CN113719241B - 海洋修井机井架结构及其安装方法 - Google Patents

Abstract

一种海洋修井机井架结构及其安装方法，包括井架底座、井架下段下节、井架下段上节和井架上段，井架底座顶部设有铰接座，井架下段下节底部设有连接座，铰接座通过销轴与连接座连接；井架下段下节顶部设有连接母块，井架下段上节底部设有连接公块，连接公块与连接母块通过销轴连接；井架下段下节、井架下段上节连接后形成了井架下段，井架上段套合在井架下段内，井架上段与井架下段之间通过伸缩油缸连接；井架下段下节、井架下段上节内侧设有活动式限位导轨，井架上段与活动式限位导轨滑动配合。本发明改变了传统的海洋修井机井架水平贯穿式套合方式，采用垂直吊入安装套合方式，安装合理便捷。

Description

海洋修井机井架结构及其安装方法

技术领域

本发明属于石油天然气行业修井用的井架领域，特别涉及一种海洋修井机井架结构及其安装方法。

背景技术

随着海洋石油开发项目不断推进，现有海洋平台对钻修井设备的更换或改造升级需求日益增长，而井架作为海洋修井机的关键设备，更换或改造现有海洋平台修井机井架除了考虑钻修井作业载荷、海洋环境载荷、平台承载载荷等因素外，还受到现有海洋生产平台普遍配置的10t提升能力吊机及吊臂转运空间有限、平台井口台面工具布置及操作空间有限等因素影响。

现有技术（中国专利文献CN200420017414.7）公开了一种变截面的海洋修井机井架，该专利公开的海洋修井机井架主体采用的变截面双层桁架结构，设计采用前开口式上下体双节套装伸缩式套装井架，合套方式为水平贯穿式。该技术方案很容易受到作业空间限制，吊机操作难度大，作业难度大。

因此，探索一种性能安全可靠、安装合理便捷、作业适应性强的海洋修井机井架结构及其安装方法，可以较大地推动海洋修井机设备的升级改造进程和提高海洋平台利用效率。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的海洋修井机井架结构及其安装方法，本发明改变了传统的海洋修井机井架水平贯穿式套合方式，采用垂直吊入安装套合方式，安装合理便捷。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种海洋修井机井架结构，包括井架底座、井架下段下节、井架下段上节和井架上段，井架底座顶部设有铰接座，井架下段下节底部设有连接座，铰接座通过销轴与连接座连接；井架下段下节顶部设有连接母块，井架下段上节底部设有连接公块，连接公块与连接母块通过销轴连接；井架下段下节、井架下段上节连接后形成了井架下段，井架上段套合在井架下段内，井架上段与井架下段之间通过伸缩油缸连接；井架下段下节、井架下段上节内侧设有活动式限位导轨，井架上段与活动式限位导轨滑动配合。

优选的方案中，所述的井架底座还包括包括基础骨架，铰接座设置在基础骨架的顶部，铰接座通过螺栓与基础骨架相连接。

优选的方案中，所述的井架下段下节还包括井架下段下节前大腿和井架下段下节后大腿，连接母块设置在井架下段下节前大腿和井架下段下节后大腿顶部；井架下段下节前大腿和井架下段下节后大腿底部相连接且连接处设有连接座，连接座与铰接座之间通过销轴连接。

优选的方案中，所述的井架下段上节还包括井架下段上节前大腿和井架下段上节后大腿，连接公块设置在井架下段上节前大腿和井架下段上节后大腿底部。

优选的方案中，所述的活动式限位导轨设置在井架下段下节前大腿和井架下段上节前大腿的内侧。

优选的方案中，所述的活动式限位导轨设置在前腿导轨加强盒上，前腿导轨加强盒设置在井架下段下节前大腿和井架下段上节前大腿内侧。

优选的方案中，所述的井架下段下节前大腿和井架下段下节后大腿之间连接有起升油缸门框，起升油缸门框位于井架下段下节后大腿的变径处，井架下段下节后大腿变径处的外侧设有连接耳座，连接耳座通过销轴与井架支撑相连接；起升油缸门框侧立柱及杆式背横梁两侧且靠近井架下段下节后大腿方向对称设置有螺栓连接孔，螺栓连接孔与起升油缸连接座之间通过螺栓连接，起升油缸连接座用于与起升油缸连接；井架下段下节底部横梁上方设置可拆式伸缩油缸安装梁。

