石油钻机发电系统分解
50D钻机电控系统简介
ZJ50(70)D钻机电传动系统为由交流控制装置(GEN柜)、直流控制装置(SCR柜)、司钻控制台、PLC系统、交流电动机控制中心 (MCC)及电磁刹车控制器等主要部分组成。
电传动系统分布图如图1-1所示。
图1－1 ZJ50（70）D钻机电传动系统分布图上述装置中，司钻控制台放置在钻台上，其余设备都放置在电控房内。
交流控制装置共有3个(或4个)GEN柜，分别对柴油发电机进行控制，并进行上线(并网)发电。
在其负荷允许的范围内，保证输出600V，50Hz的交流电压。
各发电机可按工况需要，全部或任意两台以上上线运行时，负荷都能均衡分配，负荷转移平稳，能承受钻机的负荷特性和直流电动机启动时的冲击。
直流控制装置共有3个(或4个以上)SCR整流柜，分别将600V交流电压整流成0～750V连续可调的直流电压，并通过各柜中的直流接触器切换，以一拖二的驱动方式分别驱动泥浆泵(MP)，绞车(DW)，转盘(RT)和顶驱(TD)。
绞车和转盘电动机具有正反转功能。
转盘扭矩限制可在0～100%范围内任意调节。
绞车和泥浆泵均由两台电动机驱动，运行时负荷均衡，转速同步。
司钻控制台通过高性能的PLC控制，供司钻在钻井作业中进行各项操作，同时对控制系统的主要设备运行状态进行监控。
交流电动机控制中心的主要功能是对井场的钻台、泥浆泵房、泥浆循环罐区、油罐区、压气机房和水罐区等区域的交流电动机进行控制，并给井场提供照明电源。
交流电动机控制中心的电源来自一台变比为600V/400V的干式变压器。
若井场需要设置辅助发电机组，可在MCC柜配置辅助发电机组投入380V母线的接口。
电磁刹车装置给绞车在下钻作业中提供电磁制动力矩。
电控系统安装在一个具有撬座的房子内，系统与各外部设备的电缆电传动系统的动力配置，输出特性，控制操作和保护功能均能满足5000m(7000m)石油钻机的工作参数、性能和钻机工艺的要求。
系统采用防爆、防震、防潮和防火等措施，符合安全要求。
石油钻井机工作原理
石油钻井机工作原理石油钻井机是一种复杂的机械设备，用于在地层中钻探油井或气井。
其工作原理可以概括为以下几个核心部分：1. 动力系统：石油钻井机通常配备有强大的动力源，如柴油发动机、电动机或燃气轮机等，它们为整个钻井作业提供所需的能量。
2. 旋转系统：通过传动装置将动力传递给转盘，转盘带动钻杆及连接在钻杆底部的钻头进行高速旋转。
钻头利用切削、研磨等方式破碎地下岩石。
3. 起升系统：包括井架、天车、绞车和游动滑车等组件。
绞车通过钢丝绳（或链条）拉动大钩，从而实现钻具（包括钻杆、钻铤等）的起下动作，以便于更换钻头或者加深井眼。
4. 钻井液循环系统：泥浆泵（也称为钻井泵）将钻井液（通常是经过处理的水、泥浆或其它流体混合物）压入钻杆内腔，然后从钻头喷嘴喷出，以冷却钻头、润滑钻柱并携带破碎后的岩石颗粒返回地面。
在某些情况下，采用泵吸反循环方式，即通过钻杆内部形成的负压将破碎的岩屑吸入钻杆，并由泥浆泵排出到沉淀池，经分离处理后循环使用。
5. 控制系统和监测显示仪表：钻井过程中的各种参数，如钻压、扭矩、深度、钻井液性能等，均受到严格监控和控制，以确保钻井操作的安全性和有效性。
6. 辅助设备系统：这包括固控设备（用于处理和回收钻井液）、井控设备（防止井喷事故）、压缩空气系统（供气动工具使用）、液压系统以及供电系统等。
总的来说，石油钻机通过钻进、冷却润滑、钻井液循环等步骤，将地下的岩石层削碎并将油气储层暴露出来，从而实现石油和天然气的提取。
此外，石油钻井机还可以采用旋冲钻井技术，通过在钻头顶端设置冲击器装置，利用动力源给冲击器施加压力，使钻头持续旋转并产生更大的冲击力，从而快速击碎岩石，提高钻进效果。
同时，冲击器的工作内容也是旋冲钻井技术的关键部分，其工作原理是将系统力直接作用到钻头结构上，与防回水的动力联合，产生更大的冲击力，并将扭矩传输到钻头上。
在电力驱动方面，石油钻井机通常采用直流电动机进行驱动，通过通电导体在磁场中受电磁力的作用实现连续供电。
