Key Technologies for the Design of Kilo-Ton Heavy-Duty Ultra-High Derrick Substructure

Hou Min; Zhou Tianming; Chen Degang; Zhao Bingpeng; Wang Wenchao

doi:10.12473/CPM.202409093

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Key Technologies for the Design of Kilo-Ton Heavy-Duty Ultra-High Derrick Substructure

DRILLING TECHNOLOGY AND EQUIPMENT | 更新时间：2026-01-19

- Key Technologies for the Design of Kilo-Ton Heavy-Duty Ultra-High Derrick Substructure
- China Petroleum Machinery Vol. 53, Issue 10, Pages: 103-108(2025)
- 作者机构：
  
  宝鸡石油机械有限责任公司
  国家油气钻井装备工程技术研究中心
  油气钻采输送装备全国重点实验室
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12473/CPM.202409093
  CLC： TE922
- Received：28 September 2024，
  
  Revised：2025-03-11，
  
  Published：10 October 2025
- 稿件说明：
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侯敏，周天明，陈德刚，等.千吨重载超高井架底座设计关键技术研究［J］.石油机械，2025，53（10）：103-108.

Hou Min，Zhou Tianming，Chen Degang，et al.Key technologies for the design of kilo⁃ton heavy⁃duty ultra⁃high derrick substructure［J］.China Petroleum Machinery，2025，53（10）：103-108.
侯敏，周天明，陈德刚，等.千吨重载超高井架底座设计关键技术研究［J］.石油机械，2025，53（10）：103-108. DOI： 10.12473/CPM.202409093.

Hou Min，Zhou Tianming，Chen Degang，et al.Key technologies for the design of kilo⁃ton heavy⁃duty ultra⁃high derrick substructure［J］.China Petroleum Machinery，2025，53（10）：103-108. DOI： 10.12473/CPM.202409093.

摘要

针对万米级深井勘探开发的需要，开展了千吨重载超高井架底座设计关键技术研究，在分析重载超高井架底座功能需求和需要解决的关键技术问题的基础上，确定了重载超高井架底座的主要技术参数和结构方案。井架采用前开口“K”形结构，有效高度61 m，最大额定静钩载11 250 kN，利用钢丝绳进行整体旋转起升；底座分为前后台，前台为平行四边形结构，钻台面高15 m，钻台上设备可在底座位于低位时进行安装，利用液压缸整体旋转起升到工作位置，后台用于安放绞车等设备。系统总结了重载超高井架底座设计的关键技术，包括井架底座起升系统设计技术、井架底座稳定性分析技术及井架底座结构优化技术。研究成果可为我国万米级钻机配套井架底座的研发提供参考。

Abstract

To meet the demands of exploration and development of 10 000-meter ultradeep wells， research on key technologies for the design of kilo-ton heavy-duty ultra-high derrick substructure was conducted. After analyzing the functional requirements and key technical problems to be solved of the heavy-duty ultra-high derrick substructure， the main technical parameters and structural scheme of the heavy-duty ultra-high derrick substructure were determined. The derrick adopts a front-opening K-shaped structure， with an effective height of 61 m and a maximum rated static hook load of 11 250 kN， and the overall rotational hoisting is carried out using wire ropes. The substructure is divided into front and rear floors. The front floor is a parallelogram structure with a height of 15 m， and the equipment on the floor can be installed when the substructure is located at a low position， and then raised to the working position via hydraulic cylinders for overall rotational hoisting. The rear floor is used to place equipment such as drawworks. Moreover， the key technologies for the design of heavy-duty ultra-high derrick substructure were systematically summarized， including the design technology of derrick substructure hoisting system， analysis technology of derrick substructure stability and structural optimization technology of derrick substructure. The research results provide reference for the development of the supporting derrick substructure of 10 000-m drilling rigs in China.

关键词

Keywords

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