API钻井和修井结构的使用 检验 维护 与修理.docx
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API钻井和修井结构的使用检验维护与修理
钻井和修井结构的使用检验维护与修理
API推荐作法4G
第4版,2012年4月
钻井和修井结构的使用检验维护与修理
上游段
API推荐作法4G
第4版,2012年4月
特别说明
API出版物只针对一些共性问题,关于具体情况,应查阅地方、州和联邦法律及条例。
API或API的任何雇员、分包商、顾问、委员会或其他受托人,均不担保也不承诺(无论明示还是暗指)关于本标准所包含信息的准确性、完整性和适用性,对于本标准中所披露的任何信息的使用以及后果,也不承担任何义务或责任。
API及API的任何雇员、分包商、顾问、或其他受托人,也不承担本标准的使用不会侵犯其他人的专有权利。
API出版物可供任何愿意使用的人使用。
本学会已尽一切努力来确保这些出版物中所含数据的准确性和可靠性,然而,关于本出版物本学会不作任何承诺、担保或保证,在此明确声明,由于使用本标准而造成的任何损失,或者因本标准与当地法规有冲突而造成违法,API将不承担任何义务或责任。
API出版物的发行是为了使公众能够更方便地获取已经证实的、良好的工程与操作惯例。
关于宜在何时、何地采用这些出版物,不排除必需实施可靠的工程判断。
API出版物的制定和发行,无意以任何方式限制任何人使用任何其他操作惯例。
任何按照API标准的会标使用要求标志其设备和材料的制造商,对于其产品符合相关API标准,负有全部责任。
API不承诺、担保或保证这些产品实际上确实符合该项API标准。
版权所有。
未经出版商预先书面批准,任何人都不允许在检索系统中复制、翻译和保存本文件中的任何内容,或采用电子、机械、复印、录像或其他方式传播本文件中的任何内容。
请联系出版商美国石油学会出版业务部,联系地址:
1220LStreet,N.W.,Washington,D.C.20005。
版权
2012美国石油学会
前言
使用者/所有者可以要求一段时间以使现有结构符合新标准。
由于所涉及的结构数量和合格检查员的有限,现有结构的首次检查日期应是可变通的。
本标准生效日期为发行之日。
附件A至D中的表格意在该设备的所有者/操作者或API4G的使用者自由互换。
应(Shall):
在标准中,“应”表示符合该规范的最低要求。
宜(Should):
在标准中,“宜”表示推荐或建议但并不是必需符合该规范。
API出版物中的任何内容,都不能解释为(以暗示或其他方式)赋予任何人制造、销售或使用专利特许证所涵盖的任何方式、仪器或产品的权利;也不能解释为担保任何人侵犯专利权而不承担责任。
本文件是按照API标准化程序制定的,该程序保证了制定过程的透明度和广泛参与;因而该文件被称之为API标准。
关于本标准内容解释方面的有关问题,或者关于制定标准所依据的程序方面的看法或问题,应以书面形式提交给美国石油学会标准部主任,地址是:
1220LStreet,N.W.,Washington,DC20005。
如果需要复制或翻译本标准的全部或部分内容,也请与标准部主任联系。
通常,API标准至少每五年进行一次复审,复审的结果是修订、确认或撤消。
该五年复审周期有时会延期一次,但延期最长不超过两年。
关于本出版物的出版状态,可向API标准部查询,电话:
(202)682-80000。
API出版物和资料的目录每年由API出版,API地址为1220LStreet,N.W.Washington,D.C.20005。
欢迎提出修改意见,并提交美国石油学会标准部,地址:
1220LStreet,N.W.,Washington,D.C.20005,邮箱:
standards@api.org。
目录
页次
1.范围1
1.1目的1
1.2涉及的结构1
2.规范性引用文件1
3.术语、定义及缩写术语1
3.1术语和定义1
3.2缩写术语3
4.一般原则3
