第2节 旋转钻机的六大系统
钻机组成及各部分的工作原理
钻机组成及各部分的工作原理钻机是一种用于地下或水下钻探的设备，它由多个部分组成，每个部分都有着特定的工作原理。
本文将从整体结构和各部分的工作原理两个方面来介绍钻机。
一、钻机的整体结构钻机通常由底座、钻杆、钻头、钻具、钻杆回转系统、提升系统、驱动系统和控制系统等部分组成。
1. 底座：钻机的底座是支撑整个机器的基础，具有稳定性和承重能力。
它通常由钢铁材料制成，能够承受高强度的工作环境。
2. 钻杆：钻杆是将动力传递给钻头的关键部分，由多根连接在一起的钢管组成。
钻杆的长度和直径根据钻探深度和孔径大小来确定。
3. 钻头：钻头是钻机的工作部分，通过旋转和冲击地层来实现钻探的目的。
钻头通常由合金钢制成，具有较强的硬度和耐磨性。
4. 钻具：钻具是连接钻杆和钻头的部分，可以使钻杆和钻头保持连接并传递动力。
钻具通常包括套管、钻铤和钻杆接头等。
5. 钻杆回转系统：钻杆回转系统是使钻杆和钻头产生旋转运动的部分。
它通常由液压系统和传动装置组成，能够提供足够的扭矩和转速。
6. 提升系统：提升系统用于控制钻杆的上下运动，实现钻杆的进给和回收。
它通常由液压缸、钻塔和卷筒等组成，能够实现高效的提升作业。
7. 驱动系统：驱动系统是提供动力给钻机各部分的关键部分，通常由柴油机或电动机等驱动装置组成。
驱动系统能够提供足够的功率和转速，满足钻机的工作需求。
8. 控制系统：控制系统是对钻机进行操作和控制的部分，通常由液压系统、电气系统和自动控制装置等组成。
控制系统能够确保钻机的稳定运行和安全作业。
二、钻机各部分的工作原理1. 钻杆和钻头：钻杆通过钻具连接在一起，传递驱动力给钻头。
钻头在旋转的同时，利用冲击力将地层破碎，实现钻探的目的。
2. 钻杆回转系统：钻机的液压系统和传动装置提供足够的扭矩和转速，使钻杆和钻头产生旋转运动。
旋转运动可使钻头均匀地破碎地层，提高钻探效率。
3. 提升系统：提升系统通过液压缸、钻塔和卷筒等实现钻杆的上下运动，控制钻杆的进给和回收。
第二章 钻机的起升系统
第二章钻机的起升系统钻机的起升系统是钻机的核心，它主要由井架、天车、游车、大钩、游动系统钢丝绳和绞车等设备组成。
本章主要介绍这些设备的结构原理、特点、使用及维护。
第一节井架井架是钻机提升系统的重要组成部分之一。
作用：安放和悬挂游动系统、吊环、吊卡等，并承受井中钻柱重量，在起下钻作业时还要存放钻杆或套管。
结构：它是一种具有一定高度和空间的金属桁架结构.因此，井架必须具有足够的承载能力、足够的强度、刚度和整体稳定性。
一、概述1、井架的基本组成石油矿场上使用的各种竞价主要由以下及部分组成：（1）、井架主体：由型钢材、横、斜拉筋组成的空间桁架。
（2）、天车台：用来安防天车及天车架，天车架是供安装、维修天车时起吊天车之用。
天台车上有检修天车的过道，周围有护栏。
（3）、二层台：是由操作台和指梁组成，是起下钻作业时井架工工作场所。
塔形井架二层台在井架内部，其余井架二层台在井架外前侧。
（4）、立管平台：是装拆水龙带的操作台，也是供上井架人员短暂休息的场所。
（5）、工作梯：有盘旋式和直立式两种，是井架工上下井架的通道。
2、井架的基本参数井架的基本参数是反映井架特征和性能的技术指标，是设计、选择和使用井架的依据。
3、井架代号井架代号如下：JJ改进序号，用阿拉伯数字表示井架形式：T-- 塔形井架；K--前开口井架；A--A型井架；W--桅型井架井架有效高度，m井架代号二、井架结构类型虽然用于石油矿场的井架种类繁多，但按其主体结构形式主要可分为塔形井架、前开口井架、A型井架、桅型井架等基本类型。
1塔形井架塔形井架是一种四棱截椎体的金属空间桁架结构，其横截面为正方形，立面为梯形，井架前扇有大门，后扇有绞车大门，主体部分是一个封闭的四棱锥体桁架结构。
每扇平面桁架又分成若干桁格，同一高度的四面桁格在空间构成井架的一层，因此，整个井架可看作是由多层空间桁架所组成的四棱截锥空间桁架结构。
井架的四个大腿和横、斜拉筋都是通过螺栓连接而成的，拆装繁琐，且不安全。
钻机八大系统
钻机八大系统1、旋转系统在钻井过程中，旋转系统通过转动井中钻柱带动钻头旋转破碎岩石。
它主要包括转盘、水龙头。
转盘型号：ZP375，功率：5850kN。
水龙头型号：SL-450，功率：4500kN。
2、循环系统循环系统主要作用是循环钻井液，及时清洗井底、携带岩屑，分离钻井液中多余固相、保护井壁和冷却钻头等。
它主要包括泥浆罐、泥浆泵、地面管线、立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤、钻头、环空、导流管、振动筛、除砂器、除泥器、离心机、搅拌机等。
