2024年6月13日发(作者：罗运馨)
HJJ225／43—T型井架大修后可靠性评定
井架的强度是保证正常钻（修）井作业的安全指标。目前，我国石油开采多
以海洋采油为主。海上作业环境恶劣，化学腐蚀、电化学腐蚀、平台拖航晃动、
大风、受力金属疲劳、施工中工件砸伤等，都严重威胁着井架的“健康”。海上作
业的井架每隔一段时间或每隔一定的钻探尺度都要入厂大修，来解决安全及结构
性能方面的问题。而经过大修后的井架需经过应力测试的评定合格后才可以投入
使用。
标签：井架；维修；应力测试；评定
井架作为海洋钻机的关键设备，其生产制造维修后需经获得用户认可的第三
方检验，如：DNV、ABS或CCS等权威机构。海洋井架直接承受钻井作业载荷
和海洋环境载荷，设计与建造应符合API Spec4F的规定。
井架是海洋钻（修）井设备中十分重要的部分，同时也是海洋钻（修）井设
备中最薄弱的环节之一。井架经常在风载及其他载荷作用下变形，产生安全隐患
[1]。而且，近几年，我国石油需求量进一步加大，采油作业工作量也日益增多，
设备使用强度加大，井架也极易出现疲劳缺陷。海上作业湿度大、盐分大使得井
架的使用状况日益严峻。海上钻井平台上的井架定期就要进行大修来保证井架的
安全性。应力测试作为大修竣工验收环节，极其重要[2]。
1 井架检测法律法规要求
根据2006年5月1日施行的《海洋石油安全生产规定》中规定海洋石油的
专业设备应当由专业设备检验机构检验合格，方可投入使用。而海洋钻（修）井
设备属于海洋石油专业设备。SY 6500-2010《滩（浅）海石油设施检验规程》中
在役井架检测检验进行年度检验和定期检验，并规定了检测检验项目和内容[3]。
SY6326-2012《石油钻机和修井机井架底座承载能力检测评定方法及分级规范》
中要求井架主要承载件在使用过程中出现开裂、弯曲、变形等现象，经修复后的
井架，经改装和大修的井架都要求做应力测试。[4]并且对最后井架的定级要求
进行综合评定并以井架的应力测试结果为主。对海洋钻机、修井机井架做了A、
B、C、D四个等级的划分，要求A级井架每3年检测一次，B级井架每2年检
测一次，C级井架每1年检测一次，D级井架要求报废。
2 被测井架介绍
该井架为2004年7月出厂投用的某修井平台上的一座修井井架，井架型号
为HJJ225/43-T，净高43米，最大钩载2250kN，为T（塔）型井架。其横截面
为正方形，立面为梯形，井架前扇有大门，后扇有绞车大门，主体部分是一个封
闭的四棱锥体的金属空间桁架结构。每扇平面桁架又分成若干桁格，同一高度的
四面桁格在空间构成井架的一层。井架的四个大腿与横、斜拉筋都是通过螺栓连
接而成（如图1）。
目前，此井架已经投产10年。在海上进行修井作业。海上恶劣的环境和严
酷的工作使用环境使得井架存在多处安全隐患。有1根横撑和3根斜撑由于发生
弯曲被更换。而由于钢结构杆件的弯曲使得井架受力不均匀，导致井架连接板处
的螺孔发生撕裂。而井架整体也发生倾斜，已严重威胁到井架的安全生产。
3 改造井架检测
由于此井架使用年份已达10年之久，又有井架钢结构的更换、板空撕裂、
井架倾斜等等多危险因素的存在，依据SY 6326-2012《石油钻机和修井机井架底
座承载能力检测评定方法及分级规范》10.3（a）（c）所列的情况，必须对此井
架进行应力检测评定，且评定时加载载荷不得少于设计最大钩载的25%，即
562.5kN。
应力测试系统采用无线应力测试系统，整个系统采用软件、硬件两部分结合，
节点采用电源模块、采集处理模块、无线收发模块组封装一体的设计。在设备运
输及线路连接上极大地优化了工作量，缩短了测试周期，提高了系统可靠性和测
试精度。在此次检测中引入了SD404型无线应变系统[5]。
井架检测，需要平台的钻台台面伸出钻井平台。由于要求在维修后进行检测
后才可出厂，因此平台在船坞内进行检测。提拉载荷按照500kN、800kN、1200kN、
800kN、500kN的顺序进行。
由于在船坞中进行载荷试验，不具备现场作业提拉油管来进行加载的条件。
因此，改用驳船作为载荷物。船体中注水来加重船的自重。驳船形体为
30m×10m×3m，自重1380kN、吊索自重160kN，载荷合计1540kN。利用水的浮
力和駁船自重综合条件使达到井架所要求载荷，工作示意图如图2。
图2 测试载荷加载示意图
3.1 测点布置
