石油钻采设备及工艺-李振林 §9-2 机械采油及设备.
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石油钻采设备及工艺-李振林 第六章 石油矿场用往复泵
第六章
§66-3 §6-4 §6-5 §6-6
往复泵的流量分析
往复泵的压头、功率和效率 往复泵的工作特性曲线 往复泵的结构和特点 往复泵的易损件及配件
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往复泵在石油矿场上应用非常广泛，常用于高压下输送高粘度、大密 度和高含砂量、高腐蚀性的液体，流量相对较小。按用途的不同，石 油矿场用往复泵往往被冠以相应的名称，例如： 在钻进过程中，为了携带井底的岩屑和供给井底动力钻具的动力， 用于向井底输送和循环钻井液的往复泵，称钻井泵或泥浆泵； 为了固化井壁，向井底注入高压水泥浆的往复泵，称固井泵； 为了造成油层的人工裂缝，提高原油产量和采收率，用于向井内注 入含有大量固体颗粒的液体或酸碱液体的往复泵，称压裂泵； 向井内油层注入高压水驱油的往复泵，称注水泵； 在采油过程中，用于在井内抽汲原油的往复泵，称抽油泵。
石油的钻采设备及工艺
石油的钻采设备及工艺石油的钻采设备及工艺石油的钻采设备及工艺【1】[摘要]本文回顾了石油钻采设备制造概况，结合文献资料梳理了石油钻采设备发展方向，例举了石油的钻采设备新工艺，对发展石油钻采设备提了两方面的意见。
[关键词]石油;钻采设备;工艺一、石油钻采设备制造概况石油钻采设备系指专用于陆地和海洋石油、天然气开采的装备。
它主要包括陆上石油钻采设备，海洋和沙漠石油钻采专用设备、钻具(井下钻采工室外具)等。
在整个石油钻采装备中，石油钻机占70%，采油设备占20%，其余装备占10%。
当今，全世界有一百多个国家和地区从事石油和天然气的勘探和开采，但只有二十多个国家能够制造石油钻采设备，其中美国实力最强，水平最高。
我国钻机制造水平已经领先于俄罗斯，与欧美先进厂家水平大体相当，但成本低20%-25%。
我国现已基本掌握国际先进的石油钻采设备制造技术，先后开发了适用于陆地、石油钻采设沙漠及海洋作业的石油钻机，传动技术已发展到机械传动、直流电传动、交流变频电传动及机电复合传动并举。
二、石油钻采设备发展目标1、钻井设备及工艺。
开发全电驱动和复合电驱动(SCR滞留电驱动钻机和VFD交流变频电驱动钻机)钻机，提高钻机自动化和智能化水平。
建造钻机机、电、液、气.信息和钻井仪表、自动送钻一体化网络平台。
①为缩短钻机移动过程的拆卸、运输、安装时间，大力发展车装钻机和拖挂钻机，4000m以上钻机采用大拖挂方式，3000以下钻机发展车装交流变频驱动和车装全液压驱动。
②在顶驱钻机制造方面，进一步提高SCR顶驱液压系统、电控系统的可靠性，发展系列变频顶驱。
③提高常规型泥浆泵( 52MPa)的可靠性，开发研制智能化软泵系统、自动检测等单元技术，开发液缸起立环形布置泥浆泵和液压泥浆泵。
2、采油设备及工艺。
机械采油设备研制方面。
机械采油设备的研究和开发，可满足开采难度大的油井和稠油、结蜡、结盐等油井的需要，提高经济效益和节能降耗效果，提高整机效率和可靠性，提高自动化和智能化控制技术水平。
石油钻采设备及工艺-李振林 §4-3 顶驱钻井系统
•发展史
二、顶驱钻井系统的特点
和转盘－方钻杆旋转钻井法相比，顶驱钻井系统旋转钻井法具有下 述主要特点：
1. 系统直接采用立根（28m）钻进，减少了2/3钻柱连接时间；
2. 起下钻时，顶驱钻井系统可在任意高度立即循环钻井液，实行倒划眼起钻和划 眼下钻，大大减少了卡钻事故；
3.系统具有遥控内部防喷器（IBOP），钻进或起钻如有井涌迹象，可即时实施井 控，大大提高了在复杂地层、钻井事故地区钻井的安全性。 4. 顶驱系统以28m立根钻定向井、丛式井、斜井时，不仅减少了钻柱连接时间， 还减少了测量次数，容易控制井底马达的造斜方位，节省了定向钻井时间，提高 了钻井效率；
1－单导轨总成；2－过渡环总成；3－风冷装置 4－刹车装置；5－直流驱动电机；6－齿轮减速 器；7－动力水龙头体；8－夹紧连接器； 9－回转头总成；10－上IBOP（自动）； 11－下IBOP（手动）；12－环形背钳； 13－鹅颈管；14－水龙头冲管总成； 15－小车滑车；16－倾斜机构； 17－导轨承担梁
滑车框架
支座
钻井马达座架
钻井马达耳轴安装支座
管束支座
导向滚轮
防爆交流马
钻井马达 马达接线盒
钻井马达冷却系统
回照片 图片
水龙头－钻井马达总成 •由水龙头、马达和一级齿轮减速器组成。 •采用串激（或并激）直流马达立式传动， 驱动主轴（水龙头的中心管）；