泥浆泵型号：F-1600，功率：1176kW。
水龙头型号：SL-450，功率：4500kN。
振动筛型号：ZSW-2，振动筛负荷：50L/s，数量：3个。
除砂除泥一体机型号：ZCN250，数量1个。
离心机型号：LW450-1000-N1、LW450-1000-N3，负荷：40m3/h、60m3/h。
3、起升系统起升系统用于起下钻具、下套管、控制钻压及钻头钻进等。
它主要包括绞车、辅助刹车、井架、天车、游动滑车、大钩、钢丝绳、吊环、吊卡、卡瓦、液压大钳、“B”型大钳等。
绞车型号：JC70D，功率：1470kW。
井架型号：JJ450/45-K7，负荷：4500kN。
天车型号：TC450，负荷：4500kN。
游动滑车型号：YG450，负荷：4500kN。
4、动力系统动力系统主要是为各工作机提供动力，按动力设备不同分为机械驱动和电驱动两大类，即分别以柴油机和电动机为动力。
柴油发电机组型号：TYM-ZJ1600，功率：1000kW，数量：4个。
发电机：YG505，功率：400kW。
5、传动系统传动系统的作用是连接发动机与工作机，实现能量从驱动设备到工作机组的能量传递、分配及运动方式的转换。
电传动系统型号：VFDSL70715，功率1900KV A。
6、控制系统控制系统的作用是指挥各机组协调进行工作，常用的有气控、电控、液控等。
7、钻机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等。
(完整版)钻机八大系统组成及作用
钻机定义石油钻井的地面配套设备称为钻机，石油钻机是由多种机器设备组成的一套大功率重型联合工作机组。
钻机八大系统（1）起升系统组成：天车、游车、大钩、绞车、滚筒、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等井口工具。
作用：下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其它井下设备进、出井眼；起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。
（2）旋转系统组成：转盘、水龙头、钻头、钻柱。
作用：保证在钻井液高压循环的情况下，给井下钻具提供足够的旋转扭矩和动力，以满足破岩钻进和井下其它要求。
（3）循环系统组成：泥浆泵、地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备。
其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括振动筛、除砂器、除泥器、离心机等。
作用：从井底清除岩屑；冷却钻头和润滑钻具。
泥浆泵号称钻机的“心脏”泥浆的循环流程：泥浆泵－地面高压管汇－立管－水龙带－水龙头－钻柱（方钻杆、钻杆、钻铤）－钻头－环形空间－地面排出管线－固控设备－泥浆池－泥浆泵起升系统、循环系统和旋转系统是钻机的三大工作机组（4）动力系统组成：柴油机、电动机。
作用：为整套机组（三大工作机组及其他辅助机组）提供能量。
（5）传动系统组成：联轴器、离合器、变速箱、皮带传动、链条传动等装置作用：把动力传递给泥浆泵、绞车和转盘（三大工作机）（6）控制系统组成：机械控制、气控制、电控制和液控制等。
作用：控制各系统、设备按工艺要求进行。
司钻通过钻机上司钻控制台可以完成几乎所有的钻机控制：如总离合器的离合；各动力机的并车；绞车、转盘和钻井泵的起、停；绞车的高低速控制等。
（7）钻机底座系统组成：钻台底座、机房底座。
作用：支撑和安装各钻井设备和工具，提供钻井操作场所，方便钻机设备的移运。
（8）辅助设备系统组成：供气设备、辅助发电设备、井口防喷设备、钻鼠洞设备及辅助起重设备等。
作用：协助主系统工作，保证钻井的安全和正常进行。
钻井设备八大系统工作原理
钻井设备八大系统工作原理1. 钻机系统：钻机系统是用来提供旋转动力和推力，完成钻孔作业的设备。
通过钻杆将旋转动力传递给钻头，同时将推力施加在钻头上，使钻头能够穿透地层。
2. 钻杆系统：钻杆系统由一根根钻杆组成，通过螺纹连接在一起，传递钻机的旋转力和推力给钻头。
钻杆的材质通常是高强度合金钢，以保证足够的强度和刚度。
3. 钻头系统：钻头是钻井设备中的主要工作部件，通过旋转和推力将钻孔机械力的能量转化成对地层的切削力，实现钻孔作业。
钻头通常由合金钢材料制成，具有高强度和耐磨性。
4. 循环泥浆系统：循环泥浆系统用于冷却和润滑钻头，同时将岩屑和钻井液带上地面。
泥浆由泵驱动，通过钻杆进入钻头的钻杆内部孔道，随着钻杆的旋转和推力，冲刷并带走地层中的岩石碎屑。
