石油钻采机械.共69页文档
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石油钻井设备与工具-王镇全 第二节 螺杆钻具
定子
转子 转动 方向
封线，形成一Байду номын сангаас一个的密封空
腔。 当具有一定能量的压力液
进入转、定子形成的密封腔，
并从马达的一端流到另一端时， 推动转子在定子中转动，将液 压能转换为机械能，这就是螺 杆马达的基本工作原理。
液流
万向节
3、螺杆马达的机械特性分析
在不计损失时，根据容积式机械工作过程中的能量守恒，在单
1.2 井底温度
型有一定要求外，还要求转子与定子的长度须不小于最小
限度，即最小长度要大于螺距。 转子轴线和定子轴线间有一距离，称为偏心距，一般 以e 表示。
2 、工作原理
螺杆钻具是一种容积式(液压式)机械，其理论基础基于帕斯卡原 理.。
P1>P2
P2
P1
转子和定子具有特殊的啮
合结构，啮合点沿轴向经大于 一个螺距的距离后形成螺旋密
能转换为机械能。
特殊说明
旁通阀不是螺杆钻具工作时的必须部件。在
水平钻井中，为了防止停泵时环空钻井液内的岩 屑从旁通阀的筛板进人马达，往往不装旁通阀， 或把旁通阀的弹簧取出来使旁通阀呈常闭状态， 而在直井段的钻柱上安装一个钻柱旁通阀，来代 替钻具旁通阀的作用。
二、马达的结构及工作原理
1、马达的组成及结构简介
速大扭矩特性。
三） 万向轴总成
万向轴总成由两个元件组成：壳体和万 向轴。壳体通过上、下锥螺纹分别和马达 定子壳下端及传动轴壳体上端相连接。
直螺杆钻具的万向轴壳体无结构弯角， 而弯壳体螺杆钻具万向轴壳体则是一个带 有结构弯角的弯壳体。
万向轴有几种不同的结构形式， 例如应用最普遍的为瓣型连接轴和挠 性连接轴(有一定柔度、上下两端为 连接螺纹的光轴）以及其他形式的万 向轴。万向轴的上端和马达转子下端 相连，而下端则和传动轴上端的导帽 相连。
石油钻采机械2015年
密封性差。
套管接头螺纹受力分布规律
近似于开口向上的抛物线，接头螺纹两端扣 牙受力大，中间部位大多数扣牙受力很小。
32
三、套管在井下的承载情况
套管在下井、固井、完井（射孔）过程中，承受复杂载 荷。
外挤压力 内压力 拉力载荷 击震载荷 热应力 腐蚀应力
33
1. 外挤压力
来源
地层对套管施加的静水压力（均匀外压）。 管外泥浆和水泥浆液柱压力； 地层中的油、气、水压力； 地层侧压力（不均匀侧压）。
侧重概念性、知识性内容，涉及面广 结课考试以课堂讲的内容为准 以平时和结课考查（试）两部分成绩综合评价
3
授课内容
钻井机械设备 采油机械设备
绪论：油气田生产基础知识
油气特性
组成：C、H、O、S、N 可燃、有毒、颜色、比重、粘度、溶解性、凝固点
油气的生成
生物遗体－有机淤泥（生油层）－石油
破岩方式：冲击、压 挤、剪切联合作用
特点：适合软、硬底 层
金刚石钻头
采用烧结工艺将金刚石和钻头连接在一起，再进行热处 理，形成的耐磨钻头。
种类
天然金刚石钻头（ND）：成本高，靠磨削和铣削钻进又称 磨铣型钻头，适合特别坚硬的地层
人造聚晶金刚石钻头（PDC）：低钻压、高转速、高钻速、 高进尺、耐温差750，软和中软地层
第二阶段是室内资料处理。
第三阶段是地震资料的解释。
地质录井
砂样录井 岩芯录井 钻时录井 泥浆录井 地球物理测井
岩石性质 井径
第一部分 钻井机械设备
第一章 钻井工艺技术 第二章 石油钻机概论 第三章 我国常用钻机 第四章 旋转系统系统 第五章 起升系统工作原理与设备 第六章 循环系统设备
特点：破岩和排屑交替进行， 钻进过程不连续，效率低，速 度慢，设备简单，适于浅井， 农用水井。
套管接头螺纹受力分布规律
近似于开口向上的抛物线，接头螺纹两端扣 牙受力大，中间部位大多数扣牙受力很小。
32
三、套管在井下的承载情况
套管在下井、固井、完井（射孔）过程中，承受复杂载 荷。
外挤压力 内压力 拉力载荷 击震载荷 热应力 腐蚀应力
33
1. 外挤压力
来源
地层对套管施加的静水压力（均匀外压）。 管外泥浆和水泥浆液柱压力； 地层中的油、气、水压力； 地层侧压力（不均匀侧压）。
侧重概念性、知识性内容，涉及面广 结课考试以课堂讲的内容为准 以平时和结课考查（试）两部分成绩综合评价
3
授课内容
钻井机械设备 采油机械设备
绪论：油气田生产基础知识
油气特性
组成：C、H、O、S、N 可燃、有毒、颜色、比重、粘度、溶解性、凝固点
油气的生成
生物遗体－有机淤泥（生油层）－石油
破岩方式：冲击、压 挤、剪切联合作用
特点：适合软、硬底 层
金刚石钻头
采用烧结工艺将金刚石和钻头连接在一起，再进行热处 理，形成的耐磨钻头。
种类