2024版石油钻井八大系统(PPT课件)
石油钻井八大系统(PPT课件)目录CATALOGUE•钻井系统概述•八大系统详解•钻井设备介绍•钻井技术探讨•现场操作与安全管理•未来发展趋势预测01CATALOGUE钻井系统概述钻井定义与分类钻井定义利用机械设备，将地层钻成具有一定深度和直径的圆柱形孔眼的工程作业。
钻井分类根据钻井目的和方式不同，可分为地质勘探井、工业油气井、水文地质井、地热井等。
钻井工艺流程包括井场平整、设备安装调试、钻具组合等。
使用钻头破碎岩石，形成井眼。
在井眼内下入套管，并注入水泥浆封固套管与井壁之间的环形空间。
包括井口装置安装、试油测试等作业，最终完成钻井工程。
钻前准备钻进固井完井提供钻进所需的旋转动力和起升动力，是整个钻井系统的核心。
钻机钻具泥浆系统包括钻头、钻铤、钻杆等，用于传递扭矩、破碎岩石并引导井眼轨迹。
由泥浆泵、泥浆池、泥浆净化设备等组成，用于循环泥浆以冷却钻头、携带岩屑并维持井壁稳定。
030201固控系统动力系统控制系统安全防护系统01020304通过振动筛、除砂器、除泥器等设备对泥浆进行净化处理，保证泥浆性能稳定。
为钻机提供动力，包括柴油机、电动机等。
对钻机各部件进行集中控制，实现自动化或半自动化操作。
包括防喷器、防火器材等，确保钻井作业安全进行。
02CATALOGUE八大系统详解钻头、钻柱、转盘、驱动装置等组成提供钻头的旋转动力，破碎岩石，形成井眼功能旋转速度控制、扭矩控制、防卡钻技术等关键技术旋转系统循环系统组成泥浆泵、泥浆管线、泥浆池、钻头等功能循环钻井液，携带岩屑，冷却钻头，稳定井壁关键技术泥浆性能控制、循环压力控制、防漏防喷技术等柴油机、电动机、发电机、传动装置等组成提供钻井所需的动力，驱动各系统运转功能动力匹配技术、节能技术、排放控制技术等关键技术组成天车、游车、大钩、绞车等功能起升和下放钻具，控制钻压，实现钻进和起下钻作业关键技术起升力控制、防碰防顿技术、自动化控制技术等功能控制各系统的运行，实现钻井过程的自动化和智能化组成司钻控制台、电气控制系统、液压控制系统等关键技术控制系统集成技术、故障诊断技术、远程监控技术等03关键技术传动效率控制技术、减振降噪技术、可靠性设计等01组成变速箱、传动轴、万向节等02功能传递动力和扭矩，实现各系统的协同工作1 2 3井口装置、防喷器、压井管汇等组成控制井口压力，防止井喷和井漏，确保钻井安全功能井控装置设计技术、井控工艺技术、应急处理技术等关键技术组成振动筛、除砂器、除泥器、离心机等功能清除钻井液中的固相颗粒，维护钻井液性能，提高钻井效率关键技术固控设备选型技术、固控工艺流程设计技术、固控效果评价技术等03CATALOGUE钻井设备介绍钻机类型及特点陆地钻机适用于陆地石油钻井，稳定性好，移动方便。
钻机八大系统
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。
(完整版)钻机八大系统组成及作用
钻机定义石油钻井的地面配套设备称为钻机，石油钻机是由多种机器设备组成的一套大功率重型联合工作机组。
钻机八大系统（1）起升系统组成：天车、游车、大钩、绞车、滚筒、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等井口工具。
作用：下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其它井下设备进、出井眼；起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。
（2）旋转系统组成：转盘、水龙头、钻头、钻柱。
作用：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。
（3）循环系统组成：泥浆泵、地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备。
其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括振动筛、除砂器、除泥器、离心机等。
