钻井机械.4循环系统
不间断循环钻井系统介绍
不间断循环钻井系统介绍
一、不间断循环钻井系统的工作原理：
1.钻井液从钻井液池中被泵送至泵，随后进入到钻柱中进行钻井作业，排出顶部。
2.钻井液进入到搅拌器进行过滤和搅拌，以确保其质量和性能的稳定。
3.过滤后的钻井液进入高压泵，由高压泵提供的高压将钻井液重新送
回到钻井井口，形成连续的循环。
4.钻井液在井底完成清洁井底、冲刷岩层、控制井压等作用，同时通
过气体分离器分离出气体。
5.钻井液经过过滤器进行再次过滤，去除钻屑和其他固体颗粒，保持
钻井液的稳定性。
6.钻井液通过控制系统控制泵的工作和停止，实现钻井液供应的连续
不间断。
二、不间断循环钻井系统的优势：
1.提高钻井效率：不间断循环钻井系统可以节省循环时间，提高钻井
效率，降低作业成本。
2.减少井壁塌陷和漏失问题：不间断循环钻井系统能够稳定钻井井壁，防止井壁塌陷和漏失问题的发生。
3.较低的环境影响：该系统可以减少钻井液流失以及固体废料排放，
降低对环境的影响。
4.高效的作业管理：不间断循环钻井系统集成了数据收集和分析功能，能够实时监测钻井过程，提供及时反馈，为作业管理提供支持。
5.提高工作安全性：该系统可以降低作业危险系数，减少意外事故的
发生。
三、不间断循环钻井系统的应用领域：
总结起来，不间断循环钻井系统通过连续供应钻井液、减少钻井时间
和提高钻井效率等方式，实现了连续不间断地进行钻井。
它具有提高钻井
效率、降低井壁问题、减少环境影响、高效的作业管理和提高工作安全性
等优势。
因此，在深水钻井、高温高压井和复杂井眼等条件下的钻井作业
中具有广泛应用前景。
钻井的八大件
钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。
钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出，经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。
起升系统是为起升和下放钻具、下套管以及控制钻压、送进钻具服务的，钻具配备有起升系统。
起升系统包括绞车、辅助刹车、天车、游车、大钩、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等各种工具。
起升时，绞车滚筒缠绕钢丝绳，天车和游车构成副滑轮组，大钩上升通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升。
下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升，下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过刹车机构控制钻具的送进速度，将钻具重量的一部分作为钻压施加到钻头上实现破碎岩层。
旋转系统是转盘钻机的典型系统，其作用是驱动钻具旋转以破碎岩层，旋转系统包括转盘、水龙头、钻具。
在钻井现场我们观察到的钻具包括：方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器以及配合接头等。
其中钻头是直接破碎岩石的工具，有刮刀钻头，牙轮钻头、金刚石钻头等类型。
钻铤的重量和壁厚都很大，用来向钻头施加钻压，钻杆将地面设备和井底设备联系起来，并传递扭矩。
方钻杆的截面为正方形，转盘通过方钻杆带动整个钻柱和钻头旋转，水龙头是旋转钻机的典型部件，它既要承受钻具的重量，又要实现旋转运动，同时还提供高压泥浆的通道。
钻井的八大件
钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。
钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出，经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。
降，水动力设备。
钻机的动力设备有柴油机、交流电机、直流电机，我们在钻井现场观察到的是柴油机动力。
起升系统、循环系统和旋转系统是钻机的三大工作机组，用来提供动力，它们协调工作即可完成钻井作业，为了向这些工作机组提供动力，钻机需要配备动力设备。
柴油机适应于在没有电网的偏远地区打井，交流电机依赖于工业电网或者是需要柴油机发出交流电，直流电机需要柴油机带动直流发电机发出直流电，目前更常用的情况是柴油机带动交流发电机发出交流电，再经可控硅整流，将交流电变成直流电。
传动系统。
传动系统将动力设备提供的力和运动进行变换，然后传递和分配给各工作机组，以满足各工作机组对动力的不同需求。
传动系统一般包括减速机构、变速机构、正倒车机构等。
由柴油机直接驱动的钻井多采用统一驱动的形式，传动系统相对复杂，由交直流电动机驱动的钻机多采用各机组单独或分组驱动的形式，传动系统得到了很大的简化。
控制系统。
为了保证钻机的三大工作机组协调的工作，以满足钻井工艺的要求，钻机配备有控制系统。
控制方式有机械控制、气控制、电控制和液压控制等。
钻井现场钻机上用的控制方式是集中气控制。