优选的方案中，所述的井架下段上节上部设有锁销装置侧支撑盒，锁销装置侧支撑盒和井架下段上节顶部之间设有固定式限位导轨，固定式限位导轨设置在井架下段上节前大腿内侧；井架上段及井架下段之间用于安装伸缩油缸，伸缩油缸的活塞杆端与可拆式伸缩油缸安装梁连接，伸缩油缸的缸体端固定在井架上体双层桁架中间。

优选的方案中，所述的活动式限位导轨包括角钢骨架、加强筋和间隙块，角钢骨架上设有与前腿导轨加强盒匹配的螺栓连接孔，加强筋和间隙块均匀布置在所述角钢骨架螺栓连接孔中心线部位。

优选的方案中，所述的海洋修井机井架结构的其安装方法，包括如下步骤：

Step1：将井架底座固定安装在上移动座平台台面；

Step2：将井架下段下节水平起吊后，销接在井架底座顶部，井架下段下节前部座水平坐落在上移动座平台台面支撑架上；

Step3：将井架下段上节水平起吊后，并与井架下段下节对接，穿好连接销，井架下段上节前部坐落在上移动座平台台面前支架上；

Step4：将井架上段水平起吊后，垂直吊入井架下段中合套，将伸缩油缸活塞杆端与井架下段下节底部可拆式伸缩油缸安装梁连接；

Step5：将活动式限位导轨对称固定安装在井架下段下节前大腿和井架下段上节前大腿内壁方向相应的前腿导轨加强盒上；

Step6：将井架支撑对称安装在井架下段下节前大腿的连接耳座上；

Step7：将起升油缸连接座对称安装在起升油缸门框侧立柱和背横梁上，将起升油缸活塞杆端与起升油缸连接座连接；

Step8：按规程操作使整个井架达到竖直工作位置。

本专利可达到以下有益效果：

1、本发明改变了传统的海洋修井机井架水平贯穿式套合方式，采用垂直吊入安装套合方式，安装合理便捷；采用了组合式的模块化设计，使井架结构轻量化，缩短井架结构单模块运输尺寸，降低井架结构单模块重量。

2、本发明对在役海洋平台修井机设备改造适应性强，有效地克服海洋平台吊机能力不足及吊臂空间受限困难，可以较大地推动海洋修井机设备的升级改造进程和提高海洋平台利用效率。

3、本发明涉及的井架限位装置包括对称设置在井架下段顶部至锁销装置侧支撑盒处固定在前大腿内壁的固定式限位导轨，及往后至所述井架下段底部设置在前大腿内壁等距均布的活动式限位导轨，改变了传统的修井机井架水平贯穿式套合方式，采用垂直吊入安装套合方式。

4、本发明针对现有井架较长较重的现象，改变了井架下体整体式结构，井架下体采用分体式、分段式结构，既满足了强度及工作要求，又在一定程度上精简了下体模块，方便操作。

5、在井架下段固定导轨和活动导轨固定点的选择上：在井架上下段的重合段部位严格选择固定式限位导轨结构，以保证井架整体在工作状态下的稳定性；在井架下段各门框部位选择活动式限位导轨，以保证井架上下段套合的准确性以及井架上下体伸缩的安全性，属于本发明的优点。

6、井架下段分体式位置及连接方式选择上：严格根据井架整体在工作状态下的受力情况，选择适当位置及公母块销接形式，属于本发明的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明井架结构示意图；

图2为本发明井架底座结构图图一;

