WT-300型钻机井架变形的修复

WT-300型钻机经过多年使用后，其井架都有不同程度的扭曲和弯曲变形，不但严重制约了钻井生产效率，还给钻井作业带来很大安全隐患。为此，我们对WT-300型钻机的变形井架进行了修复。

1.井架变形的原因

(1) 升降缸使用不规范

井架升降缸使用不规范是井架弯曲的主要原因。井架在起升或降落时速度较快，当起升或降落过程中突然停止时，在惯性力的作用下，井架便以升降缸支座为圆心，以距支座7940 mm的井架为半径运动，久之井架上的升降缸活塞杆支座上方便产生弯曲变形。

(2) 井架搬迁操作不当

钻机操作人员为追求钻井速度，常在井位搬迁过程中未落下井架，就用配套车辆将钻机搬迁至下一个作业点。竖立起来的井架高达8550 mm，靠其下部左、右2只井架销固定在井架支座上。由于道路凹凸不平，车辆行驶过程中的摆幅较大，井架以井架销为圆心随车辆摆动（相当于杠杆的动力臂），使井架销弯曲变形。

当井架销弯曲后，井架轴线便偏离原来位置，井架偏向井架销弯曲较大的一侧，井架的受力中心线也随之偏移。在井架后来的摆动中，大部分力施加在这一侧。当这一力大于井架某处（大部分位于离井架销300～1100 mm处）的屈服强度时，井架产生变形。井架摆动，可产生弯曲、扭曲变形和裂纹。

(3) 深井作业的影响

在深井作业时，由于钻具质量加大，起、落钻时井孔轴线与钻具轴线容易产生偏置，加大了钻具与井壁的摩擦力。特别是起钻时，井架的负荷加大，从而加剧了井架变形。

(4) 钻机平台水平度调整不准确

钻井作业时，操作人员若不使用钻机平台千斤顶进行水平度调整，将使钻具与转盘的中心线偏置较大，加剧井架变形。

2.井架变形的不良后果

在钻井作业中，井架变形后，钻机的使用性能不能正常发挥，钻井成本大幅提高，严重影响了野外采集生产效率，其不良后果如下：

(1) 钻孔效率降低

对1台WT-300型钻机完好井架与另1台变形井架的钻井效率进行对比发现：在同样红砂岩地质、同样钻井深度（70 m）条件下，由于完好井架钻井时摆动很小，钻井速度较快，只用2 h就完成钻井施工，若增大转速，则效率更高；而变形井架由于钻井时钻杆回转半径大，成孔后孔的轴线与钻具轴线不重合，钻进速度慢，需用4 h完成钻井施工，且只有在低钻速情况下才能钻井。

(2) 增加施工和维修成本

使用井架变形的钻机不仅使钻井工期延长，增加了车辆油耗、机械磨损和操作人员的劳动强度，而且使钻具摆幅加大，钻井成孔不规则，成孔直径增大，加大了埋井工作量和施工成本。

在钻井作业中，转盘带动钻具转动时，由于井架变形导致钻具与转盘的中心线偏置较大，使钻具产生的运转振动加大。受振动力的影响，井架上的紧固螺栓容易松动，结构件焊缝容易开裂，井架受力集中的部位易产生疲劳变形，最终使设备维修成本增加。

(3) 存在安全隐患

井架变形后强度降低，受力不均，应力集中，负荷量和安全系数下降，存在着较大安全隐患，加大了作业风险。

3.井架修复方法

井架变形可采取2种措施：一是更换新井架，二是对变形的井架进行修复处理。鉴于第二种方法的性价比比较好，为此，我们决定对井架进行修复。具体步骤如下所述。

(1) 测绘井架结构图

首先测绘没有变形的井架，以便确定正确的尺寸；然后测绘变形井架的变形部位，标注变形尺寸，给下一步的修复提供依据。

(2) 修复井架的框架结构

钻机井架主体是由无缝钢管（低碳结构钢）焊接而成的框架结构。在不破坏原井架的基础上，用冷压、拉直和局部加热等方法对尺寸较长的变形部分进行校正。如变形很大无法校正时，应先确定完好状态时的尺寸，再切割下变形的无缝钢管，然后焊接上新的同等规格的无缝钢管。在修复规程中，要对井架所有变形部位进行变形原因分析，并在井架容易变形的部位进行加强处理，以提高结构强度，最终达到原井架的设计尺寸和性能参数要求。

(3) 修复井架其他部位

按原结构尺寸采用40Cr或45＃钢加工井架销，并进行表面淬火处理；校正井架支座，采取加装钢板的方法提高井架支座的强度；修复损坏的钻机平台千斤顶，恢复其功能，以便钻井作业时能随时调整钻机平台水平度。

(4) 质量检测及其他工作

井架安装到钻机平台上后，应对井架和转盘中心线进行测量和校验，确保其中心线同轴度达到技术要求；钻机使用单位要组织操作人员进行钻机操作标准化培训，并加强钻机现场使用的安全监督管理工作。

更换新井架需要5.9万元，供货周期需要25～30天时间；而修复变形井架只需7 000元，维修周期只需7天。经修复后的钻机，与完好井架的钻机对比无明显差别，各项消耗和施工成本明显下降，施工的安全风险得到了控制。