钻井设备

5、传动系统设备
它属示钻机的传动机组。 它属示钻机的传动机组。其主要作用是联 结动力机与工作机组, 结动力机与工作机组,并将动力传递到各工 作机组。传动系统设备主要由减速箱、 作机组。传动系统设备主要由减速箱、离合 器、传动皮带轮、传动链轮及并车、倒车机 传动皮带轮、传动链轮及并车、 构等组成。根据能量传递的方式不同, 构等组成。根据能量传递的方式不同,可分 为机械、 压及液力传动。 为机械、液压及液力传动。
斜井钻机 从 60 年代开始 , 美国 BELC0 公司首先研 斜井钻机。 制与应用了 斜井钻机。可以在倾斜 0~45度 的范 度 围内钻斜直井、斜定向井、斜丛式井。 围内钻斜直井、斜定向井、斜丛式井。 美国 SKYTOP 公司生产四种规格系列的斜 井钻机 , 最 大钻井深度为 4572m 。钻斜井时 , 采 架与转盘达到同步倾斜。 用液缸控制来调节井 架与转盘达到同步倾斜。配 有一个排放钻杆的垂直井架 , 与 半自动立根移运 机构。 机构。
钻井设备发展简况
冲击钻井 凿眼工具 原始顿钻 蒸汽顿钻 近代顿钻 旋转钻井 螺旋锥 转盘钻 井下旋转钻井 原始涡轮钻 近代涡轮钻 电动钻具 螺杆钻具 新方法钻井 自动化钻机 柔杆钻机 自走式钻机 斜直井钻机 顶部驱动钻机
超深井钻机
美国、原苏联、 美国、原苏联、罗马尼亚等国家都具有较 强的石油钻机设计、生产制造能力。 强的石油钻机设计、生产制造能力。近年来 , 随着石油勘探钻井深度的发展 , 均研制与应用 了钻井深度超过10000m 了钻井深度超过10000m 以上的超深井钻机 , 大 马力, 钩负荷 (1000t), 绞车输入功率为 4000 马力, 2000~2500 钻井泵功率为 2000 2500 马力 。 Cr目前世界上最深的井为原苏联的 Cr-1 井 , 设计井深为 15000m 。
6、控制系统 它属于钻机的控制机组 控制的内容包括 它属于钻机的控制机组。控制的内容包括发动机 的启动、停车、 速和并车等，绞车、转盘、 的启动、停车、变速和并车等，绞车、转盘、泥浆 泵等工作机组的启动、停车、调速和换向等。控制 泵等工作机组的启动、停车、调速和换向等。 的方式有机械、气动、 液压和电力控制等, 的方式有机械、气动、 液压和电力控制等, 随钻 机的类型不同而异。 机的类型不同而异。控制系统的主要作用是远距离 操作指挥和协调各机组正常工作。 操作指挥和协调各机组正常工作。
德国研制的整体式结构微型钻机装备有全部钻 钻井液处理与固控设备。 井和测 井设备 , 钻井液处理与固控设备。可钻井深 度为 1500m 。 美国 Helmerich 和 Payne 公司研制的 H&P-101 型钻 机 , 钻井深度为 4876m。该钻机的空间利用 。 合 理 , 绞车置于钻台后面 , 钻井液录井装置安放在 钻井泵上 面 , 每个钻井液罐的顶部加设顶棚用于存 方便操作。 放材料 , 钻台两侧另设两个辅属钻台 , 方便操作。
顶 驱 钻 井 方 式
阀组
电机冷却系统 刹车装置 提环
电机 冲管总成 管线支座 减速箱
自动化钻机 自动化钻机从 40 年代开始研究 ,现代的自动化钻 自动化水平较高。 机采用微机技术 , 自动化水平较高。 美国ADM ADM美国ADM 公司 70 年代中期研制的 ADM-2 型自动化 钻 机 , 采用液力驱动 , 司钻只需控制液压阀即可进行钻 井作业。 井作业。 美国NSC0 A10美国NSC0 公司研制的 A10-32 型自动化钻机 , 钻 井 深度为 6100m 。采用顶部驱动钻井方法 , 自动排放 钻杆。 钻杆。 采用大功率液力驱动系统 , 微处理技术监控钻 机各工序的作业。特别适用于钻定向井、丛式井、 机各工序的作业。特别适用于钻定向井、丛式井、斜井 和水平井。 和水平井。 原苏联研制的BY 原苏联研制的BY 一 125A 型自动化钻机 , 适用于 钻井成本较高的地区钻井。 野外环境条件恶劣 , 钻井成本较高的地区钻井。 自动化钻机的进一步发展将是遥控钻机 , 那时司钻 通过电视进行监控。 可以远离井场 , 通过电视进行监控。