天然金刚石钻头（ND）：成本高，靠磨削和铣削钻进又称 磨铣型钻头，适合特别坚硬的地层
人造聚晶金刚石钻头（PDC）：低钻压、高转速、高钻速、 高进尺、耐温差750，软和中软地层
第二阶段是室内资料处理。
第三阶段是地震资料的解释。
地质录井
砂样录井 岩芯录井 钻时录井 泥浆录井 地球物理测井
岩石性质 井径
第一部分 钻井机械设备
第一章 钻井工艺技术 第二章 石油钻机概论 第三章 我国常用钻机 第四章 旋转系统系统 第五章 起升系统工作原理与设备 第六章 循环系统设备
特点：破岩和排屑交替进行， 钻进过程不连续，效率低，速 度慢，设备简单，适于浅井， 农用水井。
石油钻采机械概论1-6
钻井泵类型
根据结构形式，钻井泵可 分为三缸单作用钻井泵、 五缸双作用钻井泵等。
钻井液净化设备
钻井液净化设备概述
01
钻井液净化设备用于清除钻井液中的固相颗粒，维护钻井液的
性能稳定。
钻井液净化设备组成
02
钻井液净化设备主要包括振动筛、除砂器、除泥器、离心机等
。
钻井液净化设备类型
03
根据处理原理，钻井液净化设备可分为机械式净化设备和水利
。
03 采油机械设备
有杆泵采油设备
抽油机
通过电动机提供动力，经过减速 箱将动力传递给曲柄连杆机构， 带动抽油杆做上下往复运动，从
而将原油从井底举升到地面。
抽油杆
连接抽油机与井下抽油泵的细长 杆件，主要承受拉应力。
抽油泵
安装在井下的工作部件，由柱塞 、泵筒、游动凡尔和固定凡尔组 成，当抽油杆带动柱塞上下运动
电气设备保养
检查电气线路和元件的绝缘性能，更换损坏的电器元件，保证电 气系统的安全可靠。
石油钻采机械维修技术
故障诊断技术
运用现代检测技术和故障诊断方法，准确判断设备故障的原因和部 位。
维修操作技术
掌握常用维修工具的使用方法，具备拆卸、安装、调试等维修操作 技能。
维修安全技术
遵守维修安全操作规程，采取必要的安全防护措施，确保维修过程的 安全。
燃气轮机类型
根据结构形式可分为轴流式、离心式等；根据用途可分为 航空燃气轮机、工业燃气轮机等。
燃气轮机在油田中的应用
主要用于驱动大功率注水泵、压缩机等油田设备，以及作 为联合循环发电系统的核心设备。
05 油田专用车辆与 工程机械
油田专用车辆
运输车辆
用于在油田内运输原油、天然气、水 、砂土、化学药剂等物资，包括油罐 车、水罐车、砂土车等。
石油钻采机械2015PPT课件
螺杆钻具 涡轮钻具。
过程：
破岩—用旋转钻头 排屑—用循环钻井液
15
16
第二节 钻井设备概述
钻机 具
起方升钻系杆统
旋钻转杆系统
循钻环杆系接统头
动钻力铤系统
钻头
传动系统
监控系统
钻机底座
辅助系统
17
钻具
18
方钻杆
特点：上端反扣接水龙头、下接钻杆承受全部入井钻柱 重量，优质合金钢制成，壁厚大，13~14.5m（方钻杆比 钻杆长）
石油钻采机械
1
课程简介
石油钻采机械装备：是石油钻井工程和采油工程的 载体，离开了石油钻采机械装备，石油钻井和采油 工程就成了无源之水，无本之木。
钻井机械装备 采油机械装备
相关课程
现代钻井机械概论 采油装备概论 石油工程与装备 流体机械及控制 机械制图 流体力学与流体传动
2
教 材：《石油钻采机械概论》 参考书：《采油机械设计计算》 考 试：
侧重概念性、知识性内容，涉及面广 结课考试以课堂讲的内容为准 以平时和结课考查（试）两部分成绩综合评价
3
授课内容
钻井机械设备 采油机械设备
4
绪论：油气田生产基础知识
油气特性
组成：C、H、O、S、N 可燃、有毒、颜色、比重、粘度、溶解性、凝固点
油气的生成
生物遗体－有机淤泥（生油层）－石油
11
第一章 钻井工艺技术
钻井工艺任务
破碎岩层 取出岩屑 形成油流通道
12
第一节 钻井方法
顿钻
其它钻井方法
旋转钻井
转盘钻井 顶部驱动钻井 井下动力钻具
冲蚀（射流） 熔化气化（激光钻井） 热胀裂法 化学反应 空气钻井
过程：
破岩—用旋转钻头 排屑—用循环钻井液
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16
第二节 钻井设备概述
钻机 具
起方升钻系杆统
旋钻转杆系统
循钻环杆系接统头
动钻力铤系统
钻头
传动系统
监控系统
钻机底座
辅助系统
17
钻具
18
方钻杆
特点：上端反扣接水龙头、下接钻杆承受全部入井钻柱 重量，优质合金钢制成，壁厚大，13~14.5m（方钻杆比 钻杆长）
石油钻采机械
1
课程简介
石油钻采机械装备：是石油钻井工程和采油工程的 载体，离开了石油钻采机械装备，石油钻井和采油 工程就成了无源之水，无本之木。
钻井机械装备 采油机械装备
相关课程
现代钻井机械概论 采油装备概论 石油工程与装备 流体机械及控制 机械制图 流体力学与流体传动
