CN112282659A - 一种销孔与端面组合连接式井架的制作方法 - Google Patents

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王德锋
张孜明
樊福磊
赵国瑞
伦淑勇
贾宝言
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B15/00—Supports for the drilling machine, e.g. derricks or masts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables

Abstract

本发明涉及石油钻机井架制造技术领域，具体地涉及一种销孔与端面组合连接式井架的制作方法，其井架主体包括多段井架单段连接，井架单段之间通过连接结连接；连接结包括单耳座、限位板、双耳板和圆柱销轴；本发明通过双耳板、单耳座及限位板提前加工贴合面、工艺拉筋固定、整体加工、整体组对焊接，来保证双耳板和单耳座销孔同心且贴合面紧密贴合；在井架各单段连接定位并焊接完成后再去除工艺拉筋，销孔与产品圆柱销轴直径的差值补偿了去除工艺拉筋后单耳座及双耳板的焊接变形量；保证了井架连接组装后井架单段与单段间的贴合面紧密贴合，销轴不承受剪切力；保证井架承载能力、稳定性及使用寿命。

Description

一种销孔与端面组合连接式井架的制作方法
技术领域
本发明涉及石油钻机井架制造技术领域，具体地涉及一种销孔与端面组合连接式井架的制作方法。
背景技术
井架是石油钻机的重要组成部分，主要用于安放天车、游车、大钩等起升设备，安放和悬挂立管、水龙头、水龙带等泥浆循环设备及工具，承受起下钻、下套管、打捞及其他作业所产生的载荷，提供起下钻及存放立根操作的高度和空间。
多节连接式石油钻机井架是其中的一种结构形式，其井架主体由井架下段、若干节井架中段、井架顶段等井架单段组成，井架顶段与中段、中段与中段、中段与下段之间采用圆柱销和端面共同定位和连接，井架单段为横截面为正方形或矩形的框架结构，前面敞开，四角为起主要承载作用的主腿，主腿材料一般选用无缝方管或矩形管、H型钢、工字钢等，主承载面为主腿端面或焊接在主腿上面的耳座、耳板或限位板间的贴合面。连接时，首先要求井架单段的承载面对正且贴合紧密，且圆柱销得以顺利穿入以连接井架各段；其次，要求处于工作状态的井架的贴合面紧密贴合且对正，圆柱销不受剪切力。满足以上要求的关键是耳板孔径与销轴直径的公差配合和对耳板、限位板相对位置的确定。
现有技术进行井架单段连接时，采用先定位上段双耳板位置并焊接，然后穿入公称直径较连接耳板销孔孔径相等或小或大的工艺销轴定心连接单耳座与双耳板，使用调紧工装，使井架单段间贴合面贴合紧密后，确定下段上单耳座位置并焊接。井架工作时使用产品销轴连接，产品销轴直径比耳板销孔直径小1.3-1.75mm，采用这种方法连接，目的是解决在井架安装使用过程中销轴穿取困难的问题。由于井架在制作过程中焊接变形的存在和销轴与销孔配合采用间隙配合这两个原因，连接组装后的井架单段与单段间的贴合面贴合不紧密，销轴受连接耳板剪切力。在使用过程中，由于工况原因使销孔或销轴变形，久而久之造成井架承载能力和稳定性快速下降，使用寿命和安全性降低。此外，由于单耳座与双耳座构成的连接形式原因，与销轴结合的表面面积较大，工艺销轴由于耳板焊接变形的原因在定位焊接完单耳座后往往面临抽销困难的问题，制作过程繁琐，且费时费力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种销孔与端面组合连接式井架的制作方法，该方法能够保证井架单段与单段间贴合面对正且贴合紧密，井架承载能力和稳定性好，并且具有稳定性高、操作简便、省时省力的特点。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种销孔与端面组合连接式井架的制作方法，其井架主体包括多段井架单段连接，井架单段之间通过连接结连接；连接结包括单耳座、限位板、双耳板和圆柱销轴；具体包括以下工艺步骤：
