钻井设备

钻井设备

钻井设备- Belly board & Finger board

严格地来讲，Belly board 和 Finger board 似乎更像是一种结构，只不过它有一部分运动部件。

它们是什么？有什么用？

我们已经晓得了为了提高钻进的效率，钻井工人都会把3根钻杆（也叫一个stand）先连接起来，竖直放在钻井甲板上的一个区域上，这个区域叫setback area。现在一个问题就出来了，钻杆和套管是圆柱形的，如果就那么靠在井架上，肯定很容易倒，出现伤人事故。怎么办？首先我们就会想到，如果把钻杆或套管的上部固定住，那么就不会倒了。那么怎么固定呢，而且固定后，它们还要很容易地取出来？

一起来看看它的结构，Finger board的图片如下（图片来源于网络）：

Belly board 与 finger board 不同的是，他们的所处的位置不同，belly board 位置低一些，正好能够卡住pipe stand的在“腹部”，形象地有了这个名字。Finger board卡住的是stand 的“脖子”。我还在奇怪它为什么不叫 Neck board 。

很显然，它们主要有以下几个部分组成：

1、结构部分，上图除了“红色指头”的白色部分，它起到支撑钻杆，安装finger。

2、Finger，“机械指头”，它们由小小的气缸驱动打开，弹簧关闭。可以看看下面的图片，仅供参考。

3、电磁阀组控制系统。

除了卡住钻杆用的，类似的这种结构也用来卡住

其他的竖直放立的圆柱形的物体，如套管

casing，隔水套管 riser。它们的名字都叫

Finger board

钻井设备- Swivel & Top driver

什么是swivel？前面我们已经知道了，钢丝绳穿过定滑轮组和动滑轮组，定滑轮组因此可以上下自由的运动。但是问题出来了，上下垂直方面可以很方便的运动，但是我们钻井，还需要旋转的力，也就是钻杆是旋转的。我们的滑轮组不可能跟着一起转，否则之间的钢丝绳估计会绞得像麻花。

这是swivel的其中的一个作用，同时我们也知道，钻井需要钻井液，试着想一想，钻杆在哪里高速的旋转着，我们如何把钻井液-泥浆送到钻杆的中空的空间去呢？这是swivel的另外一个重要作用- 泥浆进入钻杆的最初的通道。如下图，泥浆经高压软管—鹅颈管goose neck—进入swivel。

要起到以上两个作用，swivel的结构就基本上知道一二了。如下面的彩图，

在swivel的本体中，下部的杆swivel stem通过滑动轴承-锥形和本体形成相对运动，本体同时承受侧向力和向下的拉力。同时杆的顶部和本体上部形成密封空间，泥浆经鹅颈管进入此密封空间，在经空心的杆进入钻杆。空心杆下部为API螺纹接头，可以和钻杆拧接。

好了，我们现在可以把swivel改造一下---给它加上能够使swivel stem旋转的动力。

如何改造，很简单，加电机和齿轮。怎么加？

我们可以想象一下，既然要使swivel stem旋转，那么我们在swivel stem上加一个大的

齿轮，如同汽车的轮子一样，中间杆是swivel stem，轮子是齿轮。在齿轮的一侧再加一个由电机带动的齿轮，它们啮合在一起。这样一来，swivel stem就可以在电机的带动下旋转起来。同样地，为了平横侧向力，以及增加旋转的扭矩，在齿轮的另一侧也加一个电机带着的齿轮。下图是齿轮箱：

然后加上必要的润滑设施和结构部分，以及导向机构。它有了一个新的名字 Top driver，也叫power swivel 。很显然，Top driver 与swivel的区别，swivel是它的一部分。

事实上，Top driver 要比上面写的复杂的多。

除了swivel以外，它还包含以下几个部分：

1.pipe hander – -用于处理钻杆。

2.riser hander ---用于处理隔水套管riser

3.Extractable dolly ---用于Top-driver的导

向，它使得top driver可以在derrick上的导轨上自由上下滑动。

4.Torque wrench ---可以提供360度的旋转力。

此设备的具体细节，请参考供应商的资料。

钻井设备- Traveling Block

Traveling Block在前面已经提到，是动滑轮组。在钢丝绳的拉动下，它可以上上下下的traveling，如下图中的红色部分

定滑轮组和动滑轮组之间的绕线非常重要，要综合一下几个方面：

1.钻井绞车drawworks 的绞盘上的钢丝绳与

定滑轮组的偏角，以及定滑轮和动滑轮之间

的偏角，以减小钢丝绳的磨损。

2.定滑轮组合动滑轮组之间的平衡。

3.方便更换钢丝绳。

4.Deadline 和deadline anchor的位置。

钻井设备- Derrick

从今天开始，我想从自己对钻井设备的认知，参考一些相关的书籍，介绍一下钻井设备。这部分内容对于绝大多数初学的朋友来讲，都是相对比较陌生的。就是我们常说的钻井包 Drilling package。国内新造的钻井平台中，我个人估计有80%以上都是国外公司给的设计，这其中有我们熟悉的两大巨头，NOV 和 AKER 。

钻井设备这一块，在整个海洋平台的费用上占几乎一半的价格，利润非常可观。我想通过我的介绍，能给朋友们一点有益的启示。至于深入的研究，设计，我们国家还有一段的路要走，我希望自己的民族企业能够争一口气，我们会在这一领域越来越强。在这个专题的最后，我想再讲一下钻井设备如何布置，怎么才比较合理。

钻井设备，它含括了井架、钻具、提升装置、旋转装置、钻杆&套管&隔水管操纵装置、泥浆处理装置、控制监测装置、油井测试装置、固井完井装置、