2
教 材：《石油钻采机械概论》 参考书：《采油机械设计计算》 考 试：
侧重概念性、知识性内容，涉及面广 结课考试以课堂讲的内容为准 以平时和结课考查（试）两部分成绩综合评价
3
授课内容
钻井机械设备 采油机械设备
4
绪论：油气田生产基础知识
油气特性
组成：C、H、O、S、N 可燃、有毒、颜色、比重、粘度、溶解性、凝固点
油气的生成
生物遗体－有机淤泥（生油层）－石油
11
第一章 钻井工艺技术
钻井工艺任务
破碎岩层 取出岩屑 形成油流通道
12
第一节 钻井方法
顿钻
其它钻井方法
旋转钻井
转盘钻井 顶部驱动钻井 井下动力钻具
冲蚀（射流） 熔化气化（激光钻井） 热胀裂法 化学反应 空气钻井
石油钻井机械教案(DOC53页)
4．循环系统
为了及时清洗井底、携带岩屑、保护井壁，钻机配有全套的钻井液的循环系统。循环系统由钻井泵、地面高压管汇、立管、水龙带、方钻杆、钻杆、钻头、防喷器，振动筛、除砂器、清洁器、钻井液槽、池、搅拌器、搅拌池等组合而成。
5．操作操纵系统
为了指挥各工作机组间的协调工作，整套钻机配备有各类操纵装置。常用的有机械操纵、气控、电控、液控与电、气、液混合操纵。现代机械驱动钻机，普遍使用集中气操纵。
六、小结
1.钻机的类型。
2.钻机的构成。
七、作业
1.钻机的类型有什么？
2.钻机的构成有什么？
一、教学目的、要求
1.熟悉钻机的系列标准。
2.掌握钻机的基本参数。
二、教学重、难点
1.钻机的系列标准。
2.钻机的基本参数。
三、导入新课
为了规范钻机的设计、制造、维修与设备供应，以达到生产、使用最经济合理，并有利于开展国际技术交流与合作，我国根据油气勘探开发钻井的实际需要，选定主参数，将主参数系列化，也就是将钻机分级，再据此拟定其它基本参数，形成钻机标准系列，经国家标准局批准，予以公布。
四、复习旧课
1.钻机的类型。
2.钻机的构成。
五、讲授新课
第三节 钻机的基本参数及我国石油钻机系列标准
（一）我国石油钻机系列标准
1．钻机的驱动形式
1）机械驱动钻机
以柴油机为动力，通过液力变矩器、链条、齿轮、三角胶带等不一致组合的传动方式所驱动的钻机称之机械驱动钻机。
2）电驱动钻机
用电动机驱动的钻机称之电驱动钻机。
（3）液压钻机 使用液压动力与传动，用液缸与液马达作为起升与旋转系统的执行机构，通过液—电操纵或者液—液操纵的钻机。
5．按传动方式分
根据钻机选用的主传动方式不一致分有 齿轮钻机、链条钻机、皮带钻机、万向轴传动钻机，另外有新型全液压钻机、柔杆钻机等。
为了及时清洗井底、携带岩屑、保护井壁，钻机配有全套的钻井液的循环系统。循环系统由钻井泵、地面高压管汇、立管、水龙带、方钻杆、钻杆、钻头、防喷器，振动筛、除砂器、清洁器、钻井液槽、池、搅拌器、搅拌池等组合而成。
5．操作操纵系统
为了指挥各工作机组间的协调工作，整套钻机配备有各类操纵装置。常用的有机械操纵、气控、电控、液控与电、气、液混合操纵。现代机械驱动钻机，普遍使用集中气操纵。
六、小结
1.钻机的类型。
2.钻机的构成。
七、作业
1.钻机的类型有什么？
2.钻机的构成有什么？
一、教学目的、要求
1.熟悉钻机的系列标准。
2.掌握钻机的基本参数。
二、教学重、难点
1.钻机的系列标准。
2.钻机的基本参数。
三、导入新课
为了规范钻机的设计、制造、维修与设备供应，以达到生产、使用最经济合理，并有利于开展国际技术交流与合作，我国根据油气勘探开发钻井的实际需要，选定主参数，将主参数系列化，也就是将钻机分级，再据此拟定其它基本参数，形成钻机标准系列，经国家标准局批准，予以公布。
四、复习旧课
1.钻机的类型。
2.钻机的构成。
五、讲授新课
第三节 钻机的基本参数及我国石油钻机系列标准
（一）我国石油钻机系列标准
1．钻机的驱动形式
1）机械驱动钻机
以柴油机为动力，通过液力变矩器、链条、齿轮、三角胶带等不一致组合的传动方式所驱动的钻机称之机械驱动钻机。
2）电驱动钻机
用电动机驱动的钻机称之电驱动钻机。
（3）液压钻机 使用液压动力与传动，用液缸与液马达作为起升与旋转系统的执行机构，通过液—电操纵或者液—液操纵的钻机。
5．按传动方式分
根据钻机选用的主传动方式不一致分有 齿轮钻机、链条钻机、皮带钻机、万向轴传动钻机，另外有新型全液压钻机、柔杆钻机等。
石油机械
4、往复泵的特点
（1）往复泵的瞬时流量不均匀 （2）往复泵具有自吸能力
（3）往复泵的排出压力与结构尺寸和转速无关
（4）往复泵的泵阀运动滞后于活塞运动（5）往复泵适用于高压、小流量和高粘度的液体
5、为什么要换缸套？
冲次过高，不仅会加速活塞好缸套的磨损，还会使泵阀产生严重的冲击，缩短泵阀寿命。