水 龙 头
•马达轴上装有气动刹车，可产生静制动 力矩，用于马达的快速制动；
复习题
1. 何谓
3. 钻杆上卸扣装置（或称为管柱处理装置） 钻杆上卸扣装置总成，一般由旋转头、吊环连接器、吊 环倾斜机构、保护接头、卸扣背钳（或称扭矩扳手）等 组成，可完成接立根、起下钻时上卸立根丝扣及打开与 扣紧吊卡等操作，实现了钻柱连接、上卸扣操作机械 化， 。
二、顶驱钻井系统的特点
和转盘－方钻杆旋转钻井法相比，顶驱钻井系统旋转钻井法具有下 述主要特点：
1. 系统直接采用立根（28m）钻进，减少了2/3钻柱连接时间；
2. 起下钻时，顶驱钻井系统可在任意高度立即循环钻井液，实行倒划眼起钻和划 眼下钻，大大减少了卡钻事故；
3.系统具有遥控内部防喷器（IBOP），钻进或起钻如有井涌迹象，可即时实施井 控，大大提高了在复杂地层、钻井事故地区钻井的安全性。 4. 顶驱系统以28m立根钻定向井、丛式井、斜井时，不仅减少了钻柱连接时间， 还减少了测量次数，容易控制井底马达的造斜方位，节省了定向钻井时间，提高 了钻井效率；
1－单导轨总成；2－过渡环总成；3－风冷装置 4－刹车装置；5－直流驱动电机；6－齿轮减速 器；7－动力水龙头体；8－夹紧连接器； 9－回转头总成；10－上IBOP（自动）； 11－下IBOP（手动）；12－环形背钳； 13－鹅颈管；14－水龙头冲管总成； 15－小车滑车；16－倾斜机构； 17－导轨承担梁
滑车框架
支座
钻井马达座架
钻井马达耳轴安装支座
管束支座
导向滚轮
防爆交流马
钻井马达 马达接线盒
钻井马达冷却系统
回照片 图片
水龙头－钻井马达总成 •由水龙头、马达和一级齿轮减速器组成。 •采用串激（或并激）直流马达立式传动， 驱动主轴（水龙头的中心管）；
水 龙 头
•马达轴上装有气动刹车，可产生静制动 力矩，用于马达的快速制动；
复习题
1. 何谓
3. 钻杆上卸扣装置（或称为管柱处理装置） 钻杆上卸扣装置总成，一般由旋转头、吊环连接器、吊 环倾斜机构、保护接头、卸扣背钳（或称扭矩扳手）等 组成，可完成接立根、起下钻时上卸立根丝扣及打开与 扣紧吊卡等操作，实现了钻柱连接、上卸扣操作机械 化， 。
石油钻采设备及工艺-李振林 §9-5 油气集输及设备
回 混 过 油 输 滤 装 泵 器 置 联 轴 器 分 离 器 总机关 油、气进口 油 气 混 合 器 小 孔
缓 冲 罐
测 气 挡 板
水套炉
增油控制阀 至混输泵入口
这种流程中，欲计量每口井的产量，可以控制总机关，分别将每口井的 油气混合物通入水套炉内升温，再进入计量分离器，
计量油、气后，与其它井的来油一起进入缓冲罐。
单井计量在井口进行，其流程如图14－3所示，为自喷井口地面流程； 计量后，油气混输到转油站。
多井计量是将几口井的油、气计量工作集中进行，其流程如图14－4所 示；计量站的油输往转油站，气则可单独送往集气干线或用户，也可油气 混合送往转油站。
3. 转油站 由单井、井排经过计量站（或直接自单井、井排）输出的油气混合物， 进入转油站后，主要是进行原油与天然气、水、砂等的分离及脱乳处理， 进而进行油、气的转输和储备等工作。
一、油气集输流程
油气集输流程是指油田上从各个油井到集输站，进行收集、转输、储运、 分离和净化处理等全部的工艺流程，基本上包括油井流程、计量站和转油 站等。 1. 油井流程 油井的油气集输流程大致分为两种情况。
第一种是油气双管分输流程，如图所示，油井产物在井口附近进行分离、 计量后，油和气分别经油管线和气管线输送到转油站和集气干线。
流 量 计 计量油气分离器 气 体 流 量 计 含 水 油 罐 然 气 脱 水 装 置 污 水 排 除 泵 电 沉脱 降水 罐器
不 含 水 油 罐
外 输 油 加 热 炉 外 输 油 流 量 计 外 输 油 管 线
单井来油 井排来油 计量站来油 一、二级油气分离器 脱 水 泵 脱 水 加 热 炉 外 输 油 泵 污 水 排 除 管 线
如图所示，双管掺热油流程是一种小站流程。这种流程的井场上既无热 水炉加热，也无计量站，从油井到计量站，以及从计量站到集油站，都有 两条管线。 一条输送从井口出来的油、气、水混合物，另一条输送从集油站加热后 返回井的热油。
缓 冲 罐
测 气 挡 板
水套炉
增油控制阀 至混输泵入口
这种流程中，欲计量每口井的产量，可以控制总机关，分别将每口井的 油气混合物通入水套炉内升温，再进入计量分离器，
计量油、气后，与其它井的来油一起进入缓冲罐。
单井计量在井口进行，其流程如图14－3所示，为自喷井口地面流程； 计量后，油气混输到转油站。
