井下电动钻具ppt课件
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井下动力钻具
井下动力钻具井下动力钻具2007-07-27 16:19:37| 分类：Drilling | 标签：directional drilling |字号订阅井下动力钻具是定向井，水平井的必备工具。
开始人们用它配合弯接头进行定向作业，和扭方位做业。
目前已发展到配合高效能钻头连续钻进。
井下动力钻具最早使用的是涡轮钻具，大约70年代末和80年代初我国开始引进美国的耐维钻具（NaVil Drill）和代钠钻具（DiNa Drill），进而引进了生产线。
经过我国科技人员的研究和改造，已形成具有我国特色的螺杆钻具，目前，已有很多品种和系列，能够满足不同钻井工作的需要。
一，螺杆钻具的组成螺杆钻具有四大部分组成，他们是旁通阀，马达总成，万向轴和传动轴总成，下面分别介绍1，旁通阀旁通阀安装在螺杆钻具的最上端，它的作用是下钻过程中，允许钻井液从环空流入钻具内，起钻过程中允许钻井液从钻具内流入环空。
钻进过程中旁通阀是关闭的。
旁通阀的打开和关闭靠的是内部的活塞移动，循环时，钻井液流经活塞，由于流道的变化，在活塞上产生一定的压降，这个压降推动活塞下移，进而关闭旁通阀。
停止循环后，活塞处于自由状态，弹簧推动活塞上移，旁通阀打开。
2，马达总成马达总成包括转子和定子两部分：（1），转子是一根加工成螺旋形的钢轴，转子的上端是自由的，其下端与万向轴相连。
单头马达转子的轴截面是圆的，整个转子象一个拉直的弹簧是螺旋状的。
多头马达转子的轴截面是梅花瓣形的，有几个梅花瓣就称为几头。
目前见到最多的是九头。
（2），定子内是一个模压成型的橡胶套筒，它的内部是螺旋通道，包容转子。
橡胶套筒固定在马达的钢制本体上一起成为定子。
单头马达定子的橡胶套筒截面是长圆型的（两头是半圆，中间是长方形），多头马达定子的橡胶套筒截面也是梅花瓣形的，但它比与之配合的转子多一个梅花瓣，就是通常说的多一个头。
当转子装入定子后，这两个零件的几何形状的差异形成了一系列空腔。
当钻井液在泵的驱动下通过马达时，它流经转子与定子间的空腔，推动转子旋转。
钻井设备和工具PPT课件
36
分类
两翼(鱼尾式)刮刀钻头
刀翼数 三翼刮刀钻头
最常用
四翼刮刀钻头
平底式刮刀钻头 刀冀底刃的形状 阶梯式刮刀钻头
优点： 机械钻速较高 缺点： 扭矩较大，控制不当易造成井斜
刮刀钻头的寿命取决于刀翼的寿命
37
刮刀钻头的应用
• 刮刀钻头制造工艺简单，成本低； • 刮刀钻头适用于松软－软地层，钻速快 • 刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜； • 刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备； • 刮刀钻头目前逐渐被PDC钻头取代。
钻绳 游车
大钩
绞车
死绳锚
存储滚筒
①下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其它井下设备进、出井眼；
②起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。
9
起 升 系 统 ↓ 天 车| 游 车| 钢 丝 绳
10
2、旋转系统
转盘 水龙头 钻头 钻柱
功能：
保证在钻井液高压循环的情况下，给井下钻具提供足够的旋转扭矩和 动力，以满足破岩钻进和井下其它要求。
泥浆池
泥浆循环流程
泥浆泵
振动筛、除气器、除砂 器、除泥器、离心机
水龙带 水龙头
高压管汇 立管 固控设备
加重装置
泥浆泵
立管
地面高压管汇 方钻杆
水龙带 地面排出 管线
水龙头
钻柱 环形空间
钻头
废水池
泥浆池
振动筛
岩屑下滑
钻杆
环空 钻铤 井眼 钻头
环形空间的概念
1 井眼 2 钻铤外壁 3 钻铤内壁 4 钻井液 5 环形空间 6 钻头
38
牙轮钻头
牙轮钻头的结构
牙轮钻头由钻头体、牙爪（巴掌）牙 轮及牙齿、轴承、储油润滑密封系统、 喷嘴等部分组成。
分类
两翼(鱼尾式)刮刀钻头
刀翼数 三翼刮刀钻头
最常用
四翼刮刀钻头
平底式刮刀钻头 刀冀底刃的形状 阶梯式刮刀钻头
优点： 机械钻速较高 缺点： 扭矩较大，控制不当易造成井斜
刮刀钻头的寿命取决于刀翼的寿命
37
刮刀钻头的应用