钻井泵对动力传动的要求：速度调节范围R=1.3~1.5，以充分利用功率；允许短期过载，以克服可能出现的憋泵。
2、典型驱动方案及优缺点
（1）单独驱动方案：转盘、绞车、钻井泵三大工作机组，各由不同的动力机一对一或二对一地进行驱动。 单独驱动的传动系统简单、效率高、安装方便；工作机之间无机械形式的联系，总体布置灵活性大，但装机功率低，动力机组间动力不能互济。
SY型盘式刹车的刹车系统可实现五个方面刹车：（1）工作刹车由开式钳承担（2）驻刹车由闭式钳承担（3）紧急刹车由开式钳与闭式钳共同承担（4）防碰天车刹车由闭式钳承担（5）蓄能器在系统失电情况下，分别向开式钳和闭式钳提供刹车压力轴，可分别进行5~8次刹车。
14、开式钳的工作原理： 当向钳缸供给压力油时，液压力推动活塞左移动，由于钳缸的浮式放置，活塞与缸体通过上销分别推动左右钳臂的上段向外运动，减少了左右下销间的距离，带动刹车块向内运动，从而将刹车块以一定的正压力压在旋转中的刹车盘上，在刹车盘与刹车块之间产生摩擦力，对刹车盘实施制动。
（1）旋转钻进的能力（2）起下钻具的能力（3）清洗井底的能力
另外，考虑到钻井作业流动性大的特点，钻机设备要容易安装、拆卸和运输：钻机的使用维修工作必须简便易行；钻机的易损零部件应便于更换。
5、钻机的特点
（1）钻机必须是一套大功率的重型联合工作机组（2）钻井作业是不连续的（3）钻机的工作场所与一般的机器不同。
（1）往复泵的瞬时流量不均匀 （2）往复泵具有自吸能力
（3）往复泵的排出压力与结构尺寸和转速无关
（4）往复泵的泵阀运动滞后于活塞运动（5）往复泵适用于高压、小流量和高粘度的液体
5、为什么要换缸套？
冲次过高，不仅会加速活塞好缸套的磨损，还会使泵阀产生严重的冲击，缩短泵阀寿命。
钻井泵对动力传动的要求：速度调节范围R=1.3~1.5，以充分利用功率；允许短期过载，以克服可能出现的憋泵。
2、典型驱动方案及优缺点
（1）单独驱动方案：转盘、绞车、钻井泵三大工作机组，各由不同的动力机一对一或二对一地进行驱动。 单独驱动的传动系统简单、效率高、安装方便；工作机之间无机械形式的联系，总体布置灵活性大，但装机功率低，动力机组间动力不能互济。
SY型盘式刹车的刹车系统可实现五个方面刹车：（1）工作刹车由开式钳承担（2）驻刹车由闭式钳承担（3）紧急刹车由开式钳与闭式钳共同承担（4）防碰天车刹车由闭式钳承担（5）蓄能器在系统失电情况下，分别向开式钳和闭式钳提供刹车压力轴，可分别进行5~8次刹车。
14、开式钳的工作原理： 当向钳缸供给压力油时，液压力推动活塞左移动，由于钳缸的浮式放置，活塞与缸体通过上销分别推动左右钳臂的上段向外运动，减少了左右下销间的距离，带动刹车块向内运动，从而将刹车块以一定的正压力压在旋转中的刹车盘上，在刹车盘与刹车块之间产生摩擦力，对刹车盘实施制动。
（1）旋转钻进的能力（2）起下钻具的能力（3）清洗井底的能力
另外，考虑到钻井作业流动性大的特点，钻机设备要容易安装、拆卸和运输：钻机的使用维修工作必须简便易行；钻机的易损零部件应便于更换。
5、钻机的特点
（1）钻机必须是一套大功率的重型联合工作机组（2）钻井作业是不连续的（3）钻机的工作场所与一般的机器不同。
石油钻采机械概论(1-6)课件PPT课件
降低能耗和提高产量；通过优化油气分离技术，可以提高原油质量和处理效率。
06
石油钻采机械的未来发展
石油钻采机械的技术创新
自动化技术
提高钻采机械的自动化水平，减 少人工操作，提高生产效率。
智能化技术
利用人工智能、大数据等技术，实 现钻采机械的智能决策、智能控制 和智能监测。
环保技术
研发低能耗、低排放、低污染的钻 采机械，降低生产过程中的环境污 染。
石油钻采机械概论(1-6)课 件ppt课件
• 石油钻采机械概述 • 石油钻机 • 钻井泵 • 钻头与钻具 • 采油设备 • 石油钻采机械的未来发展
01
石油钻采机械概述
石油钻采机械的定义与分类
定义
石油钻采机械是指用于钻探和开 采石油、天然气等资源的专用机 械设备。
分类
根据用途和功能的不同，石油钻 采机械可分为钻井机械、采油机 械、修井机械等。
石油钻采机械的应用场景
陆地油田
石油钻采机械主要用于陆 地油田的钻探和开采。
海洋油田
随着海洋资源的开发，石 油钻采机械也逐渐应用于 海洋油田的钻探和开采。
其他领域
石油钻采机械还可应用于 地热能、煤层气等其他资 源开采领域。
02
石油钻机
石油钻机的组成与工作原理
总结词
了解石油钻机的组成和工作原理是掌握其性能和操作的基础。
选择和使用合适的钻头与钻具对于提高钻井 效率、降低成本和减少事故至关重要。
详细描述
根据地层特性、钻井设计和技术要求，选择 适合的钻头类型和规格。同时，要确保钻具 的强度、耐磨性和抗腐蚀性能等满足要求。 在使用过程中，要注意控制钻压、转速和送 钻等参数，以充分发挥钻头与钻具的性能。