多井计量是将几口井的油、气计量工作集中进行，其流程如图14－4所 示；计量站的油输往转油站，气则可单独送往集气干线或用户，也可油气 混合送往转油站。
3. 转油站 由单井、井排经过计量站（或直接自单井、井排）输出的油气混合物， 进入转油站后，主要是进行原油与天然气、水、砂等的分离及脱乳处理， 进而进行油、气的转输和储备等工作。
一、油气集输流程
油气集输流程是指油田上从各个油井到集输站，进行收集、转输、储运、 分离和净化处理等全部的工艺流程，基本上包括油井流程、计量站和转油 站等。 1. 油井流程 油井的油气集输流程大致分为两种情况。
第一种是油气双管分输流程，如图所示，油井产物在井口附近进行分离、 计量后，油和气分别经油管线和气管线输送到转油站和集气干线。
流 量 计 计量油气分离器 气 体 流 量 计 含 水 油 罐 然 气 脱 水 装 置 污 水 排 除 泵 电 沉脱 降水 罐器
不 含 水 油 罐
外 输 油 加 热 炉 外 输 油 流 量 计 外 输 油 管 线
单井来油 井排来油 计量站来油 一、二级油气分离器 脱 水 泵 脱 水 加 热 炉 外 输 油 泵 污 水 排 除 管 线
如图所示，双管掺热油流程是一种小站流程。这种流程的井场上既无热 水炉加热，也无计量站，从油井到计量站，以及从计量站到集油站，都有 两条管线。 一条输送从井口出来的油、气、水混合物，另一条输送从集油站加热后 返回井的热油。
石油钻采设备及工艺-李振林 §5-1 概述
1. 机械驱动
机械驱动，依驱动机组驱动特性的不同可进一步分为，柴油机直接 驱动（或简称柴油机驱动）和柴油机－液力驱动机械传动两种。 柴油机驱动机械传动：以柴油机为动力，2～4台柴油机，经齿轮、 胶带、链条、万向轴等机械传动元件的多种形式的组合，实现并车、 减速增矩、换向、倒车，以驱动传动绞车、转盘和钻井泵。 驱动特性就是柴油机本身的特性，工作机只能得到有限档的有级调 速。
四、钻机驱动类型及典型驱动设备的外特性
钻机驱动类型按照采用的动力设备的不同，分为机械驱动与电驱动 两大类： 机械驱动以柴油机为动力机； 电驱动以直流或交流电动机为动力机。 1. 机械驱动 2. 电驱动 3. 几种典型驱动设备的外特性 所谓动力机的外特性，指的是扭矩M随转速n而变化的规律性，即 M=f（n），常用曲线描述，称为外特性曲线。
4. 发动机比质量KG
G KG 发动机比质量即每单位功率（KW）的质量，用KG表示： Ne
式中，G ——发动机（包括必备的附件）的质量，kg；
kg / kw
Ne——额定功率，kw。
3. 分组驱动方案
分组驱动的目的主要是：
兼有统一驱动利用率高和单独驱动传动简单、安装方便的优点；
现代深井、超深井钻井采用7～9m高钻台，分组驱动可实现转盘、辅助绞车 （猫头轴）在高钻台上，而主绞车不上高钻台的方案；
1. 单独驱动方案
转盘、绞车、钻井泵三工作机组，各由不同的 动力机一对一或二对一地进行驱动； 电驱动钻机大都采用如右图所示的单独驱动方 案； 单独驱动，传动系统简单、效率高；工作机间 无机械形式的联系，便于钻机在井场进行平面布 置。 装机功率利用率低，动力机不能互济。
1. 绞车
特点 若大钩提升速度能随载荷的变化按理想功率 曲线 QhV C 相应地改变，即沿右图中曲 线次减少而 相应增加，即沿曲线2工作，则功率利用虽 不是最理想的，也已很充分。但在机械变速 有限档的情况下，这是不可能做到的。
石油钻采设备及工艺-李振林 §9-4 修井设备
修井作业的内容： 1）更换抽油杆、油管和深井泵； 2）清除砂堵（捞砂或冲砂）和防砂（造人工井壁等）； 3）清除蜡堵或蜡卡； 4）封堵外来水（上层水或下层水）和本层水，一般可采用挤水泥或下附加 套管然后注水泥的办法予以隔绝； 5）修补套管； 6）打捞： 7）回采上部或上部生产层。 油井的回采：开采多层油井时，一般采用“自下而上”开采方法，即先 开采最下面油层，上部各层先用套管封隔，当被开采的油层不能生产时， 转而开采与之相邻的上部油层。 回采上部油层时，必须在井中打水泥塞或挤注水泥，以便封堵住老油层。
一、修井机
石油矿场上使用的修井机类型较多，其移运特点、传动方式、功能和性 能参数等方面也存在较大差异。 其共同点：无论轻、重型修井机都配有绞车、井架等起重装臵，至少可 以进行起下作业； 一些中型、重型修井机还配有转盘或泵，有的是转盘和泵兼备，可以进 行起下、旋转或循环作业，或三种作业都可以进行。 修井机上所配备的绞车、转盘和泵只是功率和体积较小，结构和作用原 理与钻机上配备的并无太大差异。 一台重型修井机就相当于一台小钻机，有些轻型钻机也可用于修井作业。
