TSJ-2000E水源钻机钻探平台底架研制

2016-09-01柳硕林张秋冬严珊珊宋秋锋

地质装备 2016年4期

关键词：底架井架钻杆

柳硕林，张秋冬，严珊珊，宋秋锋

(1.河南省地矿局第一地质勘查院，郑州 450001；2.河南省地矿局第二地质环境调查院，郑州 450053；3.河北建勘钻探设备有限公司，石家庄 051134)

TSJ-2000E水源钻机钻探平台底架研制

柳硕林1，张秋冬2，严珊珊2，宋秋锋3

(1.河南省地矿局第一地质勘查院，郑州 450001；2.河南省地矿局第二地质环境调查院，郑州 450053；3.河北建勘钻探设备有限公司，石家庄 051134)

作者设计了一种用于配置TSJ-2000水源钻机的可安装井口防喷器的钻探平台底架，经使用∅89mm钻杆钻进完井深度1 810m的某科钻井工程实践检验，证明所采取的技术措施简单、经济、安全可靠。

水井钻机；钻探平台；底架；研制

1　前言

我院在施工某科钻项目时，工程设计使用TSJ-2000E水源钻机与∅89 mm钻杆钻至完井井深1 810 m。

根据井址的区域地层分布与地质设计，须于井深1 200 m时安装井口防喷器控制地层压力，故钻探平台至少需净高出地面1.8 m。一般的地热井与供水井施工因地层压力梯度不大，不必安装防喷器等地面井控装置，钻探平台均不配置基础构架而直接固定在自然地面上。经咨询，如向专业生产厂家定制一套专用构架，不仅投资达数十万元、交货时间不能满足工期要求，且工程结束后对专业水文队再无利用价值。因此，需要研制一套简单、经济、安全可靠的四脚型井架钻探平台底架。

TSJ-2000钻机的钻深能力为：∅89 mm钻杆钻深1 350 m，∅73 mm钻杆钻深2 000 m。我单位因日常业务范围所限，全部配用∅89 mm或∅127 mm钻杆。TSJ-2000钻机配∅89mm钻杆钻进至1 810 m能力明显不足，而购置或租用∅73 mm钻杆均为工程费用所不能承受，由此产生改造钻机升降系统适应现状的构想。

2　钻探平台设计及加工

四脚井架基础的受力部位为四个脚、钻杆盒位置与起下钻时主机转盘位置。如果分别的对各个受力点进行架高支撑，同时再把他们互相连接起来，形成一个稳固的整体，钻探平台就形成了。经过核算，成本仅为几万元，加工周期也只需3天，并且还能够重复使用。

2.1设计依据

根据井架基础的受力特点，计算各受力点的负荷，并根据负荷大小对钢结构进行设计。设计完井深度1 810 m时钻具悬重约400 kN，平台底架自重约45 kN，钻塔自重125 kN，设备自重80 kN。若考虑强力提拔等处理复杂情况的需要再增加400 kN，则各点对地面基础的总受力为1 050 kN。其中：

四个脚：强力提拔时四个脚总受力约为970 kN，每个脚242.5 kN。

钻杆盒：钻杆盒位置受力为钻具自重400 kN。

转盘位置：该处受力为钻具自重+设备自重=480 kN。

2.2加工方法

2.2.1材料

所用材料为：∅159 mm×6 mm钢管96 m；1.5 m×8 m×20 mm钢板1块；1.0 m×6 m×30 mm钢板1块；2.0 m×2.0 m×20 mm钢板1块；50 mm×50 mm×6 mm角钢20根；200 mm×75 mm×9 mm槽钢2根；电焊条若干。

2.2.2加工工艺

在钻探平台加工的同时，在井架四个脚及转盘的相应位置挖1.5 m见方的坑并浇筑混凝土，作为该平台的地面基础。钻探平台分块加工，每块都有上、下两个平面。上平面用来安装设备，下平面与地面基础连接，分散压力。加工工艺如下：

(1)井架四个脚位置

上平面用1 m×1 m×30 mm钢板，下平面用1.5 m×1.5 m×20 mm钢板，以增加与基础的接触面积；两块钢板中间用排列成梅花状的5根1.8 m长的∅159 mm×6 mm钢管焊接支撑。

(2)转盘位置

上平面用1.5 m×1.5 m×30 mm钢板，下平面用2.0 m×2.0 m×20 mm钢板，以增加与基础的接触面积；由于转盘通径为660 mm，所以两块钢板中间也对应地割出直径为660 mm的圆孔，并用8根1.8m长的∅159 mm×6 mm钢管沿钢板四周均匀分布焊接支撑。