钻头与钻具的维护与保养
06
石油钻采机械的未来发展
石油钻采机械的技术创新
自动化技术
提高钻采机械的自动化水平，减 少人工操作，提高生产效率。
智能化技术
利用人工智能、大数据等技术，实 现钻采机械的智能决策、智能控制 和智能监测。
环保技术
研发低能耗、低排放、低污染的钻 采机械，降低生产过程中的环境污 染。
石油钻采机械概论(1-6)课 件ppt课件
• 石油钻采机械概述 • 石油钻机 • 钻井泵 • 钻头与钻具 • 采油设备 • 石油钻采机械的未来发展
01
石油钻采机械概述
石油钻采机械的定义与分类
定义
石油钻采机械是指用于钻探和开 采石油、天然气等资源的专用机 械设备。
分类
根据用途和功能的不同，石油钻 采机械可分为钻井机械、采油机 械、修井机械等。
石油钻采机械的应用场景
陆地油田
石油钻采机械主要用于陆 地油田的钻探和开采。
海洋油田
随着海洋资源的开发，石 油钻采机械也逐渐应用于 海洋油田的钻探和开采。
其他领域
石油钻采机械还可应用于 地热能、煤层气等其他资 源开采领域。
02
石油钻机
石油钻机的组成与工作原理
总结词
了解石油钻机的组成和工作原理是掌握其性能和操作的基础。
选择和使用合适的钻头与钻具对于提高钻井 效率、降低成本和减少事故至关重要。
详细描述
根据地层特性、钻井设计和技术要求，选择 适合的钻头类型和规格。同时，要确保钻具 的强度、耐磨性和抗腐蚀性能等满足要求。 在使用过程中，要注意控制钻压、转速和送 钻等参数，以充分发挥钻头与钻具的性能。
钻头与钻具的维护与保养
石油钻采机械概论(1-6)课件PPT课件
泥浆净化系统
处理循环泥浆，去 除岩屑和杂质。
钻井设备选型原则与方法
地质条件适应性
根据地层岩性、井深、 井斜等选择合适的钻机
和钻具。
经济性
在满足钻井要求的前提 下，尽量降低设备投资
和运行成本。
可靠性
选用技术成熟、性能稳 定的设备，确保钻井作
业顺利进行。
安全性
考虑设备的安全防护措 施和应急处理能力，保
根据故障诊断结果采取相应的维修措 施，如更换损坏的元件、清洗堵塞的 管路、调整压力或流量等参数，使系 统恢复正常运行。同时，加强日常维 护和保养工作，定期检查并更换液压 油或润滑油，保持系统清洁和干燥， 以延长使用寿命和减少故障发生。
06 石油钻采机械自动化与智 能化技术
自动化与智能化技术应用概述
行。
03 采油设备
采油设备分类及特点
抽油机
通过抽油杆带动深井泵，将原油从地下抽到地面，适用于不同粘度和 产量的油井。
电潜泵
将电动机和多级离心泵一起下入油井液面以下进行抽油的举升设备， 适用于高产液、高含水油井。
螺杆泵
通过螺杆在泵壳内旋转产生的吸力和压力来抽取原油，适用于高粘度、 高含砂、高含气油井。
分类
石油钻采机械种类繁多，按照功能和用途可分为钻井设备、采油设备、修井设 备等；按照驱动方式可分为电动、液动、气动等；按照结构形式可分为立式、 卧式、移动式等。
石油钻采机械发展历程
初期阶段
早期的石油钻采主要依靠人力和简单 的机械设备，效率低下，安全风险高。
未来趋势
未来石油钻采机械将继续向高效、节 能、环保、智能化方向发展，同时注 重提高设备的可靠性和维护性。
THANKS FOR WATCHING
《石油钻采新装备》课件
智能钻井技术
智能钻井技术是石油钻采新装备的 关键技术之一
智能钻井技术可以提高钻井效率， 降低钻井成本
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
智能钻井技术可以实现钻井过程的 自动化和智能化
智能钻井技术可以减少钻井过程中 的安全隐患，提高钻井安全性
深海钻井技术
技术特点：深海钻井技术是一种在深海中进行钻井作业的技术，具有高 难度、高风险的特点。
提高生产效率：新装备可以提高钻井速度，缩短钻井周期，提高生产效率。 降低生产成本：新装备可以减少钻井过程中的材料消耗，降低生产成本。 提高产品质量：新装备可以提高钻井质量，减少钻井过程中的事故和故障，提高产品质量。 增加经济效益：新装备可以提高钻井产量，增加经济效益。
石油钻采新装备的社会效益分析
添加标题 添加标题
集输装备：包括输油管道、输气管道、储油罐、储气罐等。 储运装备：包括油轮、油罐车、输油管道、输气管道等。
石油钻采新装备的发展历程
19世纪初：手动钻井机出 现，标志着石油钻采装备 的诞生
20世纪初：电动钻井机问 世，提高了钻井效率
20世纪中叶：旋转钻井机、 定向钻井技术等相继出现， 提高了钻井精度和效率
石油钻采新装备概 述
石油钻采装备的定义和分类
