钻井装备知识培训

型号 名义钻深114″钻杆 最大钩载 绞车额定功率 井架 钻台高度 净空高度 泥浆泵 柴油发电机 可控硅控制方式， 转盘开口直径
转盘驱动形式 主刹车 辅助刹车
系列直流电驱动
ZJ40/2250DZ 4000m 2250KN 735kw K型，43m 7.5m
ZJ50/3150DZ 5000m 3150KN 1100kw K型,45 m 9m
钻机及主要 配套设备介绍
目
一、钻井工艺基本知识 二、钻机类型及典型钻机方案介绍 三、 绞车结构及原理 四、钻井泵结构及原理 五、转盘 六、水龙头 七、大钩 八、游车、天车 九、钻井液固控系统及设备 十、胜利油田陆地钻机现状及发展规划
录
一. 钻井施工基本知识
➢石油钻井：是指利用专用设备和技术，在预先选 定的地表位置处，向下或一侧钻出一定直径的孔眼， 一直达到地下油气层的工作。
电驱动钻机类型及特点
➢ 类型：电驱动钻机包括直流电机驱动和交流变频电机驱动两种形式。
电驱动钻机具有传动柔和、调速性能好、操作方便灵活、模块体积小、 安装移运方便、可靠性高、噪音小、污染小、节能等特点。
➢直流电机驱动：直流电动钻机是采用AC-SCR-DC方式，将柴油发电 机组并网发出的电力通过SCR可控硅整流后驱动直流电机。 ➢交流变频电机驱动：交流变频钻机则是采用AC-VFD-AC方式，通过VFD 电传动控制系统将柴油发电机组所发出的电力变为变频可调的电流，采用 交流变频器驱动无碳刷交流变频电机。
转盘
绞车动力、万向轴、 角传动箱驱动
1300HP泵组
ZJ30/1700L石油钻机
■ 名义钻深范围
114mm钻杆 1600~3000 m
127mm钻杆 1500~2500 m
■ 最大钩载
1700kN
■绳 系
5×6 Hale Waihona Puke Baidu穿
■ 钻井钢丝绳直径
29 mm
■ 绞车额定功率
550 kW
■绞车档数
4正+2倒
■ 转盘开口直径
1200kN 735kW（1000HP）
4正+2倒
6、钢丝绳直径
φ32mm
7、提升绳系 8、最大快绳拉力
5×6花穿 280kN
ZJ40/2250L石油钻机
9、转盘开口直径 10、泥浆泵及台数 11、井架型式/有效高度 12、钻台高度/后台高度 13、底座净空高
φ698.5 mm 1300HP×2
K型/42.5m 7.5／0.8 m 6.3 m
ZJ70/4500DZ石油钻机
ZJ70/4500DZ石油钻机
钻机平面布置图
ZJ70/4500DZ石油钻机
ZJ70/4500DZ石油钻机
ZJ70/4500DZ石油钻机
ZJ70/4500DZ石油钻机
11、井架型式/有效高度
K型/45m
12、钻台高度
10.5m
13、底座净空高
8.9m
14、柴油机型号及台数
G12V190PZL1／0×3
15、单台柴油机功率
1000KW
16、柴油机额定转速
1300r/min
17、供气系统
储气罐容量
2.5 + 2 x 2 m3
最高工作压力
1MPa
18、辅助柴油发电机组功率
4000 ～ 6000m
2、最大钩载
4500kN
3、最大钻柱重量
2200kN
4、绞车最大输入功率
1470kW
5、绞车档数
6正
6、钢丝绳直径
φ38mm
7、提升绳系
6×7顺穿
8、最大快绳拉力
485kN
9、转盘开口直径
φ952.5 mm
10、泥浆泵型号及台数
F-1600×2
ZJ70/4500LDB石油钻机
➢钻井方法的发展：（1）人工掘井：1521年之前。 （2）人力冲击钻：1521～1835年，是靠人力、 捞砂筒、特殊钻头、悬绳、游梁等来完成的。3）机 械顿钻（冲钻）：1859～1901年，靠机械冲击作 用破岩，破岩和清岩相间进行。（4）旋转钻： 1901年发展起来的，旋转钻井是靠动力带动钻头旋 转，在旋转的过程中对井底岩石进行破碎，同时循 环钻井液以清洁井底的钻井方法。旋转钻井又分为 转盘钻井、井下动力钻具钻井、顶部驱动旋转钻井。
20520
ZP275/ ZP205
ZJ30/1700L石油钻机
■ 钻井泵额定功率及台数：
956kW×1台
■ 并车传动型式：
密闭链条箱并车
