第二章石油钻机总论.ppt

本章简要介绍钻机的结构组成、类型、特点，驱动类型，传动方式，基本参数及我国石油矿场正在使用的几种石油钻机，并了解几种机械驱动和电驱动钻机的特点和技术性能。 地面旋转送进设备 为了转动井中钻具、带动钻头旋转，以不断破碎岩石，地面旋转送进设备配备有转盘和水龙头。 井中钻具主要有钻柱（包括方钻杆、钻杆、钻铤等）和钻头组成。 现代钻机，为了实现钻头自动给进，还配备有钻具自动送进装置。 钻井过程中，转盘要完成如下工作： 1）转动井中钻具，传递足够大的扭矩和必要的转速； 2）下套管或起下钻时，承托井中全部套管柱或钻杆柱重量； 3）完成卸钻头、卸扣，处理事故时倒扣、进扣等辅助工作； 4）涡轮钻井时，转盘制动上部钻杆柱，以承受反扭矩。 水龙头通过提环挂在大钩上，可随大钩运行而上提下放；下部接方钻杆，连接下井钻具；上部通过鹅颈管与水龙袋相连。 功用： 1）悬持旋转着的钻杆柱，承受大部分乃至全部钻具重量； 2）向转动着的钻杆柱内引输高压钻井液。 可见，水龙头是提升、旋转、循环三大工作机组相汇交的“关键”部件。 循环系统设备 为了及时清洗井底，携带岩屑，保护井壁，钻机配备有全套钻井液的循环设备，如钻井泵、地面高压管汇、钻井液净化及调配设备（固控设备）等。 在钻进过程中，为了携带井底的岩屑和供给井底动力钻具的动力，用于向井底输送和循环钻井液的往复泵，称钻井泵或泥浆泵。 地面高压管汇 钻井液净化及调配设备 钻井过程中，从井底返回地面的泥浆中含有大量的岩屑和砂粒，经过泥浆池和沉淀池的自然沉降，其中的固相颗粒只能稍稍减少，继续使用这种泥浆，必然会有相当一部分岩屑和砂粒随泥浆进入钻井泵，并被再次送入井底，造成钻井泵易损件和钻头寿命大大缩短，钻头进尺减少，钻速显著降低，甚至会造成钻井过程中钻杆遇卡事故。 钻井液净化及调配设备 泥浆净化装置是钻井液循环系统中的重要组成部分，其基本作用是减少或控制泥浆中固体颗粒的含量，以便改善钻井泵和其它设备的工作条件，提高钻井效果。 泥浆振动筛是固控系统中的关键设备，自井筒中返回的泥浆首先进入筛中，清除掉较大的固体颗粒。 水力旋流器分为除砂器和除泥器两种，但结构和工作原理完全相同。 起升系统设备 起升系统设备由钻井绞车、辅助绞车、游动系统（钢丝绳、天车、游动滑车及大钩）和井架组成；以起下钻具、下套管，辅助完成钻井生产。 此外，还有用于起下钻操作的井口工具及机械化设备（吊卡、卡瓦、动力大钳、立根移运机构等）。 钻井绞车的功用： 1）起下钻具、下套管； 2）钻进过程中控制钻压、送进钻具； 3）借助猫头，上、卸钻具丝扣，起吊重物及进行其他辅助工作； 4）充当转盘的变速机构或中间传动机构； 5）整体起放井架。 辅助绞车 刹车机构： 绞车的刹车包括主刹车和辅助刹车。 主刹车是机械式的，称机械刹车或带刹车，或通常所说的“刹车机构”。 辅助刹车包括水刹车和电磁涡流刹车。 功用： 1）下钻、下套管时，刹慢或刹住滚筒，控制下放速度，悬持钻具； 2）正常钻进时，控制滚筒转动，以调节钻压，送进钻具。 水刹车： 通过叶片和液流的相互作用，以吸收下钻时产生的大部分动能（转化成热能释放掉），从而大大减轻带刹车的负担。 电磁涡流刹车： 利用涡电流形成的旋转磁场与固定磁场相互作用便产生制动力矩。 天车、 游车、钢丝绳和大钩，通常称为游动系统。 天车：定滑轮组，安装在井架顶部；游车：动滑轮组，在井架内部作上下往复运动；游动系统结构：即游车轮数目×天车轮数目。游动系统钢丝绳有交叉穿法和顺穿法。 井架的功用： 1) 安放天车，悬挂游车、大钩及专用工具（吊钳等），在钻井过程中，进行起下钻具、下套管操作； 2) 起下钻过程中，用以存放立根，能容纳立根的总长度称立根长度。 动力驱动设备 作用：动力驱动设备，或称动力机组，提供三大工作机组及其辅助机组需要的动力和运动。 类型：内燃机及其供油设备，交流、直流电机及其供电、保护、控制设备等。 传动系统设备 作用：连接发动机与工作机，实现从驱动设备到工作机组的能量传递、分配以及运动方式的转换。 传动系统应包括减速、并车、转向、倒转及变速机构等。 传动形式：现代钻机传动系统，除机械传动外，尚有液力传动、液压传动、电传动等形式。 控制系统和监测显示仪表 钻机配备控制装置，是为了指挥各机组协调地进行工作； 常用的有机械控制、气控、电控、液控、以及电、气、液混合控制。 现代机械驱动钻机，普遍采用集中气控制。 钻机底座 钻机底座，包括钻台底座和机房底座，用以安装钻井设备，方便钻井设备的移运。 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，多数还要安装绞车，下方应能容纳必要的井口设备，因此必须具有足够的高度、面积和刚性。 机房底座主要用以安装动力机组及传动系统设备，因此也要有足够的面积和刚性，以保证机房设备能迅速安装找正、工