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定义：石油钻采装备是指用于石油和天然气勘探、开发、生产过程中的各种机械设备和工具。
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分类：根据用途和功能，石油钻采装备可以分为钻井装备、采油装备、集输装备、储运装备等。
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钻井装备：包括钻井平台、钻井机、钻杆、钻头、泥浆泵等。 采油装备：包括抽油机、采油树、油管、油泵、油罐等。
石油钻采新装备的 推广应用和经济效
益
石油钻机操作说明书
石油钻机操作说明书1. 引言石油钻机是一种用于石油勘探和开采的关键设备。
本操作说明书旨在向操作人员提供正确而全面的指导，以确保石油钻机能够安全、高效地运行。
在操作石油钻机之前，请仔细阅读本说明书并严格遵守相关的操作规程。
2. 设备概述石油钻机主要由以下几个部分组成：(1) 钻井塔架：用于固定和支撑钻机组的主体结构。
(2) 钻井井口设备：包括钻井套管、井口防喷设备等，用于确保钻井操作的安全性。
(3) 钻井机底部设备：包括旋转驱动系统、液压系统、电气控制系统等，用于提供钻进动力和控制钻井过程。
(4) 钻柱系统：包括钻杆、钻铤、钻头等，用于进行钻井作业。
(5) 钻井液循环系统：包括钻井泥浆搅拌、循环和处理设备等，用于清洁井底、冷却钻头并运输钻屑。
3. 安全注意事项(1) 在操作石油钻机之前，操作人员应经过专业培训，并熟悉石油钻机的相关知识、操作规程和安全注意事项。
(2) 操作人员应定期检查和维护石油钻机的关键部件、设备和系统，确保其正常工作。
(3) 操作人员应遵循正确的操作顺序和操作步骤，严禁违规操作或超负荷使用设备。
(4) 在钻井作业中，应时刻保持警惕，注意周围环境和风险因素，并随时做好应对突发状况的准备。
(5) 钻井现场应设置明显的安全警示标志和设备，以便提醒操作人员和其他工作人员注意安全。
4. 石油钻机操作步骤(1) 准备工作a. 检查并确保石油钻机的各个部分、设备和系统完好无损。
b. 验证钻井现场的地质和环境条件，并确定相应的钻井工艺和工作流程。
c. 操作人员穿戴个人防护装备，包括安全帽、防护眼镜、安全鞋等。
(2) 钻井操作a. 建立井口防喷设备，并进行必要的泥浆循环系统调试和调整。
b. 通过旋转驱动系统控制钻柱的下降和旋转动作，开始钻井操作。
c. 监测并记录钻井参数，包括钻速、钻压、钻进深度等，以便及时调整操作。
d. 注意钻井液循环系统的运行状况，及时处理钻屑和维护钻井液的性能。
(3) 钻井过程控制a. 根据地层情况和钻井进展，进行必要的井壁稳定措施，如套管套管、固井等。
《石油钻井设备》课件
石油钻井设备的分类和组成
钻井设备：包括 钻头、钻杆、钻
铤等
井下工具：包括 钻头、钻铤、钻
杆等
地面设备：包括 钻机、泥浆泵、
发电机等
辅助设备：包括 钻井液、泥浆泵、
发电机等
控制系统：包括 钻井液、泥浆泵、
发电机等
安全设备：包括 钻井液、泥浆泵、
发电机等
03 钻机设备
钻机的种类和特点
旋转钻机：通过旋转钻头进行钻孔，适用于软土层和硬土层 冲击钻机：通过冲击钻头进行钻孔，适用于硬土层和岩石层 复合钻机：结合旋转钻机和冲击钻机的特点，适用于多种地质条件 特点：高效、节能、环保、安全、智能化、自动化、模块化、可移动化
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国外发展现状：国外石油钻井设备 和技术已经相当成熟，部分国家已 经实现了智能化、自动化钻井，技 术水平领先于我国。
挑战与机遇：我国石油钻井设备和 技术面临着巨大的挑战和机遇，需 要加强自主创新，提高技术水平， 抢占市场份额。
新型石油钻井设备和技术的研究进展和应用前景
钻具的组成和特点
钻杆：连接钻头和钻机，传 递扭矩和压力
钻铤：连接钻杆和钻头，传 递扭矩和压力
钻具：包括钻头、钻杆、钻 铤等，用于钻井作业
钻头：用于破碎岩石，分为 牙轮钻头、金刚石钻头等
特点：耐磨、耐高温、耐腐 蚀、抗冲击、抗疲劳等
钻头和钻具的维护和使用注意事项
操作过程中，注意控制钻头 和钻具的转速和压力，避免 过载
定期检查：对设备进行定期检查，确保设 备运行正常
安全操作：严格按照操作规程进行操作， 确保设备安全运行
润滑保养：定期对设备进行润滑保养，防 止设备磨损
检修要求：定期对设备进行检修，确保设 备运行正常
石油钻采机械概论