4.1程序3
4.2人员资格4
4.3培训5
5.使用及维护5
5.1概述5
5.2载荷5
5.3螺栓连接结构5
5.4二层台6
6.检查6
6.1概述6
6.2检查分类7
6.3检查频率8
6.4验收标准8
6.5拒收设备9
7.修补9
7.1概述9
7.2腐蚀9
7.3火与热暴露9
8.改造/改进10
8.1计划10
8.2设计和改造10
8.3吊耳11
8.4吊环11
9.文件和记录11
9.1检查和维修记录11
9.2标识/可追溯性12
10.未识别设备——额定载荷的测定14
10.1程序14
10.2资格评定14
11.地基要求14
11.1概述14
11.2找平与加垫片15
12.起升大绳/系船索的检查及更换15
13.带绷绳轻便井架用的绷绳加固15
13.1概述15
13.2固定绳索16
13.3检查频率16
13.4绷绳绳端及附件16
13.5绷绳的预拉力17
14.带绷绳轻便井架用的绷绳锚17
14.1概述17
14.2容量验证17
14.3可供选择的锚定惯例19
14.4拉伸试验和现场准备20
14.5承包商、操作员和检验公司的职责20
15.井架和底座用地基21
15.1地基和附加底脚21
15.2井口圆井(或方井)23
16.低温作业23
附录A(资料性)轻便井架目检表25
附录B(资料性)修井井架目检表37
附录C(资料性)井架目检表45
附录D(资料性)底座目检表54
参考文献60
图
1井架典型吊环………………………………………………………………………………………11
2推荐的绷绳图………………………………………………………………………………………13
3绷绳垂度(吊线)…………………………………………………………………………………18
4锚间隔和容量标准…………………………………………………………………………………19
5轻便井架的井位准备………………………………………………………………………………22
表
1检查类型及频率……………………………………………………………………………………8
2检验标准……………………………………………………………………………………………9
3土壤的安全承载能力…………………………………………………………………………….23
钻井和修井结构的使用检验维护与修理
1.范围
1.1目的
本文件规定了钻井和修井结构用产品的检验、维护与修理的指导方针以及推荐作法,以提高设备的耐用性。
文中的信息不宜视为是对制造商说明书和API54推荐作法的补充或替代。
1.2涉及的结构
本文所涉及的钻井和修井结构用的产品包括如下:
——轻便井架/井架及其附件;
——底座及其附件。
注1:
天车滑轮和轴承包含在API8B。
注2:
海洋轻便井架、井架、底座及其附件不在本文6.2.4检验要求范围之内。
2.规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是标注日期的参考规范,仅采用所引用的版本。
凡是未标注日期的参考规范,应采用其最新版(包括任何修订版)。
API4F
AISC335-891
ASNTSNT-TC-1A2
AWSD1.13
钻井和修井结构规范
结构钢建筑规范—许用应力设计和塑性设计
无损检验人员的资格评定及认证推荐作法
钢结构焊接规范
3.术语、定义及缩写术语
下列术语、定义和缩写术语适用于本文件。
3.1术语和定义
3.1.1认证certification
认可会议所确定的标准或要求的行为。
1美国钢结构学会,1OneEastWackerDrive,Suite3100,Chicago,Illinois60601,www.aisc.org.
2美国无损检验学会,1711ArlingateLane,P.O.Box28518,Columbus,Ohio43228,www.asnt.org.
3美国焊接学会,550NWLeJeuneRoad,Miami,Florida33126,www.aws.org.