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。
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。
石油钻井八大系统[知识探索]
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1.4、大钩
钻井大钩是重要提升 设备。
上部与游车相接，尖 钩钩住水龙头上部提 环。
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2、旋转系统
作用：驱动钻具旋转以破碎岩层
组成：水龙头、转盘、钻具（一般包括方钻杆、钻杆、钻 铤和钻头，扶正器、减震器以及配合接头等）
工作原理：转盘通过方钻杆带动整个钻柱（由钻杆和钻铤
等钻具组成）和钻头旋转，钻头直接破碎岩石，水龙头提
供高压泥浆的通道。
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2.1、水龙头
钻机提升部件与旋转 钻具之间的过渡部件。
上部的提环与大钩相 连，下部中心管与方 钻杆相连。水龙头上 的鹅颈管与水龙带相 连接，中心管与钻具 相连形成泥浆循环通 道。
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提环 鹅颈管
中心管
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2.2、转盘
钻杆铤头 14
钻柱
方钻杆
钻柱连接示意图
钻铤
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3、循环系统
作用：由钻井液（泥浆）将井底钻头破碎的岩屑及时携带到地 面上来，同时冷却钻头保护井壁
组成：泥浆罐、钻井泵、地面管汇（包括高压管汇、立管、水 龙带等 ）泥浆净化设备（包括震动筛、旋流器、离心机等）。
工作原理：钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入并加压，经过地面管 汇进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出， 经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，经各级泥浆 净化设备净化，然后重复使用。
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5、传动系统
作用 把柴油机或柴油机 组的动力分配到各 个工作机组
组成 机械传动、电动传 动、液压传动
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6、控制系统
作用 指挥各系统协调工 作
钻井设备八大系统
授课讲义1、动力驱动设备现在，陆地钻机、海洋钻机大多数采用柴油机作为动力；但也有用柴油机带动交（直）流发电机经过整流后，用直流电动机作为钻机的动力；还有用交（直）流电动机为动力直接驱动钻机设备；燃气轮机作为钻机的动力正在发展中。
蒸汽机作为钻机的动力驱动设备早已过时了（早期钻机大部分采用蒸汽机作为动力驱动设备）。
钻机除动力机外还应有必要的辅助设备。
目前，深井钻机的动力驱动用柴油机总功率已由几百千瓦发展到几千千瓦以上，动力机组一般由3—5台柴油机组成。
190系列柴油机是一种用途广泛的高速大功率柴油机，可作为石油钻探、固定发电、工程机械、铁路牵引和工程船舶等设备的动力装置。
190系列柴油机包括有Z8V190、Z8V190--1、Z8V190--2、Z12V190B、Z12V190B--1和Z12V190B--2等基本机型，及其相应的配套机组（及带有风扇、水箱和底架的动力机组，如PZ12V190B型柴油机）。
除此之外，还要多种能适应不同环境、满足不同性能要求的变型产品，如适应于海拔3000米以上高原地区的Z12V190BY--1和PZ12V190BY--1型；适用于沙漠地区的Z12V190BYM--1和PZ12V190BYM--1型，以及柴油发电机用多种专业机型。
2、起升系统设备起升系统设备是由绞车、井架、天车、游动滑车（游车）、大钩及钢丝绳（大绳）等组成。
游动系统（天车、游车、钢丝绳）及大钩悬挂在井架内。
绞车的起升工作是动力通过传动装置传递的。
起升作业时还用一些辅助设备，如吊环、吊卡、卡瓦、吊钳及钻具运移机构等。
起升系统设备的主要功用是起下钻具、控制钻压送钻、更换钻头和下套管等。
有时还要处理井下复杂情况和辅助起升重物。
3、旋转系统设备旋转系统设备是由地面的转盘、水龙头（动力水龙头）和井下钻具（井下动力钻具）、钻头等组成。
该设备的主要功用是带动井下钻具、钻头等旋转、破碎岩石（钻进）及连接起升系统和钻井液循环系统。
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。
讲义钻井的基本构成
目前，在温室气体排放方面，我们国家 正保持领先优势并有继续将其扩大的趋势！！！
马尔代夫倒计时：预计将于90年内被海水淹没。
原因：全球变暖导致海平面上升.
