石油钻采机械概论_总结(PPT55页)
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
石油钻采机械概论 课程总结
引言
▪ 本课程共上十章，分钻井机械和采油机械 两大部分。
▪ 一、油气藏与油气田 ▪ 二、含油气盆地 ▪ 三、油气勘探 ▪ 目前油气勘探的主要方法和技术有四种：
即地面地质法、地球物理法、遥感技术和 钻探法。各自特点。
第一章 钻井工艺概述
▪ 1.1 钻井方法 ▪ 一、机械钻井法 ▪ 1. 顿钻钻井法 ▪ 2． 旋转钻井法 ▪ 二、钻井工艺过程 ▪ 1．钻前准备 ▪ 2．钻进过程：起、下钻；正常钻进。 ▪ 3．固井 ▪ 4．完井 ▪ 5．钻井事故的处理
为特性。
▪ 二、交流电机特性（固有） ▪ 1. 同步电动机 ▪ （1）定义 ▪ 转子转速（n）与（定子）旋转磁场转速（n0）
相同（通交流电），故称同步电机，
▪ 特硬特性。 ▪ （2）工作原理：定子绕组通三相交流电产生旋转
磁场，转子励磁绕组通直流电形成直流励磁磁场， 两磁场相互作用，使转子被旋转磁场拖（吸）着 以同步转速一起旋转，即 n=n0 。 ▪
▪ 二、主参数与钻机型号
▪ 1. 主参数
▪ 我国钻机标准规定名义钻井深度L为主参数。
▪ 2.钻机型号
▪ ZJ □ □ □
▪ 三、起升系统参数
▪ 1．输入轴最大功率，也称额定功率，绞车主参数。
▪
N dr
Q1V1
tbdr
kW
▪ 式中：Q1= Qstmax+ Gt
▪ 2． 游动系统结构
▪ 钻井绳数Z：指钻井时采用的有效提升绳数。
硅整流→直流电动机驱动（AC→SCR→DC）； ▪ 4.交流变频调速驱动钻机，即交流发电机→变频调
速器→交流电机驱动。
▪ 二、 优点 ▪ 1. 传动效率高，较机械传动高16%； ▪ 2. 无级变速（在某机械档下，无级变速）； ▪ 3. 简化传动、控制，易装调整，自动保护。 ▪ 3.3 电机驱动特性 ▪ 一、 电动机机械性能 ▪ 1. 机械特性 ▪ 电机转速n与电磁转矩M之间变化关系，称机械
▪ 钻机八大（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。
▪ 2.2 钻机分类与特点
▪ 一、分类方法 ▪ 二、钻机特点 ▪ 1.大功率、传动复杂，多工作机联合工作； ▪ 2.绞车、泵、转盘三大机组不同时工作； ▪ 3.钻井过程不连续； ▪ 4.工作地区广阔，自然环境恶劣。
▪ 同步电机启动性能差，用于不常启动、不 变速场合。
▪ （3）同步电机采用异步启动法。
▪ 异步启动：定子通电形成旋转磁场，使转 子线圈产生感应电流，使转子转起来，之 后转子再通直流电，实现异步启动，同步 工作。
2. 异步电动机
▪ 一、定义 ▪ 转子转速小于磁场旋转速
度，称异步电机 。 ▪ 二、工作原理 ▪ 属于硬特性： ▪ 异步电机常用于驱动绞车
条钻机。 ▪ 传动系统图分析方法。
3.2 电驱动钻机
▪ 电驱钻机—工作机用电动机带动。 ▪ 一、分类 ▪ 1. 交流电驱钻机：即交流发电机（或工业电网）→
交流电动机驱动（AC→AC）； ▪ 2. 直流电驱钻机：即直流发电机—直流电动机驱动
（DC→DC）； ▪ 3. 可控硅整流直流电驱钻机：即交流发电机→可控
特性。
▪ 2. 特性硬度 ▪ 转速n不随转矩M变，为特硬特性； ▪ n随M增加而下降不大，为硬特性； ▪ n随M增加而加速下降，为软特性。 ▪ 3. 固有机械特性 ▪ 电机的电压、频率（交流）、励磁（激磁）电流
为额定值，其电机回路上无附加电阻时所具有的 特性。
▪ 4. 人为特性 ▪ 人为调节电压、频率、电流所得到的特性，称人
▪ 2.3 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。 ▪ 十 载个 ）：；LQ（stm名ax义（井最深大）钻；柱Q重h）ma；x（N最dr（大绞钩车
功 N座p率 高（）度泵；）功Z；率(有H）d效；（绳井Dr数（架)转高；盘度dw通）（径。钢）绳；直H径r（）底；