作用：从井底清除岩屑；冷却钻头和润滑钻具。
泥浆泵号称钻机的“心脏”泥浆的循环流程：泥浆泵－地面高压管汇－立管－水龙带－水龙头－钻柱（方钻杆、钻杆、钻铤）－钻头－环形空间－地面排出管线－固控设备－泥浆池－泥浆泵起升系统、循环系统和旋转系统是钻机的三大工作机组（4）动力系统组成：柴油机、电动机。
作用：为整套机组（三大工作机组及其他辅助机组）提供能量。
（5）传动系统组成：联轴器、离合器、变速箱、皮带传动、链条传动等装置作用：把动力传递给泥浆泵、绞车和转盘（三大工作机）（6）控制系统组成：机械控制、气控制、电控制和液控制等。
作用：控制各系统、设备按工艺要求进行。
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。
（7）钻机底座系统组成：钻台底座、机房底座。
作用：支撑和安装各钻井设备和工具，提供钻井操作场所，方便钻机设备的移运。
（8）辅助设备系统组成：供气设备、辅助发电设备、井口防喷设备、钻鼠洞设备及辅助起重设备等。
作用：协助主系统工作，保证钻井的安全和正常进行。
第2节 旋转钻机的六大系统
用真空泵抽吸作用， 在真空罐内造成负压 区，泥浆在外界大气 压的作用下，通过吸 入管进入空心轴，再 从空心轴窗口向四周 喷射，与罐壁发生碰 撞，破碎气泡，使气 液分离，气体被真空 泵抽出，液体则在叶 轮的旋转作用下，从 排出管排至泥浆罐中。
除砂器及除泥器 • 主要结构：
旋流器
旋流除砂器
旋流除泥器
旋 流 器：
钻井液液气分离器也是气浸钻井 液除气的专用设备，属常压除气 范畴，基于常压除气原理，不过 它是处理气浸钻井液的初级脱气 设备，与除气器的主要区别在于 它主要用于清除环空钻井液喷出 来的直径≥3mm 的大气泡。
大气泡是指大部分充满井眼环空某 段的钻井液的膨胀性气体，其直径 大约为3-25mm 。这些大气泡引起 井涌，甚至喷出转盘表面。
水龙头
顶驱系统
钻井装备 旋转系统-水龙头、方钻杆与转盘（或顶驱）
4 循环系统 – 功能： • 通过泥浆循环清洗井底 岩屑； • 同时冷却钻头、润滑钻 具。 – 组成：泥浆泵、泥浆净化 装置和泥浆槽、泥浆罐。
立管
水龙头 水龙带
泥浆泵方Βιβλιοθήκη 排出 管线洗 井钻 杆
液 吸入管线 返
出
钻 柱
管
环
线
空
井 壁
1 动力系统
发电房
发电机组
MCC 钻井交流电动机控制中心
SCR-直流钻机的电控房
2 起升系统 – 功能：下放、悬吊或 起升钻柱、套管柱和 其他井下设备。 – 组成：井架、天车、 游动滑车、大绳、大 钩及绞车。
钻井装备
起升系统-井架、绞车、天车、游车和钢丝绳
天 车
游 车
绞 车
3 旋转系统 – 功能：给钻头提供破岩 扭矩；旋转钻柱；接、 卸钻柱和钻具。 – 组成：水龙头和转盘。
石油钻井八大系统[知识探索]
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峰谷文书
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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
石油钻机主要组成
现代钻井系统组成
动力系统 提升系统 旋转系统 循环系统 井控系统
1.动力系统 1.动力系统
柴油机(黄色 直接驱动发 柴油机 黄色)直接驱动发 黄色 电机给钻井设备提供电能
电动机驱动泥浆泵工作 (顶部装置为发电机降温 顶部装置为发电机降温) 顶部装置为发电机降温
电力传输动力系统
死绳锚 绞车
存储滚筒
2.提升系统 2.提升系统
绞车由带钢丝绳的滚筒、 绞车由带钢丝绳的滚筒、 猫头轴、离合器、 猫头轴、离合器、换向齿 轮-链条及刹车装置组成 链条及刹车装置组成
猫头分为摩擦式猫 头和自动猫头
提升系统→ 提升系统→绞车与猫头
2.提升系统 2.提升系统 提 升 系 统 ↓ 天 车 | 游 车 | 钢 丝 绳