马尔代夫是一个群岛国家，80%是珊瑚礁岛， 全国最高的两座岛屿距离海平面只有2.4 米。因 此，它也是受到全球变暖影响最严重的国家.在过 去一个世纪里，该国家海平面上升了约20厘米， 根据联合国政府间气候变化问题研究小组的报告， 2100年全球海平面有可能升高0.18米至0.59米。 届时，马尔代夫将面临灭顶之灾。
整个钻井设备通常由六个系统组成。
动力系统 提升系统 旋转系统 循环系统 井控系统 监测系统
钻井的基本构成
钻井的基本构成
1、动力系统 柴油机 (diesel engine) 发电机 (generator) 传动机构 (compound) • 机械传动 (Mechanical Power Transmission) • 柴油机-电传动 (diesel －electric Power Transmission)
大伞齿轮
钻 铤Drill Collar 接 头(Tool joint) 稳定器Stabilizer
钻 杆Drill Pipe
钻 杆drill pipe
方钻 杆Kelley
钻 头Rock Bit
接 头sub
钻柱组成 Composition of drill string
钻机的循环系统资料
引入智能控制技术
利用先进的控制算法和传感器技 术，实现对循环系统的智能控制， 提高系统的响应速度和稳定性。
提高系统效率
减少能量损失
通过改进循环系统的设计，减少能量在传输 和转换过程中的损失，如优化管路接头、减 少流体阻力等。
采用高效工作介质
根据循环系统的特点，选择合适的高效工作介质， 以提高系统的热效率和动力传输效率。
循环系统的组成与结构
组成
钻机循环系统通常由油箱、油泵、过 滤器、冷却器和油路等部分组成。
结构
循环系统的结构包括封闭的油路，通 过油泵的作用，将润滑油从油箱抽出 ，经过过滤器过滤后，输送到需要润 滑的部位，冷却后回到油箱。
循环系统的工作原理
工作流程
在循环系统中，润滑油被油泵从油箱中抽出，经过过滤器过滤后，输送到钻头 和内部零件进行润滑和冷却，然后通过冷却器将热量带走，最后回到油箱。
油箱
油箱用于储存润滑油，为循环 系统的各个部件提供润滑和冷 却。
油箱的容量和油位高度对于确 保循环系统的正常运转至关重 要，应定期检查和补充润滑油。
油箱应具有良好的密封性能， 以防止润滑油泄漏和污染。
油管与接头
油管用于连接循环系统中的各个 部件，确保润滑油的循环流动。
应选择具有耐压、耐腐蚀和耐高 温性能的油管，以确保循环系统
油路循环
润滑油在封闭的油路中不断循环，持续为钻头和内部零件提供润滑和冷却，同 时带走产生的热量和杂质，保持钻机正常运转。
02
钻机循核心部件 ，负责提供高压冲洗液，以冷
却钻头并携带岩屑。
钻机泵的性能参数包括排量、 压力和功率，这些参数直接影
响钻进效率。
常见的钻机泵类型包括柱塞泵 和叶片泵，选择合适的泵类型 对于确保循环系统的稳定运行 至关重要。
钻井主要设备的基本组成及功用
八、钻机的辅助设备
（1）组成 由供电、供气、供水、供油、器材储存、防喷设施、钻
井液的配制、储存、处理设施及各种仪器仪表等组成。
（2）作用 满足钻井工艺的各种要求。
二、钻井主要设备的基本组成及功用
1、井架 2、天车 3、绞车 4、游动滑车 5、大钩 6、转盘
7、水龙头 （动力水龙头） 8、钻井泵 9、动力机 10、联动机
4、游动滑车
（1）组成： 由上横梁、滑轮 、滑轮轴、侧板 组、轴承、下提 环及侧护罩等组 成。
（2）功用：
与 天 车 组 成 游 动 系 统 。
5、大钩
（1）组成： 由吊环、吊环
销、吊环座、定位 盘、弹簧、筒体、 钩身、轴承及制动 锁紧装置等组成。
（2）功用：
是悬挂水龙头 和钻具；悬挂吊环 、吊卡等辅助工具 ，可起下钻具和下 套管；起吊重物， 安装设备或起放井 架等。
游动系统。
3、绞车
（1）组成： 由支撑系统、传动系统、控制系统、 制动系统、卷扬 系统、润滑及冷却系统等组成。
（2）功用： 是起下钻具和下套管； 控制钻压；上卸钻具螺 纹；起吊重物和进行其 他辅助工作。
伊顿水冷盘刹的应用
2000M钻机绞车
70D钻机绞车
JC50D
卷扬系统
（主滚筒、 副滚筒、各 种猫头等卷 绳装置）
动力设备
10、联动机
联动机是指由动力机至工作机的传动装置。
（1）组成： 由并车、倒车、 减速增扭、变速 变矩及方向转换 装置等组成。
（2）功用：是将动力机发出的动力分配给各工作机。