• 刮刀钻头制造工艺简单，成本低； • 刮刀钻头适用于松软－软地层，钻速快 • 刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜； • 刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备； • 刮刀钻头目前逐渐被PDC钻头取代。
钻绳 游车
大钩
绞车
死绳锚
存储滚筒
①下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其它井下设备进、出井眼；
②起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。
9
起 升 系 统 ↓ 天 车| 游 车| 钢 丝 绳
10
2、旋转系统
转盘 水龙头 钻头 钻柱
功能：
保证在钻井液高压循环的情况下，给井下钻具提供足够的旋转扭矩和 动力，以满足破岩钻进和井下其它要求。
泥浆池
泥浆循环流程
泥浆泵
振动筛、除气器、除砂 器、除泥器、离心机
水龙带 水龙头
高压管汇 立管 固控设备
加重装置
泥浆泵
立管
地面高压管汇 方钻杆
水龙带 地面排出 管线
水龙头
钻柱 环形空间
钻头
废水池
泥浆池
振动筛
岩屑下滑
钻杆
环空 钻铤 井眼 钻头
环形空间的概念
1 井眼 2 钻铤外壁 3 钻铤内壁 4 钻井液 5 环形空间 6 钻头
38
牙轮钻头
牙轮钻头的结构
牙轮钻头由钻头体、牙爪（巴掌）牙 轮及牙齿、轴承、储油润滑密封系统、 喷嘴等部分组成。
钻井设备和工具PPT课件
环保技术应用
阐述在钻井作业中如何应用环保技术，如使用环保型钻井液、减少 废气废水排放等。
环保效果评价
对采取的环保措施进行效果评价，分析其对改善环境质量、保护生 态环境的实际贡献。
THANKS
感谢观看
定期检查与保养计划制定
制定详细的定期检查计划，包括日检、周检、月 检等，确保设备正常运行。
根据设备使用情况和厂家建议，制定合理的保养 计划，包括更换润滑油、清洗过滤器等。
建立设备检查与保养记录，对每次检查和保养情 况进行详细记录，便于追踪和查询。
常见故障排查及维修方法
熟练掌握钻井设备与工具常见故障类型及原因，如电气故障、机械故障等。 针对不同类型的故障，制定相应的排查方法和维修措施，确保设备及时恢复正常。
制定安全操作规程
明确钻井设备与工具的安全操作 要求，包括设备启动、运行、停
机、维护等各个环节。
实施安全培训
对操作人员进行安全操作培训， 确保他们熟悉安全操作规程，掌
握正确的操作方法。
定期检查与考核
定期对操作人员的安全操作进行 检查和考核，发现问题及时纠正 ，确保安全操作制度得到有效执
行。
危险源辨识及风险评估方法
配电系统
对电力进行合理分配，确保各设备正 常运行。
控制系统
对钻井设备进行集中控制，实现自动 化和智能化钻井。
照明设备
提供钻井现场的照明，确保夜间作业 安全。
03
钻井工具介绍与分类
钻头类型及选择依据
钻头类型
包括刮刀钻头、牙轮钻头、金刚 石钻头等，适用于不同地层和钻 进需求。
选择依据
根据地层岩性、钻进效率、钻头 磨损情况等因素进行选择。
钻井设备和工具PPT 课件
目录
阐述在钻井作业中如何应用环保技术，如使用环保型钻井液、减少 废气废水排放等。
环保效果评价
对采取的环保措施进行效果评价，分析其对改善环境质量、保护生 态环境的实际贡献。
THANKS
感谢观看
定期检查与保养计划制定
制定详细的定期检查计划，包括日检、周检、月 检等，确保设备正常运行。
根据设备使用情况和厂家建议，制定合理的保养 计划，包括更换润滑油、清洗过滤器等。
建立设备检查与保养记录，对每次检查和保养情 况进行详细记录，便于追踪和查询。
常见故障排查及维修方法
熟练掌握钻井设备与工具常见故障类型及原因，如电气故障、机械故障等。 针对不同类型的故障，制定相应的排查方法和维修措施，确保设备及时恢复正常。
制定安全操作规程
明确钻井设备与工具的安全操作 要求，包括设备启动、运行、停
机、维护等各个环节。
实施安全培训
对操作人员进行安全操作培训， 确保他们熟悉安全操作规程，掌
握正确的操作方法。
定期检查与考核
定期对操作人员的安全操作进行 检查和考核，发现问题及时纠正 ，确保安全操作制度得到有效执
行。
危险源辨识及风险评估方法
配电系统
对电力进行合理分配，确保各设备正 常运行。
控制系统
对钻井设备进行集中控制，实现自动 化和智能化钻井。
照明设备
提供钻井现场的照明，确保夜间作业 安全。
03
钻井工具介绍与分类
钻头类型及选择依据
钻头类型
包括刮刀钻头、牙轮钻头、金刚 石钻头等，适用于不同地层和钻 进需求。
选择依据
根据地层岩性、钻进效率、钻头 磨损情况等因素进行选择。
钻井设备和工具PPT 课件