2. 水龙头 （1） 水龙头的作用 ） ①承重 承重—承受钻柱重量 承重 ②旋转 旋转—支承旋转的钻具 旋转 耐压—输送高压泥浆 ③耐压 耐压 （2） 结构组成与特点 ） 承重部分：提环；壳体 ①承重部分 承重部分 ②旋转部分 旋转部分：中心管总成 旋转部分 主轴承，防跳轴承；扶正轴承（2个） 主轴承，防跳轴承；扶正轴承 ③轴承布置 两扶正轴承分置于主轴承两边（图2-2间距大，扶正好）。 扶正好） 两扶正轴承分置于主轴承两边 扶正好 耐压： ④耐压 鹅颈管；冲管总成 耐压 冲管总成为快卸密封结构（易损件） 冲管总成为快卸密封结构 浮动冲管（工作时不转动，有轴向窜动 有轴向窜动。），Y形液压自密 浮动冲管 有轴向窜动 封、快卸结构（参见图3-14）。
第二章 石油钻机概论 钻机是用于油气勘探、开发的一整套钻井设备 整套钻井设备。 钻机是 整套钻井设备 第一节 钻机的组成 一、地面旋转设备 主要组成：转盘、水龙头、钻具 顶驱装置。 主要组成 转盘、水龙头、钻具，顶驱钻机配备有顶驱装置 转盘 顶驱装置 作用：转动钻具，带动钻头破碎岩石 破碎岩石。 作用：转动钻具 破碎岩石 1. 转盘（参见图2-1） 转盘（参见图 ） （1）转盘的作用 ） 钻进时—转动钻具 转动钻具；井底动力时—承受反扭矩； 承受反扭矩； 转动钻具 承受反扭矩 起下钻、下套管时—承托钻杆或套管重量； 承 重量； 重量 处理事故时，造扣 倒扣 造扣、倒扣 造扣 倒扣(上提)。
2.钻机型号 我国石油钻机国家标准规定了石油钻机的型式与基本参数，适用于石油、天然 气勘探开发用钻机。 我国钻机型号意义如下：
ZJ □
□
□
（厂家代号用一个汉语拼音表示；改型序号用啊拉伯数字表示）
链条并车无或为L 胶带并车钻机为J 齿轮传动钻机为C 电驱钻机为D 链条并车无或为L；胶带并车钻机为J；齿轮传动钻机为C；电驱钻机为D 自行车装钻机为Z 半拖挂车装钻机为T 自行车装钻机为Z；半拖挂车装钻机为T 新标准增： 液压钻机；DJ-交流电驱动钻机； 新标准增：Y-液压钻机；DJ-交流电驱动钻机； DZ-直流电驱动钻机；DBDZ-直流电驱动钻机；DB-交流变频电驱动钻机 钻机级别：以100m计的钻机名义钻深范围的上限。 钻机级别 钻机代号。 钻机
石油钻采机械
• 泥浆振动筛一般只能清除全部固相量的25％左右， 74um以下的细颗粒仍留在泥浆中，对钻进速度影 响仍然较大。
• 为了进一步改善泥浆性能，一般在泥浆振动筛之 后，装有水力旋流器，用以清除较小颗粒的固相。
动画：泥浆两级净化流程
第29页，本讲稿共69页
水利旋流器分类：
➢ 水力旋流器分为除砂器和除泥器两种，但结构和 工作原理完全相同。
2－高频振动筛；
9－排污
3－泥浆座罐；
4－砂泵；
动画
第9页，本讲稿共69页
• 三级净化处理是泥浆自除砂器流出后，再送入小 尺寸的旋流分离器（除泥器），分离出更小的固 体颗粒。
2－高频振动筛； 3－泥浆座罐； 4－砂泵；
1－井口； 6－旋流除砂器； 5－溢流隔板； 7－排砂； 8－净化泥浆至泵房； 9－排污
第22页，本讲稿共69页
➢激振器安装在筛架重心的上方位置
• 筛架两端呈椭圆振动，而激振器的正下方呈圆周 振动。
• 固相颗粒运移速率受椭圆轴、筛架的倾角和激振 器转动的方向所控制。
• 这类振动筛通常有两个分开的筛架，每个筛架安 装倾角不同，以便排除钻屑。
第23页，本讲稿共69页
➢激振器安装在筛架的重心位置
驱 动 轴
重晶石回收
第41页，本讲稿共69页
• 在离心力的作用下，重晶石和其它大颗粒的固相 物质飞向外筒内壁，通过一种专门的可调节的阻 流嘴排出，或由以一定速度运转的底流泵将飞向 外筒内壁的重泥浆从底流管中抽吸出来，予以回 收。
• 轻质泥浆则慢速下沉，经过内筒的筛孔进入内筒 体，由空心轴排出。
泥
稀
浆
释 水
固 定
筛 筒
润
外转
滑
壳子
• 为了进一步改善泥浆性能，一般在泥浆振动筛之 后，装有水力旋流器，用以清除较小颗粒的固相。
动画：泥浆两级净化流程
第29页，本讲稿共69页
水利旋流器分类：
➢ 水力旋流器分为除砂器和除泥器两种，但结构和 工作原理完全相同。
2－高频振动筛；
9－排污
3－泥浆座罐；
4－砂泵；
动画
第9页，本讲稿共69页
• 三级净化处理是泥浆自除砂器流出后，再送入小 尺寸的旋流分离器（除泥器），分离出更小的固 体颗粒。
2－高频振动筛； 3－泥浆座罐； 4－砂泵；
1－井口； 6－旋流除砂器； 5－溢流隔板； 7－排砂； 8－净化泥浆至泵房； 9－排污
第22页，本讲稿共69页
➢激振器安装在筛架重心的上方位置
• 筛架两端呈椭圆振动，而激振器的正下方呈圆周 振动。
• 固相颗粒运移速率受椭圆轴、筛架的倾角和激振 器转动的方向所控制。
• 这类振动筛通常有两个分开的筛架，每个筛架安 装倾角不同，以便排除钻屑。
第23页，本讲稿共69页
➢激振器安装在筛架的重心位置