一、钻机的主要系统和设备有： 起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动 系统、控制系统、动力驱动设备、钻机底座、 钻机的辅助设备。 二、钻井主要设备有： 井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、 水龙头、钻井泵、动力机、联动机、固控设备 、井控设备等。
钻井的八大件
钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升，下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过刹车机构控制钻具的送进速度，将钻具重量的一部分作为钻压施加到钻头上实现破碎岩层。
旋转系统是转盘钻机的典型系统，其作用是驱动钻具旋转以破碎岩层，旋转系统包括转盘、水龙头、钻具。
在钻井现场我们观察到的钻具包括：方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器以及配合接头等。
其中钻头是直接破碎岩石的工具，有刮刀钻头，牙轮钻头、金刚石钻头等类型。
钻铤的重量和壁厚都很大，用来向钻头施加钻压，的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。
动力设备。
钻机的动力设备有柴油机、交流电机、直流电机，我们在钻井现场观察到的是柴油机动力。
起升系统、循环系统和旋转系统是钻机的三大工作机组，用来提供动力，它们协调工作即可完成钻井作业，为了向这些工作机组提供动力，钻机需要配备动力设备。
柴油机适应于在没有电网的偏远地区打井，交流电机依赖于工业电网或者是需要柴油机发出交流电，直流电机需要柴油机带动直流发电机发出直流电，目前更常用的情况是柴油机带动交流发电机发出交流电，再经可控硅整流，将交流电变成直流电。
传动系统。
传动系统将动力设备提供的力和运动进行变换，然后供钻井操作场所。
井架用来安装天车、悬挂游车、大钩、水龙头和钻具，承受钻井工作载荷，排放立根；底座用来安装动力机组、绞车、转盘、支撑井架，借助转盘悬持钻具，提供转盘和地面之间的高度空间，以安装必要的防喷器和便于泥浆循环。
辅助设备。
为了保证钻井的安全和正常进行，钻机还包括其他的辅助设备，如防止井喷的防喷器组，为钻井提供照明和辅助用电的发电机组，提供压缩空气的空气压缩设备以及供水、供油设备等。
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。
地震勘探钻机结构篇
2、组成：绞车、游动系统（钢丝绳、 天车、大钩等）以及井架。蜗轮减速 器、链轮、链条及井架等。
井架
井架的作用主要是作为动力头加压马达 的支架，承受钻井过程中所产生的轴向 力和旋转扭矩。
车装钻机多采用“”型框架结构
WTZ—150钻机井架
WTZ—300钻机穿绳方法
WTZ—50钻机气控系统
WTZ—100钻机气控系统
WTZ—300钻机气控系统
WTZ—50钻机传动系统
WTZ—50钻机链轮箱
WTZ—50钻机分动箱
WTZ—50钻机分动箱
WTZ—100钻机传动系统
WTZ—100钻机空压机传动轴
WTZ—100钻机分动箱
WTZ—150钻机传动系统
WTZ—150钻机分动箱
WTZ—150钻机离合器
1—弹簧 2—固定盘 3—摩擦片 4—驱动板 5—压力板 6—绝热板 7—气囊总成 8—档板 9—锁紧螺母 B1—销 B2—螺钉
WTRZ—305钻机井架
WTRZ—305钻机井架支架
WTRZ—2000钻机井架与支架
WTZ—50钻机加压装置（1）
WTZ—50钻机加压装置（2）
WTZ—100钻机加压装置
WTZ—150钻机加压装置
WTZ—300钻机加压装置
钻机循环系统
1、作用：悬浮和携带钻屑，保持孔底 清洁；稳定井壁，防止井塌；防止 漏失；冷却、润滑钻具。
WTRZ—307 钻机油泵框架总成
WTRZ—2000钻机传动系统
WTRZ—2000钻机油泵框架总成
钻机液压系统
1、作用：液压油泵将动力系统的机械能 转化为液体的压力能通过管路传递到各 个执行机构（液压马达、井架油缸、支 腿油缸），将压力能转化为机械能输出， 从而完成钻具的加压、提升、旋转，井 架起落等工作。
钻井八大件与钻井八大系统