旋转装置
→钻头
PDC钻头 PDC钻头
取 芯 钻 头
旋转装置
三牙轮钻头
新 钻 头 正 准 备 入 井 钻 井 液 高 速 流 过 喷 嘴
旋转装置
→井下钻具旋转方式 钻柱扭振 钻柱横振 钻 柱 纵 振
4.循环系统 4.循环系统
水龙带 泥浆泵 水龙头
泥浆泵
加重装置
立管 排出管线 方钻杆
泥浆池
钻柱
立管
谢谢大家
1.动力系统 1.动力系统
皮带传递动力带动 上部的泥浆泵工作
几台发动机的链条及 齿轮组装在金属盒内
机械传输动力系统
天车 死绳
2.提升系统 2.提升系统
旋 转 钻 井 平 台 提 升 系 统
快绳 钻绳 游车 滚筒 大钩
不论钻井平台是以 电能还是机械传输动 力，目的都是为了钻 井，所以提升系统必 不可少。 不可少。一般提升系 统由绞车、滚筒、 统由绞车、滚筒、井 天车、 架、天车、游车和钢 丝绳组成。 丝绳组成。
石油钻井系统
石油钻井系统一般情况下，钻井系统被砍成了八大块：提升系统、旋转系统、循环系统、传动系统、驱动系统、控制系统、辅助系统。
所谓提升系统，主要包括了Drawworks, crown block，travelling block，swivel, hook这几样东西,这几个货长相如下：所谓旋转系统，以前讲的是水龙头和转盘，但是现在这个玩意儿基本是个摆设了，钻井都用顶驱从上面这张照片上中间那一大坨黄色的东西就是顶驱了……等一下，突然发现我并不擅长按着教材的思路去讲，还是按我自己的感觉随便讲比较那个……大致是这样王二麻子一大早就从床上爬起来，开着他50m³的柴油罐罐车高高兴兴的往二道沟三号井场去。
他一边嚼着油条，一边盘算李队长这个月给他抽多少柴油。
前天晚上他又请队长去旁边的白马村里喝了几斤江津五粮液。
那天给马丽丽的钱没白花啊，据说把李队的腰都要崩断了，领导必须很满意啊！想到这，王二麻子不由得兴奋地搓起了手……苟曰的，老子今天晚上也要去会会这个妖精！王二麻子到了队上，管后勤的老秦把车招呼靠到了柴油罐上，拉过管子接上泵就开始倒油了。
王二麻子给他散了一根烟，就直接去队长板房敲门了。
叫了几声，门支拉一声开了，王二麻子抢进去一看，李队正躺在床上抽烟呢。
见他进来，领导开腔了“ 苟曰的二麻子，你给老子那天晚上找的女娃是哪里来的，把老子的老腰都要盘断老”。
“嘿嘿，李队，那是你老人家身体好，雄起老撒“ 王二麻子脸都快笑裂了，”那个这个月的柴油钱，你看给返几个点？”“ 曹，老子就晓得你一天净想得这些，老规矩20个点，你一天把事情给老子办利索了”“ 要得，要的，领导你放心” ……………………话分两头，书讲两边这边柴油倒进了柴油罐，队上的人就开始把油往日用油罐里面倒，这个罐子小，一般就5,6个方，带了一套滤子，这样灌到柴油发电机的柴油就会比较清洁。
上次滤子堵了，motor man 霍二哥这个懒怂半天没换，结果把柴油机都差点搞毁了，本来队上就穷，以前用的都是volvo,现在好不容易换了4台CAT 3512B柴油发电机，还弄这事，李队差点没把老霍给劈了。
1. 石油地震钻机的基本组成
1
• 旋转系统的作用是转动钻具, 破碎岩石和协助接卸钻具等。
• 旋转系统主要由动力头组成 2
1.循环系统主要由泥浆泵或空压机、 循环管路、洗井介质等组成。 2.洗井介质的主要作用:一是为了及 时将井底已破碎的岩石清理出井筒而 保持正常连续钻进;二是冷却钻具,延 长钻具的使用寿命。
1.提升系统的作用是起下 钻具,以便于完成钻进、完钻、 换钻头、下套管及处理钻井事 故等。 2.提升系统主要由加压轴、 涡轮减速箱、链条、链轮及井 架等组成。
石油地震钻机的基本组成
——以 WTZ——以 WTZ-50J 型钻机为例
掌握石油地震钻机的基本结构是"四懂三会"的 要求。掌握旋转钻进系统、循环系统、提升系统、 动力系统、传动系统、监控系统和钻机平台七大部 分的工作原理。
准备工作
WTZ-50J型钻机1台。
根据钻井工艺中钻进、洗井、起 下钻具各工序以及处理钻井事故的 要求,整套钻机由旋转钻进系统、循 环系统、提升系统、动力系统、传 动系统、监控系统和钻机平台七大 部分组成。