3.1.2关键区域criticalarea
主承载件的高应力区域,由制造商或合格人员所定。
3.1.3塔形井架derrick
横截面为正方形或矩形的半永久性结构井架,四侧为格架或桁架构件。
3.1.4设备性能equipmentperformance
一件设备的运转能力,与预期或预定的参数或标准有关。
3.1.5接合板fishplate
将一条或两条钢板焊在或用螺栓固定在两侧相邻铁轨或梁的梁腹或翼缘处,以增强构件强度。
3.1.6检查inspection
按规定标准检查设备是否符合要求,之后再确定需要采取的行动,如果有的话。
3.1.7负载试验loadtest
一种在受控及监视状况下施加载荷的方法,以检验设备的耐用性。
3.1.8维护maintenance
涵盖检查、调整、清洗、润滑、试验等以及易损件更换在内的一系列活动,目的在于维持设备的耐用性。
3.1.9制造商manufacturer
是指制造或加工本标准所涉及的设备或材料的个人或公司。
3.1.10桅形井架mast
前扇敞开、横截面为矩形的格架结构井架,由一段或多段组成,然后起升至操作位置。
注解1如果井架包含两段或多段,在安装过程中,可分为伸缩或折叠式。
注解2井架可用绷绳加固,也可不用绷绳加固。
3.1.11所有者owner
拥有设备合法权的个人、法人实体或团体。
3.1.12主荷载primaryload
在运输、安装、保全或操作期间设备所能承受的载荷。
注:
该载荷可以是静载、大钩载荷、转盘载荷、立根或抽油杆载荷、自然条件载荷或这些载荷的组合。
3.1.13承受主载荷部件primaryloadcarryingcomponents
所涉及设备中承受主载荷的部件。
3.1.14合格人员qualifiedperson
是指有公认学位、证书或专业级别或者凭借知识、培训或经验已成功证明有能力解决与主题、工作或课题有关问题的人员。
3.1.15耐用性serviceability
在任何一点上,一件设备的状况均会影响设备履行其预期功能的能力。
3.1.16试验testing
对一件设备进行一系列试验,以确定其是否能履行所规定的功能。
3.1.17螺帽转角法turn-of-nutmethod
一种得到高强度螺栓给定预应力的方法,即上紧螺栓后,按预定量旋转紧固件。
3.1.18使用者users
负责使用设备或材料、或实施推荐作法的个人或公司。
3.2缩写术语
ASNT
美国无损检验学会
ASTM
美国试验及材料学会
AWS
美国焊接学会
CAWI
注册助理焊接检验师
CWI
注册焊接检验师
H2S
氢化硫
IPS
改进犁钢
IWRC
独立钢丝绳芯
MPI(MT)
磁粉检验
NDT
无损检验
OEM
原始设备制造商
PT
液体渗透检验
RT
射线试验
SWL
安全工作负荷
UT
超声波检验
4.一般原则
4.1程序
4.1.1概述
使用者/所有者应制订一套有关设备各部件检查、维护及修理的书面程序或者也可采用设备制造商的书面推荐作法。
可基于下列一项或多项(但不局限于此)采取一些行动:
——指定的时间段;
——可测磨损极限;
——设备未履行;
——环境;
——经验(历史记录);
——规章要求;
——设备损坏事故。
4.1.2使用者/所有者程序的制订
如果设备制造商不存在或不管什么原因制造商无法提供适宜的推荐作法的话,使用者/所有者应按API和/或行业推荐作法及标准制订检查、维护及修理程序。
4.1.3背景资料
应备有装配图、鉴定关键部位图纸以及验收标准以供检查员进行第四类检查。
若没有装配图和/或关键部位图纸,承受主载荷部件的所有区域均应视为关键部位。
检查员应利用这些数据来调整检查程序。