图3为本发明井架底座结构图图二；

图4为本发明井架下段下节结构示意图图一；

图5为本发明井架下段下节结构示意图图二；

图6为本发明井架下段上节结构示意图图一；

图7为本发明井架下段上节结构示意图图二；

图8为本发明前腿导轨加强盒结构图；

图9为本发明活动式限位导轨结构图；

图10为本发明起升油缸连接座结构图；

图11为本发明安装井架底座与井架下段下节连接示意图；

图12为本发明安装井架下段上节示意图；

图13为本发明井架上段及井架下段合套安装示意图；

图14为图13中A-A剖视示意图；

图15为图13中B-B剖视示意图。

图中：井架底座1、基础骨架101、铰接座102、主立柱连接板103、斜立住连接板104、井架下段下节2、井架下段下节前大腿201、起升油缸门框202、井架下段下节后大腿203、连接座204、连接耳座205、可拆式伸缩油缸安装梁206、连接母块207、井架下段上节3、井架下段上节前大腿301、井架下段上节后大腿302、锁销装置侧支撑盒303、固定式限位导轨304、连接公块305、井架上段4、井架支撑5、起升油缸连接座6、前腿导轨加强盒7、活动式限位导轨8、上移动座平台台面支撑架9、上移动座平台台面前支架10、起升油缸11、伸缩油缸12。

具体实施方式

优选的方案如图1至图15所示，一种海洋修井机井架结构，包括井架底座1、井架下段下节2、井架下段上节3和井架上段4，井架底座1顶部设有铰接座102，井架下段下节2底部设有连接座204，铰接座102通过销轴与连接座204连接；井架下段下节2顶部设有连接母块207，井架下段上节3底部设有连接公块305，连接公块305与连接母块207通过销轴连接；井架下段下节2、井架下段上节3连接后形成了井架下段，井架上段4套合在井架下段内，井架上段4与井架下段之间通过伸缩油缸12连接；井架下段下节2、井架下段上节3内侧设有活动式限位导轨8，井架上段4与活动式限位导轨8滑动配合。

进一步地，井架底座1还包括包括基础骨架101，铰接座102设置在基础骨架101的顶部，铰接座102通过螺栓与基础骨架101相连接。所述井架底座1包括基础骨架101和铰接座102，基础骨架101为门型桁架结构，基础骨架101结构主要包括采用双层箱型梁结构的主立柱、箱型梁结构的门框横梁以及斜立柱等，基础骨架101底部对称设置有主立柱连接板103和斜立住连接板104，主立柱连接板103和斜立住连接板104分别通过螺栓与平台上移动座平台台面连接座连接；基础骨架101的顶部对称设置有铰接座102，铰接座102通过螺栓与所述基础骨架101相连接。通过采用上述结构的井架底座1并结合井架支撑5能够对整个井架结构进行有效的支撑，保证井架结构的稳定性。井架底座1安装在平台上移动座平台台面上。

进一步地，井架下段下节2还包括井架下段下节前大腿201和井架下段下节后大腿203，连接母块207设置在井架下段下节前大腿201和井架下段下节后大腿203顶部；井架下段下节前大腿201和井架下段下节后大腿203底部相连接且连接处设有连接座204，连接座204与铰接座102之间通过销轴连接。井架下段下节前大腿201和井架下段下节后大腿203中心设置有穿销方向垂直布置的连接母块207。

进一步地，井架下段上节3还包括井架下段上节前大腿301和井架下段上节后大腿302，连接公块305设置在井架下段上节前大腿301和井架下段上节后大腿302底部。

进一步地，活动式限位导轨8设置在井架下段下节前大腿201和井架下段上节前大腿301的内侧。

进一步地，活动式限位导轨8设置在前腿导轨加强盒7上，前腿导轨加强盒7设置在井架下段下节前大腿201和井架下段上节前大腿301内侧。活动式限位导轨8通过螺栓对称固定在井架下段下节前大腿201和井架下段上节前大腿301内壁的前腿导轨加强盒7上。