顶部驱动钻机
顶部驱动钻井是 80 年代钻井设备重要革新之一 , 也是发明转盘钻以来最重大的革新之一。 也是发明转盘钻以来最重大的革新之一。采用顶部驱 动钻井 , 不需要使用方钻杆与转盘 , 基本上不接单 也不需要鼠洞。 根 , 也不需要鼠洞。立根作单根用 , 每次钻进的长 度是 27m, 可减少三分之二的接单根劳动量和时间。 可减少三分之二的接单根劳动量和时间。 在起下钻过程中的任一时刻， 在起下钻过程中的任一时刻，均可以实现立即旋转钻 可减少井下事故的发生。 具和循环钻井液 , 可减少井下事故的发生。在起下钻 还可以实现上提和下放钻具进行扩眼、 过程中遇阻时 , 还可以实现上提和下放钻具进行扩眼、 解除遇阻现象。在世界范围内， 划眼作业 , 解除遇阻现象。在世界范围内，海上几乎 100%配置了顶驱，陆上约10%的钻机已配备了顶驱 %配置了顶驱，陆上约 %的钻机已配备了顶驱
顶驱克服了转盘钻井的缺欠
泥 浆
用方钻杆插入转盘才
打 钻
方 杆 钻
能驱动钻杆旋转， 能驱动钻杆旋转，因 此只能接单根钻进。 此只能接单根钻进。 起下钻时， 起下钻时，方钻杆水 龙头插入大鼠洞， 龙头插入大鼠洞，遇 阻时不能及时实现循 环和旋转， 环和旋转，易发生卡 钻事故。 钻事故。
起 钻
转 盘
卡 遇
钻井工艺对钻机有以下基本要求
• 旋转钻头的能力:要求钻机能提供足够的 旋转钻头的能力: 钻头的能力 扭矩和转速, 并维持一定的钻压。 • 起下钻具的能力 下钻具的能力 的能力:要求具有一定的起重量 和起升速度, 并有一定的超载能力。 • 洗井的能力:要求能提供足够的水力能量, 洗井的能力: 以适应洗井和喷射钻井的需要。 • 为适应钻机搬迁的特点,还要求钻机容易 安装、拆卸和运输。
钻机的分类
钻机根据其用途、结构形式、钻井方法、 钻机根据其用途、结构形式、钻井方法、传动 方式、移运方式、动力选用、使用条件、 方式、移运方式、动力选用、使用条件、井身 形式等不同进行分类
结构 根据钻机部件结构重量不同分有 : 轻便钻机 中型钻机 大型钻机 重型钻机 超重型钻机
按使用用途分 根据钻机使用的不同目的分有 : 石油钻机 地质钻机 地震钻机 水井钻机等 其中以石油钻机应用最广。 其中以石油钻机应用最广。
微型钻机
微型钻机是指用小直径钻杆钻井的钻机 , 它 比一般小型 钻机结构紧凑 , 设备重量轻 , 体积小 , 益好等特点。 钻井成本低 , 经济效 益好等特点。 瑞典制造的 MD-3 型微型钻机 , 井架高度只有 10.8m, 可用于打定向井、丛式井和水平井 , 并先后 可用于打定向井、 突尼斯、 在欧 洲、突尼斯、土耳其等国家打水平井 2500 多 口。
3、旋转系统 、旋转系统
主要由转盘、水龙头、方钻杆、钻杆、 主要由转盘、水龙头、方钻杆、钻杆、 钻铤及钻头等组成。它的主要作用是不断 及钻头等组成。 地破碎岩石, 地破碎岩石 加深井眼及处理井下的复杂 情况等。 情况
4、动力系统 、动力系统
它属于钻机的动力机组, 是驱动起升、 它属于钻机的动力机组 是驱动起升、旋 转和循环等三大工作机组的动力设备。钻 和循环等三大工作机组的动力设备。 机用的动力设备主要是柴油机, 机用的动力设备主要是柴油机 其次是交 流或直流电动机。 流或直流电动机。
按传动方式分 根据钻机选用的传动方式不同分有 : 链条传动 皮带传动 万向轴传动等方式。 万向轴传动等方式。
按移运方式分
根据钻机搬迁采用的方式不同分有 : 整体搬运 分块搬运 分块搬运 飞机 运 车载 等。 等。
区条件 区条件
根据钻 根据钻机工 陆 钻机 洋钻机 海滩钻机 沙漠钻机等 区 环境条件 同 :
美国 NSCO公司 2050E 型超深井钻机 , 绞 公司 车输入功率为4000 马力 。 车输入功率为 原苏联乌拉尔重型机器厂研制的 Y-15000 型超深井钻机 , 大钩负荷 400t, 采用铝合金钻 杆 , 最大钻井深度为 15000m 。 罗马尼亚研制的 F-900 型超深井钻机 , 大 钩负荷为900t, 钻井深度大于 10000m 。 钩负荷为