5. 支撑套管系统：支撑套管系统用于稳定井壁和防止井塌。
当钻头钻进一定深度后，需要安装套管来支撑井壁，以保证井身的稳定。
套管通过下放到井眼内，并通过水泥固化使其与井壁紧密连接。
6. 提升系统：提升系统用于将钻杆和套管由井口提升上下。
提升系统通常包括钻机的提升设备、钻杆和套管提升器、千斤顶等。
通过这些设备，钻杆和套管可以安全地从井口升降。
7. 环空设备系统：环空设备系统用于确保井身的完整性。
包括井口防喷器、井口承压设备、防喷器等。
它们可以提供安全的环境以防止突发的高压气体和流体对钻井人员和设备的伤害。
8. 钻井液处理系统：钻井液处理系统用于处理并循环使用钻井液，以提供良好的冷却和润滑效果，并清除井底的岩屑。
它包括钻井液调配和搅拌设备、钻井液过滤和固液分离设备等。
通过处理，钻井液可以循环使用，提高钻井效率。
螺旋钻机知识点总结
螺旋钻机知识点总结一、螺旋钻机的结构1. 主机部分：螺旋钻机的主机由液压系统、驱动系统、转动机构、涌浆系统等组成。
液压系统主要用于驱动各种液压元件，提供动力支持；驱动系统由发动机、变速箱、传动轴及转动部件组成，用于提供旋挖钻机的动力来源；转动机构是螺旋钻机的核心部分，由减速机、转盘及钻杆等组成，用于实现螺旋钻机的旋转作业；涌浆系统用于把机器在作业过程中产生的灰泥、石屑、泥浆等废渣排出。
2. 配套设备：螺旋钻机的配套设备主要包括钻杆、钻头、防护罩、钻具及其他附件等。
二、螺旋钻机的工作原理1. 旋转钻机利用旋转和推进力将钻头带动沿轴向进入土层作业的设备。
机器通过液压系统提供动力，实现发动机功率经过变速箱后，通过传动轴传递给减速机，再由减速机将功率传达到竖向转动机构上，带动钻杆及钻头旋转，从而实现土层的切削挖掘。
2. 螺旋钻机作业时，机器通过旋挖机构，实现对钻杆及钻头的转动，带动钻头在土层中旋转切削，同时利用机器自重和液压推进机构，对机器进行推力，实现机器在土层中的下压力。
这样，机器可以实现旋转切削和推进作业，完成土层的挖掘。
三、螺旋钻机的使用方法1. 施工前的准备工作：在使用螺旋钻机进行施工前，需要对施工现场进行仔细勘探，确保地质情况符合施工要求，同时对施工现场进行平整和清理，确保施工的安全和顺利进行。
2. 施工操作步骤：首先，需要对螺旋钻机的驱动系统、液压系统等设备进行检查和测试，确保机器的各项功能正常。
然后，根据施工现场的要求选择合适的钻头及钻杆，对螺旋钻机进行装配。
接下来，操作员根据工程要求对螺旋钻机进行调试，确保机器的各项功能正常。
最后，操作员根据施工现场的要求，进行螺旋钻机的操作，完成土层的挖掘作业。
3. 施工后的维护保养：施工完成后，需要对螺旋钻机进行清洁和维护保养。
操作员需要对机器进行仔细清洁，清除机器上的泥浆、石屑等废渣，同时对机器各部位进行检查和维护，及时发现并处理机器的故障和磨损，确保机器的正常使用。
旋转式钻机(正、反循环钻机)
旋转式钻机（正、反循环钻机）
旋转式钻机（如土所示），由带转盘的基础车（履带式或轮胎式）、钻杆回转机构、钻架、工作装置（钻杆和钻头）等组成。
旋转钻机式利用旋转的工作装置切下土壤，使之混入泥浆中排出孔外。
根据排出喳浆的方式不同，回转式钻孔机分为正循环和反循环两类。
常用反循环钻孔机。
正循环钻机的工作原理（如图所示）。
钻机由电动机驱动转盘带动钻杆、钻头旋转钻孔，同时开动泥浆泵对泥浆池中泥浆施加压力使其通过胶管，提水龙头，空心钻杆，最后从钻头下部两侧喷出，冲刷孔底，并把与泥浆混合在一起的钻渣沿孔壁上升经孔口排出，流入循环池。
钻渣沉积下来后，较干净的泥浆又流回泥浆池，如此形成一个工作循环。
反循环钻机的工作循环（如图所示）。
这类钻机工作泥浆循环与正循环方向相反，夹带杂渣的泥浆经钻头、空心钻杆，提水笼头、胶管进入泥浆泵，再从泵的闸阀排出流入泥浆池中，而后泥浆经沉淀后再流向孔井内。
旋转系统
吊钳
吊钳是用于石油天然气钻井和修井作业中旋紧或卸开钻柱、 套管、油管等连接螺纹的工具。一般作业中内外钳同时使用。
吊钳按结构可分为多扣合钳和单扣合钳两种。按功用分为钻
杆吊钳、套管吊钳、油管吊钳。按性能又可分为B型吊钳和液
压大（吊）钳。B型吊钳为多扣合钳。
卡瓦
卡瓦是用来卡住并悬挂下井的钻杆、钻铤、动力钻具、
中国：有液压、AC-SCR-DC顶驱，尚无AC—AC变频顶驱。
由水龙头、马达和一级齿轮减速箱组成。 （1）马达：用并激DC马达，立式驱动主轴。 （2）水龙头：额定载荷6500kN；盘根盒为快
速装卸式，与普通水龙头的一致。
（3）气动刹车：在马达轴上端，快速制动。 （4）减速箱：马达轴下有小齿轮（Z=18）， 与主轴上的大齿轮（Z=96）相啮合，主轴下方接 钻柱。
7、起下钻时在井架内任何高度的位置随时都可以将主驱动轴同钻柱上扣和
