自升式鉆機井架焊接變形的控制與削除

自升式鉆機井架焊接變形的控制與削除

分段起升井架自升井是我國大部分井安裝井的新井安裝井。該裝置利用井架底部的滑動框架裝置宣傳井架的提升。這種井架由井架底段、中間各段和頂段組成,起升操作時先升起頂段,然后從上至下依次起升各段。這種井架優(yōu)點是分段分片制造,便于運輸,節(jié)約運輸成本。ZJ40LDB復(fù)合驅(qū)動模塊鉆機已正式落戶江漢油田,該鉆機井架是由第四石油機械廠開發(fā)生產(chǎn)的一種新型自升式井架。技術(shù)分析1.游車大鉤井架的裝配圖1為ZJ40LDB復(fù)合驅(qū)動模塊鉆機用新型自升式井架結(jié)構(gòu)示意圖,整個井架分為井架底座和井架本體兩大部分。其中,井架底座安裝在地面基座上,而井架體則分為5段。裝配過程有別于依靠裝于井架底段的滑輪機構(gòu)進行起升操作井架,該井架不需要額外的滑輪機構(gòu),而是利用主滾筒提升游車大鉤自頂段下的一段開始依次安裝,最后就位于井架底座的固定插板處。另外,本體在井架底座中穿行時無導(dǎo)向滑輪,而是依靠高精度的間隙尺寸來保證穿行順利。整個安裝過程方便、快捷,可以大大降低安裝工的勞動強度并節(jié)省時間。該井架無須像塔形架,需要重型起重設(shè)備才能完成安裝。故在海洋鉆機以及模塊鉆機工程招標(biāo)中,具有明顯的競爭優(yōu)勢。2.井架和開支護井架主要技術(shù)參數(shù)中,游動系統(tǒng)為12繩時,最大鉤載為2250kN;游動系統(tǒng)為5×6;井架有效高度為43m;大繩規(guī)格為￠32mm;二層臺容量(￠114.3mm鉆桿,28m立根)4000m。頂部開襠尺寸:1500mm×2012mm;底部尺寸:6500mm。段與段之間的連接銷軸新型自升式井架具有上述許多優(yōu)點,但缺點是制造精度要求極高,生產(chǎn)成本較大。其制造工藝的難點主要有:①要確保井架體在全長范圍內(nèi)沿井架下段上各導(dǎo)向板間滑行自如,無任何卡阻;②在起升就位后井架段與段之間連接順利,段與段之間的連接銷軸裝配順利;③井架下段和井架體的截面尺寸和形位公差要求都非常嚴(yán)格;④井架體大腿與大腿重合度要求達到80%。鑒于此,制定出以下現(xiàn)場制造工藝:(1)為保證每節(jié)井架本體4條大腿長度一致,并消除焊接大腿座板帶來的形位誤差,采用先焊接座板并將4條大腿電焊整體銑端面來保證。(2)為保證各段組裝后的截面尺寸,井架體中所有橫撐工字鋼及方管端面均采用機加工方法來保證尺寸精度。(3)各耳板孔均采用焊成相關(guān)耳座后整體鏜孔的辦法,以解決因耳板焊縫的焊接而造成的孔位變形。(4)對井架體左右一段及左右二段主梁組件,均采用先焊接再對變形修理后加工,以防止片架組裝時,由于焊縫過于集中而造成的變形難于修復(fù)。1.下段封裝安裝(1)先行組裝并焊接左右下段中上單片與下單片,在平板放出上下單片樣,依樣電焊固定工裝,依圖進行組對電焊牢固,加裝工藝支撐后再進行焊接,如圖2所示。(2)待上單片及下單片施焊后檢查變形并修理校正后,側(cè)立總裝工裝中組裝上下單片,如圖3所示。待底座兩單片均就位后重點找正支腳至鎖銷插板處吊角尺寸,誤差不得大于3mm。按圖找正開襠尺寸,直段位置放大3～4mm,斜段支腳部位開襠放大30mm左右,并用撐桿固定。(3)低位側(cè)立組裝左右下段下橫梁及相關(guān)桿件,檢查記錄相關(guān)尺寸數(shù)據(jù),以作為后期高位組裝時的找正依據(jù)。(4)進行下段總裝時,高位側(cè)立后再連接下部橫梁及相關(guān)桿件,使其與低位安裝時吻合,最后安裝中部橫梁、頂梁及其相關(guān)桿件,并依樣線安裝插板位置處各墊板,如圖4所示。(5)組焊大腿支座,為保證總裝裝配的順利就得保證兩支座孔同心,因開襠接近7mm,故而采用加工心軸的辦法來保證兩支座孔同心沒有多大的意義。因而采用加工控制支座孔至底板側(cè)面尺寸的辦法,組焊并加工工裝進行組對。2.井架體接頭落后(1)組焊左右一、二段主梁組件及頂段相關(guān)主梁組件。組裝井架體各段主梁連接處所有大腿座板并焊接,然后組裝焊接井架各段單片。組焊單片時,單片兩頭必須要有工藝支撐,否則容易出現(xiàn)大腿兩接頭錯位,嚴(yán)重影響井架的受力和結(jié)合面不能密貼。(2)放出井架體整體組裝底樣,側(cè)立單片并找正,通過測量井架底座橫向開襠尺寸,進而控制各段寬度方向開襠小于上尺寸9mm,因底部橫梁長度尺寸均加工而成,故焊后橫向收縮只有1～2mm,從而可保證井架側(cè)向間隙為6～7mm。(3)組裝2大單片間各橫、斜撐桿,組裝與下段插板相關(guān)墊板。配焊各連接處耳板,采用工藝銷保證雙耳板的同心及焊接變形導(dǎo)致的單、雙耳板的偏心,從而保證段與段的貼合度要求。井架體主體結(jié)構(gòu)如圖5所示。井架體與井架下段組裝完畢后,可對井架各段進行滑行試驗,以驗證組裝的正確性。井架的尺寸尺寸井架整體組裝過程中,由于結(jié)構(gòu)原因,焊接時易于造成框架內(nèi)收和垂直度超差,若不采取有效的防變形措施,其上下尺寸的誤差可多達15mm左右。為此,當(dāng)井架體側(cè)立總裝時,一般應(yīng)將下部尺寸放大3～4mm,上部尺寸放大7～8mm,并同時加裝橫向及角向拉筋,可有效地減小變形,如圖6所示。另外,當(dāng)井架出現(xiàn)較大變形時(此時垂直度誤差達6～7mm),應(yīng)采用火焰矯正法修理,控制垂直度在寬度方向不得大于3mm。綜上所述,可得出結(jié)論:雖然ZJ40模塊鉆機直立套裝自升式井架結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制作精度要求高,但只要采取合理的工藝過程和必要的工藝手段,涉及到的一些不確定的焊接變形問題還是可