泥 浆 钻 杆 钻 头
转 盘 钻 井 方 式
顶驱克服了转盘钻井的缺欠
• 可接立根钻井，钻井效率提高。 可接立根钻井，钻井效率提高。 • 在起下钻及遇阻遇卡时，能及时 在起下钻及遇阻遇卡时， 旋转钻杆和循环泥浆。 旋转钻杆和循环泥浆。既提高了 井眼质量，又减少了事故发生。 井眼质量，又减少了事故发生。 • 定向钻进、取芯钻进效率高。 定向钻进、取芯钻进效率高。 • 提高了机械化程度。吊环前后倾 提高了机械化程度。 旋转， 斜、旋转，上卸扣动作全部由电 液控制来实现， 液控制来实现，可减轻工人劳动 强度。 强度。 • 可随时关闭内防喷器，增加了操 可随时关闭内防喷器， 作安全性。 作安全性。 • 转盘不旋转，钻台操作更安全。 转盘不旋转，钻台操作更安全。
钻
根据钻机 钻 根据钻 钻机 斜直井钻机等 状 同 :
钻 设备 组
钻机主要由绞车、井架、天车、游车、大 钻机主要由绞车、井架、天车、游车、 钩、水龙头、转盘、联动机组、柴油机或 水龙头、转盘、联动机组、 电动机、钻井泵、钻井液循环系 统等部分 电动机、钻井泵、 按其工的性质又可分为八个部分： 组成 。按其工的性质又可分为八个部分：
钻井设备
采油工程研究院
二○○五年四月 ○○五年四月
钻机的工作原理
• • • • • • • 钻机是钻井地面设备的总称。 它的工作原理是: 利用钻头旋转破碎岩石, 形成井眼; 利用钻柱将钻头送到井底; 利用起升设备起下钻柱和套管; 利用转盘或井下动力钻具带动钻柱和钻头旋转; 利用泥浆泵循环钻井液带出井底岩屑。
按钻井方法分
根据钻头在井底钻进的方法不同分有 : 顿钻钻机 旋转钻机 冲旋联合钻机 现代主要使用旋转钻机。 现代主要使用旋转钻机。
按动力机类型分 根据钻机配备的原动机不同分有 : 蒸汽机驱动钻机 柴油机驱动钻机电驱动钻机。 柴油机驱动钻机电驱动钻机。 目前大量使用的是柴油机驱动钻机 , 电驱动钻 机正开始普遍发展。 机正开始普遍发展。
7、钻机底座
它属于钻机的辅助机组，包括井架、 它属于钻机的辅助机组，包括井架、钻台动力 机、传动系统和泥浆泵等的底座。它主要用于安 传动系统和泥浆泵等的底座。 装钻机的各机组,是钻机不可缺少的组成部分。 装钻机的各机组,是钻机不可缺少的组成部分。
8、辅助设备 、
它属于钻机的辅助机组,包括供气设备、 它属于钻机的辅助机组 包括供气设备、供水 包括供气设备 设备、供电设备、钻鼠洞设备、防喷设备、防火 设备、 设备、供电设备、钻鼠洞设备、 设备、辅助起重设备及保温设备等。 设备、辅助起重设备及保温设备等。它是为整套 钻机服务的,是钻机不可分割的部分。 钻机服务的 是钻机不可分割的部分。 是钻机不可分割的部分
2、循环系统 循环系统
主要由泥浆泵、地面高压循环管汇、 主要由泥浆泵、地面高压循环管汇、水龙 带、水龙头、钻柱、泥浆净化及调配设备等 水龙头、钻柱、泥浆净化及调配设备等 组成。它的主要作用是清洗井底、携带岩屑、 组成。它的主要作用是清洗井底、携带岩屑、 在喷射钻井及井下动力钻具钻井顶部驱动钻 井中，还起到传递动力作用。 井中，还起到传递动力作用。
1.提升系统 2.循环系统 Fra Baidu bibliotek.旋转钻进 4.动力系统 5.传动系统 6.控制系统 7.钻机底座 8.辅助系统
1、提升系统 、
它是一套大功率的起重设备。主要由钻井 是一套大功率的起重设备。 绞车、游动系统 钢丝绳、天车、 绞车、游动系统（钢丝绳、天车、游动滑 车及大钩） 车及大钩）、悬挂游动系统的井架及起升 操作用的工具（ 吊钳、 吊环、吊卡、 操作用的工具（如：吊钳、 吊环、吊卡、 卡瓦及上扣器等）组成。 卡瓦及上扣器等）组成。它的主要作用是 起下钻 换钻头、均匀送钻、 起下钻、换钻头、均匀送钻、下套管及进 行井下特殊作业等