和转盘。 ▪ 改变定子电压 、电流频
率 、定子和转子串阻都可 改变特性。
▪ 最大绳数Zmax：指钻机配备的提升轮系所提供的最大有效 绳数，用于下套管或解卡作业。
▪ 3．钢绳直径dw ▪ 根据Qmax（最大钩载）的Pfmax（Zmax时快绳拉力）
决定。
▪ 4．快绳最大拉力
▪ 起升时：
Pf max
Qh max
Zmax t
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
▪ 5. 井架高度： 取决于立根高度。
▪ 6. 钻台高度： 取决于安装井口装置的高度。
▪ 四、旋转系统
▪ 1. 转盘名义直径
▪ 2. 最高转速
▪ 3. 最大静负荷
▪ 4. 最大工作扭矩
▪ 五、钻井泵功率 Np ▪ 输入轴功率，额定功率
▪
Np
pmax Qmin
p
103
kW
第三章 石油钻机的驱动
▪ 3.1 机械驱动钻机 ▪ 机械驱动钻机是指以柴油机为动力，通过
不同组合的传动形式所驱动的钻机。 ▪ 依据主传动副类型，分为齿轮、胶带和链
环设备，辅助设备和测量仪表。 ▪ 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。
▪ 二、循环系统设备 ▪ 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。
▪ 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。
▪ 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。 ▪ 八、辅助设备
▪ 三、平衡压力钻井 ▪ 含义；目的；关键；技术保证。 ▪ 1.2 钻井技术的新发展 ▪ 一．欠平衡钻井(原理; 优点; 适用于地层条件;方
法;主要设备）。 ▪ 二、深、超深井钻井技术 ▪ 三、水平井技术 ▪ 四、小井眼钻井技术 ▪ 五、连续柔管钻井技术
第二章 石油钻机概论
▪ 2.1 钻机的组成 ▪ 钻机包括：驱动与传动、旋转、起升、循
引言
▪ 本课程共上十章，分钻井机械和采油机械 两大部分。
▪ 一、油气藏与油气田 ▪ 二、含油气盆地 ▪ 三、油气勘探 ▪ 目前油气勘探的主要方法和技术有四种：
即地面地质法、地球物理法、遥感技术和 钻探法。各自特点。
第一章 钻井工艺概述
▪ 1.1 钻井方法 ▪ 一、机械钻井法 ▪ 1. 顿钻钻井法 ▪ 2． 旋转钻井法 ▪ 二、钻井工艺过程 ▪ 1．钻前准备 ▪ 2．钻进过程：起、下钻；正常钻进。 ▪ 3．固井 ▪ 4．完井 ▪ 5．钻井事故的处理
为特性。
▪ 二、交流电机特性（固有） ▪ 1. 同步电动机 ▪ （1）定义 ▪ 转子转速（n）与（定子）旋转磁场转速（n0）
相同（通交流电），故称同步电机，
▪ 特硬特性。 ▪ （2）工作原理：定子绕组通三相交流电产生旋转
磁场，转子励磁绕组通直流电形成直流励磁磁场， 两磁场相互作用，使转子被旋转磁场拖（吸）着 以同步转速一起旋转，即 n=n0 。 ▪
▪ 二、主参数与钻机型号
▪ 1. 主参数
▪ 我国钻机标准规定名义钻井深度L为主参数。
▪ 2.钻机型号
▪ ZJ □ □ □
▪ 三、起升系统参数
▪ 1．输入轴最大功率，也称额定功率，绞车主参数。
▪
N dr
Q1V1
tbdr
kW
▪ 式中：Q1= Qstmax+ Gt
▪ 2． 游动系统结构
▪ 钻井绳数Z：指钻井时采用的有效提升绳数。
硅整流→直流电动机驱动（AC→SCR→DC）； ▪ 4.交流变频调速驱动钻机，即交流发电机→变频调
速器→交流电机驱动。
▪ 二、 优点 ▪ 1. 传动效率高，较机械传动高16%； ▪ 2. 无级变速（在某机械档下，无级变速）； ▪ 3. 简化传动、控制，易装调整，自动保护。 ▪ 3.3 电机驱动特性 ▪ 一、 电动机机械性能 ▪ 1. 机械特性 ▪ 电机转速n与电磁转矩M之间变化关系，称机械