进一步地，井架下段下节前大腿201和井架下段下节后大腿203之间连接有起升油缸门框202，起升油缸门框202位于井架下段下节后大腿203的变径处，井架下段下节后大腿203变径处的外侧设有连接耳座205，连接耳座205通过销轴与井架支撑5相连接；起升油缸门框202侧立柱及杆式背横梁两侧且靠近井架下段下节后大腿203方向对称设置有螺栓连接孔，螺栓连接孔与起升油缸连接座6之间通过螺栓连接，起升油缸连接座6用于与起升油缸11连接；井架下段下节2底部横梁上方设置可拆式伸缩油缸安装梁206。所述连接公块305布置方向与所述井架下段下节2顶部连接母块207相配套，且通过销轴与所述井架下段下节连接整体；所述井架下段上节3顶部至锁销装置侧支撑盒303处前大腿301内壁对称固定有固定式限位导轨304，往后至所述井架下段上节3底部井架下段上节前大腿301内壁对称固定有导轨加强盒7，活动式限位导轨8通过螺栓与所述导轨加强盒7相连接。通过采用上述结构的井架下段下节2和井架下段上节3，在保证井架结构强度前提下，组对安装安全可靠，并能使井架结构模块轻量化，能够缩短井架结构单模块运输尺寸，及降低井架结构单模块重量。

进一步地，井架下段上节3上部设有锁销装置侧支撑盒303，锁销装置侧支撑盒303和井架下段上节3顶部之间设有固定式限位导轨304，固定式限位导轨304设置在井架下段上节前大腿301内侧。井架上段及井架下段之间用于安装伸缩油缸12，伸缩油缸12的活塞杆端与可拆式伸缩油缸安装梁206连接，伸缩油缸12的缸体端固定在井架上体双层桁架中间。

进一步地，活动式限位导轨8包括角钢骨架801、加强筋802和间隙块803，角钢骨架801上设有与前腿导轨加强盒7匹配的螺栓连接孔，加强筋802和间隙块803均匀布置在所述角钢骨架801螺栓连接孔中心线部位。通过采用固定式限位导轨及活动式限位导轨对井架上段进行限位，结构强度可靠，组对安装安全便捷。当井架上段4放入井架下段后，安装活动式限位导轨8，活动式限位导轨8用于起到限位作用，避免井架上段4脱离。

优选的方案中，所述的海洋修井机井架结构的其安装方法，包括如下步骤：

Step1：将井架底座1固定安装在上移动座平台台面；

Step2：将井架下段下节2水平起吊后，销接在井架底座1顶部，井架下段下节2前部座水平坐落在上移动座平台台面支撑架9上；

Step3：将井架下段上节3水平起吊后，并与井架下段下节2对接，穿好连接销，井架下段上节3前部坐落在上移动座平台台面前支架10上；

Step4：将井架上段4水平起吊后，垂直吊入井架下段中合套，将伸缩油缸12活塞杆端与井架下段下节2底部可拆式伸缩油缸安装梁206连接；

Step5：将活动式限位导轨8对称固定安装在井架下段下节前大腿201和井架下段上节前大腿301内壁方向相应的前腿导轨加强盒7上；

Step6：将井架支撑5对称安装在井架下段下节前大腿201的连接耳座205上；

Step7：将起升油缸连接座6对称安装在起升油缸门框202侧立柱和背横梁上，将起升油缸11活塞杆端与起升油缸连接座6连接；

Step8：按规程操作使整个井架达到竖直工作位置。根据需求安装井架附件，做好升起和伸缩井架准备，按规程操作使井架达到竖直工作位置。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种海洋修井机井架结构，包括井架底座（1）、井架下段下节（2）、井架下段上节（3）和井架上段（4），其特征在于：井架底座（1）顶部设有铰接座（102），井架下段下节（2）底部设有连接座（204），铰接座（102）通过销轴与连接座（204）连接；井架下段下节（2）顶部设有连接母块（207），井架下段上节（3）底部设有连接公块（305），连接公块（305）与连接母块（207）通过销轴连接；井架下段下节（2）、井架下段上节（3）连接后形成了井架下段，井架上段（4）套合在井架下段内，井架上段（4）与井架下段之间通过伸缩油缸（12）连接；井架下段下节（2）、井架下段上节（3）内侧设有活动式限位导轨（8），井架上段（4）与活动式限位导轨（8）滑动配合；