目录
钻井设备和工具PPT课件
24
6、井控系统
(1)组成： 防喷器组、节流管汇、压井管线以及液、气压控制 机构组成。
(2)功能： 控制井内的压力，防止地层流体无控制地流入井中。
25
6、井控系统
国内防喷器产品
闸板防喷器 环形防喷器
分流器
旋转防喷器
电缆防喷器 带压作业装置
防喷器可实现的功能：
1) 密封钻具 2) 强行起下钻 3) 悬挂钻具 4) 手动、液动锁紧闸板 5) 用作分流系统 6) 可以剪断钻具
2
第一节 钻机
陆上钻机
海洋钻井平台
3
4
一、钻机的分类
1.钻井深度
(钻机的起 重能力)
大型钻机
W>800kN， 89 ～ 140mm钻杆， 井径> 160mm
超重型钻机 H>5000m，
W>2500kN
重型钻机 H＝3000～5000m
W＝2000～2500kN
轻便钻机
中型钻机
H＝1000～ 2500m
驱动与传动系统 动
力
气控系统
系
统
井控系统
起升系统 旋转系统 循环系统
天车 游车 大钩 水龙头 转盘 绞车 泥浆泵 井架
五大系统→三大系统→八大件 29
转盘不旋转 不需要方钻杆
30
31
第二节 钻井工具
井下工具 井口工具
一、井下工具
水龙头以下至钻头的管柱和工具的总称。 主要包括钻头和钻柱。
1、钻头
11
游车下部的大钩正 在锁住水龙头提环
钻工正安放卡瓦
2、旋转系统
12
2、旋转系统
钻杆与钻铤
转动的转盘与方钻杆 (顺时针转)
电动钻机培训课件最新PPT课件
功率限制
若在增加手轮给定过程中不能增加泥浆泵的冲程和转盘的转速， 则表明钻机已达到功率限制值，也就是说，进一步增加手轮给定 不会使柴油发电机组提供更大的功率。如果目前钻井作业良好， 就无须增加机组上线。实际上保持机组运行在接近机组最大功率 是最好的运行状态，对保养机组和节省燃料都有好处。功率限制 指示灯亮着对任何设备都不会产生不良影响。
石油钻井工培训教材
第九章 第9节 电动钻机
模拟控制直流控制组件 (DC MOD)
直流控制组件是控制直流电动机转速和转矩
的核心部件。既可以控制串励电动机，也可 以控制并励电动机。它能输出强触发脉冲， 确保SCR快速导通，能使同轴驱动同一负荷
的两台电动机负荷均衡分配。每个钻井功能 都有独立的电流限制，转盘电流限制可平滑 调节。电流给定具有渐增特性，可使电动机 转矩平稳增加。所有钻井功能的速度调节器 均与指配接触器相联锁，转盘过电流的封门 阈值设置为最大电流限制值的 150%。设有零
系统概述
系统动力采用五台性能可靠，技术成熟的CAT3512DITA/SR4B 600V、1500kVA 50Hz柴油发电机组，由 ROSS HILL1400型控制系 统并网运行，采用适应国内外钻井行业的广泛要求和执行的600V电 压标准，具有较强的市场竟争力。
石油钻井工培训教材 ?动力机
组
第九章 第9节 电动钻机
限制值的设定
由4个开关状态确定设定值大小：4个开关全部 闭合时，设定值为机组额定值信号的80％；4个 开关全部断丌时，则为110％。改变开关状态， 最小可得到2％的设定改变量(80％、82％、84 ％……108％、110％)。
石油钻井工培训教材
第九章 第9节 电动钻机
负荷增加速率的限制
钻井井下作业工具大全展示ppt课件
03
常见钻井井下作业工具介绍
牙轮钻头
01
02
03
结构组成
由钻头体、牙轮、轴承及 喷嘴等部件组成。
工作原理
通过牙轮在井底滚动破碎 岩石，同时利用喷嘴喷射 钻井液清洗井底并冷却钻 头。
适用范围
适用于软到中硬地层的钻 井作业。
金刚石钻头
02
01
03
结构组成
由钻头体、金刚石复合片、喷嘴等部件组成。
工作原理
尺寸检查
核对工具尺寸是否符合设计要求，特别是关键部位的尺寸。
使用前检查与准备工作
• 性能测试：对工具进行必要的性能测试，如密封性、耐压性等。
使用前检查与准备工作
清洁工具
清除工具表面的油污、泥土等杂质。
润滑保养
对需要润滑的部位进行润滑保养，确保工具在井下作业过程中运 转顺畅。
安装调试
按照操作规程对工具进行安装和调试，确保工具处于正常工作状 态。
• 经济性：在满足安全和适应性的前提下，选择性价比高的工具。
选型原则和方法
01
选型方法
02
03
04
了解井身结构和井眼轨迹，确 定所需工具的基本类型和规格
。
分析地层特性，选择适合地层 特性的工具材料和结构。
参考类似井的作业经验，选择 经过验证的可靠工具。
使用前检查与准备工作
外观检查
检查工具表面是否有裂纹、变形、严重磨损等缺陷。
02
钻井井下作业工具核心技术
钻头设计与制造技术