井架布点为钻台面和二层台共两层布点，大腿为十字钢，共布置测点32个，
贴应变片的要求依据《石油钻机和修井机井架底座承载能力检测评定方法及分级
规范》。贴片如图3。
图3 井架结构及检测布点图
3.2 测试程序及数据
加载采用分段加载的形式进行：载荷先加载到500kN并保持1min，再加载
到800kN并保持1min，再加载到1200kN并保持1min，之后减载到800kN并保
持1min，再减载到500kN并保持1min，最后降为0kN。如此重复三遍[6]。（如
表1）
3.3 结论
该井架经过大修后经检测实际承载能力为2250kN，根据《石油钻机和修井
机井架底座承载能力检测评定方法及分级规范》井架评定级别为A级。
4 结束语
井架在长期的海上作业中受风载，反复提拉油管的受力等情况，会造成金属
的疲劳，同时，海上环境恶劣，湿度大、盐分大，井中冒出的气体中还可能夹杂
含S气体，这些都极易加速金属的腐蚀，定期的检测对保证井架的安全生产作业
是非常必要的。
应力测试作为国家检测标准中要求的检测手段，为井架大修后的承载能力评
定提供了重要的参考依据，对井架的定级起到了极其重要的作用。且这种无线应
力测试系统施工操作方便较传统的有线应力测试试验节省了大量的人力物力，抗
恶劣环境能力强，数据精确度高，使用推广前景广阔[7]。
参考文献
[1]刘健，齐明侠，赵焕娟.基于应力分析的海洋钻机井架结构可靠性分析[J].
石油机械，2011，6：15-18.
[2]方华灿，周炜.石油钻采机械可靠性设计[M].北京：石油工业出版社，1995.
[3]李小龙.海上平台钻（修）井机井架检测与承载能力评估探讨[J].石油工业
技术监督，2013，3：43-45.
[4]SY6326-2012.石油钻机和修井机井架底座承载能力检测评定方法及分级
规范[S].
[5]刘志刚，迟国安，马赫.无线应变测试系统在钻机井架检测中的应用[J].广
州化工，2012，21：130-132.
[6]吴文秀，陈勇，韩兴.在役钻机井架承载能力极限状态评定方法及应用[J].
石油天然气学报，2008：155-157.
[7]刘志刚.无线应变测试系统在井架承载能力检测中的应用[J].科技致富向
导，2012，19.
2024年6月13日发(作者：罗运馨)
HJJ225／43—T型井架大修后可靠性评定
井架的强度是保证正常钻（修）井作业的安全指标。目前，我国石油开采多
以海洋采油为主。海上作业环境恶劣，化学腐蚀、电化学腐蚀、平台拖航晃动、
大风、受力金属疲劳、施工中工件砸伤等，都严重威胁着井架的“健康”。海上作
业的井架每隔一段时间或每隔一定的钻探尺度都要入厂大修，来解决安全及结构
性能方面的问题。而经过大修后的井架需经过应力测试的评定合格后才可以投入
使用。
标签：井架；维修；应力测试；评定
井架作为海洋钻机的关键设备，其生产制造维修后需经获得用户认可的第三
方检验，如：DNV、ABS或CCS等权威机构。海洋井架直接承受钻井作业载荷
和海洋环境载荷，设计与建造应符合API Spec4F的规定。
井架是海洋钻（修）井设备中十分重要的部分，同时也是海洋钻（修）井设
备中最薄弱的环节之一。井架经常在风载及其他载荷作用下变形，产生安全隐患
[1]。而且，近几年，我国石油需求量进一步加大，采油作业工作量也日益增多，
设备使用强度加大，井架也极易出现疲劳缺陷。海上作业湿度大、盐分大使得井
架的使用状况日益严峻。海上钻井平台上的井架定期就要进行大修来保证井架的
安全性。应力测试作为大修竣工验收环节，极其重要[2]。
1 井架检测法律法规要求
根据2006年5月1日施行的《海洋石油安全生产规定》中规定海洋石油的
专业设备应当由专业设备检验机构检验合格，方可投入使用。而海洋钻（修）井
设备属于海洋石油专业设备。SY 6500-2010《滩（浅）海石油设施检验规程》中
在役井架检测检验进行年度检验和定期检验，并规定了检测检验项目和内容[3]。
SY6326-2012《石油钻机和修井机井架底座承载能力检测评定方法及分级规范》
中要求井架主要承载件在使用过程中出现开裂、弯曲、变形等现象，经修复后的
井架，经改装和大修的井架都要求做应力测试。[4]并且对最后井架的定级要求
进行综合评定并以井架的应力测试结果为主。对海洋钻机、修井机井架做了A、
B、C、D四个等级的划分，要求A级井架每3年检测一次，B级井架每2年检
测一次，C级井架每1年检测一次，D级井架要求报废。