井架底座（1）还包括基础骨架（101），铰接座（102）设置在基础骨架（101）的顶部，铰接座（102）通过螺栓与基础骨架（101）相连接；

井架下段下节（2）还包括井架下段下节前大腿（201）和井架下段下节后大腿（203），连接母块（207）设置在井架下段下节前大腿（201）和井架下段下节后大腿（203）顶部；井架下段下节前大腿（201）和井架下段下节后大腿（203）底部相连接且连接处设有连接座（204），连接座（204）与铰接座（102）之间通过销轴连接；

井架下段上节（3）还包括井架下段上节前大腿（301）和井架下段上节后大腿（302），连接公块（305）设置在井架下段上节前大腿（301）和井架下段上节后大腿（302）底部；

活动式限位导轨（8）设置在井架下段下节前大腿（201）和井架下段上节前大腿（301）的内侧；

活动式限位导轨（8）设置在前腿导轨加强盒（7）上，前腿导轨加强盒（7）设置在井架下段下节前大腿（201）和井架下段上节前大腿（301）内侧；

井架下段下节前大腿（201）和井架下段下节后大腿（203）之间连接有起升油缸门框（202），起升油缸门框（202）位于井架下段下节后大腿（203）的变径处，井架下段下节后大腿（203）变径处的外侧设有连接耳座（205），连接耳座（205）通过销轴与井架支撑（5）相连接；起升油缸门框（202）侧立柱及杆式背横梁两侧且靠近井架下段下节后大腿（203）方向对称设置有螺栓连接孔，螺栓连接孔与起升油缸连接座（6）之间通过螺栓连接，起升油缸连接座（6）用于与起升油缸（11）连接；井架下段下节（2）底部横梁上方设置可拆式伸缩油缸安装梁（206）；

井架下段上节（3）上部设有锁销装置侧支撑盒（303），锁销装置侧支撑盒（303）和井架下段上节（3）顶部之间设有固定式限位导轨（304），固定式限位导轨（304）设置在井架下段上节前大腿（301）内侧；井架上段及井架下段之间用于安装伸缩油缸（12），伸缩油缸（12）的活塞杆端与可拆式伸缩油缸安装梁（206）连接，伸缩油缸（12）的缸体端固定在井架上段双层桁架中间；

所述的海洋修井机井架结构的安装方法，包括如下步骤：

Step1：将井架底座（1）固定安装在上移动座平台台面；

Step2：将井架下段下节（2）水平起吊后，销接在井架底座（1）顶部，井架下段下节（2）前部水平坐落在上移动座平台台面支撑架（9）上；

Step3：将井架下段上节（3）水平起吊后，并与井架下段下节（2）对接，穿好连接销轴，井架下段上节（3）前部坐落在上移动座平台台面前支架（10）上；

Step4：将井架上段（4）水平起吊后，垂直吊入井架下段中合套，将伸缩油缸（12）活塞杆端与井架下段下节（2）底部可拆式伸缩油缸安装梁（206）连接；

Step5：将活动式限位导轨（8）对称固定安装在井架下段下节前大腿（201）和井架下段上节前大腿（301）内壁方向相应的前腿导轨加强盒（7）上；

Step6：将井架支撑（5）对称安装在井架下段下节前大腿（201）的连接耳座（205）上；

Step7：将起升油缸连接座（6）对称安装在起升油缸门框（202）侧立柱和背横梁上，将起升油缸（11）活塞杆端与起升油缸连接座（6）连接；

Step8：按规程操作使整个井架达到竖直工作位置。

2.根据权利要求1所述的海洋修井机井架结构，其特征在于：活动式限位导轨（8）包括角钢骨架（801）、加强筋（802）和间隙块（803），角钢骨架（801）上设有与前腿导轨加强盒（7）匹配的螺栓连接孔，加强筋（802）和间隙块（803）均匀布置在所述角钢骨架（801）螺栓连接孔中心线部位。