关井等。
驱动型式有两种
（1）液马达驱动; （2）电动机驱动:①AC-SCR-DC顶驱动 ②AC变频f顶驱 80 年代，挪威将 AC-SCR-DC 改成 AC 变频顶驱。之后，美国（ Varco公司）、挪威（MH公司）、加拿大（Tesco公司和CANRIG公司） 等研制了AC变频顶驱。90年代，AC变频顶驱占了主导地位。
吊卡是用以悬挂、提 升和下放钻杆、钻铤、套管 或油管的工具。按用途，吊 卡分为钻杆吊卡、钻铤吊卡、
套管吊卡和油管吊卡。按结
构分为侧开式吊卡、对开式
（牛头式）吊卡和闭锁环式
吊卡。
吊环
吊环是石油、天然气钻井和井下修井作业过程中起下 钻柱的主要悬挂工具之一，其下端挂于吊卡两侧吊耳中 ，上端挂在大钩的两侧耳环内。主要用于悬挂吊卡。 按结构，吊环可分为单臂吊环和双臂吊环两种。
钻机组成及各部分的工作原理
钻机组成及各部分的工作原理钻机是一种工程机械设备，主要用于地下工程、石油勘探和矿山开采等领域。
它由多个部分组成，每个部分都有其特定的工作原理和功能。
钻机主要由下面几个部分组成：1.钻杆和钻头：钻杆是连接钻机和钻头的部分，通常由多段管道组成。
钻杆通过旋转传递扭矩和推力给钻头，使其进入地下或岩石中进行钻探。
钻头通常由钢制成，具有特殊的切削工具，可根据需要切削地下岩石。
2.钻机架：钻机架是支撑钻机各个部分的主要结构。
它通常由重型金属构件制成，以提供稳定的平台。
钻机架具有可调节的高度和角度，使钻机能够适应不同的钻探需求。
3.钻机动力系统：钻机通常由内燃机或电动机提供动力。
内燃机通常使用汽油或柴油作为燃料，并通过传动系统将动力传递给钻杆和钻头。
电动机通过电源供电，并通过电动传动系统传递动力给钻杆和钻头。
4.钻机液压系统：液压系统主要用于控制钻机的各个部分，如旋转机构、提升机构和推进机构。
它通过液压泵将液体高压输送到不同的液压缸和马达中，从而实现对钻机各个部分的控制。
5.钻机控制系统：控制系统是钻机的大脑，它接收来自操作员的指令，并将其转换为相应的机械运动。
控制系统通常由电子控制器和传感器组成，用于监测和控制钻机的各个参数，如转速、扭矩和推力。
钻机的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1.安装钻杆和钻头：将钻杆连接到钻机架上，并将钻头安装在钻杆的末端。
然后通过液压系统提供的推力将钻头推入地下或岩石中。
2.旋转钻杆：通过钻机的动力系统将旋转力传递给钻杆，从而使钻头以旋转的方式切削地下岩石。
旋转的方向和速度可以根据需要进行调节。
3.提升钻杆：钻杆通常以一定的角度向下钻探，并且在钻进过程中需要不断提升和再次推进。
通过液压系统提供的推力和吊绳将钻杆提升到适当的高度，然后再次推进。
4.冷却和清理：钻探过程中产生的高温会对钻头和钻杆造成损害，因此需要通过液压系统提供的冷却液对其进行冷却。
同时，冷却液还可以将岩石屑和碎片从钻孔中冲洗出来，以保持钻孔的清洁。
第2节-旋转钻机的六大系统
窗口 空心轴
叶轮
泥浆出口
工作原理： 真空除气器是利 用真空泵抽吸作用， 在真空罐内造成负压 区，泥浆在外界大气 压的作用下，通过吸 入管进入空心轴，再 从空心轴窗口向四周 喷射，与罐壁发生碰 撞，破碎气泡，使气 液分离，气体被真空 泵抽出，液体则在叶 轮的旋转作用下，从 排出管排至泥浆罐中。
泥浆入口
方 钻 杆 钻 柱 环 空
井 壁
钻头
钻井泥浆泵——结构
钻井装备 循环系统-泥浆泵、泥浆池、立管、水龙带、钻柱、
分离装置
水龙头 钻井泵 地面管线 加重装置 方钻杆
泥浆池
振动筛 环空 钻铤
钻屑下滑
废水池
钻头
真空除气器
主要结构：
电机
罐体
泥浆出口 过滤器 泥浆入口 真空泵 出气口
真空除气器
主要结构：
6 井控系统 – 功能： • 控制井内压力，防止 地层流体无控制地流 入井中。 – 组成：防喷器组、钻井 四通、节流管汇、压井 管汇以及液气压控制机 构。
钻井装备
井控系统-防喷器、节流管汇、压井管汇、远控台
远程控制台由油箱、泵组、蓄能器组、管汇、各种阀件、仪表及电
控箱等组成。远程控制台的主要功能是由泵组产生高压控制液，并 储存在蓄能器组中。当需要开、关防喷器时，来自蓄能器的高压控
离心机
• 工作原理：
待处理的泥浆，从泥浆入口进入由锥形滚筒（转鼓）和螺旋输 送器所形成的分离室，并被加速到与输送器或滚筒大致相同的转速 。由于离心力的作用，在滚筒内形成一个液层，而其中的重晶石和 大颗粒的固相被甩向滚筒内壁，形成固相层，固相由螺旋输送器输 送到锥形滚筒处小头处，从底流口排出，而自由液体和悬浮的固相 颗粒由于具备流动性，则流向滚筒的大头，通过溢流孔排出。
详细说明钻井设备的组成系统