钻井八大件与钻井八大系统钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘1井架井架由井架的主体、人字架、天车台、二层台、工作梯、立管平台、钻台和井架底座等几个部分组成，主要用于安放和悬挂天车、游车、大钩、吊环、液气大钳、液压绷扣器、吊钳、吊卡等提升设备与工具。
2天车天车一般是多个滑轮装在同一根芯轴或两根轴心线一致的芯轴上。
现在的天车大都是滑轮通过滚柱轴承装在一根芯轴上。
芯轴一般是双支承的，轴的直径较大，芯轴的一端或两端有黄油嘴，芯轴里有润滑油道。
润滑脂从黄油嘴注入，以润滑轴承。
3游车游车的形状为流线型，以防起下时挂碰二层台上的外伸物。
同时，游车要保证一定的重量，以便它在空载运行时平稳而垂直地下落。
现在，钻机各型游车都是一根芯轴，滑轮在轴上排成一列，其结构与天车相似。
4大钩大钩是提升系统的重要设备，它的功用是在正常钻进时悬挂水龙头和钻具，在起下钻时悬挂吊环起下钻具，完成起吊重物、安放设备及起放井架等辅助工作。
目前使用的大钩有两大类。
一类是单独的大钩，其提环挂在游车的吊环上，可与游车分开拆装，如DG—130型大钩；另一类是将游车和大钩做成一个整体结构的游车大钩，如MC—400型游车大钩。
为防止水龙头提环从大钩中脱出，在钩口处装有安全锁体、滑块、拔块、弹簧座及弹簧等构成的安全锁紧装置。
为悬挂吊环和提放钻具，钩身压装轴及挂吊环轴用耳环闭锁，用止动板防止两支撑轴移动。
钩身与钩杆用轴销连接，钩身可绕轴销转一定角度。
5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械之一。
其功用是：提供几种不同的起升速度和起重量，满足起下钻具和下套管的需要；悬挂钻具，在钻进过程中送钻和控制钻压；利用绞车的猫头机构上、卸钻具螺纹；作为转盘的变速机构和中间传动机构；当采用整体起升式井架时用来起放井架；当绞车带捞砂滚筒时，还担负着提取岩心筒、试油等项工作；帮助安装钻台设备，完成其他辅助工作。
钻机的循环系统 PPT课件
本节课学习的内容
1.往复泵的基本构成和工作原理（重点） 2.往复泵的分类 3.活塞的运动规律 4.往复泵的流量 5.往复泵流量不均匀的危害及解决方案
4.2 往复泵的流量
一、活塞的运动规律
若往复泵的动力端不同，则活塞的运动规律也不同。 石油矿场用往复泵的动力端大多采用曲柄连杆机构。如 图4-3所示。现以此为例来分析活塞的运动规律。
钻机的循环系统包括：钻井泵、钻井液池、钻井液槽(罐)、地 面管汇、钻井液净化设备、钻井液调配设备。 钻井泵是钻机循环系统的核心设备，是循环系统的工作机。 目前国内外石油钻机中采用的钻井泵都是往复式液压泵。习惯 上也把钻井泵称为往复泵。钻机循环系统采用往复泵，就是为 整套钻机提供高压钻井液。 往复泵在石油矿场上应用非常广泛。它常常用于高压下输送高 粘度、大密度和高含砂量的液体，而流量相对较小。例如：钻 井泵、固井泵(也叫水泥泵)、压裂泵、注水泵、采油泵等都是在 石油矿场常用的往复泵。 与叶片泵、离心泵等相比，往复泵具有较高的工作效率和良好 的运行性能。
二、往复泵的分类
（2）双作用泵：如图4－2所示，活塞的两面均为工作面。液缸被 活塞分成两个工作室，无活塞杆的为前工作室，有活塞杆的为后工 作室，每个室都有吸入和排出阀。活塞往复运动一次，其液缸完成 吸入过程和排出过程各二次。
图4-2 双作用往复泵液缸示意 图
二、往复泵的分类
4.按液缸的布置方式及其相互位置分为: 卧式泵、立式泵、V形泵、星形泵。 5.按传动或驱动方式分为: 机械传动泵、蒸汽驱动泵、液压驱动泵、手动泵。 通常以泵的上述主要特点来区分各种不同类型的泵， 如单缸单作用立式柱塞泵、双缸双作用卧式活塞泵、 三缸单作用柱塞泵等。
动画演示
4.1 概述
一、往复泵的基本组成和工作原理
钻井循环系统使用操作要求
钻井循环系统使用操作要求钻井液循环系统是由钻井泵、地面管汇、立管、水龙带、钻井液净化设备、井下钻具及钻头喷嘴等组成。
其主要作用是冲洗净化井底、携带岩屑、传递动力。
一、钻井泵钻井泵是循环系统的心脏。
主要有单缸单作用立式柱塞泵，双缸双作用卧式活塞泵，三缸单作用卧式活塞泵。
它的作用是为钻井液循环提供能量，以一定的压力和流量，将具有一定密度和粘度的钻井液输进钻具和完成整个循环过程。
（一）钻井泵的结构和工作原理钻井泵主要由液力端和动力端两大部分组成。
液力端包括缸体、缸套、活塞、吸入阀、排出阀等部件；动力端主要包括传动轴、齿轮、曲柄连杆等部件。