修井作业可以归纳为三大类： 1）起下作业：如油管、抽油杆、深井泵等井下设备及工具的起下，以及抽 汲、捞砂、机械清蜡的起下等。 2）液体循环作业：如冲砂、热洗、挤水泥及循环泥浆等。 3）旋转作业：如钻水泥塞、钻砂堵、以及扩孔、重钻、加深和修补套管等 完成上述作业的设备，也基本上分为起下设备（如通井机、轻型修井机 等），冲洗设备（如洗井机、水泥车、锅炉车等），以及配备有起升系统、 旋转系统和循环系统的中型、重型修井机等。 这些设备大多数都是由一些与钻机类似的机组组成。 不同的是，这些设备所需的功率相对较小，机动性较高，一般都固装于 汽车、拖拉机或拖车上。
图示为钢丝绳加压机械式不压 井修井装臵示意图，它利用常规 通井机绞车起下油管柱，靠自封 封井器密封油管柱。 当需要加压起下油管柱时，就 利用加压支架、安全卡瓦和分段 加压吊卡，并倒换重穿游动系统 的钢丝绳，然后再利用通井机绞 车，完成加压起下油管柱作业。
石油钻采设备及工艺李振林自喷井采油及设备PPT课件
段塞流：再往上，井筒内压力更低于饱和压力，气体 进一步膨胀，小气泡合并成大气泡，使井筒内出现一段 原油一段气体的柱塞状，这时的气体象活塞一样，对油 流有很大的举升力。
雾状流 环流
段塞流 泡流
纯油流
第9页/共40页
环流：油流再上升，气体再分离、膨胀，气体柱塞不 断加长，逐渐从油管中心突破，形成中心连续气流，而 管壁附近则是原油流动的液流状态。
第3页/共40页
经过上述方法诱喷，油井达到自喷后，就打开套管闸门，放喷一个短暂时间，然后改为 油管放喷，转入正常采油。
第4页/共40页
2. 自喷的动力
➢井底原油能自喷到地面主要是受多种地层驱动力的作用。 ➢当油藏未开发、地层未打开时，油层中的压力处于平衡状态，原油不流动； ➢一旦地层中钻有油井，并开始生产时，油层内的压力平衡被打破，井底压力低于油层压 力。 ➢在地层驱动力的作用下，先将原油从地层内推向井筒， ➢若还有剩余的能量， 再将井筒内的原油举升到地面。
第21页/共40页
封隔器编号 以下代号按次序从左至右顺序排列，依次为：部定型产品代号－油田代号－封隔器型式代 号－套管或裸眼公称直径代号－设计结构代号－结构设计次数。
封隔器型式代号：1（支撑式）、2（卡瓦式）、3（皮碗式） 4（水力扩张式）、5（水力自封式）、6（水力密封式）、7（水力压缩式）
部定型产品代号 油田代号：大庆
➢油管挂与四通内壁之间的间隙，通过一组密封圈加以密封；密封圈之间有隔环，当介质 通过密封圈渗入隔环的空腔时，可由单向阀压入密封脂；通孔内装有压环，并用六个顶丝 将其顶住，以防井内液体作用在油管上将油管柱顶出固有的位置；
➢油管挂上部的护丝是为了保护油管挂上方的螺纹，当安装采油树时，可将护丝卸去。
油管挂 密封组 压环 密封隔环
雾状流 环流
段塞流 泡流
纯油流
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环流：油流再上升，气体再分离、膨胀，气体柱塞不 断加长，逐渐从油管中心突破，形成中心连续气流，而 管壁附近则是原油流动的液流状态。
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经过上述方法诱喷，油井达到自喷后，就打开套管闸门，放喷一个短暂时间，然后改为 油管放喷，转入正常采油。
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2. 自喷的动力
➢井底原油能自喷到地面主要是受多种地层驱动力的作用。 ➢当油藏未开发、地层未打开时，油层中的压力处于平衡状态，原油不流动； ➢一旦地层中钻有油井，并开始生产时，油层内的压力平衡被打破，井底压力低于油层压 力。 ➢在地层驱动力的作用下，先将原油从地层内推向井筒， ➢若还有剩余的能量， 再将井筒内的原油举升到地面。
第21页/共40页
封隔器编号 以下代号按次序从左至右顺序排列，依次为：部定型产品代号－油田代号－封隔器型式代 号－套管或裸眼公称直径代号－设计结构代号－结构设计次数。
封隔器型式代号：1（支撑式）、2（卡瓦式）、3（皮碗式） 4（水力扩张式）、5（水力自封式）、6（水力密封式）、7（水力压缩式）
部定型产品代号 油田代号：大庆
➢油管挂与四通内壁之间的间隙，通过一组密封圈加以密封；密封圈之间有隔环，当介质 通过密封圈渗入隔环的空腔时，可由单向阀压入密封脂；通孔内装有压环，并用六个顶丝 将其顶住，以防井内液体作用在油管上将油管柱顶出固有的位置；
➢油管挂上部的护丝是为了保护油管挂上方的螺纹，当安装采油树时，可将护丝卸去。
油管挂 密封组 压环 密封隔环
试论石油的钻采设备及工艺