详细说明钻井设备的组成系统钻井设备的组成钻井设备由提升系统、旋转系统、循环系统、传动系统、驱动系统、控制系统、钻机底座及辅助设备等八大系统组成。
钻机的提升系统为了起下钻具、下套管以及控制钻压、送钻等，钻机装有一套起升设备，主要由绞车、辅助刹车、游动系统、井架等组成。
井架井架是钻采设备提升系统的重要组成部分之一。
它是一种具有一定高度和空间的金属结构物，并且具有较好的整体稳定性。
游动系统在钻机的提升设备中，将天车、游车和大钩用钢丝绳把它们连接起来，就组成了一个复滑轮系。
又称为钻机的游动系统。
游车的结构游车的形状为流线型，有一根芯轴，滑轮在轴上排成一列，其结构与天车相似。
大钩的结构大钩既是钻机游动系统的主要设备,又是联接水龙头的部件。
目前我国使用的大钩有两大类，一类是单独的大钩，,其提环挂在游动滑车的吊环上,可与游动滑车分开拆装,如DG-350型和DG2-130型大钩;另一类是将游动滑车和大钩做成一个整体结构的游车大钩,,如YD-125型游车大钩。
DG2-130型大钩主要由钩身、钩座及提环三部分组成。
YD-125型游车大钩主要由滑轮组、左右侧板、钩体、弹簧等部分组成。
提升绞车绞车是构成提升系统的主要设备，是组成一部钻机的核心部件，是钻机的主要工作机之一。
绞车的功用⑴提供几种不同的起升速度和起吊质量，满足起下钻具和下套管的需要。
⑵悬挂静止的钻具，在转进过程中送进钻柱、钻头，控制钻压。
钻井绞车的结构组成钻井绞车实际上是一部重型起重机械，常见的绞车由以下几个系统组成：⑴支撑系统：由焊接的框架式支架或密闭箱壳式底座架。
⑵传动系统：由三根轴组成，即传动轴、猫头轴、滚筒轴。
⑶控制系统：包括牙嵌、齿式、气动离合器，司钻控制台、控制阀件等。
⑷制动系统：即刹车系统、包括刹把、刹车带、主刹车、辅助刹车等。
⑸卷扬系统：包括主滚筒、副滚筒、各种猫头等起升卷绳装置。
⑹润滑及冷却系统：润滑方式有黄油、滴油、飞溅或强制润滑等几种。
第一章第二节钻井主要设备的基本组成
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6、转盘： 转盘：
组成：底座(壳体)、转t转台、负荷轴承、防跳轴承、水平 组成：底座(壳体) 转台、负荷轴承、防跳轴承、 主动轴或快速轴) 大小锥齿轮等。 轴(主动轴或快速轴)、大小锥齿轮等。 作用：在转盘钻井中，传递扭矩、带动钻具旋转; 作用：在转盘钻井中，传递扭矩、带动钻具旋转;在井下动 力钻井中，承受反扭矩;在起下钻过程中， 力钻井中，承受反扭矩;在起下钻过程中，悬挂钻具及辅助 上卸钻具螺纹;在固井中协助下套管;协助处理井下事故， 上卸钻具螺纹;在固井中协助下套管;协助处理井下事故， 如倒螺纹、套铣、造螺纹等。 如倒螺纹、套铣、造螺纹等。
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3、钻井液循环系统
立管
钻井泵
水龙带
井下钻具及 钻头喷嘴
地面管汇
钻井液配制 净化处理设备
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循环系统
主要作用： 冲洗净化井底、 携带岩屑、 传递动力。
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4、传动系统
动力机→工作机之间的各种传动设备和部件 动力机→工作机之间的各种传动设备和部件。 传动设备和部件。 作用：将动力传递并合理分配给工作机组。 作用：将动力传递并合理分配给工作机组。
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7、水龙头 （旋转系统与循环连接的纽带）： 旋转系统与循环连接的纽带）：
组成：壳体、中心管、 冲管、盘根及盘根盒等。 组成：壳体、中心管、轴承 、冲管、盘根及盘根盒等。 作用：悬挂钻具，承受井內钻具的重量;改变运动形式； 作用：悬挂钻具，承受井內钻具的重量;改变运动形式；循 环钻井液。 环钻井液。
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钻机八大系统组成及作用
钻机八大系统组成及作用钻机是一种用于地质勘探、钻井、地下工程等领域的机械设备，由几个不同的系统组成。
下面将详细介绍钻机的八大系统及其作用。
1.勘探系统：勘探系统是钻机中最重要的系统之一、它包括了勘探测井仪和钻孔参数的测量设备。
勘探系统负责获取地下的地质信息，包括地层的结构、岩石类型、地下水位等信息。
这些信息对于钻井的设计和地下工程的规划至关重要。
2.钻塞系统：钻塞系统主要负责在钻井过程中安装和卸除钻头。