▪ 钻机八大（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。
▪ 2.2 钻机分类与特点
▪ 一、分类方法 ▪ 二、钻机特点 ▪ 1.大功率、传动复杂，多工作机联合工作； ▪ 2.绞车、泵、转盘三大机组不同时工作； ▪ 3.钻井过程不连续； ▪ 4.工作地区广阔，自然环境恶劣。
▪ 同步电机启动性能差，用于不常启动、不 变速场合。
▪ （3）同步电机采用异步启动法。
▪ 异步启动：定子通电形成旋转磁场，使转 子线圈产生感应电流，使转子转起来，之 后转子再通直流电，实现异步启动，同步 工作。
2. 异步电动机
▪ 一、定义 ▪ 转子转速小于磁场旋转速
度，称异步电机 。 ▪ 二、工作原理 ▪ 属于硬特性： ▪ 异步电机常用于驱动绞车
条钻机。 ▪ 传动系统图分析方法。
3.2 电驱动钻机
▪ 电驱钻机—工作机用电动机带动。 ▪ 一、分类 ▪ 1. 交流电驱钻机：即交流发电机（或工业电网）→
交流电动机驱动（AC→AC）； ▪ 2. 直流电驱钻机：即直流发电机—直流电动机驱动
（DC→DC）； ▪ 3. 可控硅整流直流电驱钻机：即交流发电机→可控
特性。
▪ 2. 特性硬度 ▪ 转速n不随转矩M变，为特硬特性； ▪ n随M增加而下降不大，为硬特性； ▪ n随M增加而加速下降，为软特性。 ▪ 3. 固有机械特性 ▪ 电机的电压、频率（交流）、励磁（激磁）电流
为额定值，其电机回路上无附加电阻时所具有的 特性。
▪ 4. 人为特性 ▪ 人为调节电压、频率、电流所得到的特性，称人
▪ 2.3 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。 ▪ 十 载个 ）：；LQ（stm名ax义（井最深大）钻；柱Q重h）ma；x（N最dr（大绞钩车
功 N座p率 高（）度泵；）功Z；率(有H）d效；（绳井Dr数（架)转高；盘度dw通）（径。钢）绳；直H径r（）底；
和转盘。 ▪ 改变定子电压 、电流频
率 、定子和转子串阻都可 改变特性。
▪ 最大绳数Zmax：指钻机配备的提升轮系所提供的最大有效 绳数，用于下套管或解卡作业。
▪ 3．钢绳直径dw ▪ 根据Qmax（最大钩载）的Pfmax（Zmax时快绳拉力）
决定。
▪ 4．快绳最大拉力
▪ 起升时：
Pf max
Qh max
Zmax t
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
▪ 5. 井架高度： 取决于立根高度。
▪ 6. 钻台高度： 取决于安装井口装置的高度。
▪ 四、旋转系统
▪ 1. 转盘名义直径
▪ 2. 最高转速
▪ 3. 最大静负荷
▪ 4. 最大工作扭矩
▪ 五、钻井泵功率 Np ▪ 输入轴功率，额定功率
▪
Np
pmax Qmin
p
103
kW
第三章 石油钻机的驱动
▪ 3.1 机械驱动钻机 ▪ 机械驱动钻机是指以柴油机为动力，通过
不同组合的传动形式所驱动的钻机。 ▪ 依据主传动副类型，分为齿轮、胶带和链
环设备，辅助设备和测量仪表。 ▪ 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。
▪ 二、循环系统设备 ▪ 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。
▪ 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。
▪ 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。 ▪ 八、辅助设备
▪ 三、平衡压力钻井 ▪ 含义；目的；关键；技术保证。 ▪ 1.2 钻井技术的新发展 ▪ 一．欠平衡钻井(原理; 优点; 适用于地层条件;方
法;主要设备）。 ▪ 二、深、超深井钻井技术 ▪ 三、水平井技术 ▪ 四、小井眼钻井技术 ▪ 五、连续柔管钻井技术
第二章 石油钻机概论
▪ 2.1 钻机的组成 ▪ 钻机包括：驱动与传动、旋转、起升、循