试论石油的钻采设备及工艺作者：姜超来源：《中国科技博览》2015年第08期[摘要]本文回顾了石油钻采设备制造概况，结合文献资料梳理了石油钻采设备发展方向，例举了石油的钻采设备新工艺，对发展石油钻采设备提了两方面的意见。
[关键词]石油；钻采设备；工艺中图分类号：TE9；TE24 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0100-01一、石油钻采设备制造概况石油钻采设备系指专用于陆地和海洋石油、天然气开采的装备。
它主要包括陆上石油钻采设备，海洋和沙漠石油钻采专用设备、钻具（井下钻采工室外具）等。
在整个石油钻采装备中，石油钻机占70%，采油设备占20%，其余装备占10%。
当今，全世界有一百多个国家和地区从事石油和天然气的勘探和开采，但只有二十多个国家能够制造石油钻采设备，其中美国实力最强，水平最高。
我国钻机制造水平已经领先于俄罗斯，与欧美先进厂家水平大体相当，但成本低20%-25%。
我国现已基本掌握国际先进的石油钻采设备制造技术，先后开发了适用于陆地、石油钻采设沙漠及海洋作业的石油钻机，传动技术已发展到机械传动、直流电传动、交流变频电传动及机电复合传动并举。
二、石油钻采设备发展目标1、钻井设备及工艺。
开发全电驱动和复合电驱动（SCR滞留电驱动钻机和VFD交流变频电驱动钻机）钻机，提高钻机自动化和智能化水平。
建造钻机机、电、液、气.信息和钻井仪表、自动送钻一体化网络平台。
①为缩短钻机移动过程的拆卸、运输、安装时间，大力发展车装钻机和拖挂钻机，4000m以上钻机采用大拖挂方式，3000以下钻机发展车装交流变频驱动和车装全液压驱动。
②在顶驱钻机制造方面，进一步提高SCR顶驱液压系统、电控系统的可靠性，发展系列变频顶驱。
③提高常规型泥浆泵（ 52MPa）的可靠性，开发研制智能化软泵系统、自动检测等单元技术，开发液缸起立环形布置泥浆泵和液压泥浆泵。
2、采油设备及工艺。
机械采油设备研制方面。
石油钻采设备及工艺-李振林 §1-5 钻井技术
实现平衡压力钻井的关键是选择合理的钻井液比重，使 钻井液静液压力和环空压降之和同地层孔隙压力始终保 持平衡。 平衡压力钻井技术的基础是新近发展起来的地层压力和 地层破裂压力梯度检测技术、井控技术、钻井液固相控 制工艺技术及计算机技术。 因此，实施平衡压力钻井，必须安装可靠的防喷装置， 防止井涌失控导致井喷；必须配置先进的固控设备，以 适时调配和控制钻井液性能。
•我国较多采用最大钻头水功率工作方式：破碎岩石，冲 洗井底需要一定的能量。单位时间内射流所含能量越大， 钻进速度越快。因此主张，在地面泵提供一定的水功率的 条件下，要把其中尽可能多的部分分配在钻头上。 •为保证能采用喷射式钻井，除研制各种水力喷射式钻头 外，必须配备高压大功率的钻井泵及相应的高压闸门、高 压管汇、水龙带、水龙头，配备完善的固控设备。
三、平衡压力钻井
平衡压力钻井是指钻井过程中保持井内钻井液动
压力与地层孔隙压力相等，即: P地＝P液＋P环 式中：P地——地层孔隙压力； P液——钻井液柱静压力； P环——钻井液循环时的环空压降。
钻进时，保持井底压力平衡〈或近平衡〉可降低岩石强 度和岩屑的压持效应，能大幅度提高机械钻速，可有效 地保护油层，稳定井眼，防止井漏。
§1-5
钻井技术
一、钻压、转速、排量和钻井液性能 对机械转速的影响 二、喷射式钻井
三、平衡压力钻井
四、最优化钻井
五、井斜与满眼钻井法
附：本节复习题
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钻井技术是一门正处于蓬勃发展中的科学。 本节主要讨论影响钻井速度和井身质量的有
关问题 。
一、钻压、转速、排量和钻井液性能 对机械钻速的影响
井斜是标志井身质量的一个重要指标，一般用井斜角和井斜方 位角来表示。此外尚有井斜变化率，井底水平位移等。 由于钻头上方的钻柱受压而弯曲，倾斜地层软硬交界处钻头在 圆周各处所遇阻力不一致等因素的影响，要把井打得绝对的直， 显然是不可能的。但井斜若超过规定标准，井底水平位移过大， 就会打乱油层处井眼的合理分布。另外，井斜过大，在工艺上 将引起其它不良后果。因此，我国各油田对井斜都有规定标准， 以确保井身质量。 满眼钻井法，又叫刚性配合法，这是我国在石油矿场广泛采用的 快速钻直井的重要措施。 钻具下部的钻铤，在钻压作用下会产生弯曲，使钻具在井内不居 中，导致产生井斜。通过在钻铤弯曲处加上扶正器〈用硬质合金 块焊成〉增加受压部分刚度，使钻具居于井眼中心，防止井斜， 此即满眼钻井原理 。
石油钻采设备及工艺-李振林 §4-1 转盘
转 台 迷 宫 圈
大 锥 齿 轮 转 台