它由钻杆、连接器、钻铤等组成。
钻塞系统承担了传递动力和转矩的任务，使得钻头可以在地下不同层次之间进行钻削。
3.原动力系统：原动力系统是为钻机提供能量的系统。
它通常由柴油发动机组成，可以为钻机提供所需的动力。
原动力系统还包括传动装置和液压系统，用于向其他系统提供动力并控制钻机的运行。
4.钻杆系统：钻杆系统是连接钻塞系统和钻头的关键系统。
它由许多钻杆组成，可以根据需要进行延长或缩短。
钻杆系统需要具备足够的强度和刚度，以承受钻井过程中的巨大冲击和扭转力。
5.钻井液循环系统：钻井液循环系统用于冷却钻头，清除钻削废料，并维持井眼稳定。
它由钻井泵、循环池、搅拌器和过滤设备组成。
钻井液通过在井内循环，带走钻屑并维持钻井废料的浓度和粘度。
6.钻井控制系统：钻井控制系统用于控制钻井过程中的各项参数和条件。
它包括钻控设备、回转系统和各种传感器。
钻井控制系统可以监测钻井的速度、压力和温度等参数，以保持钻井的安全和有效。
7.井下仪器系统：井下仪器系统用于监测井下的地质和工程参数。
它由多个传感器、测量仪器和数据传输设备组成。
井下仪器系统可以实时监测井底的温度、压力、流速等参数，并将数据传输到地面供工程师进行分析和决策。
8.安全保护系统：安全保护系统是钻机中非常重要的一个系统。
它包括火灾报警器、紧急停止按钮、安全阀等设备，用于保护钻机和工作人员的安全。
安全保护系统可以自动监测钻机的运行状态，并在出现异常情况时进行报警和停机处理。
旋转钻机工作原理
旋转钻机工作原理嘿，朋友！你有没有好奇过那些在建筑工地上、矿山里或者石油开采现场，像大力士一样往地下钻洞的旋转钻机是怎么工作的呢？今天呀，我就来给你好好讲讲这旋转钻机的工作原理，保证让你听得明明白白的。
我有个朋友叫大李，他就在一个建筑工地上班，每天都和旋转钻机打交道。
我去他工地参观的时候，就被那旋转钻机给吸引住了。
那钻机就像一个威风凛凛的钢铁战士，稳稳地站在那里，钻头一个劲儿地往地下钻。
我当时就想，这家伙到底是靠啥本事能这么顺利地钻进地下的呢？咱先来说说旋转钻机的主要构成部分吧。
它有个很重要的部分就像人的心脏一样，那就是动力系统。
这个动力系统呀，就像一个充满能量的大力水手，为整个钻机提供源源不断的动力。
大李告诉我，这动力系统有柴油发动机的，也有电动的。
柴油发动机的呢，就像一头咆哮的野牛，力气特别大，“嗡嗡嗡”地响着，那股子劲儿就通过各种传动装置传递出去。
电动的呢，就相对安静一些，像个低调的高手，默默地输出稳定的力量。
然后就是那长长的钻杆啦，钻杆就好比是钻机的手臂。
一根钻杆可能还不够长，那就像搭积木一样，一节一节地接起来。
大李说，这些钻杆必须要连接得非常牢固，要是连接得不好呀，在钻进的过程中就可能出大问题，就像人的手臂要是关节没接好，还怎么用力干活呢？钻杆的材质也是很有讲究的，得是那种又结实又耐磨的材料，不然在地下那么恶劣的环境里，很快就会坏掉的。
再来说说钻头，这可是旋转钻机的“拳头”啊。
钻头的种类可多了，不同的地质情况就得用不同的钻头。
如果是在比较松软的土地里钻探，那钻头就像一把锋利的铲子，轻轻松松地就能把土挖开。
但要是在坚硬的岩石层里呢？那钻头可就像金刚钻一样，得非常坚硬而且设计得很巧妙。
大李跟我说，有的钻头上面还有各种形状的齿刃，就像牙齿一样，一下一下地啃咬着岩石，把岩石破碎成小块。
我当时就感叹，这钻头可真是个了不起的小玩意儿啊！那这旋转钻机到底是怎么开始工作的呢？当动力系统启动后，它就带动钻杆开始旋转。
钻机概述
第一章钻机概论
主参数
在基本参数中，选定一个最主要的参数作为主参 数。主参数具有以下特征：能最直接地反映钻机 的钻井能力和主要性能；对其他参数具有影响和 决定作用；可用来标定钻机型号，并作为设计、 选用钻机的主要技术依据。
我国钻机标准采用名义钻井深度L作为主参数。名 义钻井深度L是钻机在标准规定的钻井绳数下，使 用127mm（5in）钻杆柱可钻达的最大井深。
第一章钻机概论
五我国石油钻机的标准
1986年我国制订了石油钻机国家标准（GB180686）规定钻机6级： ZJ15、 ZJ20、 ZJ32、 ZJ45、 ZJ60、 ZJ80 。级别×100m即该钻机的 名义钻井深度。
1998年对石油钻机国家标准（GB1806-86）进行 修订，制订了石油工业标准 SY/T5609-1999。钻 机分9级，名义钻井深度和钻深范围按4 1/2in钻杆 柱确定。钻机每个级别代号用双参数表示，如 10/100，前者×100为钻机的名义钻井深度上限数 值，后者是以KN为单位计的最大钩载数值。
2、循环系统
→循环介质
泥浆功能：
1、悬浮和携带钻屑 2、润滑和冷却钻具 3、稳定井壁 4、平衡地层压力 5、传递水功率 6、泥浆录井
