石油钻机常识.ppt

石油钻机常识,一.石油钻机的构成,石油钻机：是用来进行油气勘探、开发的成套钻井设备。是由多种机器设备组成、具有多种功能的联合工作机组。为满足钻井工艺要求，整套钻机必须具备以下八大系统设备。即动力驱动系统、传动系统、提升系统、旋转系统、钻井液循环系统、控制系统、钻机底座、辅助设备系统。要具备起下钻能力、旋转钻进能力、循环洗井能力。,1.旋转系统为了转动井内钻具，带动钻头破碎岩石，常规钻机配备有转盘、水龙头或顶部驱动装置。2.循环系统作用：循环钻井液以连续高效钻井。钻井液的主要作用：及时清除井底破碎的钻屑并将钻屑携带至地面、冷却钻头、稳定井壁、控制地层压力等。,二.石油钻机的主要系统,3.提升系统作用：起下钻具、下套管、控制钻压。组成：绞车、游动系统（天车、游车、钢丝绳）、大钩及井架。上述三大系统设备是直接服务于钻井生产的，是钻机的三大工作机组。4.动力系统主要作用：为钻机三大工作机组和辅助设备提供动力。可以是柴油机及其供油设备，或交流、直流电机及其供电、保护、控制设备等。,5.传动系统作用：把（柴油机或柴油机发电机组的）动力分配到各个工作机组。组成：机械传动减速、液力传动、并车和分动、变速等；电气传动可控硅直流传动SCR/交流变频传动VFD;液压传动,7.钻机底座,在寒冷地区钻井时还需配备保温设备。,三.石油钻机类型,1.按钻井方法分类冲击钻机（钻机顿钻）地面驱动旋转钻机井下驱动钻机,高寒钻机,用于低温环境下的钻井作业。,直升飞机吊装钻机,用于丛林、岛屿和沙漠腹地等不适合车辆运输的油区。,四.钻机型号的表示方法,示例：5000m交流变频电动钻机表示为ZJ50/3150DB,五.钻机的基本参数,反映钻机工作性能的数量指标称为基本参数。1.名义钻深范围钻机在规定的钻井绳数下，使用规定的钻柱时钻机的经济钻井深度范围。2.最大钩载钻机在规定的钻井绳数下起下套管、处理事故或进行其它特殊作业时，大钩不允许超过的载荷。3.绞车额定功率4.游动系统最多绳数钻机配备的轮系所能提供的最大有效绳数。5.钻井钢丝绳直径6.钻井泵单台功率7.转盘开口直径8.钻台高度、底座型式,钻机,钻机技术参数,六.钻机分述1）机械传动钻机是指由柴油机提供动力，通过机械传动系统将动力传递给各工作机的钻机。根据传动机械的不同，机械钻机又分为：胶带传动钻机、链条传动钻机、齿轮传动钻机等。2）复合驱动钻机是指各工作机由不同动力驱动的钻机。目前我国的复合驱动钻机基本都是机电复合驱动。,3）直流电驱动钻机是指用直流电动机驱动各工作机的钻机。,性能特点:1.具有恒功率宽调速特性，可大大简化钻机的机械结构。2.电动机的短时增矩倍数达1.52以上，大大提高了钻机的提升能力和处理事故的能力。3.具有软起动性能，可降低供电电源的容量。4.交流变频电机体积小，单机容量大，没有碳刷换向器，不需制成防爆型，维护费用低，使用安全可靠，易于操作管理。5.容易实现钻机的自动化、智能化控制。,4）交流变频电驱动钻机,单轴齿轮传动绞车，体积小、重量轻、传动效率高、维护工作量小。,是指用交流变频电机驱动各工作机的钻机。,快移方案,5.钻机快移方案,井架整体运输,快移方案,底座整体运输,发电机房整体运输,快移方案,泥浆泵装置整体运输,快移方案,泥浆罐整体运输,快移方案,七.钻机的发展趋势,1.类型趋于多样化近几年，为适应井位环境和钻井工艺的不同需要，石油钻机的类型正趋于多样化，如适应各种环境的沙漠钻机、海洋钻机、浅海或海滩钻机、极地钻机、城市钻机、直升机吊运钻机和陆地钻机等；适应各种钻井工艺的丛式井钻机、斜井钻机、小井眼钻机、自走式钻机、快移钻机等。,2.规模趋于两极化深井钻机趋向大型化,钻深能力已达15000m，最大钩载达12500kN。轻便钻机趋向小型化，轻型石油钻机主要以车装钻机为主。最小的微型钻机采用小井眼钻井技术，钻深可达1500m，体积小，质量轻，最轻的只有14t，节省钻井费用30%40%，减少拆装时间60%70%，节约钻井液88%，减少井场面积70%。,3.控制趋于自动化顶驱、盘式刹车技术的逐步成熟，以及电动控制和液压驱动技术可靠性的逐步提高，为实现钻井控制的自动化提供了可能，再加上海洋及深井等复杂工况下，钻井工艺及成本对钻井设备的要求使得钻机控制自动化成为钻机发展的一个重要趋势。,4.设计趋于人性化新型钻机充分体现以人为本的思想，最大限度地满足HSE要求：护拦、梯子要满足安全规定。上下井架有助力器，二层台有逃生装置，钻台有逃生滑道。钻机设有天车防碰和紧急刹车装置，避免游车大钩碰撞天车，并能在任何情况下迅速制动绞车和大钩。选用无公害的摩擦盘、刹车块、油漆，保证员工健康安全。刹车毂、辅助刹车的冷却水循环使用，柴油机排放满足环保要求等。,八.