动图2-10 钻井泵的工作原理力机通过皮带（或链条、万向轴）带动泵的主轴旋转，再通过曲柄连杆机构使活塞移动，缸内形成负压，上水池的液体在大气压力作用下，顶开吸入阀进入缸内，直到完成吸入过程。
活塞开始向反方向移动，缸内液体受到活塞的挤压而压力升高，吸入阀被关闭，排出阀被顶开，液体被活塞推出排出阀，经排出管进入高压管汇，完成排出过程。
（二）钻井泵的类型与技术规范目前，石油钻井常用的钻井泵有三缸单作用钻井泵和双缸双作用钻井泵两大类，其技术规范见下表。
表2-12 石油钻井常用的钻井泵（三）钻井泵的使用要求1. 开泵前应检查安全阀、泵压表是否符合使用要求；各连接螺丝是否上紧，润滑油是否加够；高低压管汇各种闸门是否开关正确；皮带轮（链轮、万向轴）护罩的固定是否齐全、牢靠；冷却水（油）道是否畅通；空气包所充气体及压力是否符合要求。
2. 开泵时必须与有关操作人员联系，确认无误时才能开泵。
3. 开泵时，操作人员必须注意泵压表的压力变化，循环未正常前不许离开开关。
4. 在运转过程中，要经常检查泵压表的变化，检查泵各部位有无异常响声5. 运转中，要经常检查十字头滑板油孔及拉杆盘根冷却润滑流道是否畅通，观察拉杆盘根有无刺穿现象。
6. 开泵后若要修泵时，须摘开带泵离合器，挂标示牌或有专人监护气开头以免误操作导致事故。
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第四章 钻机的循环系统
普通椭圆筛：又称非均衡
椭圆筛,是在筛箱质心的正上
方固定有激振装臵。它要求筛
箱倾斜一个角度，利用重力强
行排砂，以免砂粒有朝后抛掷
的倾向。由此而来，筛箱倾斜 确实改善了砂粒的移动性能，
激振中心
但振动筛处理钻井液的量减少
了，这正是普通椭圆筛的主要
质心
缺点。
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第四章 钻机的循环系统
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第四章 钻机的循环系统
3、弹簧式安全阀是利用弹簧的作用设计的
一种安全阀。当泵压超过弹簧的压力时，弹簧
被压缩，泄压口被打开，钻井液从泄压口排出， 泵压下降。当泵压降至低于弹簧压力时，阀门 在弹簧力的作用下自动关闭。调节弹簧压力的 大小，就可达到限制不同泵压的目的。
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第四章 钻机的循环系统
及冷却系统组成。由动力机带动泵的曲轴回转﹐
曲轴通过十字头再带动活塞或柱塞在泵缸中做往
复运动。在吸入和排出阀的交替作用下﹐实现压
送与循环冲洗液的目的。
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第四章 钻机的循环系统
1、三缸单作用钻井泵的代号
3NB－□－□
变形代号 额定输入功率代号
三缸单作用钻井泵代号
常用的钻井泵有NB—600、2PN—1258、
观察拉杆盘根有无刺漏现象，并检查活塞和进、 排水阀有无刺、漏现象。
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第四章 钻机的循环系统
8）开泵后因出现故障若要修泵时，须摘
开带泵离合器，挂标示牌或有专人监护气开关， 以免误操作。 9）在运转中，各轴承部位温度最高不得 超过80℃。 10）修泵时，应关闭高压闸门，防止钻井 液倒流堵塞钻头水眼。
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第四章 钻机的循环系统
为了使振动筛与钻机匹配，就必须考虑钻
井泵的最大排量及钻进中产生的钻屑量，即：
Q筛≥Q泵+Q屑
式中：Q筛 ——振动筛处理量，L/s;
Q泵——钻井泵最大排量,L/s;
Q屑——钻进中的钻屑量，L/s。 通常根据筛框的运动轨迹将振动筛分为圆 筛、普通椭圆筛、直线筛、均衡椭圆筛四大类。
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第四章 钻机的循环系统
6）开泵时，必须与有关操作人员联系，确 认无误，操作人员要密切注意泵压表的压力变 化，循环未正常前不许离开气开关。非工作人程中，要经常检查泵压表的变
化，检查泵各部位有无响声，经常检查十字头