■ 柴油机偶合器机组: 柴油机转速 装机总功率
G12V190PZL1 ×2 1300 rpm 1000×2=2000 kW
■井 架
整体起升
有效高度：
41 m
型 式：
一开钻 进
（表层 套管）
三开钻 进
（油层 套管）
➢导管：用于将钻井液引到固控设备上，深度 一般为10米以内。一般在钻前准备时完成。
➢表层套管：其作用是封隔地表部分的易塌、易 漏地层和水层，安装第二次开钻的井口装置， 控制井喷。其下入深度，根据地表部分松软的 易塌、易漏地层和水层的深度而定。一般在 100米左右。 ➢技术套管：用于封隔用泥浆难以控制的复杂地 层；无法堵塞的严重漏失层；非目的层的油气 层；压力相差悬殊油、气、水层等。
➢现状：目前机械驱动石油钻机主要为链条钻机，采用链条作为主传 动副，2~4台柴油机 —偶合器驱动机组，用多排小节距套筒滚子链 条并车，统一驱动各工作机组，一般用万向轴或胶带传动钻井泵。
大庆130钻机传动示意图（逐步淘汰）
猫头轴
输入轴
1#联动机
2#联动机
滚筒轴
3#联动机
转盘
辅助刹车
空压机
离合器
2#钻井泵 1#钻井泵
1、3 台柴油机与液力偶合器正车箱通过整体链条箱并车后分别驱动绞车、双泵 及 800kVA 发电机，传动柔和、平稳，安装维护方便，提高了可靠性、安全性和功 率利用率； 2、充分利用机电复合驱动优势，转盘采用 DBS 数控变频技术，控制系统数字化、 信息化； 3、设置转盘独立电驱动装置， 彻底解决了机械钻机中转盘与泥浆泵工况互相干涉 问题，并大大提高了钻机动力上钻台（特别是高钻台）的可靠性。 4、采用全数字控制的恒钻压自动送钻，送钻均匀、平稳，延长钻头使用寿命，大 大提高机械钻速，同时为避免井下事故的出现创造了条件。 5、一体化司钻控制室融电 ( 数 ) 、气、液控制和视讯功能为一体，能实现电气参 数和钻井参数调控、显示、储存、打印、监控和远程管理，为司钻提供安全、集中、 方便、可靠、舒适的工作环境。 6、具有电动钻机优点，与电动钻机相比，又大大减少设备投资。
14、柴油机型号及台数 15、单台柴油机功率 16、柴油机设计工作转速
Ｇ12V190PZL1／0×3 1000KW
1300r/min
ZJ40/2250L石油钻机
ZJ40/2250L钻机传动示意图
ZJ40/2250L石油钻机
ZJ40/2250L石油钻机
ZJ50/3150L石油钻机
ZJ50L钻机
井架
K型、整体起升
底座
钻台箱叠式
动力机组
3台G12V190PZL１机组+ 偶合器正车减速箱
并车箱
并车变速、全密封
绞车
内变速4正+2倒
转盘
绞车动力、万向轴、 角传动箱驱动
2台1600HP泥浆泵
ZJ50/3150L石油钻机
1、名义钻深范围 114mm 钻杆 3500～5000m
127mm 钻杆 2、最大钩载 3、最大钻柱重量 4、绞车最大输入功率 5、绞车档数
φ952.5 mm F-1600×2 K型/45m 7.5／0.8 m
6.3 m
14、柴油机型号及台数 15、单台柴油机功率 16、柴油机额定转速
G12V190PZL1／0×3 1000KW 1300r/min
ZJ50/3150L石油钻机
ZJ50/3150L钻机传动示意图
ZJ70/4500LDB石油钻机(一般采用转盘独立电驱动方案）
钻前施工 1、定井位 2、道路勘察 3、基础施工 4、搬家 5、安装设备
钻井施工工序
钻井施工 6、一次开钻 7、二次开钻 8、钻进 9、起钻 10、换钻头 11、下钻
完井施工 12、完井电测 13、下套管固井
钻井就是利用钻机设备 及破岩工具破碎地层形成井 筒的工艺过程，目地是进行 地质评价、发现油气藏、开 发油气藏。施工工序：钻进 →洗井 →接单根 →起下钻 →完钻。
K型
■钻 台
箱叠式
钻台面高度/净空高： 后台底座高度：
6.0 m/4.8 m 0.8m
ZJ30/1700L石油钻机
ZJ30/1700L钻机传动示意图
ZJ30/1700L石油钻机
ZJ40/2250L石油钻机
ZJ40L钻机
井架
K型、整体起升
底座
钻台箱叠式
动力机组
3台G12V190PZL１机组+ 偶合器正车减速箱
600KW×3