钻机主要部件及系统介绍,配有桁架式起重架，供维修滑轮组用.天车架底部配有缓冲木。天车设计和制造符合APISPEC4F规范.,天车是安装在井架顶部的定滑轮组。,1、天车,基本参数,游车基本参数,2、游车,游车，是在井架内部上下作往复运动的动滑轮组。,游车设计和制造符合APISPEC8A规范.,大钩基本参数,结构特点:钩体内装有液压缓冲装置。钩口处装有可靠的安全装置.配有制动装置，能灵活可靠的锁紧或松开钩身.主要受力件均经无损探伤检验.大钩设计和制造符合APISPEC8A规范.,3、大钩,主要功用:悬持旋转着的钻杆柱，向旋转着的钻杆柱内引输高压钻井液，是提升、旋转、循环三大工作机组相交汇的“关节”部件.水龙头设计和制造符合APISPEC8A规范.,4、水龙头,5.转盘,转盘的功用：1.转动井中钻具，传递足够大的扭和必要的转速。2.下套管或起下钻时，承托井中全部套管或钻杆柱重量。3.完成卸钻头、卸扣，处理事故时倒扣、进扣等辅助工作。,转盘符合APISPEC7K规范.,转盘基本参数,技术参数:额定输入功率1470kW最大快绳拉力485kN档数4,无级调速钢丝绳直径38mm,6.JC70D绞车,结构特点:绞车由2台800kW直流电机驱动。主刹车采用液压盘式刹车，刹车力矩大,安全可靠。辅助刹车为电磁涡流刹车,下钻时平稳省力、易控制、增加可靠性,能有效延长刹车盘和刹车块的使用寿命。滚筒开有绳槽，排绳整齐。配有过卷阀防碰装置,增加了钻机的安全性,液压盘式刹车装置由制动执行机构、液压站及操作系统三部分组成。执行机构由刹车盘、刹车钳、钳架三部分组成，其中刹车钳又分为常开式工作钳和闭式安全钳两种型式。液压站是动力源，为执行机构提供必须的液压动力；操作系统是动力控制环节。,7.液压盘式刹车,液压盘式刹车装置五种功能：工作制动：通过操作刹车阀的控制手柄，调节工作钳对制动盘的正压力，从而为主机提供大小可调的刹车力矩，满足送钻、起下钻等不同工况的要求。紧急制动：遇到紧急情况时，按下红色紧急制动按钮，工作钳、安全钳全部参与制动，实现紧急刹车。过卷保护：当游车上升到某位置，由于操作失误或其它原因，应该工作制动而未实施制动时，过卷阀或防碰阀会发出信号，工作钳和安全钳全部参与刹车，实施紧急制动，避免出现游车碰天车事故。驻车制动：当钻机不工作或司钻要离开操作台时，拉下驻车制动手柄，安全钳刹车，以防大钩滑落。误操作保护：当司钻未按规定解除驻车制动、紧急制动时，所有刹车钳都处在制动状态，从而起到了安全保护作用。,8.电磁涡流刹车,电磁涡流刹车利用电磁感应原理进行无损制动，可在低速下提供足够大的刹车力矩。制动性能好，使用寿命长，无易损件，操作维修简单，在国内外钻机上获得广泛应用。,9.泥浆泵及泥浆泵装置,功用：用于钻井时循环泥浆，以冲洗井底、携带岩屑、冷却钻头和加固井壁、控制地层压力等。,电动泥浆泵装置由电动机、皮带轮、联组窄V带、皮带护罩及大底座等组成。电动泥浆泵装置分直流电机驱动和交流变频电机驱动两种形式。,结构特点:井架型式为“K”型.低位安装,整体起升。段与段之间采用平面接触、双锥销连接,确保段与段之间的连接刚性。井架主体为片状桁架结构,便于拆装运输。井架左右侧装有2个液缸,井架起升到位时作为缓冲器,下放时提供初始顶推力。井架符合APISpec4F规范。,10.K型井架,K型井架基本参数,11.底座,钻机底座包括钻台底座和机房底座。钻台底座用于安装井架、转盘，放置立根盒及必要的井口工具和司钻控制台，多数还要安装绞车，下方应能容纳必要的井口装置，因此必须有足够的高度、面积和刚度。机房底座主要用于安装动力机组及传动设备。要有足够的面积和刚度。,底座的结构型式,底座结构分为箱叠式、块装式、弹弓式、旋升式和伸缩式等。,块装式,箱叠式,钻台及台面设备均低位安装，井架在钻台低位时起升，然后再将钻台和井架整体起升。,弹弓式,旋升式,伸缩式,作用：将钻井液中的无用固相从钻井液中分离出来。组成：包括循环、补给、储备用泥浆罐及药品罐；净化设备及泥浆混合、加重、剪切、灌注等设施。,12、泥浆固控系统,净化设备,振动筛,除砂器,除泥器,真空除气器,离心机,井口,振动筛,除砂器,真空除气器,除泥器,离心机,钻井泵,泥浆渡槽,砂泵,砂泵,砂泵,离心机供液泵,钻井液加重,钻井液剪切,泥浆循环流程,13.井控系统设备,功用：预防井喷；及时发现溢流；迅速控制井喷；处理复杂情况。组成：包括井口防喷器组；控制装置蓄能器装置、遥控装置；节流与压井管汇；钻具内防喷工具方钻杆球阀、钻杆回压凡尔；加重钻井液装置；钻井液气体分离器；监测仪表泥浆罐液面监测仪、甲烷、硫化氢监测仪。,常用公英制单位换算1英寸（in）25.4毫米（mm）1英尺（ft）12英寸（in）0.3048米（m）1立方米（m3）1000升（liter）6.2