51)的下端设有两个挂钩(54),所述两个挂钩(54)的构体上均设有一个螺栓孔(55),所述两个螺栓孔(55)相对设置形成一组对穿孔。
8.一种塔式井架起升方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、将塔式井架进行分段,将塔式井架自上而下划分为井架上部(19)、井架中段和井架起升段(8),所述井架中段自上而下依次包括第一井架中段(20)、第二井架中段(21)直至第N井架中段;
步骤二、在井架起升段(8)的上端四角均设置一个起升装置;
步骤三、起升井架上部(19),将井架上部(19)吊装至平移小车(14)上,启动拖拽机构(12)将井架上部(19)拖拽至井架起升段(8)的下方,控制起升油缸(1)使起升油缸(1)的活塞杆向缸体内回缩,将提升架(5)放下,使挂钩(54)钩在井架上部(19)上,控制起升油缸(1)的活塞杆向缸体外伸出,设置在活塞杆上端的起升滑轮(2)向上运动,通过起升绳索(4)带动提升架(5)向上运动,从而将井架上部(19)提起,当井架上部(19)设置的穿销孔与销轴(6)平齐时,控制起升油缸(1)的活塞杆停止上升,控制打销油缸(7)的活塞杆向缸体外伸出,销轴(6)穿设于井架上部(19)的穿销孔内对井架上部(19)进行定位支撑,控制拖拽机构(12)使平移小车(14)沿平移导轨(13)移出井架起升段(8)的下方;
步骤四、将第一井架中段(20)吊装至平移小车(14)上,控制拖拽机构(12)使平移小车(14)沿平移导轨(13)移至井架起升段(8)的下方,控制起升油缸(1)的活塞杆向缸体内回缩,将提升架(5)放下,使挂钩(54)钩在第一井架中段(20)上,控制起升油缸(1)的活塞杆向缸体外伸出,设置在活塞杆上端的起升滑轮(2)向上运动,通过起升绳索(4)带动第一井架中段(20)向上运动,从而将第一井架中段(20)提起,当第一井架中段(20)的上端到达井架上部(19)的下端时,控制起升油缸(1)的活塞杆停止上升,将第一井架中段(20)的上端与井架上部(19)的下端通过螺栓固定连接,控制打销油缸(7)的活塞杆向缸体内回缩,销轴(6)从井架上部(19)的穿销孔内退出,控制起升油缸(1)的活塞杆向缸体外伸出,设置在活塞杆上端的起升滑轮(2)继续向上运动,通过起升绳索(4)带动提升架(5)向上运动,从而将第一井架中段(20)和井架上部(19)继续向上提起,当第一井架中段(20)设置的穿销孔与销轴(6)平齐时,控制起升油缸(1)的活塞杆停止上升,控制打销油缸(7)的活塞杆向缸体外伸出,销轴(6)穿设于第一井架中段(20)的穿销孔内对第一井架中段(20)进行定位支撑,控制拖拽机构(12)使平移小车(14)沿平移导轨(13)移出井架起升段(8)的下方;
步骤五,重复步骤四,依次将第二井架中段(21)、第三井架中段(22)直至第N井架中段起升,并将第N井架中段的下端与井架起升段(8)的上端连接。
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