此外,使用者/所有者可提供维修历史记录,如有的话。
4.2人员资格
4.2.1概述
由有公认学位、证书或专业级别或凭借知识、培训或经验的且已成功证明有能力解决与主题、工作或课题有关问题的人员进行检查、维护及修理。
检查人员应熟悉所要评价的设备类型。
4.2.2焊工操作资格
维修井架的焊工应按AWSD1.1或与之相等标准的要求进行认证并应在维护井架方面具有一定的经验。
所有完工的焊缝应符合AWSD1.1或与之相等的标准要求。
4.2.3II类检查
从事II类检查的人员由在井架方面有一定经验和知识的使用者/所有者指派。
这些人通常是有经验的现场负责人、工程师及井场监督人员。
4.2.4III类检查
实施III类检查的人员必须在III类检查所规定的检查标准方面具有一定的经验和知识以及符合§4.2.1要求。
监督III类检查的人员必须有一定的经验和知识。
凡有资格监督检查的代表性人员可以是按ASNT规范SNT-TC-1A认证的工程师、无损检验人员和ASNTLevelII人员,或者是由使用者/所有者所指派的高级运营人员(钻机主任、钻井队长或运营经理),倘若他们符合上述经验、培训和知识条件。
4.2.5IV类检查
应由专业工程师、原设备制造商(OEM)代表或钻井结构全权代表的制造商进行或密切监督IV类检查。
另外,IV类检查人员应满足III类检查人员的要求。
从事IV类检查的无损检验人员至少应有经过ASNTSNT-TC-1A或等同单位认证的ASNTLevelII证。
从事IV类焊缝目检的人员应按下述的进行评定及发证:
——AWS注册焊接检查师或等同级别;
——在金属加工、检查及试验方面经过培训或有经验的工程师或技术人员,评定后方可进行这类检查工作。
4.3培训
对人员进行适当的培训是维护井架最关键的考虑因素之一。
这包括井队人员、机械工、焊工以及从事检查的人员。
应培训现场人员以按I类、II类及III类检查的要求进行目视检查。
培训计划将有助于现场人员识别现存问题并确保涉及到的所有设备均能按设计要求运行。
5.使用及维护
5.1概述
设备维护包括调整、清洗、润滑以及易损件的更换。
在分配相关资源诸如设施和设备时,应考虑这些活动的复杂性和所涉及的安全风险。
除了制定符合§4.1要求的程序外,制造商还应规定维护作业所必需的特殊工具、材料、检测设备以及人员资格。
制造商在设计及选择钻井和修井结构材料时要小心谨慎。
在规定的载荷能力范围和符合说明条件使用结构时,其应获得满意的性能。
每一位从事安装及下放作业的井队队员应给予他们直接参与这些操作的指导和培训。
5.2载荷
钻井和修井结构的安全操作取决于地基是否能承受所施加的载荷(见§11)。
还应考虑环境载荷和动载荷。
地基要求的设计载荷应是钻井和修井结构本身的重量、安放在其上机器和设备的重量、结构的最大钩载或转盘载荷、由外绷绳载荷产生的力和立根盒最大载荷(见§15)的总和。
在利用绞车进行安装和下放作业期间,应采用实际用的最低绳速。
从指重表的波动可显示出由冲击、振动、加速度和减速度而引起的载荷。
操作员应确保指重表的读数在铭牌钩载额定范围内。
有些钻机的设计要求,禁止用井架钩载举起井架基座。
5.3螺栓连接结构
5.3.1概述
螺栓连接结构的每个零件是用来承受各自的载荷。
零件缺失或放置不妥都会造成结构失灵。
在安装螺栓连接结构期间,螺栓应保留一定松动,使得井架相邻构件配合适宜,无不变形和内应力。
这种方法可对结构进行准确调整,从而使载荷分配合理。
安装完毕后,应检查所有螺栓的扭矩是否合适。
应定期检查所有螺栓扭矩是否合适。
合格人员应按照制造商指南(可用时)制定有关系紧装置用卡箍、销子和螺栓的安装说明书。