钻头类型与结构
包括刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头等，介绍各 种钻头的结构特点、适用地层及工作原理。
钻头材料
阐述钻头制造中常用的高性能合金钢、硬质合金、 金刚石等材料的性能特点与选用原则。
钻井井下作业工具大全展示ppt课件
小修作业现场
ppt课件
19
一、油水井井下作业的种类
小修作业现场
ppt课件
20
一、油水井井下作业的种类
大修作业现场
ppt课件
21
一、油水井井下作业的种类
大修作业现场
ppt课件
22
一、油水井井下作业的种类
大修作业现场
ppt课件
23
井下常用作业工具
什么叫井下工具？
凡是井下施工作业所需用的下井工具统成为井下工 具。井下工具大体分为井下作业施工工具、井下生产工 具、作业大修工具三大类。
ppt课件
8
修井水龙头
ppt课件
9
4、水龙带 水龙带可与水龙头配套使用，在钻进中循环泥浆、冲砂
等情况下传输动力液。使用水龙带时不能超过其最高的工作 压力。 使用注意事项 解堵、压井等项施工时一定要考虑水龙带的额定承压，严禁 超压施工； 酸化施工、气举时不能使用水龙带； 酸化、压裂施工后返排严禁作用水龙带； 冬季使用后要排空水龙带内的残液以防冻住造成堵塞。
（维护油水（气）井的正常生产，处理井下故障，改变 生产层位或采油方式，提高油层的生产能力，延长生产 井的免修周期。）
修井的任务：（维护、修理、油层改造三大任务）
ppt课件
4
一、油水井井下作业的种类
修井作业十项基本内容
A、完井； B、分采分注；（机堵、水井分层注水） C、检、下泵； D、油层改造；（压裂、酸化、调剖、解堵、化堵等）
小修等施工项目均属于维护性
作业施工。
ppt课件
16
一、油水井井下作业的种类
二、措施性作业施工
如：抽油机井换大泵施 工、新井下泵、措施后下泵、 油水井压裂、报废、酸化、 解堵、机堵、化堵、补孔、 抽改电、电改抽、抽改螺、 电改螺；水井的试配、调整、 调剖、试验等施工项目均属 于措施性作业施工。
ppt课件
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一、油水井井下作业的种类
小修作业现场
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一、油水井井下作业的种类
大修作业现场
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一、油水井井下作业的种类
大修作业现场
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一、油水井井下作业的种类
大修作业现场
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井下常用作业工具
什么叫井下工具？
凡是井下施工作业所需用的下井工具统成为井下工 具。井下工具大体分为井下作业施工工具、井下生产工 具、作业大修工具三大类。
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8
修井水龙头
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4、水龙带 水龙带可与水龙头配套使用，在钻进中循环泥浆、冲砂
等情况下传输动力液。使用水龙带时不能超过其最高的工作 压力。 使用注意事项 解堵、压井等项施工时一定要考虑水龙带的额定承压，严禁 超压施工； 酸化施工、气举时不能使用水龙带； 酸化、压裂施工后返排严禁作用水龙带； 冬季使用后要排空水龙带内的残液以防冻住造成堵塞。
（维护油水（气）井的正常生产，处理井下故障，改变 生产层位或采油方式，提高油层的生产能力，延长生产 井的免修周期。）
修井的任务：（维护、修理、油层改造三大任务）
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一、油水井井下作业的种类
修井作业十项基本内容
A、完井； B、分采分注；（机堵、水井分层注水） C、检、下泵； D、油层改造；（压裂、酸化、调剖、解堵、化堵等）
小修等施工项目均属于维护性
作业施工。
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16
一、油水井井下作业的种类
二、措施性作业施工