2、循环系统
→流程
水龙带 泥浆泵 加重装置 立管 地面管汇 方钻杆 水龙头
泥浆的循环流程：
泥浆泵－地面高
压管汇－立管－水龙
带－水龙头－钻柱 （方钻杆、钻杆、钻
泥浆池
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%。
石油钻机的旋转系统
转盘基本参数
转盘润滑
锥齿轮副和所有轴承是用油池内的油飞溅 润滑。润滑油用闭式工业齿轮油。每两个 月更换一次，每周检查一次，发现变质及 时更换。 锁紧装置上的销轴的润滑，每龙头是石油钻机的钻井液输送、旋转和 提升设备之一，在钻井作业中，主要用于 为旋转的钻杆柱提供支撑和钻井液通道不 旋转部分的过度连接；钻具不旋转时悬吊 钻柱具有较高的承载能力和良好的密封性 能。 两用水龙头还具有足够大的旋扣扭矩特性。
钻机的旋转系统钻机的旋转系统配备转盘水龙头或顶部驱动系统钻机的旋转系统配备转盘水龙头或顶部驱动系统1转盘?在钻井作业中转盘主要用于旋转钻柱在起下钻和下套管时支撑井下的钻柱或套管柱的重量
钻机的旋转系统
钻机的旋转系统配备转盘、水龙头或顶 部驱动系统
1、转盘
在钻井作业中，转盘 主要用于旋转钻柱， 在起下钻和下套管时， 支撑井下的钻柱（或 套管柱）的重量。转 盘可用链条传动，也 可用万向轴连轴器传 动。
水龙头
主要用途和适用范围 1) 悬挂钻杆柱 2) 提升部件（不旋转）与 旋转钻具之间的过渡联结 功能。 3) 高压泥浆输入钻具的通 道。 4) 旋扣功能。在钻井作业 过程中用于接单根或旋开 方钻杆。 5) SL450水龙头适用于5000 米~7000米石油钻机的配 套。
旋扣部分动力传动原理
由风动马达 的转动带动 两对齿轮二 级变速，将 扭矩传递给 中心管起到 接单根或旋 开方钻杆的 作用。
旋挖钻机的组成
旋挖钻机的组成
旋挖钻机通常由四个部分组成：机身、主驱动系统、工作台和操纵系统。
- 机身：由车架构成，以支撑设备整体，承载设备辅助驱动装置，为了改变机器的位置，应提供足够的悬挂装置，为了增加在一定范围内工作机构的功率和稳定性，应给车架安装防振器。
- 主驱动系统：由电动机、减速机和行星齿轮组成，由电动机通过减速机与行星齿轮传动器组成，行星齿轮传动器是将电动机输出的转矩转换为旋挖钻机所需要的转矩和转速，由行星齿轮传动器输出型号控制给带出所需要的转矩和转速。
- 工作台：通过主驱动系统带动工作台旋转，从而实现了机器的主要功能。
工作台根据钻探需要，可以配备不同规格的型号，如斜轴架、杆型架和180度夹头等，既可以满足简单的操作要求，也可以满足复杂的定位要求，可以支持不同类型的工具，如钻头、抓手、三角板等。
- 操纵系统：通常由电控盒、控制器、安全装置和监测仪表组成，负责监控整个机器的操作情况，确保机器正常安全运行，还可以通过控制器实现人机交互界面，方便使用者对机器进行功能操作。
总的来说，操纵系统是保障机器正常运行，提高机器安全性能，降低系统抗冲击能力的重要组成部分。
第二章_钻机起升系统整理资料
第二章钻机起升系统概述：钻机的起升系统实质上是一台重型起重机，它是钻机的核心。
它主要由井架钻井架、天车、游车、大钩、游动系统钢绳、绞车和辅助刹车等设备组成。
起升系统的作用主要是起下钻具、下套管、控制钻头送进等。
2.1 井架井架是一种具有一定高度和空间的金属桁架结构。
它在钻井或修井过程中，用于安放天车，悬挂游车、大钩、吊环、吊卡等机具，以及起下、存放钻杆、油管及抽油杆，并需承受井中钻柱重量。
对井架的要求如下：1)应具有足够的强度、刚度和整体稳定性。
以保证起下一定深度的钻杆柱、套管或油管柱。
2)有足够的工作高度和空间，足够的钻台面积。
3)应保证拆装方便，安全，移动迅速。
为此，结构应简单、轻便，并尽可能采用分段或整体运输，水平安装及整体起放的安装移运方法。
2.1.1概述1.井架的基本组成主要包括：井架主体，天车台，二层台，立管平台，工作梯。
2.井架的基本参数：井架的基本参数是反映井架特征和性能的技术指标，亦是设计、选择和使用井架的依据。
基本参数主要包括：井架高度、最大钩载、二层台立根容量、抗风能力等。
2.1.2井架结构类型井架按其主体结构形式可分为四种基本类型：塔形井架、A形井架、桅形井架、前开口井架。
1．塔形井架塔形井架是一种横截面为正方形或矩形的四棱截锥体空间桁架如图所示。
塔形井架的主要特点：(1)井架主体部分为封闭结构，整体稳定性好，承载能力大。
(2)整个井架由许多单一构件用螺栓联接而成，制造简单，运输方便。
(3)井架内部空间大，起下操作方便，安全。
(4)拆装工作量大，高空作业不安全，搬迁不方便。
塔形井架适用于较少搬迁而要求承载能力大，稳定性好的钻机，如海洋钻机、超深井钻机。