滑板油孔及拉杆盘根冷却润滑流道是否畅通，
四、钻井泵安全阀使用技术规范： 1）安全阀在安装时，所有螺丝必须安装齐 全，紧固牢靠。 2）泄水管应固定牢，并使用管径不小于 60mm的无缝钢管，出口弯度应大于150°，严禁 指向工人经常工作和走动的地方。
3）安全阀销钉规格必须符合标准，不得以
其他材料代替。
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第四章 钻机的循环系统
4）弹簧式安全阀应按照限压标准调试合格。 5）安全阀及泄水管不得堵塞。 6）严禁以任何借口不装安全阀。 7）开泵前应检查安全阀是否符合使用要求。 开泵时，泵房人员必须远离安全阀及泄水管。 冬季开泵前应对安全阀及泄水管进行预热。 8）每口井开钻前，必须将安全阀拆下保养， 以防锈死。对安全阀应定期校验。
第四章 钻机的循环系统
钻机的循环系统主要包括：
钻井泵、地面管汇、钻井液净化设备等。 泥浆泵号称钻机的“心脏” 作用：清洗井底，携带岩屑，保护井壁， 冷却钻头。在井下动力钻井中，循环系统还担
负着传递动力提供高压动力液的任务。
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第四章 钻机的循环系统
泥浆则被称为
水龙带 泥浆泵 加重装置 立管 地面管汇
1、检查保养：检查振动电机及护罩固定情况，要求螺丝齐 全、固定可靠；振动弹簧或橡胶块无断裂脱落；检查皮带 和筛网布的松紧度，要求松紧合适；偏心轴要注润滑脂； 电机接线符合要求。
2、启动：盘动2-3圈皮带，查看转动是否正常；两次挂合
启动（3-5S）；振动筛进入正常工作状态。 3、技术要求：严禁戴湿手套操作电源开关；要保持筛布 清洁，不准用铁锹刮泥砂；严禁在筛布上站人或放重物。
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第四章 钻机的循环系统
六、开泵前检查项目点：
1）检查油箱油质油位； 2）检查高低压管汇各闸门是否开关正确；
3）检查皮带轮(链轮、万向轴)护罩的固定是否齐全、牢靠；
4）检查冷却水(油)道是否畅通，水(油)箱正常，喷淋泵、 机油泵及油压表；
5）检查空气包充气压力4-7MPa。检查方法？
6）检查安全阀能否正常工作，紧固润滑等； 7）检查机架缸套箱连接，紧固是否符合要求。松开卡箍， 将活塞转动1/4圈上紧； 8）检查缸盖和阀盖是否松动，上紧上到位，涂润滑脂。
振动筛的结构示意图
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第四章 钻机的循环系统 振动筛主要通过电机带动激振器旋转，
产生周期变化的惯性力，钻井液固相颗粒进
入筛面，在筛面上做抛掷运动，将大小不等
的固相颗粒分类去除。振动筛的分离颗径和 处理量是振动筛选配的重要因素。
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第四章 钻机的循环系统
振动筛的选择 振动筛的技术水平主要反映在处理能力 （处理量≥50L/S和分离粒度75μm以上颗粒）、 工作的稳定性．寿命的长短和操作的灵活性几 个方面。振动筛的处理能力与振动筛的结构、 运动轨迹、振动频率、振动强度、筛网面积和 筛网的粗细有关。
第四章 钻机的循环系统
均衡椭圆筛：是近几年发 展起来的一种新筛型，筛箱上 各点的运动轨迹如图,所有椭 圆的运动轨迹的长轴和短轴相 同，抛掷角的大小和方向完全 一致。均衡椭圆筛结合了圆型 振动筛和直线振动筛的基本优 点，均衡椭圆筛的处理量较直 线筛大20-30%，是一种比较先 进的钻井液振动筛，代表着当 今钻井液振动筛的发展方向。
压管汇－立管－水龙
带－水龙头－钻柱 （方钻杆、钻杆、钻
方钻杆
钻柱 泥浆振动筛 泥浆池 环空 钻铤 钻屑下滑 废水池 井眼 钻头
铤）－钻头－环形空
间－地面排出管线－
固控设备－泥浆池－
泥浆泵。
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第四章 钻机的循环系统 泥浆的循环流程：
泥浆通过立管经水龙带进入钻柱 泥浆泵将泥浆打入循环管线 泥 浆 经 井 眼 环 泥浆泵 空 流 泥浆回 回 流管线 泥 水龙带 地面管汇 浆 (至立管) 池
立管
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第四章 钻机的循环系统