2 被测井架介绍
该井架为2004年7月出厂投用的某修井平台上的一座修井井架，井架型号
为HJJ225/43-T，净高43米，最大钩载2250kN，为T（塔）型井架。其横截面
为正方形，立面为梯形，井架前扇有大门，后扇有绞车大门，主体部分是一个封
闭的四棱锥体的金属空间桁架结构。每扇平面桁架又分成若干桁格，同一高度的
四面桁格在空间构成井架的一层。井架的四个大腿与横、斜拉筋都是通过螺栓连
接而成（如图1）。
目前，此井架已经投产10年。在海上进行修井作业。海上恶劣的环境和严
酷的工作使用环境使得井架存在多处安全隐患。有1根横撑和3根斜撑由于发生
弯曲被更换。而由于钢结构杆件的弯曲使得井架受力不均匀，导致井架连接板处
的螺孔发生撕裂。而井架整体也发生倾斜，已严重威胁到井架的安全生产。
3 改造井架检测
由于此井架使用年份已达10年之久，又有井架钢结构的更换、板空撕裂、
井架倾斜等等多危险因素的存在，依据SY 6326-2012《石油钻机和修井机井架底
座承载能力检测评定方法及分级规范》10.3（a）（c）所列的情况，必须对此井
架进行应力检测评定，且评定时加载载荷不得少于设计最大钩载的25%，即
562.5kN。
应力测试系统采用无线应力测试系统，整个系统采用软件、硬件两部分结合，
节点采用电源模块、采集处理模块、无线收发模块组封装一体的设计。在设备运
输及线路连接上极大地优化了工作量，缩短了测试周期，提高了系统可靠性和测
试精度。在此次检测中引入了SD404型无线应变系统[5]。
井架检测，需要平台的钻台台面伸出钻井平台。由于要求在维修后进行检测
后才可出厂，因此平台在船坞内进行检测。提拉载荷按照500kN、800kN、1200kN、
800kN、500kN的顺序进行。
由于在船坞中进行载荷试验，不具备现场作业提拉油管来进行加载的条件。
因此，改用驳船作为载荷物。船体中注水来加重船的自重。驳船形体为
30m×10m×3m，自重1380kN、吊索自重160kN，载荷合计1540kN。利用水的浮
力和駁船自重综合条件使达到井架所要求载荷，工作示意图如图2。
图2 测试载荷加载示意图
3.1 测点布置
井架布点为钻台面和二层台共两层布点，大腿为十字钢，共布置测点32个，
贴应变片的要求依据《石油钻机和修井机井架底座承载能力检测评定方法及分级
规范》。贴片如图3。
图3 井架结构及检测布点图
3.2 测试程序及数据
加载采用分段加载的形式进行：载荷先加载到500kN并保持1min，再加载
到800kN并保持1min，再加载到1200kN并保持1min，之后减载到800kN并保
持1min，再减载到500kN并保持1min，最后降为0kN。如此重复三遍[6]。（如
表1）
3.3 结论
该井架经过大修后经检测实际承载能力为2250kN，根据《石油钻机和修井
机井架底座承载能力检测评定方法及分级规范》井架评定级别为A级。
4 结束语
井架在长期的海上作业中受风载，反复提拉油管的受力等情况，会造成金属
的疲劳，同时，海上环境恶劣，湿度大、盐分大，井中冒出的气体中还可能夹杂
含S气体，这些都极易加速金属的腐蚀，定期的检测对保证井架的安全生产作业
是非常必要的。
应力测试作为国家检测标准中要求的检测手段，为井架大修后的承载能力评
定提供了重要的参考依据，对井架的定级起到了极其重要的作用。且这种无线应
力测试系统施工操作方便较传统的有线应力测试试验节省了大量的人力物力，抗
恶劣环境能力强，数据精确度高，使用推广前景广阔[7]。
参考文献
[1]刘健，齐明侠，赵焕娟.基于应力分析的海洋钻机井架结构可靠性分析[J].
石油机械，2011，6：15-18.
[2]方华灿，周炜.石油钻采机械可靠性设计[M].北京：石油工业出版社，1995.
[3]李小龙.海上平台钻（修）井机井架检测与承载能力评估探讨[J].石油工业
技术监督，2013，3：43-45.
[4]SY6326-2012.石油钻机和修井机井架底座承载能力检测评定方法及分级
规范[S].
[5]刘志刚，迟国安，马赫.无线应变测试系统在钻机井架检测中的应用[J].广
州化工，2012，21：130-132.
[6]吴文秀，陈勇，韩兴.在役钻机井架承载能力极限状态评定方法及应用[J].
石油天然气学报，2008：155-157.
[7]刘志刚.无线应变测试系统在井架承载能力检测中的应用[J].科技致富向
导，2012，19.