2、前开口井架前开口井架亦称为K形井架。
其主要结构特征是：1)整个井架主体是3～5段焊接结构组成。
段间采用锥销定位和螺栓联接。
2)通常采取水平拆装，整体起落和分段运输的办法搬迁井架。
搬迁方便、安全、迅速。
3)因受运输尺寸限制，井架主体截面尺寸较小，使井架内部空间比较狭窄。
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钻井泥浆泵——结构
钻井装备循环系统-泥浆泵、泥浆池、立管、水龙带、钻柱、
分离装置
水龙头
钻井泵
加重装置
地面管线
方钻杆
废水池
泥浆池
振动筛
钻屑下滑
环空 钻铤
钻头
主要结构：
电机 罐体 泥浆出口 泥浆入口
真空除气器
过滤器 真空泵 出气口
主要结构：
窗口 空心轴
叶轮 泥浆出口
泥浆入口
真空除气器
工作原理： 真空除气器是利
送器所形成的分离室，并被加速到与输送器或滚筒大致相同的转速 。由于离心力的作用，在滚筒内形成一个液层，而其中的重晶石和 大颗粒的固相被甩向滚筒内壁，形成固相层，固相由螺旋输送器输 送到锥形滚筒处小头处，从底流口排出，而自由液体和悬浮的固相 颗粒由于具备流动性，则流向滚筒的大头，通过溢流孔排出。
• 主要结构： 转鼓、螺旋输送器、差速器、液位调节装置
– 组成：防喷器组、钻井 四通、节流管汇、压井 管汇以及液气压控制机 构。
钻井装备 井控系统-防喷器、节流管汇、压井管汇、远控台
远程控制台由油箱、泵组、蓄能器组、管汇、各种阀件、仪表及电 控箱等组成。远程控制台的主要功能是由泵组产生高压控制液，并 储存在蓄能器组中。当需要开、关防喷器时，来自蓄能器的高压控 制液通过管汇的三位四通转阀被分配到各个控制对象（防喷器）中。
水龙头
顶驱系统
钻井装备 旋转系统-水龙头、方钻杆与转盘（或顶驱）
4 循环系统 – 功能： • 通过泥浆循环清洗井底 岩屑； • 同时冷却钻头、润滑钻 具。 – 组成：泥浆泵、泥浆净化 装置和泥浆槽、泥浆罐。
立管
水龙头 水龙带
泥浆泵
方
排出 管线
洗 井
钻 杆
液 吸入管线 返
出
钻 柱
管
环
线
空
井 壁
1 动力系统
发电房
发电机组
MCC 钻井交流电动机控制中心
SCR-直流钻机的电控房
2 起升系统 – 功能：下放、悬吊或 起升钻柱、套管柱和 其他井下设备。 – 组成：井架、天车、 游动滑车、大绳、大 钩及绞车。
钻井装备
起升系统-井架、绞车、天车、游车和钢丝绳
天 车
游 车
绞 车
3 旋转系统 – 功能：给钻头提供破岩 扭矩；旋转钻柱；接、 卸钻柱和钻具。 – 组成：水龙头和转盘。
钻井液液气分离器也是气浸钻井 液除气的专用设备，属常压除气 范畴，基于常压除气原理，不过 它是处理气浸钻井液的初级脱气 设备，与除气器的主要区别在于 它主要用于清除环空钻井液喷出 来的直径≥3mm 的大气泡。
大气泡是指大部分充满井眼环空某 段的钻井液的膨胀性气体，其直径 大约为3-25mm 。这些大气泡引起 井涌，甚至喷出转盘表面。
第二节 旋转钻机的六大系统
• 石油钻井的地面配套 设备称之为钻机，它 是由多种设备组成的 一套大功率重型联合 工作机组。
第二节 旋转钻机的六大系统
1 动力系统
2 起升系统
6 井控系统
钻机的基本组成
3 旋转系统
5 控制系统
4 循环系 统
第二节 旋转钻机的六大系统
1 动力系统 或称驱动及传动系统 – 功能： • 产生动力； • 将动力传递分配给 泥浆泵、绞车和转 盘。 – 组成：动力机和传动 部分。
用真空泵抽吸作用， 在真空罐内造成负压 区，泥浆在外界大气 压的作用下，通过吸 入管进入空心轴，再 从空心轴窗口向四周 喷射，与罐壁发生碰 撞，破碎气泡，使气 液分离，气体被真空 泵抽出，液体则在叶 轮的旋转作用下，从 排出管排至泥浆罐中。
除砂器及除泥器 • 主要结构：
旋流器
旋流除砂器
旋流除泥器
旋 流 器：
除砂器及除泥器
• 工作原理： 泥浆以一定的切向速度从
泥浆入口进入旋流锥筒，在旋 流锥筒产生强烈的旋转运动， 由于固相泥砂与液态泥浆的密 度不同，在离心力、浮力、重 力的作用下，因受力不同，从 而使密度低的液体上升，从溢 流口排出；密度大的泥砂由底 部的排砂口排出，从而达到除 泥砂的目的。
离心机
• 工作原理： 待处理的泥浆，从泥浆入口进入由锥形滚筒（转鼓）和螺旋输
离心机
5 控制系统 --功能： 确保对整个钻机各个工作机构及其 部件的准确、迅速控制，使整机协 调一致地工作。
--组成： 控制面板、传输管线和阀门；执行 机构（如气动离合器、气缸和气马 达等）以及压风机等。
天 车
钻井装备
气体净化系统
6 井控系统
– 功能：
• 控制井内压力，防止 地层流体无控制地流 入井中。