制 制 动 动 块 销 方补心
大 方 瓦
迷 宫 圈
负 荷 轴 承
小 锥 齿 轮
制 动 棘 轮
双 列 调 心 轴 承
制动螺栓 下 迷 宫 盘 上 迷 宫 盘 止动盘
调节锁紧螺母
辅助轴承 快速轴
水平轴上两轴承采用不同型式或不同尺寸，且都由轴的一端进行装配。
用销子或棘爪直接去制动转台，制动时齿轮副不参加传力
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一、转盘的功用与使用要求
•钻井过程中，转盘要完成如下工作：
1）转动井中钻具，传递足够大的扭矩和必要的转速； 2）下套管或起下钻时，承托井中全部套管柱或钻杆柱重量；
3）完成卸钻头、卸扣，处理事故时倒扣、进扣等辅助工作；
涡轮钻井时，转盘制动上部钻杆柱，以承受反扭矩。 •为保证转盘能实现上述职能，要求： 1）转盘的主轴承有足够的强度和寿命； 2）转台和锥齿轮能传递足够大的扭矩，能倒转，能可靠地制动； 3）密封性好，严防外界的泥浆、油水污液渗入转盘内部，减缓齿 轮和轴承的磨损。
2）水平轴上两轴承采用不同型式或不同尺寸，且都由轴的一端进行装配。
•
转盘制动装置
1）水平轴上装棘轮，采用这种方案时，对锥齿轮有损害；
2）用销子或棘爪直接去制动转台，制动时齿轮副不参加传力
四、转盘的特性参数
1. 通孔直径 转盘通孔直径是转盘的主要几何参数，比第一次开钻时最大号钻头直径至少大 10mm；
大 锥 齿 轮 转 台
制 制 动 动 块 销 方补心
大 方 瓦
迷 宫 圈
负 荷 轴 承
小 锥 齿 轮
制 动 棘 轮
双 列 调 心 轴 承
制动螺栓 下 迷 宫 盘 上 迷 宫 盘 止动盘
机械采油及方法
机械采油及方法机械采油当自喷井停喷以后，地下原油并没有采尽，还得继续开采。
从油田开采的整个过程来看，大部分时间和多数油井将采用机械开采的方式，将地下的原油开采出来。
深井泵采油在机械采油的方法中，深井泵采油是目前应用最广泛的一种，它占全部机械采油井的80％以上。
到过油田的人都会看到，野外的抽油机就向给人磕头一样在不停地上下运动，将地下的原油抽到地面上来。
深井泵采油装置由抽油机、抽油泵、抽油杆三大主要部分组成。
抽油机是一套运动减速机构。
靠电动机或柴油机带动。
抽油泵也称深井泵，它是有杆机械采油的一种•专用设备，泵位于油井井筒中油液面以下一定深度，依靠抽油杆传递抽油动力。
抽油杆是圆形断面的实心杆体，目前使用的有碳钢和合金抽油杆。
抽油杆每根8～9米长，每根之间是丝扣连接，抽油杆的作用是将抽油机的动力传递到抽油泵，使抽油泵的活塞做往复运动。
抽油机的安装与调整质量，直接影响着安全采油和人身安全，因此抽油机安装的基础设计、设备的安装、调整必须按照设计标准、操作规程严格执行。
图4—2游梁式抽油机一抽油泵装置示意图1一吸人凡尔；2一泵筒；3一活塞；4--排出凡尔；5一抽油杆； 6--油管；7--套管；8一三通；9一盘根盒；10--驴头；11一游梁；12--连杆；13一曲柄；14--减速箱；15一动力机(电动机)抽油机的安装应由专业施工队伍进行，要按工程施工标准严格履行验收交接手续；抽油机地基应夯实，保证地基有足够的承载能力，摆放基础时应使每节基础保持水平一致，地基与基础底面之间不得悬空；调整抽油机冲程时，驴头负荷必须卸掉，刹车刹死，游梁前后用安全绳与底座连接好，以防止左右曲柄销总成退出曲柄孔后，游梁失重，从支架上翻倒过来；调整抽油机冲次时，刹死刹车，装卸皮带轮时，禁止猛烈敲击，以免打坏皮带轮、电动机轮；调整抽油机平衡块时，固定螺丝只能松退，不能卸掉，人也要站在安全位置，防止在移动平衡块时，平衡块脱落伤人；调整抽油机驴头与井口对中时，抽油机驴头要停在下死点(最低位置)，卸掉负荷并刹死刹车；操作人员高空作业要带安全带；调整抽油机的纵向或横向水平时，必须卸掉负荷，以减轻机身重量，方便移动抽油机，加斜铁时不能猛烈敲打斜铁，防止把基础震碎，可用千斤顶或吊车把底座吊起，再加斜铁。
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驴头 钢丝绳 光杆卡子 悬绳器 光杆 密封盒 电机 取样管 流出管 油管头 套管头 光杆接箍 表层套管 油层套管 抽油杆 油管 22游动阀 泵筒 金属柱塞 固定阀拔出器 加长短节 29固定阀 30支撑短节 孔管短节 油管接箍 34气锚 35砂锚 37大堵头
四连杆结构 减速箱
底座
泵筒接箍 抽油杆接箍