预期受拉多次的含螺栓在内的系紧部件应设计带有规定的预应力,其不得大于螺栓材料最低极限强度乘上名义截面的50%。
卡箍安装说明应包含预紧值和公差。
用校准拉紧方法将螺栓拉紧。
凡指定预拉力大于最低极限强度50%的螺栓只应使用一次。
螺栓长度应是:
在安装时,螺栓末端与螺母外表面齐平或超出螺母外表面。
制造商负责提供关于安装和螺栓安装的准则,从事实际工作人员的责任是做出解释。
5.3.2螺栓预拉力
螺帽转角法常用于不再重复使用的螺栓。
如果符合制造商的要求或得到专业工程师的认可,则可以重复使用螺栓。
这种方法可得到可靠的预拉力,而无需进行校准。
除了AISC335-89,还可参考AISC研究委员会关于结构连接规范——用ASTMA325或ASTMA490螺栓连接结构节点。
5.4二层台
井架应配备结构合理的钻杆支架,用于防止钻杆掉下。
二层台上的指梁应保持平直,且用安全装置卡紧。
工作平台应由防滑材料制成,不得延长到游钩、水龙头、顶驱和运动补偿器的路径。
如果该平台不是由防滑材料制成的,必要时,其表面可用防滑材料。
应配备防坠落装置,并将其固定好。
二层台可由特殊高强度钢制成,注意:
维修时,须用相同的金属材料。
6.检查
6.1概述
检查的目的在于发现缺陷。
裂纹或机械损伤的存在可预示磨损的严重性和即将发生的故障。
发现、识别及评估这些裂纹或机械损伤需要对其进行精准的检查。
及时维护可决定是需要立刻维修设备,还是对其进行适当维修。
III类和IV类检查的检查结果应形成文件并予以保留(见§9.1)。
对所发现的明显的加工缺陷应进行维修或将其更换,并告知制造商。
下述适用的例行检查应在一定的时间间隔内进行。
a)检查所有焊缝有无裂缝,尤其是安装机构;
b)检查安装机构有无其他一些缺陷;
c)检查液压油路以及每次下放作业前排气和提起活塞时,须遵循制造商的说明。
确保有充足的液体,采取各种措施以排尽液压系统里的气体;
d)检查液缸、管道系统和软管有无泄漏。
检查密封件和软管有无裂缝和/或磨损。
液缸应由合格人员维修;
e)检查钢丝绳(含操作大绳、起升大绳和绷绳)有无打结、断丝或其他损伤。
每次起升或下放作业前和起升或下放作业期间,确保绷绳没有缠结,钢丝绳有序地排列在滑轮槽里;
f)起升或下放作业前,检查伸缩式井架的传动机构、导轨和活塞稳定器是否可自由运转且处于良好状况。
保证机构和导轨干净且润滑充分。
上段折起时,应确保活塞稳定器进入合适位置。
上段达到工作位置后,检查传动机构是否全部接合。
g)安装作业前,检查设备是否在同一水平上,地基和支架的布置是否正确。
按照制造商的推荐作法将设备放在同一水平上;
h)检查天车滑轮的磨损和润滑情况;
i)检查所有滑轮的轴承、链轮、销子等润滑情况及状态;
j)人员进出前及下放作业前,检查折叠梯是否在合适的位置以及无故障运行;
k)钻井及维修作业期间,定期检查所有螺栓连接件,确保其上紧;
l)应定期检查传动机构是否处于锁紧状态,运转期间最好每班检查一次。
若可能的话,传动机构应有一个强制锁,以防断开。
为了获得额定载荷能力,结构轴线全长必须成一直线。
重要的是传动机构须处于这样一种状况,确保结构对准。
建议对传动机构喷涂颜色明亮、对比鲜明的油漆,便于钻机人员查找并进行检查。
6.2检查分类
6.2.1I类
在操作期间,由钻机人员目视检查井架和底座,看其是否出现异常情况。
6.2.2II类
对承载部位和滑轮进行I类检查和更全面的检查(但不局限于此),看其是否出现裂纹、损伤、腐蚀、松散或丢失零件和过早磨损。
这种全面的检查应在钻机安装期间进行。