1.动力系统的作用是为钻机的各运动 系统提供足够的动力。 2.动力系统一般由柴油机、汽油机、 汽车发动机等担任。
1. 传动系统的主要作用是连接 旋转系统、循环系统、提升系统, 将动力系统的能量传递和分配给 各工作系统。 2. 液压钻机主要由分动箱、链 轮箱、液压泵、液压马达和液压 管路等组成。
1.监控系统的作用是监视和监测钻机 各部分的工作状况,指挥和协调各系 统的工作。 2.监控系统主要由各种观察仪表、电 控制设施、机械控制设施、气动或液 动设施等组成。
钻机平台就是提供给主要钻机系统和 部件的安装基础,使它们有机地结合 在一起,形成一套完整的钻机设备。
演示结束后,应清理现场。
第一章 石油钻机概述
石
油
钻
采
机
械
主讲：马卫国
第一章：石油钻机概论——钻机载荷特性
钻机载荷：大钩载荷、转盘载荷、钻井泵载荷 大钩载荷： 钻进和起下钻过程中吊卡、钻具、钻 压等载荷。按钻头周期和全井周期呈现规 律性。
石
油
钻
采
机
械
主讲：马卫国
第一章：石油钻机概论——钻机的组成与类型
10、钻台工具和井口机械自动化设备 作用：用于在钻台上起下钻具、排放钻具的 专用工具。 组成：三吊一卡（吊环、吊卡、吊钳、卡瓦） 液气大钳（钻杆钳、套管钳） 自动卡瓦、自动吊卡 铁钻工、钻杆排放装置 二层台液压排放装置
石
油
钻
采
机
械
主讲：马卫国
石
油
钻
采
机
钻机总图
械
主讲：马卫国
第一章：石油钻机概论——钻机的组成与类型
石
组成： 十大部分 1、起升系统－ 2、旋转系统－ 3、循环系统－ 4、动力系统－ 5、传动系统－ 6、控制系统－ 7、底 座－ 8、井控系统－ 9、辅助设备－ 10、钻台操作 设备
油
钻
采
机
械
主讲：马卫国
石
油
钻
采
机
械
主讲：马卫国
采
机
械
主讲：马卫国
第一章：石油钻机概论——钻机的组成与类型
循环系统组成： 钻井泵 高压管汇（地面管汇、高压立管） 钻井液处理系统（泥浆罐、固控设备、 泥浆调配设备）
石
油
钻
采
机
械
主讲：马卫国
石
油
钻
采
机
械
主讲：马卫国
石油钻机采油设备组成结构系统介绍
马达控制中心MCC
7.底座
作用：承载安装各工作机组
组成：钻台底座（井架底座）-承载绞车，转盘，井架等）
机房底座-承载发动机，传动机组，（绞车）；
汽车底盘-车转钻机
拖车底盘-拖挂钻机
8．井控系统
作用：控制井喷
组成：防喷器组-单闸板，双闸板，环形备
作用：为钻机各工作机组正常工作配备的必要的辅助设备；
组成：气源装置-空气压缩机，空气净化系统，储气罐等；
辅助发电机组及井场电路系统-固控设备电源，井场照明及其电源
辅助起重设备-液压或气动小绞车；
活动房-材料房，工程师房（地质），甲方监督等；
油水罐-柴油罐，机油罐，水罐等
2.旋转系统
作用：旋转钻具（在钻压作用下旋转钻具破碎岩石）
组成：转盘；水龙头
3.循环系统
作用：循环钻井液以连续高效钻井
钻井液的主要作用：
及时清除井底破碎的钻屑并将钻屑携带至地面，冷却钻头，稳定井壁，控制地层压力等。
循环系统组成：钻井泵，高压管汇（地面管汇，高压立管）
钻井液处理系统（泥浆罐，固控设备，泥浆调配设备）
10．钻台工具和井口机械自动化设备
作用：用于在钻台上起下钻具，排放钻具的专用工具。
组成：三吊一卡（吊环，吊卡，吊钳，卡瓦）
液气大钳（钻杆钳，套管钳）
自动卡瓦，自动吊卡
铁钻工，钻杆排放装置
二层台液压排放装置
钻机类型
一.按钻井方法分类：1.冲击钻机（顿钻钻机）2.地面驱动旋转钻机3.井下驱动钻机
二.按钻井深度分类：决定钻机能力的参数—钻井深度，大沟负荷
在泵压和排量一定时，由于泵的往复运动，曲柄轴的扭矩呈周期性变化。
钻井动力系统
钻井动力系统是一种重要的石油钻探工具，作为直接为钻探工作提供动力并保障井下安全的关键设备，其作用不言而喻。
一般而言，可以分为四个部分：减速器、变速器、离合器和液压系统。
本文主要探究的原理及其应用技术。