如：抽油机井换大泵施 工、新井下泵、措施后下泵、 油水井压裂、报废、酸化、 解堵、机堵、化堵、补孔、 抽改电、电改抽、抽改螺、 电改螺；水井的试配、调整、 调剖、试验等施工项目均属 于措施性作业施工。
井下动力钻具
涡轮钻具的工作特性
在转子进口与出口处， 在转子进口与出口处，单位重量液体的能量一部分变为涡轮的机 另一部分为转子内的水力损失， 械能 H ,另一部分为转子内的水力损失，即 另一部分为转子内的水力损失
l
p1 − p0 c1 − c2 + = H l + h转 ρg 2g
2 2
上式表明，涡轮中机械能的来源， 上式表明，涡轮中机械能的来源，一部分是转子中液体的压力降 除去水力损失），另一部分是转子的动能降， ），另一部分是转子的动能降 （除去水力损失），另一部分是转子的动能降，由于转子出 口的绝对速度是下一级定子的进口绝对速度， 口的绝对速度是下一级定子的进口绝对速度，所以转子的动 能降等于定子中动能的增加值， 能降等于定子中动能的增加值，它是由定子内的压力降变来 的。 ∆p转 ∆p定 ∆p Hl = − h转 + − h定 = −h ρg ρg ρg 或者
∆p
涡轮钻具的能量损失：水力损失，容积损失和机械损失。 涡轮钻具的能量损失：水力损失，容积损失和机械损失。 总效率 η =η η
机 i
转化效率
ηi = η水η容
涡轮钻具的工作特性
根据制动，空转，及顶点工况时的扭矩和功率值， 根据制动，空转，及顶点工况时的扭矩和功率值，可近似做出涡 轮的转化扭矩和转化功率特性曲线。 轮的转化扭矩和转化功率特性曲线。
单螺杆钻具的结构和作用原理
图 5 迪纳钻具结构 1—旁通阀；2—螺杆（转子）；3—定子衬套； 4—万向轴；5—主轴；6—钻杆接头。
单螺杆钻具的结构和作用原理
为迪纳单螺杆钻具的结构图， 图5为迪纳单螺杆钻具的结构图，它主要由旁通阀、 为迪纳单螺杆钻具的结构图 它主要由旁通阀、 马达（包括定子和转子）、万向轴及主轴等组成。 ）、万向轴及主轴等组成 马达（包括定子和转子）、万向轴及主轴等组成。 旁通阀装载钻具的顶部， 旁通阀装载钻具的顶部，它的作用是在下钻时允许钻 井液充入钻杆柱，起钻时允许钻井液从钻杆柱放空 井液充入钻杆柱， 在循环钻井液及钻具工作时， ，在循环钻井液及钻具工作时，关闭旁通阀的旁通 使钻井液全部进入螺杆钻具工作，而停泵时， 孔，使钻井液全部进入螺杆钻具工作，而停泵时， 旁通孔又会自动打开。 旁通孔又会自动打开。 马达部分是单螺杆钻具的最主要部件，它由螺杆（ 马达部分是单螺杆钻具的最主要部件，它由螺杆（转 和衬套（定子）两部分组成， 子）和衬套（定子）两部分组成，螺杆的材料为合 金钢，表面渡鉻，其断面是半径为R的圆 的圆， 金钢，表面渡鉻，其断面是半径为 的圆，螺杆可 认为是一系列的圆所组成的， 认为是一系列的圆所组成的，其各圆心的轨迹是以 偏心距e为半径 为螺距的柱面螺旋线 为半径、 为螺距的柱面螺旋线。 偏心距 为半径、l为螺距的柱面螺旋线。其形状很 像麻绳的一股。衬套由橡胶制成，其断面由两个半 像麻绳的一股。衬套由橡胶制成，
钻井工具培训教材PPT课件
电磁刹车等）、游动系统（包括钢丝绳、天车、游动滑车和大钩）以及 悬挂游动系统的井架。另外还有起下钻具操作使用的工具及设备（吊环、 吊卡、卡瓦、大钳、立根移运机构等）。
2. 旋转钻进系统：包括转盘和水龙头，井下配有钻杆柱和钻头，另外，丛
式井或定向井还需配备井下动力钻具，这就构成了旋转钻进系统。
3. 钻井液循环系统：包括钻井泵、地面高压管汇、钻井液净化及调配设备
传动系统：包括传动轴、锚头轴、滚筒轴、轴承、链轮、链条
控制系统：包括齿轮式牙嵌离合器、气动离合器、应急牙嵌离合器、司
钻操作台、手柄、踏板、控制阀件等
制动系统：包括刹把、刹带、刹车鼓 和涡磁刹车等
卷扬系统：包括主滚筒、付滚筒（捞砂滚筒）、上、卸扣锚头
润滑冷却系统：包括各链轮、链条的喷淋式润滑、滚动轴承的注油式润
7. 泥浆池液面显示仪：也叫泥浆池总体积仪，记录泥浆池液面高度。 8. 计量罐液面指示仪：记录起钻使用计量罐灌泥浆时，每次灌入井内的泥
浆量。
9. 大钳扭矩仪：指示大D钳oUc上unmiq扣eune扭tuidm矩: \0..6大.\2P8r小7o2je-的IcPtOW仪ShBa表le-，指导钻具上扣扭矩。 7
泥浆泵的分类：
a、按液缸数目分：有双缸泵、三缸泵等。 b、按一个活塞在液缸中往复一次吸入或排出液体的次数分，吸液或排
液一次的，称为单作用泵；两次的称为双作用泵。 c、按液缸的布置方式及相互位置分，有卧式泵、立式泵、V型泵和星形
泵等。 d、按活塞式样分，有活塞泵、柱塞泵等。
Unique id: 062872-IPOSB