19、泥浆高压管汇（双立管） 35MPa(通径103㎜)
20、泥浆罐有效容积
350 m3
ZJ70/4500LDB石油钻机
ZJ70/4500LDB钻机传动示意图
ZJ70/4500LDB石油钻机
转盘独立电驱动机械钻机（相对于纯机械驱动钻机）
前面介绍的ZJ30L/ZJ40L/ZJ50L钻机应用比较广泛，但转盘独立驱动钻机 逐渐替代了传机械驱动钻机，相对于纯机械驱动钻机，转盘独立驱动钻机 有以下技术特点
ZJ70LD(B) 钻机
井架 底座 动力机组 并车箱 绞车
K型、整体起升 钻台旋升式
3台G12V190PZL１机组+ 偶合器正车减速箱
并车变速、全密封 内变速６正
转盘
电机＋传动箱驱动
2台1600HP泥浆泵
ZJ70/4500LDB石油钻机
1、名义钻深范围 114mm 钻杆 4500～7000m
127mm 钻杆
➢ 类型：根据钻井深度分为浅井
钻机、中深井钻机、深井钻机，根 据驱动方式分为机械驱动钻机、电 驱动钻机，根据搬迁方式分为撬装 钻机和车装钻机。
机械驱动钻机类型及特点
➢类型：机械驱动钻机是指以柴油机为动力，通过液力偶合器、链条、 齿轮、三角胶带等不同组合的传动形式所驱动的钻机，主要包括齿轮 传动、胶带传动和链条传动三种形式，具有制造方便成本低的特点。
链条传动钻机传动示意图（应用最广泛）
转盘
电磁刹车
绞车
柴油机偶合器机组
并车箱
转盘驱 动箱
空压机 泥浆泵
节能发电 机
ZJ30/1700L石油钻机
ZJ30L钻机
井架
K型、整体起升
底座
钻台6米/后台0.8米箱叠式
动力机组
2台G12V190PZL１机组+ 偶合器正车减速箱
并车箱
并车变速、全密封
绞车
内变速4正+2倒
6.3m
7.6m
2×1300HP 3×1050kw
2×1600HP 3×1050kw
一对二控制 271/2″
一对二控制 271/2″
独立驱动 液压盘刹 EATON或电磁刹车
独立驱动 液压盘刹 EATON或电磁刹车
ZJ70/4500DZ 7000m 4500KN 1470kw K型，45m 9m，10.5m
并车箱
并车变速、全密封
绞车
内变速4正+2倒
转盘
绞车动力、万向轴、 角传动箱驱动
2台1300HP泥浆泵
ZJ40/2250L石油钻机
1、名义钻深范围 114mm 钻杆 2500～4000m
127mm 钻杆 2、最大钩载 3、最大钻柱重量 4、绞车最大输入功率 5、绞车档数
2000～3200m 2250kN
7.6m,9m
3×1600HP 4×1050kw 一对二控制 371/2″ 独立驱动 液压盘刹 EATON或电磁刹车
ZJ40/2250DZ石油钻机
ZJ40/2250DZ石油钻机
钻机立面布置图
ZJ40/2250Z石油钻机
ZJ50/3150DZ石油钻机
传动原理图
ZJ50/3150DZ石油钻机
钻机平面布置图
固井就是向井内下入一 定尺寸的套管串，并在其周 围注入水泥浆，把套管固定 的井壁上，避免井壁坍塌。 施工工序：下套管至预定深 度→装水泥头、循环泥浆、 接地面管线→打隔离液→注 水泥→顶胶塞→替泥浆→碰 压→注水泥结束、候凝。
井口 防
溢管
注水泥 施工
二开钻 进
（技术 套管）
钻井液 出口
井口防 喷器
2800～4500m 3150kN
1500kN 1100kW（1500HP）
4正+2倒
6、钢丝绳直径
φ35mm
7、提升绳系 8、最大快绳拉力
6×7花穿 340kN
ZJ50/3150L石油钻机
9、转盘开口直径 10、泥浆泵型号及台数 11、井架型式/有效高度 12、钻台高度/后台高度 13、底座净空高
➢油层套管：用于以把不同压力和不同性质的油、 气、水层分割开来，建立一条油、气流至地面的 通道，保证能长期生产，满足合理开采油、气和 增产措施的要求。油层套管的下深根据目的层的 深度和不同的完井方法而定。
二. 钻机类型及组成
➢ 组成：石油钻机主要由动力机、
传动机、工作机及辅助设备组成。一 般有八大系统（起升系统、旋转系统、 钻井液循环系统、传动系统、控制系 统、动力驱动系统、钻机底座、钻机 辅助设备系统），具备起下钻能力、 旋转钻进能力、循环洗井能力。