深井泵的工作原理如图所示。它总是下放到 井中液面以下的某一深度， 故当柱塞上行时，游动阀受油管内液柱的压 力自动关闭，随着柱塞上行，油管上部的一部 分液体排出地面； 与此同时，柱塞下部泵筒空间内压力降低， 井内液体在压差作用下，顶开安装于泵筒上的 固定阀球进入泵内，抽油泵进入吸入过程，直 至柱塞上止点。 当柱塞下行时，泵筒内液体受压缩，压力升 高，达到与泵筒外环形空间液柱压力相等后， 固定阀球靠自重下落，使固定阀关闭； 活塞继续下行，泵内压力进一步升高，当超 过油管内液柱压力时，泵内液体即顶开游动阀 球，进入油管，抽油泵开始排出过程，直至柱 塞下死点。
二、抽油泵
抽油泵实际上相当于单作用柱塞泵的液力端，适用于从深井、超深井、 高产井和多油层井中提取原油。 1. 基本型抽油泵 基本型抽油泵主要有三类：管式泵（油管 泵）、杆式泵（插入泵）、套管泵（大尺寸插 入泵）。
如图所示，它们都是由工作筒、柱塞、固定 （吸入）阀、游动（排出）阀组成。
管式泵（油管泵）、杆式泵（插入泵）、套 管泵（大尺寸插入泵）之间的基本区别仅在于 工作筒的安装方式： 油管泵的工作筒连接在油管的底部，作为油 管整体的一部分下入井中； 插入泵的工作筒则是整个井下泵装置的一部 分，作为一个整体，用抽油杆柱下入油管或套 管中。
当往返架下行时，抽油杆柱向上运行，气包内的压缩气体膨胀，推动柱塞下行， 帮助提起抽油杆柱。这样，抽油机作往返运动时，电机负载就比较均匀。
天车轮
机架 钢丝绳 悬绳器 光杆 14轨迹链条 16皮带轮 减速箱 15主动链轮 电动机 底座 20油底壳 17平衡柱塞 18平衡链条 19平衡链轮 轨道 被动链轮 往返架 滑块 特殊链节 平衡气缸 钢丝绳 被动（上）链轮 往返架 特殊链节 接储能气包 主动（下）链轮
§9-2
机械采油及设备
一、抽油机
二、抽油泵
三、抽油井井口装置 四、水力活塞泵装置 五、电动潜油离心泵装置 六、其它无杆抽油设备
返回
当自喷油井处于开采晚期，油层压力降低到某种程度，油层流到井底的 油气所具有的剩余能量已不足以使油液喷出地面时，或油田开发之初，油 层的原始压力很低，油液难以喷出地面时，通常向井底下入专用的设备－ 抽油泵装置，将油井中的油液举升到地面，保持井底和油层之间油液流动 的压力差，保证油气源源不断地流向井底。这种采油方式，称作机械采油 法或人工举升法。 按动力传动方式，抽油泵装置可分为有杆抽油泵装置和无杆抽油泵装置 有杆泵（如抽油机－抽油泵装置）的动力，由地面通过抽油机、抽油杆 传动油井下的泵装置，实现举升油液的运动。 无杆泵装置（如水力活塞泵、电动潜油离心泵等），其动力源由液体、 电等传到井底，使井下泵实现举升油液运动。 此外，利用地面压气机，向井内注入高压气体，使油液升到地面，即所 谓气举法采油，也是一种机械采油方法。 抽油机－抽油泵装置包括三部分：地面部分－抽油机，井下部分－抽油 泵，抽油机与抽油泵连接部分－抽油杆，习惯上称作“三抽”设备。
1. 游梁式抽油机
以常规型游梁式抽油机为例，其结构如图所示，由动力机、齿轮减速箱、 曲柄、平衡块、连杆、游梁、支架和驴头等组成。 驴头上装有钢丝绳悬绳器，通过光杆夹和吊环与光杆连在一起。光杆穿 过防喷盒与油管内的抽油杆相连接。
游梁 驴 头
平衡板 横梁
支 架 轴
支 架
横梁轴 连杆 平衡块 减速箱 减速箱皮带轮 电机 刹车装置
天车轮 机架 轨道 钢丝绳 悬绳器 光杆 14轨迹链条 16皮带轮 主动（下）链轮 减速箱 15主动链轮 电动机 17平衡柱塞 18平衡链条 接储能气包 被动链轮 往返架 滑块 特殊链节 被动（上）链轮 往返架 特殊链节 平衡气缸 钢丝绳
底座
19平衡链轮
20油底壳
链条抽油机采用气动平衡法，即在往返架的下横梁上连接着一根平衡链条，链 条绕过固定于气缸柱塞杆上的平衡链轮，再固定到机架上。 当往返架上行时，抽油杆柱靠自重下落，促使柱塞上行并压缩气包内的气体， 使压力增高，储存能量；
天车轮 机架 轨道 钢丝绳 悬绳器 光杆 14轨迹链条 16皮带轮 主动（下）链轮 减速箱 15主动链轮 电动机 17平衡柱塞 18平衡链条 接储能气包 被动链轮 往返架 滑块 特殊链节 被动（上）链轮 往返架 特殊链节 平衡气缸 钢丝绳
底座
19平衡链轮
20油底壳
若特殊链节自链轮右边向下运 动，往返架被拉向下， 达极限位置时，特殊链节作复 合运动，并绕过链轮，到达链轮 的左边，进而带动往返架一起向 上运动； 达上极限位置后，特殊链节又 绕过上链轮到达右边，再带动往 返架向下； 往返架的上横梁连接着绕过天 车轮的钢丝绳，通过悬绳器与光 杆带动抽油泵抽油。