（固控设备）等。
4. 动力系统：用来驱动绞车、钻井泵和转盘等工作机组的动力设备，按驱
动类别的不同，其动力设备可以是柴油机、交流电动机或直流电动机，
2. 旋转钻进系统：包括转盘和水龙头，井下配有钻杆柱和钻头，另外，丛
式井或定向井还需配备井下动力钻具，这就构成了旋转钻进系统。
3. 钻井液循环系统：包括钻井泵、地面高压管汇、钻井液净化及调配设备
传动系统：包括传动轴、锚头轴、滚筒轴、轴承、链轮、链条
控制系统：包括齿轮式牙嵌离合器、气动离合器、应急牙嵌离合器、司
钻操作台、手柄、踏板、控制阀件等
制动系统：包括刹把、刹带、刹车鼓 和涡磁刹车等
卷扬系统：包括主滚筒、付滚筒（捞砂滚筒）、上、卸扣锚头
润滑冷却系统：包括各链轮、链条的喷淋式润滑、滚动轴承的注油式润
7. 泥浆池液面显示仪：也叫泥浆池总体积仪，记录泥浆池液面高度。 8. 计量罐液面指示仪：记录起钻使用计量罐灌泥浆时，每次灌入井内的泥
浆量。
9. 大钳扭矩仪：指示大D钳oUc上unmiq扣eune扭tuidm矩: \0..6大.\2P8r小7o2je-的IcPtOW仪ShBa表le-，指导钻具上扣扭矩。 7
泥浆泵的分类：
a、按液缸数目分：有双缸泵、三缸泵等。 b、按一个活塞在液缸中往复一次吸入或排出液体的次数分，吸液或排
液一次的，称为单作用泵；两次的称为双作用泵。 c、按液缸的布置方式及相互位置分，有卧式泵、立式泵、V型泵和星形
泵等。 d、按活塞式样分，有活塞泵、柱塞泵等。
Unique id: 062872-IPOSB
（固控设备）等。
4. 动力系统：用来驱动绞车、钻井泵和转盘等工作机组的动力设备，按驱
动类别的不同，其动力设备可以是柴油机、交流电动机或直流电动机，
井下工具(全)课件ppt
8
φ76mm油管卡瓦捞筒
1、结构：上接头、壳体总成、密 封圈、卡瓦、控制环、引鞋。
2 、 规 范 ： 外 径 115mm 、 长 度 510mm。
3 、 用 途 ： 打 捞 φ76mm 油 管 本 体 。
4、原理：当卡瓦捞筒接触鱼顶时, 轻轻正转钻具，使鱼顶引入捞筒内, 下放钻具,鱼顶推动卡瓦上行,捞筒内 径变大,落鱼进入卡瓦内,上提钻具,促 使卡瓦外锯齿锥面与筒体内相应的 齿面发生移位，从而依靠筒体锥面 与卡瓦锥面的滑移，使卡瓦内径收 缩，卡住落鱼而捞出。
7
2021/3/10
冲砂凡尔
1、结构：上下接头、凡尔座、 凡尔、压簧、调节螺丝。 2 、 规 范 ： φ89.5mm×238mm 3、用途：冲砂、钻塞辅助工具 。 4、原理：连接与管柱之间，施 工时，泵入液体推动凡尔克服 弹簧的拉力使液体顺利通过， 停泵换单根时，凡尔依靠弹簧 的拉力自动关闭，切断流体上 返的通道。防止油管溢流和减 缓套管砂子的自由下沉速度。
12
2021/3/10
滑块捞矛
1、结构：上接头、捞矛杆、卡 瓦牙、滑轨、锁块、销钉、引鞋。
2 、 规 范 ： φ105mm×1000mm 、 φ105mm×650mm。
3、、用途：从管子内壁打捞管 类落物的专用工具。
4、原理：滑块捞矛与油管连接 ，当捞矛接触管类鱼顶时，下放油 管，卡瓦牙块靠摩擦作用力沿斜面 上行，捞矛直径变小，并顺利进入 鱼顶。然后轻轻上提油管，卡瓦牙 块在管壁摩擦力的作用下沿斜面下 行，捞矛杆直径变大，使卡瓦牙吃 入管子内壁，从而实现打捞的目的 。
3、用途：验套（检查套管内 径）。
4、原理：用油管或钻杆连接 蒋通井规下入套管内，依靠通井
规的标准外径尺寸，通过与否和
φ76mm油管卡瓦捞筒
1、结构：上接头、壳体总成、密 封圈、卡瓦、控制环、引鞋。
2 、 规 范 ： 外 径 115mm 、 长 度 510mm。
3 、 用 途 ： 打 捞 φ76mm 油 管 本 体 。
4、原理：当卡瓦捞筒接触鱼顶时, 轻轻正转钻具，使鱼顶引入捞筒内, 下放钻具,鱼顶推动卡瓦上行,捞筒内 径变大,落鱼进入卡瓦内,上提钻具,促 使卡瓦外锯齿锥面与筒体内相应的 齿面发生移位，从而依靠筒体锥面 与卡瓦锥面的滑移，使卡瓦内径收 缩，卡住落鱼而捞出。
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2021/3/10
冲砂凡尔
1、结构：上下接头、凡尔座、 凡尔、压簧、调节螺丝。 2 、 规 范 ： φ89.5mm×238mm 3、用途：冲砂、钻塞辅助工具 。 4、原理：连接与管柱之间，施 工时，泵入液体推动凡尔克服 弹簧的拉力使液体顺利通过， 停泵换单根时，凡尔依靠弹簧 的拉力自动关闭，切断流体上 返的通道。防止油管溢流和减 缓套管砂子的自由下沉速度。
