石油钻机概论.ppt

第二章石油钻机概论

钻机是用于油气勘探、开发的一整套钻井设备。
第一节钻机的组成
一、地面旋转设备
主要组成：转盘、水龙头、钻具，顶驱钻机配备有顶驱装置。
作用：转动钻具，带动钻头破碎岩石。
1.转盘（参见图2-1）
（1）转盘的作用
钻进时—转动钻具；井底动力时—承受反扭矩；
起下钻、下套管时—承托钻杆或套管重量；
处理事故时，造扣、倒扣(上提)。（2）转盘的结构
①水平轴总成—传递动力
水平轴；小伞齿轮；轴承；输入链轮；制动装置(制动棘轮)
②转台总成—驱动方钻杆
转台；大伞齿轮；主轴承；防跳轴承；方瓦；方补心；泥浆密宫密封装置。
③壳体—连接，储油润滑（靠小锥轮旋转带油）2.水龙头
（1）水龙头的作用
①承重—承受钻柱重量
②旋转—支承旋转的钻具
③耐压—输送高压泥浆
（2）结构组成与特点
①承重部分：提环；壳体
②旋转部分：中心管总成
主轴承，防跳轴承；扶正轴承（2个）
③轴承布置
两扶正轴承分置于主轴承两边（图2-2间距大，扶正好）。
④耐压：鹅颈管；冲管总成
冲管总成为快卸密封结构（易损件）
浮动冲管（工作时不转动，有轴向窜动。），Y形液压自密封、快卸结构（参见图3-14）。二、循环系统设备(I-4,II-4,III-4)
主要有：钻井泵，钻井液净化、处理调配装置。
作用：清洗井底，携带岩屑，保护井壁，冷却钻头。
为井下动力钻具提供高压动力液。
三、起升系统设备
主要有：绞车、天车、游车、大钩、钢绳、井架。
作用：起下钻具、下套管，控制钻压。
上述三大系统是钻机的三大工作机。
四、动力驱动系统
有：柴油机组、发动机组、电动机组。
作用：提供动力。五、传动系统设备
联动机组—动力并车。
作用：传递、分配动力。
六、控制系统和监测仪表
司钻台、液、气、电控制、仪表
各种钻井仪表及随钻测量系统（MWD）。
七、钻机底座
安装钻井设备。
钻台底座用于安装井架、转盘，放置立根盒及井口工具及司钻控制台，安装绞车，下方应能容纳必要的井口装置。应有足够的高度、面积和刚性。机房底座用于安装动力机组及传动系统设备。
八、辅助设备
有供气、水、油、暖设备、井口防喷设备。钻机是所有钻井设备，包括八大（系统）设备：
旋转、循环、起升、动力、传动、控制、底座、辅助。
八大部件：绞车；转盘；水龙头；大钩；游车；天车；钻井泵；柴油机；十大部件：加—井架；联动机组。第二节钻机分类与特点
一、分类
1．按井深分
①浅井（≤1500m）；
②中深井（1500~3000m）；
③深井（3000~6000m）；
④超深井>6000m。
2．按驱动设备类型分
机械驱动钻机（MD）；电驱动钻机（ED）。
3.按驱动方式分
单独驱动（各主要机组单独驱动）；统一驱动。4．按主传动副类型分（从动力并车角度分类）
①胶带并车传动—胶带钻机；J
②链条并车传动—链条钻机；L
③锥齿轮—万向轴并车传动—齿轮钻机C。
5．按地区和用途分
海洋钻机；浅海钻机（适用与0~5m水深或沼泽地区）；
陆地常规钻机；丛式井钻机；沙漠钻机；直升机吊运钻机；
小井眼钻机（指90%井身直径小于7”或70%井身直径小于5”的井。小钻机易运、钻速高、套管小、成本低。液压驱动、配顶驱钻井装置、自动化高）；
连续柔管钻机（连续柔管代替单根钻杆，有绕管的卷筒。成功地用于作业机，如冲洗、人工举升、测井和射孔、挤水泥、井下扩孔、防砂及酸化增产。钻井配合井下动力钻具。）二、钻机特点
1.大功率、传动复杂，多工作机联合工作。
（例JC45绞车，功率1100kW相当于：
10个车间×25台机床×一台车床4kW≈JC45的功率）
2.绞车、泵、转盘三大机组不同时工作。
3.钻井过程不连续
钻进时间短，起下钻时间长，原因换钻头。
4.工作地区广阔（平原、山地、沙漠、沼泽、海洋），自然环境恶劣（风、沙、雨、雪），野外流动作业，要求钻机有很强的适应地区、环境的能力和很高的移运性能。第三节钻机基本参数
一、基本参数
反映钻机工作性能的数量指标称为基本参数。
钻机基本参数十个：
L（名义井深）；
Qmax（最大钩载）；Qds（最大钻柱重）；
Ndr（绞车功率）；
Z（Zmax）有效绳数；dw（钢绳直径）；
Np（泵功率）；Dr（转盘通径）；
Hr（底座）；H架。1．名义井深L，主参数。
推荐钻深范围，上限为名义井深。（Lmin～Lmax=L）
旧系列15、20、32、45、60、80（使用5”钻杆井深）
新系列10、15、20、30、45、50、70、90、120（使用”钻杆井深）。
2.最大钩载Qmax
在标准规定的最大绳数下，下套管或进行解卡等其它特殊作业时，大钩上不允许超过的最大载荷。
Qmax决定钻机下套管和处理事故的能力，是核算起升系统零件静强度及计算转盘、水龙头主轴承静载荷的依据。3.最大钻柱重量Qds
在标