(1)将两个限位板分别与单耳座的两侧焊接，加工限位板上的贴合面，使两限位板上的两贴合面处于同一平面上；
(2)将两个双耳板之间通过工艺拉筋固定牢固，加工双耳板端部的贴合面，使两双耳板端部的两贴合面处于同一平面上；
(3)将限位板与双耳板对正，并使两限位板上的两贴合面分别与两双耳板端部的两贴合面紧密贴合，再用工艺拉筋固定牢固，成一整体；
(4)加工连接结的单耳座和双耳板的销孔；
(5)将连接结的双耳板与井架单段a主腿定位焊接；
(6)将连接结的单耳座连同井架单段a的整体与相邻的井架单段b对正定位，焊接单耳座与井架单段b的焊缝；
(7)将圆柱销轴穿入销孔，进行井架各段的连接。
进一步的，在步骤(5)和步骤(6)中，所述井架单段a与井架单段b相邻，且井架单段a位于井架单段b上方；或所述井架单段a与井架单段b相邻，且井架单段a位于井架单段b下方，本发明对井架单段a和井架单段b的上下位置不做限制。
进一步的，本发明对所述步骤(1)和步骤(2)的执行顺序不做限制，可以先执行步骤(1)，再执行步骤(2)，或先执行步骤(2)，再执行步骤(2)，或步骤(1)和步骤(2)同时执行。
进一步的，所述连接结在井架主体各段连接并焊接完成后将各工艺拉筋去除。
进一步的，在步骤(4)中，所述单耳座和双耳板的销孔为整体加工，同轴且直径相同。
更进一步的，所述销孔数量为一个或两个，两个销孔时两孔轴线平行且过两轴线的平面与井架主腿纵轴线垂直布置。
本发明的技术效果：
与现有技术相比，本发明的一种销孔与端面组合连接式井架的制作方法，通过双耳板、单耳座及限位板提前加工贴合面、工艺拉筋固定、整体加工、整体组对焊接，来保证双耳板和单耳座销孔同心且贴合面紧密贴合；在井架各单段连接定位并焊接完成后再去除工艺拉筋，销孔与产品圆柱销轴直径的差值(设计间隙)补偿了去除工艺拉筋后单耳座及双耳板的焊接变形量；保证了井架连接组装后井架单段与单段间的贴合面紧密贴合，销轴不承受剪切力；保证井架承载能力、稳定性及使用寿命；此外，本发明在井架连接制作过程中，不使用工艺销轴，且焊接变形较小，从根本上避免了工艺销轴在井架段连接过程中的抽销困难问题，制作过程简便，且省时省力。
附图说明
图1为本发明的井架结构示意图；
图2为本发明的连接结与井架中上段主腿、井架中下段主腿的结构爆炸图；
图3为本发明的连接结与井架中上段主腿、井架中下段主腿的连接结构示意图；
图4为本发明的双耳板结构示意图；
图5为本发明的单耳座结构示意图。
其中，井架中上段主腿1、单耳座2、限位板3、双耳板4、井架中下段主腿5、圆柱销轴6、第一贴合面7、第二贴合面8、井架下段11、井架中下段12、井架中上段13、井架顶段14。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
本实施例以四节连接式石油钻机井架的连接组装为例。
如图1所示，本实施例的井架主体由四段井架单段连接，井架主体包括井架下段11、井架中下段12、井架中上段13、井架顶段14；相邻井架单段之间通过连接结连接；连接结包括单耳座2、限位板3、双耳板4和圆柱销轴6；下面以井架主体的井架中下段12与井架中上段13的其中一处主腿连接为例进行说明。
如图2所示，井架中上段主腿1与井架中下段主腿5之间通过焊接在其上的单耳座2和两件双耳板4穿入圆柱销轴6连接，双耳板4端面与焊接在单耳座2上的限位板3加工面为贴合面，井架单段之间要求贴合面贴合紧密而销轴不承受剪切力，具体包括以下工艺步骤：