循环系统→分离装置
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第四章 钻机的循环系统 第一节 钻井泵
钻井泵的作用是为钻井液的循环提供必要
的能量，以一定的压力和流量，将钻井液输进 钻具，完成整个循环过程。
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第四章 钻机的循环系统
一、钻井泵结构及原理 钻井泵多为卧式三缸单作用往复式活塞泵，
由动力端总成、液力端总成和各部位的润滑系统
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第四章 钻机的循环系统
钻井泵结构和工作原理
视频
（5分钟）
更换钻井泵阀座、阀尔总成 更换钻井泵活塞
更换钻井泵缸套
视频
视频
（5分钟）
（5分钟）
视频
（6分钟）
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第二节 钻井液净化设备
钻井液净化设备的主要作用是使从井内返 出的钻井液能得到充分的净化。钻井液净化设 备主要包括振动筛、旋流除砂器、离心分离机、 除气器、循环罐和搅拌器等。
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二、钻井泵空气包
目前使用最广泛的钻井泵的空气包是球形隔
膜式预压空气包。 空气包的作用是减小因钻井泵瞬时排量变化 而产生的压力波动，使泵压平稳，保护设备不致 因剧烈震动而造成损坏。空气包胶囊内要求充氮
气或惰性气体，在没有氮气或惰性气体的情况下
可用空气代替，严禁充入氧气或可燃气体。充气 压力为最高工作压力的20％～30％。
直线振动筛：两根带偏心 块的主轴作同步反向旋转产生 直线振动, 由于直线筛振动方 向不变，使得卡入的颗粒不易 脱落，而出现“筛糊”现象， 使得筛网的有效过流面积减小， 造成处理量下降，而且当筛网 目数增大时，筛糊现象会更严 重。因而，直线筛在使用超细 目筛网时，就不可能满足钻井 液用量的要求。
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钻井机械
主讲：周进年
江汉油田职工培训中心
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目 录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 钻机概论 钻机的起升系统 钻机的旋转系统 钻机的循环系统 钻机的驱动与传动系统 钻机气控制系统 离心泵 海洋石油钻井设备 液压、液力传动 钻井辅助设备
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层），P普通底座。
其它参数：抛掷指数2.8-3.9；激振力23-31KN；筛网倾角 0-50；处理量≥50L/S；电机型号YB112M-4(1440r/min，4KW) 筛网目数1in2的网眼（10×20,12×12,20×20,40×80）
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第四章 钻机的循环系统
振动筛的检查维护保养和使用：
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第四章 钻机的循环系统
五、钻井泵使用技术规范： 1）开泵前，除了要检查安全阀和压力表以
外，应检查各连接螺丝是否上紧，润滑油是否加
够； 2）高低压管汇各种闸门是否开关正确； 3）皮带轮(链轮、万向轴)护罩的固定是否 齐全、牢靠；
4）冷却水(油)道是否畅通；
5）空气包所充气体及压力是否符合要求。
3、钻井泵工作原理 动力端通过皮带（或链条、万向轴）带动泵
的主轴旋转，再通过曲柄连杆机构使活塞向右移
动，缸内形成负压，上水池内的液体在大气压力 作用下，顶开吸入阀进入缸内，直到活塞移到最 右边位臵完成吸入过程。活塞开始向左移动，缸 内液体受到活塞的挤压而压力升高，吸入阀被关 闭，排出阀被顶开，液体被活塞推出排出阀经排 出管进入高压管汇，完成排出过程。
3NB—900、3NB—1000、SL3NB—1300、3NB—
1300、3NB—1600型等，前两个是双缸双作用