一、的主要原理的主要原理是将电动机的动力转化为旋转力矩，从而推动钻头在地下岩层中作业。
钻井机的电动机会驱动减速器，使其达到所需的速度，随后是变速器、离合器等，将转速调整到适当的程度。
液压系统部分一般由泵、液压缸、阀门等组成，主要作用是为钻井机提供动力和保证钻杆和钻头之间扭矩的传递。
二、的应用技术1、智能化控制技术的智能化控制技术是钻井行业的重要进步之一。
目前，国内外许多公司已经开始利用物联网、大数据等技术对进行智能化升级，实现了远程监控、智能诊断、自主决策等功能，使钻井过程更为高效、安全。
2、应力损伤监测技术应力损伤监测技术是利用传感器、信号处理等技术对钻井系统进行实时监控、预警及防护的一种重要技术手段。
这种技术采用实时监测的方式，监测各种应力和损伤，从而有效地帮助工作人员及时判定危险信号。
3、降低能耗技术是一个高能耗的设备，为了降低消耗，钻井行业需要提高的能效。
在这方面，主要的技术手段包括：采用高效电机、降低摩擦、优化阀门等组件的结构和工艺。
4、协同创新技术协同创新技术是一种现代化的技术手段，既可以提高整体的创新效率，也可以提高其竞争力。
钻井行业需要通过完善市场体制，鼓励企业间开展合作，强化企业创新能力，从而将协同创新技术充分应用到的改进中。
三、的应用前景目前，随着国内外油气资源开发的进一步加强，钻井行业依旧是十分活跃的行业之一。
而作为油气资源开发的重要工具，钻探动力系统的使用也将在未来数年内进一步增加。
未来的钻探系统将力求更加智能、更加绿色，不断推动油气资源开发的进步。
总之，是石油钻探领域的重要组成部分，它的应用及改进将为油气资源的开发提供更多的可能。
在未来，我们可以看到更加先进、智能、绿色的为钻探工作提供更加安全、高效、可持续的支持。
石油钻机采油设备组成结构系统介绍
作用：为绞车，转盘，钻井泵提供动力
组成：柴油机或柴油机发电机，电动机；
5.传动系统
作用：把柴油机或柴油机发电机组的动力分配到各个工作机组
组成：机械传动-减速，液力传动，并车和分动，变速等
电气传动-可控硅直流传动SCR/交流变频传动VFD
液压传动
6.控制系统
作用：指挥各系统协调工作。
组成：电，气，液控制管，线路，各种控制阀门，离合器；
在一个钻头周期内，大钩载荷变化分为三个阶段（下钻-钻进-起钻）。
全井周期：
指从开始钻井到完钻的全过程。
大钩载荷与井深成正比。
转盘载荷：
指钻井过程中转盘驱动钻具旋转是承受的扭转振动载荷；
另外，在起下钻过程中，转盘悬挂钻具重量或套管重量承受的静载荷。
特性：不稳定，随井深增加而增大。
钻井泵载荷：
钻井过程中钻井泵的泵压随井深增加而加大；
石油钻机组成介绍
石油钻机：
是用于石油天然气钻井的专业机械，是由多台设备组成的一套联合机组。
主要包括动力机组，动力传动机组，提升设备，旋转设备，循环设备，
仪器仪表及控制系统等
石油钻机组成：十大部分
1.起升系统：
作用：起下钻具，下套管，控制钻进;
组成：绞车（主滚筒，辅助滚筒，主刹车，辅助刹车）；
游动系统（天车，游动滑车，钢丝绳）；大钩；井架
2.旋转系统
作用：旋转钻具（在钻压作用下旋转钻具破碎岩石）
组成：转盘；水龙头
3.循环系统
作用：循环钻井液以连续高效钻井
钻井液的主要作用：
及时清除井底破碎的钻屑并将钻屑携带至地面，冷却钻头，稳定井壁，控制地层压力等。
循环系统组成：钻井泵，高压管汇（地面管汇，高压立管）
石油钻机电气介绍
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二、变频交流电驱动钻机
随着变频技术的成熟以及大功率变频器的广泛应用，变 频交流电驱动钻机逐步得到推广应用。
1、动力分配
三台G12V190PZLG-3 柴油机机（810kW/1300r/min ） 械并车带动主发电机（1000kw /400V）发交流电，两台辅 助柴油机分别带400kW和100kw的辅助发电机组发交流电。