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2021/3/10
滑块捞矛
1、结构：上接头、捞矛杆、卡 瓦牙、滑轨、锁块、销钉、引鞋。
2 、 规 范 ： φ105mm×1000mm 、 φ105mm×650mm。
3、、用途：从管子内壁打捞管 类落物的专用工具。
4、原理：滑块捞矛与油管连接 ，当捞矛接触管类鱼顶时，下放油 管，卡瓦牙块靠摩擦作用力沿斜面 上行，捞矛直径变小，并顺利进入 鱼顶。然后轻轻上提油管，卡瓦牙 块在管壁摩擦力的作用下沿斜面下 行，捞矛杆直径变大，使卡瓦牙吃 入管子内壁，从而实现打捞的目的 。
3、用途：验套（检查套管内 径）。
4、原理：用油管或钻杆连接 蒋通井规下入套管内，依靠通井
规的标准外径尺寸，通过与否和
2024版《钻井设备和工具》PPT课件
检查刹车油位、刹车片磨损情况，调整刹车系统，确保刹车性能良 好。
转向系统故障
检查转向油位、转向器磨损情况，调整转向系统，确保转向灵活、 稳定。
空调系统故障
检查制冷剂、压缩机、冷凝器等，清洗或更换空调滤清器，确保空调 系统正常工作。
PART 06
未来发展趋势及新技术应 用前景
REPORTING
智能化技术在钻井设备中的应用
记录管理
建立完善的设备和工具使用记录档案，为后 续的维修、保养和选型提供依据。
PART 05
常见故障诊断与处理措施
REPORTING
动力系统故障诊断与处理
发动机启动困难或无法启动
检查电池电量、点火系统、燃油系统等，确保发动机正常运转。
发动机功率不足
清洗或更换空气滤清器、燃油滤清器，检查点火系统、气门间隙等， 提高发动机功率。
钻头
牙轮钻头
01
利用牙轮滚动破碎岩石，适用于软到中硬地层。
金刚石钻头
02
采用人造金刚石聚晶复合片作为切削齿，适用于硬地层和研磨
性地层。
PDC钻头
03
采用聚晶金刚石复合片作为切削齿，适用于软到中硬地层，具
有高效、长寿命的特点。
钻杆与钻铤
钻杆
连接钻头与地面设备，传递扭矩和轴向力，分为方钻杆、钻杆和 加重钻杆等。
REPORTING
选择原则及注意事项
适应性原则
根据钻井工程需求，选择适应地 层特性、井身结构、钻井工艺等
要求的设备和工具。
先进性原则
优先选择技术先进、性能稳定、 效率高的设备和工具，提高钻井 速度和成功率。
经济性原则
在满足钻井需求的前提下，综合 考虑设备购置、使用、维护等成 本，选择性价比高的产品。
转向系统故障
检查转向油位、转向器磨损情况，调整转向系统，确保转向灵活、 稳定。
空调系统故障
检查制冷剂、压缩机、冷凝器等，清洗或更换空调滤清器，确保空调 系统正常工作。
PART 06
未来发展趋势及新技术应 用前景
REPORTING
智能化技术在钻井设备中的应用
记录管理
建立完善的设备和工具使用记录档案，为后 续的维修、保养和选型提供依据。
PART 05
常见故障诊断与处理措施
REPORTING
动力系统故障诊断与处理
发动机启动困难或无法启动
检查电池电量、点火系统、燃油系统等，确保发动机正常运转。
发动机功率不足
清洗或更换空气滤清器、燃油滤清器，检查点火系统、气门间隙等， 提高发动机功率。
钻头
牙轮钻头
01
利用牙轮滚动破碎岩石，适用于软到中硬地层。
金刚石钻头
02
采用人造金刚石聚晶复合片作为切削齿，适用于硬地层和研磨
性地层。
PDC钻头
03
采用聚晶金刚石复合片作为切削齿，适用于软到中硬地层，具
有高效、长寿命的特点。
钻杆与钻铤
钻杆
连接钻头与地面设备，传递扭矩和轴向力，分为方钻杆、钻杆和 加重钻杆等。
REPORTING
选择原则及注意事项
适应性原则
根据钻井工程需求，选择适应地 层特性、井身结构、钻井工艺等
要求的设备和工具。
先进性原则
优先选择技术先进、性能稳定、 效率高的设备和工具，提高钻井 速度和成功率。
经济性原则
在满足钻井需求的前提下，综合 考虑设备购置、使用、维护等成 本，选择性价比高的产品。
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3、循环润滑装置的设计
（1）循环润滑装置的工作原理
在输入齿轮轴上端的两轴承间设置有螺旋套，螺旋套与输入轴通过键 联接，相对应的壳体内表面是具有内螺旋面的专门衬套。螺旋套与衬套连续 啮合，沿着轴向将内螺旋面和螺旋套外表面形成一个个密封腔，随着输入轴 的旋转，密封腔不断向前移动，推动润滑油在减速器内的闭合油道循环润滑
（4）P c v
（5）泄露量 （6）摩擦功耗
10ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三.行星齿轮系统的动力学分析、行星架的有限元分析
（1）行星齿轮传动系统的模态分析，以便得到齿轮系统的振动 特性（各阶频率和相应振型）；
（2）ADAMS中进行行星齿轮传动系统的动力学仿真分析，以得到 轮齿间啮合力的分布情况；
11
（3）行星架的有限元分析
最下端轴密封
3
二、井下减速器主要部分结构设计
1、用于獾式钻井的行星齿轮减速器主要设计参数和要求 2、行星齿轮传动的设计和计算 3、循环润滑装置的设计 4、太阳轮齿轮轴和行星架间的端面密封设计
4
行星齿轮减速器的总体装配图
5
1、用于獾式钻井的行星齿轮减速器主要设计参数和要求
（1）行星齿轮减速器的主要设计参数 外径、内径、减速比、级数、长度等；
（2）设计要求（为螺旋输送提供通道、密封要求）
2、行星齿轮传动的设计和计算
（1） 齿轮材料、热处理、精度等级及强度极限；
（2） 相关参数计算（斜齿轮结构参数、端面重合度、中心距、扭矩 等）； （3） 强度校核
齿面接触疲劳强度的校核、齿根弯曲疲劳强 度的校核； （4） 齿轮装配验算（同心、装配、邻接条件）、三维结构图； 6
用于獾式钻井新技术的井下电动钻具 设计研究
汇报人：杨涛
1
论文总体内容
一.总体结构设计 二.行星齿轮减速器主要部分结构设计 三.行星齿轮系统的动力学分析 四.电机散热建模及仿真
五.结论
2
一、井下电动钻具总体结构
1.1 电动钻具总体结构示意图
储油补偿密封系统
电机
行星齿轮减速器 主轴（中空通道） 支承节
14
4.2 电机热源的计算
（1）定子铁耗 PFe 191.11W
（2）定子绕组损耗 PCu1896.9W
（3）转子导条的损耗 PAl2364.54W
（4）机械损耗、杂散损耗
Pfw 68.25W
PS 39.6W
15
4.3 电动钻具机壳外表面、空心轴内表面散热系数
假设钻具周围井筒温度为80°C，獾式钻井时整个井筒全充满井液，计算在此工况 下的对流换热系数； （1）对80°C水作为冷却介质时的温度升高
70 50
22 8
41 77
4.2 主要结构设计
（1）摩擦副的设计
宽b 8mm
外径 补偿 环 内径
高
67mm 51mm 11mm
宽b
外径 非补偿
环
内径
高
（2）弹簧设计
10
19mm 78mm 40mm 10mm
51
67
15
5 5 33 6
9
4.3端面密封主要参数的计算
（1）端面液膜压力 （2）载荷系数 （3）介质侧端面比压
P Q C
（2）定性温度及定性温度时的相关物理常数
（3）雷诺数 R e
（4）努谢尔特数 N u f
（5）表面散热系数
1d eN uf680 .5 .0 3 1 6 0 24.3682.96Wm 2K2d eN uf68.0 5. 01 3024.3699.55Wm 2K 16
4.4 电机三维稳态温度场计算的数学模型
（2）基本参数的确定
参数：衬套外径、衬套导程、衬套工作部分长度、螺旋套直径、偏心距、 单级压差、排量、进出口压差；
7
（3）螺旋套、衬套的结构 （3.1）螺旋套螺旋面、衬套内螺旋面的形成原理 （3.2）三维结构
8
4、太阳轮齿轮轴和行星架间的端面密封设计
4.1 端面密封总体结构设计
5
10
12
3
8 54
12
四、电机散热建模及仿真
电机结构及主要参数
（1）基本结构： 定子、转子、止推轴承等
（2）主要参数： 定子内外径、转子内外径、
铁心有效长度等；
13
4.1 电机内油路循环结构示意图
1-电机外壳； 2-止推轴承； 3-空心电机轴； 4-气隙； 5-定子； 6-转子； 7-中间接头； 8-上导壳； 9-叶轮； 10-下导壳； 11-压紧环； 12-散热壳； 13-轴壁厚部分轴向流道； 14-径向通孔；15-机械密封
热传导方程和边界条件：
x
2T x2
y
2T y 2
z
2T z 2
q
T x, y , z s1 T1
T n
s2
T Tf
采用六节点三棱柱单元，推导出单元对应的传导矩阵K 、节点热载荷列向量F ， 因而构造出相应的代数方程组 KTF
17
4.5 仿真分析
18
19
目前工作
（1）进行行星齿轮传动系统的动力学分析； （2）在FLUENT中进行参数的调整，来比较流速、散热外
壳长度、散热系数等对出口温度的影响；
创新点：
在散热外壳环形空间装一个相变材料储热腔， 最终解决电机散热问题；需要进一步研究。
20
谢谢
请批评指正
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