6.2.3III类检查
所有承载部件和构件应进行全面目检,以确定井架和底座的状况,并在附录A、B、C或D检查清单中加以说明,如适用的话。
钻机永久性档案应含有完整(及有签字)的检查清单以及所进行主要修复的相关文件。
修井、车装或撬装井架的检查还应包含钻机安装/拆卸作业的检查。
6.2.4IV类检查
IV类检查,涵盖需拆卸并清洗干净以对所规定的关键部位进行无损检验的设备。
建议对所有管式(闭式)构件进行超声波测厚检查,以检查内部是否腐蚀。
也可用内部摄像头(通常与电缆连接)目检内部是否腐蚀。
按照下面规定,检查期间发现的损伤被定义为“主要、”“次要”、“轻微”三类:
——主要损伤——主承载部件出现明显的几何变形或结构损伤,包括起升装置、主大腿、铰接部位和天车;
——次要损伤——非承载部件的损伤或变形;
——轻微损伤——辅助设备,如梯子、二层台、走道、大钳悬挂器等的损伤或变形。
所有焊缝(100%)应进行目检。
关键部位的所有焊缝应按AWSD1.1规定的采用磁粉(MPI)、液体渗透(PT)或超声波(UT)方法进行检验。
镀锌结构上的焊缝需用不同的检验方法和时间间隔。
在目检镀锌井架期间,通常对裂纹要加以识别。
6.3检查频率
设备使用者/所有者应根据经验、制造商的建议和下面其中一个或多个要素制定检查计划:
——环境;
——负载周期;
——法规要求;
——运转时间:
——试验;
——修补
推荐采用下表列出的检查类型和频率
表1检查类型及频率
分类
频率
文件
I
每天
非强制
II
钻机安装时
非强制
III
运行730天1
设备技术档案
IV
运行3650天1
设备技术档案
1一个运行日等于24小时运行时间。
表1中的推荐频率适用于在规定周期的在用设备。
在腐蚀环境(湿度、盐、H2S等)下,宜考虑增加检查频率。
这包括按加快进度表检查管式构件内部是否腐蚀。
可移式海洋钻井设备或固定平台上的井架和底座则免于IV类检查的要求。
从开始制造结构算起为检查频率周期的开始,在最高级别检查完毕后,要重新确定检查频率周期。
直至到下次检查结构,这段时间不应受到API4F新版发行的影响。
6.4验收标准
验收标准的制订应基于经验和制造商的建议。
凡不符合验收标准的磨损设备不应予以接收并投入使用。
6.5拒收设备
拒收设备应贴上标签,停止使用。
7.修补
7.1概述
开始工作前,应制订钻井或修井结构的结构修补计划。
应与制造商或合格人员(见§4.2.1)协商,按认可的工程准则,获取其对材料和方法的认可,以监督所需修补。
在对钻井或修井结构进行结构修补时,应遵循下面的推荐作法。
a)按表2要求修补或更换损坏的构件;
b)采用制造商或合格人员认可的焊接工艺进行修补或修改。
钻井或修井结构可选用高强度钢材料,但要求特殊的焊条和焊接技术;
c)用合适的夹具或螺栓连接底座将工件夹具以及附件固定在结构上;
d)若事先没有得到制造商或合格人员的批准,不得在构件上钻孔、烧孔或者施焊;
e)结构在负载情况下,所有横拉筋、拉杆和其他构件应安装就位;
f)所有损伤可在现场进行修补。
主要损伤应在类似于车间的环境下按原制造商或等效规范进行修补;
g)更换件材料、销子及螺栓应符合原制造商或等效规范。
7.2腐蚀
原则上,腐蚀损伤大于构件横截面10%时(或根据制造商建议测得的公差百分率)应考虑予以修补。
应采用下列任何一种方法对腐蚀部位进行喷砂或机械清理至光滑金属、评估及修补:
a)凹处/孔填满焊缝金属并打磨齐平;
b)接合板,损坏部位和密封焊缝,或去除损坏部位并重新
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