形成可燃性粉尘与空气混合物和／或可能形成无法控制和极厚的粉 尘与空气混合物和／或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及 容器内部。 21区：在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空 气混合物但未划入20区的场所。 该区域包括，与充入或排放粉尘点直接相邻的场所、出现粉尘层和正 常情况下可能操作情况下可能产生可燃浓度的可燃性粉尘与空气 混合物的场所。 22区在异常条件下．可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可 燃性粉尘偶尔出现堆积或可能存在层并且产生可燃性粉尘空气混合 物的场所。如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分 为21区。 注：0区一般只存在于密闭的容器，贮罐等内部气体空间，在实际设计 过程中1区也很少存在，大多数情况属于2区。
交流电动机的调速方法： （1）变频调速——改变交流电的频率，实现转速的连续调节。
（2）对于饶线转子电机，在转子电路中串多级电阻，实现有级调 速。
（3）变极调速——通常采用改变定子绕组的接法来改变电机的极 数。极数增多，转速越低。（此法只适用于特制的多速电动机）
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典型钻机电力驱动与传动
一、直流电驱动钻机
• 5．可防止粉尘的的危害。
• 6．完全防止粉尘的危害
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• PLC可编程逻辑控制器
西门子S7-200系列PLC具有体积小、扩展性强、价格低廉等优点， 可完美的满足小规模的控制要求。 它是发电控制系统的逻辑控制中心，实现柴油发电机的由停机到怠 速、满速、发电、并网的控制切换。可实现系统的紧急停车、故障报警、 运行指示等功能。
• ABB空气断路器
发电系统输出供电断路器，ABB SACE公司 制造的低压空气断路器是当今市场上能找到的
2301A可以和伍德沃德的SPM-D11同步器负荷
传感器及其他发电控制设备相匹配，可实现 几台并网机组之间有功负荷均衡。
• 调压器
数字调压器采用西门子6RA70系列直流调速 装置，用以控制发电机励磁电流的大小，与电 子调速器2301A共同构成一个转速电流的双闭环 系统，从而在系统负荷发生波动时，能够使发 电机的电压稳定在600V，电网的频率稳定在
最顶级的产品。具有结构坚固、安全可靠、完
善的智能保护功能等诸多优点，根据系统需要， 断路器配有电动机储能装置，由PLC控制合闸/ 分闸，无须人工操作。在正常状态下，只需操 作门板上一个旋钮开关，就可以控制发电机的 启动发电、并网合闸。
• 稳压电源
包括AC220V稳压电源UPS及DC24V开关电源。 UPS电源进线安装了交流滤波器，为6RA70直流 调速装置提供稳定纯净的交流电源，确保发电 机励磁电流可稳定控制；开关电源为控制系统
依据发电机额定电流整定 2.5倍发电机额定电流 ≥95%发电机额定功率
• 电流限制:
≥95%发电机额定电流
• 三、项目的部件构成及关键技术 调速器
正向动作型 ( 分正向和反向动作型两种 , 正向型 : 执行器的输出大小和控制器的输出 电流成正比反向型则成反比)电子调速器 2301A，与CAT35系列柴油机、执行器以及测 速磁头共同组成速度调节系统。以达到柴油 机转速稳定即发电机频率稳定的目的。
全面的监视仪表。
• 变压器
发电控制系统变压器根据其各自功能 不同分为：励磁变压器、测量变压器、反
馈变压器、同期变压器、电源变压器；它
们在系统中各 •