(1)如图4所示，单耳座2与焊接在单耳座2上的限位板3焊接完成，加工限位板3上的第一贴合面7，使两限位板3上的两第一贴合面7处于同一平面上；
(2)如图3所示，双耳板4根据尺寸要求用工艺拉筋固定牢固，加工双耳板4端部的第二贴合面8，使两双耳板4端部的两第二贴合面8处于同一平面上；
(3)加工完第一贴合面7的限位板3(连同单耳座2)与加工完第二贴合面8的双耳板4(连同工艺拉筋)按尺寸要求对正并使第一贴合面7与第二贴合面8紧密贴合，再用工艺拉筋固定牢固，成一整体；
(4)加工连接结的单耳座2和双耳板4的销孔，所述销孔为整体加工，同轴且直径相同；所述销孔数量为一个或两个，两个销孔时两孔轴线平行且过两轴线的平面与井架中上段主腿1和井架中下段主腿5的纵轴线垂直布置；
(5)将连接结的双耳板4与井架中下段主腿5按尺寸要求定位焊接；
(6)将连接结的单耳座2连同井架中下段12与井架中上段13按尺寸对正定位，焊接单耳座2与井架中上段13的焊缝；
(7)将圆柱销轴6穿入销孔，进行井架各段的连接，去除连接结中的拉筋。
本发明通过双耳板4、单耳座2及限位板3提前加工贴合面、工艺拉筋固定、整体加工、整体组对焊接，来保证双耳板4和单耳座2销孔同心且贴合面紧密贴合。在井架两单段连接定位并焊接完成后再去除工艺拉筋，销孔与产品圆柱销轴6直径的差值(设计间隙)补偿了去除工艺拉筋后单耳座2及双耳板4的焊接变形量。保证了井架连接组装后井架单段与单段间的贴合面紧密贴合，圆柱销轴6不承受剪切力。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种销孔与端面组合连接式井架的制作方法，其井架主体包括多段井架单段连接，其特征在于：井架单段之间通过连接结连接；连接结包括单耳座、限位板、双耳板和圆柱销轴；具体包括以下工艺步骤：
(1)将两个限位板分别与单耳座的两侧焊接，加工限位板上的贴合面，使两限位板上的两贴合面处于同一平面上；
(2)将两个双耳板之间通过工艺拉筋固定牢固，加工双耳板端部的贴合面，使两双耳板端部的两贴合面处于同一平面上；
(3)将限位板与双耳板对正，并使两限位板上的两贴合面分别与两双耳板端部的两贴合面紧密贴合，再用工艺拉筋固定牢固，成一整体；
(4)加工连接结的单耳座和双耳板的销孔；
(5)将连接结的双耳板与井架单段a主腿定位焊接；
(6)将连接结的单耳座连同井架单段a的整体与相邻的井架单段b对正定位，焊接单耳座与井架单段b的焊缝；
(7)将圆柱销轴穿入销孔，进行井架各段的连接。
2.根据权利要求1所述的销孔与端面组合连接式井架的制作方法，其特征在于：在步骤(5)和步骤(6)中，所述井架单段a与井架单段b相邻，且井架单段a位于井架单段b上方；或所述井架单段a与井架单段b相邻，且井架单段a位于井架单段b下方。
3.根据权利要求1所述的销孔与端面组合连接式井架的制作方法，其特征在于：先执行步骤(1)，再执行步骤(2)，或先执行步骤(2)，再执行步骤(2)，或步骤(1)和步骤(2)同时执行。
4.根据权利要求1所述的销孔与端面组合连接式井架的制作方法，其特征在于：所述连接结在井架主体各段连接并焊接完成后将各工艺拉筋去除。
5.根据权利要求1所述的销孔与端面组合连接式井架的制作方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述单耳座和双耳板的销孔为整体加工，同轴且直径相同。
6.根据权利要求1-5任一所述的销孔与端面组合连接式井架的制作方法，其特征在于：所述销孔数量为一个或两个，两个销孔时两孔轴线平行且过两轴线的平面与井架主腿纵轴线垂直布置。
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