2. 链条抽油机 链条抽油机结构如图所示，由 传动部分（动力机、皮带、带轮、 减速器、刹车和联轴器等）、换 向部分（主动链轮、被动链轮、 往复架和轨迹链条等）、平衡部 分（平衡缸、平衡链轮、空气包、 油包、平衡链条和压缩机等）、 悬吊部分（天车、钢丝绳、悬绳 器等）和机架等五部分组成。 链条抽油机的主要特点，是采 用了轨迹链条的换向机构，轨迹 链条上有一个特殊的链节，其上 装有主轴销和滑块，主轴销可在 滑块的铜套中转动，滑块与往复 架相连，并可在其中作水平滑动。
天车轮 机架 轨道 钢丝绳 悬绳器 光杆 14轨迹链条 16皮带轮 主动（下）链轮 减速箱 15主动链轮 电动机 17平衡柱塞 18平衡链条 接储能气包 被动链轮 往返架 滑块 特殊链节 被动（上）链轮 往返架 特殊链节 平衡气缸 钢丝绳
底座
19平衡链轮
20油底壳
工作时，电动机通过三角皮带 和减速箱驱动主动（下）链轮旋 转，使得垂直布置的环形轨迹链 条在主、被动链轮（主、被动链 轮齿数相等，垂直布置）之间运 转； 轨迹链条则通过特殊链节上的 主轴销和滑块带动往返架顺着机 架上的轨道作往复匀速直线运动；
支 架 轴
支 架
横梁轴 连杆
悬绳器 井口密封盒 出油三通 底座
平衡块
减速箱 减速箱 电机
刹车装 输 中 入 间 轴 轴
连 曲 输 杆 柄 出 轴 轴
因此，在上、下冲程中，电 机的载荷极不均匀，加上悬点 运动速度和加速度的变化，更 加剧了这种不均匀性。 其结果使抽油机振动加剧， 电机、减速箱、抽油泵等效率 降低，寿命缩短，抽油杆断裂 现象增加，能耗过多。 因此，抽油机－抽油泵装置 中，都必须采取平衡措施，尽 可能消除负功，使电动机等在 上下冲程中的负载接近相等， 以避免上述不良现象的发生。
上冲程时，气体膨胀推动活塞，帮助电机提起抽油杆及液体柱。 对于一定的汽缸活塞面积只要气体压力合适，同样可以达到平衡电机作 功的目的。
经过平衡调整后的抽油机，是否较好地达到了平衡要求，可以通过实 际观察和检测确定。 平衡较好的抽油机容易启动，无“呜呜”的怪叫声；突然停止运转时， 驴头和曲柄可以停留在任何位置；用秒表测得的上下冲程时间相近。 相反，如果平衡偏重，驴头总是停留在上死点，曲柄指下方，且上行 程速度大于下行程速度； 如果平衡重偏轻，则出现相反的情况。 现场常用安培表测量电动机三相电流强度。平衡良好的抽油机，驴头 上、下行程时，电动机电流强度相近；若上冲程电流大于下冲程电流， 表明平衡重偏轻或曲柄平衡半径R偏小；反之，则相反。
油管
抽 油杆
套管
柱塞
游动阀
工作筒
固定阀
杆式泵 杆式泵有两个泵筒，一个是外工作筒，另一个是内工 作筒。 外工作筒带有锁紧卡簧和锥体座等，连接在油管下部， 随油管先下入井中。 内工作筒与柱塞、游动阀及固定阀连成一体，通过抽 油杆直接下放到外工作筒内，坐落在锥体座上，由锁紧 弹簧等卡住，与外工作筒连成一体。 优点：只要提起抽油杆，就可以提起内工作筒及其内 的柱塞和两种阀，便于检修。 由于内泵筒是通过油管下入井中的，所以直径必然比 管式泵小，其产液量一般也相对较小。
图示为一种游梁式抽油机 －抽油泵装置， 其动力一般由电动机（或 柴油机、天然气发动机等） 发出，通过减速箱、曲柄连 杆机构和游梁等，将高速旋 转运动变为抽油机驴头的低 速上下往复运动。 驴头的往复运动通过悬绳 器、光杆和抽油杆带动装有 游动阀的活塞，在深井泵筒 中作上下往复运动，实现抽 油。
套管泵 用套管代替油管出油时所用的抽油泵，都属于套管泵， 它实际上是一种较大型的杆式泵，与一般杆式泵的安装 及操作方式基本相同。 套管泵用抽油杆下入井中，并在泵筒的底部或顶部装 有封隔器，以便在泵筒和套管之间建立液体密封。 套管泵排量大，适用于浅井特别是高产井。
游动阀 衬套 柱塞 柱泵 塞吸 上入 行过 程 固定阀 柱泵 塞排 下出 行过 程
一、抽油机
抽油机属于地面动力传动装置，其作用是 1）通过减速箱、曲柄连杆或其它杆件结构，将动力机的旋转运动变为 抽油杆和抽油泵柱塞的往复运动，实现抽油泵的吸油和排油过程； 2）悬挂抽油杆，承受荷重。 抽油机可分为有游梁式抽油机和无游梁式抽油机（链条抽油机、液压抽 油机、气动抽油机、曲柄连杆式无游梁抽油机和柔性杆抽油机等）两大类。
管式泵 管式泵的泵筒与油管直接连接，并与油 管具有大致相同的内径。 其主要优点是可以采用较大直径的工作 筒和柱塞，可以获得较大的产液量。 管式泵的游动阀和柱塞可以安装在一起， 通过抽油杆取出。 固定阀有固定式和活动式两种，固定式 的固定阀安装在油管的底部，检修时，需 将油管柱全部从井中提出。 活动式的固定阀可以在工作筒下入井中 之前装在工作筒上，也可以在下入工作筒 之后再从地面投下，并用柱塞推动就位， 采用摩擦锥等形式固定；检修时，可以用 连接在柱塞底部的阀打捞器拔出，但检修 工作筒时也必须提出全部油管柱。所以， 管式泵的缺点是检修比较困难。