1 发电机组 1.1 启动前的准备 启动前，首先按柴油机起动规程检查油、汽、水及柴油机各个有关部件。 然后按以下规程检查: (1) 打开柜门，合上UPS电源开关，操作“运行开关”S1至“怠速”位置， 投控制电源，“电源管理器”屏幕闪烁，调压器、PLC、电力仪表均有电源 指示。 (2)柜中X2端子排上11＃、16＃直流电压应大于DC20V。。 (3)“发电机主开关”Q1应处在“断开”位置。 1.2 起机 在准备工作完全就绪后，按如下规程进行操作。 (1)打开压缩空气阀门，操作气动按钮，柴油机自动升速至怠速值。 (2) 经柴油机怠速运转一段时间后，操作“运行开关”S1至“满速”位置， 柴油机转速应升至额定值。 (3) 操作“运行开关”S1至“发电”位置。 (4) 观察“电力仪表”P，三相电压为600V。 (5) 观察“电力仪表”P，频率为50Hz。 (6) 发电机“运行”灯H1亮，此时发电机处在空载运行状态。
• 有功均衡为机组额定的≤±3%
保护(超出保护值断路器跳闸)：
• • • • • • • • 过电压: 欠电压: 欠频率: 逆功率: 励磁过流 过电流: 短路： 功率限制: +20% -15% -10% -7% 150% 延时1s 延时1s 延时1s 延时1s 延时1s
• 过频率:
+10% 延时1s
发电机组常见问题解析
答辩人:于洋 孙德磊 王跃 杨东
装备制造总公司电气公司工程调试部 二○○八年八月
•
发电控制系统是石油钻机的动力来源,是钻机 一、概述 发电机组控制系统，其主要功能是对柴油发电机
电控系统的重要组成部分; •
组进行控制，具体的控制对象是柴油机转速和发 电机电压，同时对发电机组的运行进行测量监视 和安全保护。
50HZ，从而满足系统的要求，使系统能够稳定
的运行。
• 电源管理器
数字式电源管理器SPM-D11是一款微处 理控制技术的同步装置，它可以和Woodward 或其他品牌的调速器和调压器相兼容，适于 单相或三相交流发电机。具有断路器Q1控制、
负荷自动分配和功率因数的控制功能，以及
发电机组保护功能。 它是一个综合的发电机组管理模块。用 于管理发电机组如同步检定、有功和无功均 衡、保护发电机过/欠电压、超/低频率、逆 功、减功率以及过载等。
二、发电机组控制柜主要技术指标及特色 • 调速器输出信号为:0-200mA、正向;
• • • • • • • • • • • 转速范围:1500r/m-6000r/m 频率稳定度（稳态）:≤0.5% 频率降（稳态）：≤3% 瞬态频率差：≤10% 频率恢复时间：≤2S 调压器励磁电压输出为:DC 0-130V 调压器励磁电流输出为:DC 0-30A 电压稳定度（稳态）:≤1% 瞬态电压差：≤15% 电压恢复时间：≤2.5S 无功均衡为机组额定的≤±3%
常见问题解析
常见问题解析
• • • • • • • • • 1.1 发电机组的并网操作 欲将处在空载运行状态的机组并入交流母线上运行，按如下操作。 (1)“发电机主开关”Q1的显示已储能状态，且开关处于分闸位置，参考下图。 (2) 操作“运行开关”S1至“并网”位置。 (3) 等待“电源管理器”发出合闸指令，Q1自动闭合，柜门上并网指示灯H4亮。 警告：禁止在“发电机主开关”Q1上直接操作合闸按钮，直接合闸将导致系统运行不稳定，或者可能造成 机组设备的损坏。 1.1 发电机组的解列停机操作 需停掉一台机组时。操作“运行开关”S1由并网旋至满速，主开关将自动分闸，待电压降至40V左右然后使 运行开关旋至怠速，等待机组冷却后运行开关旋至停机位置。打开柜门关掉UPS电源开关。 注意:当发电机组停机时，务必将发电机组控制柜上的“运行开关”旋至“停机”位置，关掉UPS电源以保证 蓄电池不放电。特别是存储运输过程中必须保证“运行开关”处在“停机”位置，否则蓄电池的电能将被耗 尽。
提供稳定的直流电源，有效克服进线电源的电
压波动及谐波干扰。
• 电源监视器
多功能电力监视仪表，实时在线监视电源三
相电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功 率因数等等；通信配有RS—485标准接口，远程 异地显示电源参数；各种故障报警：相序亦转、 过/低电压、过/低电流、过/低频率、有功/无功 功率过输出、三相电压/电流不平衡率、电压/电 流谐波等。其结构简单、安装方便，是一个功能