驱 动 轴
重晶石回收
第41页，本讲稿共69页
• 在离心力的作用下，重晶石和其它大颗粒的固相 物质飞向外筒内壁，通过一种专门的可调节的阻 流嘴排出，或由以一定速度运转的底流泵将飞向 外筒内壁的重泥浆从底流管中抽吸出来，予以回 收。
• 轻质泥浆则慢速下沉，经过内筒的筛孔进入内筒 体，由空心轴排出。
泥
稀
浆
释 水
固 定
筛 筒
润
外转
滑
壳子
石油钻采机械概论
▪ 2. 直流电机固有特性 ▪ （1）他励或并励：硬特性； ▪ （2）串励：属软特性，n随M增加而下降； ▪ （3）复励：介于并、串联之间，属软特性。 ▪ （4）适用场合
▪ 串励电机：适驱动绞车，载荷增大，转速自动下 降，实现恒功率调节。
▪ 并、他励电机：适驱动钻井泵，实现定速恒转矩 调节。
▪ 3. 直流电机人为特性（用人工调节转速）
▪ 绞车的作用；绞车的使用要求；绞车的结构类型；典型绞 车结构（JC45绞车）分析。
▪ 4.3 刹车机构
▪ 一、刹车功用与使用要求
▪ 二、带刹车结构与原理
▪ 三、最大制动力的确定
▪ 下放时静力矩：
MP t'D 22 bQ 'st2 m ZaD x2 b t'
▪ 最大制动力矩：
▪ 最大制动力：
▪ 式中：
▪ 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
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
第三章_石油钻采机械—井架
近年来，国外在超深井钻机中配备了一种四柱腿式塔架。每根腿可以是 矩形断面的杆件结构，也可以是圆筒形薄壁壳结构。
钻井机械
第三章 井 架
钻井机械
第三章 井 架
2、A型井架
结构特点：
a．两大腿通过天车台、二层台及附加杆件连成“A” 字形。在大腿的前方或后方有撑杆支承，或后方有 人字架支承，构成一完整的空间结构。整个井架在 地面或接近地面
第三章 井 架
5、立根载荷 包括立根自重水平分力及立根所受风载，它通过二层台的指梁 按水平方向作用到井架各节点上，立根自重所产生的立根载荷按下式计算：
井架的承风面积：
6、绷绳载荷 对于桅形井架需计人绷绳载荷，即井架因受载荷而在绷绳中产 生的拉力，它的大小因结构尺寸、绷绳数量和固定位置不同而异。
钻井机械
钻井机械
第三章 井 架
钻井机械
第三章 井 架
五、井架的基本参数 1、最大钩载 是指死绳固定在指定位置、用规定的钻井绳数、没有风载和
立根载荷的条件下大钩的最大起重量。最大钩载包括游车和大钩的自重(钻机 的最大钩载不包括游车和大钩自重)。
2、立根载荷 指立根自重及其承受的风载在二层台指梁上所产生的水平方 向作用力。
台和存靠立根的指梁。 立管平台： 装拆水龙带操作台。 工作梯：
钻井机械
第三章 井 架
钻井机械
第三章 井 架
三、井架的基本要求
井架是起升设备重要组成部分之一。它要承受各个方向的载荷，尤其是要承 受可高达1 000t的垂直载荷。井架必须具有足够的强度、刚度和整体稳定性。 1、足够的承载能力
保证起下一定深度的钻杆柱和下放一定深度的套管柱。所谓足够即要与该 井架所配用的钻机最大钻杆柱重量及大钩最大起重量相适应。
钻井机械
第三章 井 架
钻井机械
第三章 井 架
2、A型井架
结构特点：
a．两大腿通过天车台、二层台及附加杆件连成“A” 字形。在大腿的前方或后方有撑杆支承，或后方有 人字架支承，构成一完整的空间结构。整个井架在 地面或接近地面
第三章 井 架
5、立根载荷 包括立根自重水平分力及立根所受风载，它通过二层台的指梁 按水平方向作用到井架各节点上，立根自重所产生的立根载荷按下式计算：
井架的承风面积：
6、绷绳载荷 对于桅形井架需计人绷绳载荷，即井架因受载荷而在绷绳中产 生的拉力，它的大小因结构尺寸、绷绳数量和固定位置不同而异。
钻井机械
钻井机械
第三章 井 架
钻井机械
第三章 井 架
五、井架的基本参数 1、最大钩载 是指死绳固定在指定位置、用规定的钻井绳数、没有风载和
立根载荷的条件下大钩的最大起重量。最大钩载包括游车和大钩的自重(钻机 的最大钩载不包括游车和大钩自重)。
2、立根载荷 指立根自重及其承受的风载在二层台指梁上所产生的水平方 向作用力。
台和存靠立根的指梁。 立管平台： 装拆水龙带操作台。 工作梯：
钻井机械
第三章 井 架
钻井机械
第三章 井 架
三、井架的基本要求
井架是起升设备重要组成部分之一。它要承受各个方向的载荷，尤其是要承 受可高达1 000t的垂直载荷。井架必须具有足够的强度、刚度和整体稳定性。 1、足够的承载能力
保证起下一定深度的钻杆柱和下放一定深度的套管柱。所谓足够即要与该 井架所配用的钻机最大钻杆柱重量及大钩最大起重量相适应。