钻井设备介绍

石油钻机drilling rig:用于钻油气井和开采地下石油天然气的成套设备。通常由起升系统、旋转系统、钻井流体循环系统、动力驱动系统、传动系统、控制系统、钻机辅助设备等构成。

功能：1.通过钻柱给钻头提供必要的钻速、扭矩、钻压，以破碎井下岩石达到钻探目的。

2.循环系统能及时清洗井底产生的碎屑，并使之携带出地面，以利于钻头在井下继续钻进。

3.起升系统能以一定速度起升井内钻柱和下放钻柱，并能下放套管。

4.钻井过程中，钻柱可能在井内发生遇阻、卡钻等情况，钻机必须有能处理以上事故的能力。

5.钻完一口井后钻机必须有移动性和拆装能力。

分类

按钻井能力不同分类：浅井钻机、中深井钻机、深井钻机和超深井钻机。

按驱动方式来分类：机械驱动钻机mechanical drive rig、直流电驱动钻机AC-SCR-DC drive rig、交流变频电驱动钻机AC-VFD-AC drive rig、机电复合驱动钻机和液压钻机hydraulic drilling rig；

按搬家rig move、安装、移动方式不同区分:撬装钻机skid-mounted rig、车装钻机self-propelled rig、拖挂式钻机trailer-mounted rig、整体移动钻机unitary move rig；

按使用场合分类：陆地钻机、海洋钻机、沙漠钻机、极地钻机；

此外还有区别与常规钻机的斜直井钻机。

基本参数

1.名义钻深：钻机在规定的钻井绳数下使用规定的钻杆柱时，钻机

的经济钻井深度。

2.最大勾载：在规定的最多绳数下，下套管、处理事故或进行其他

特殊作业时，大钩不允许超过的载荷。

3.绞车额定功率、游动系统绳数、钻井钢丝绳直径、钻井泵单台功

率、钻盘开口直径、钻台高度、井架高度。

井架derrick

树立于钻台上用于石油钻井时提升和下放钻具的起重架。主要有井架主体、天车台、立管操作台、下套管扶正装置和工作梯组成。

按主体结构可分为塔型架、K型架cantilever mast、A型架A-mast(具体包括伸缩式K型架telescoping mast和垂升式K型架bootstrap mast)。

井架底部derrick substructure:支撑井架的金属结构，底座上面为一个平台，称钻台，在钻台下应有井口装置（套管头、防喷器等）。

钻机起升系统rig hoisting system：石油钻机中完成起升功能的设备总成。由绞车、井架底座、天车、游车、钢丝绳及大勾组成。

缠绕在绞车滚筒上的钢丝绳，通过由天车和游动滑车组成的游动系统。把钻机动力系统的旋转运动钻换为游车、大钩的往复运动，配合一些辅助设备如吊环、吊卡、卡瓦、吊钳及其它钻杆移运设备完成起下钻杆、更换钻头、控制送钻和下套管作业等功能。

绞车drawworks:多功能的起重机。是钻机起升系统的主要设备。主要由滚筒轴总成、主刹车、辅助刹车、猫头轴总成组成。

主滚筒轴总成用于起、放管柱。

主刹车的作用为：通过刹住滚筒悬持管柱，在下钻过程中控制下放速度；正常钻进时，控制滚筒转动，以调节钻压，送进钻具。

辅助刹车的作用是用于下放管柱时刹慢滚筒，保持管柱以安全速度均匀下放。

按照绞车的轴数可分为单轴、双轴、三轴和多轴绞车；

按配备的滚筒数可分为单滚筒、双滚筒绞车；

按绞车提升速率可分为两速、四速、六速绞车。

防碰天车装置crown block saver:为了防止在告诉提升空吊卡时失误导致的游车碰天车事故的安全装置。有钢丝绳和过卷阀式两种。

猫头cat head:装在绞车轴一端的小型辅助卷筒。钻井时，利用缠绕在其上的猫头绳拉动吊钳上、卸管柱接头螺纹，或用来吊升小型物件。

水刹车hydraulic brake:钻井时，配和绞车主刹车减缓钻具下降速度的一种水力阻尼装置。通过离合器和绞车滚筒轴相连，下放时其转子和绞车滚筒轴同时转动，搅动存于水刹车内的水而使其转速减慢。

电磁涡流刹车magnetic eddy current brake:利用与绞车滚筒轴相连的转子随滚筒轴转动切割磁力线，产生涡流，形成制动扭矩，从而控制下钻速度的一种辅助刹车。特点是制动扭矩可调，可在任意钻

载条件下调的任意下钻速度。

钢丝绳wire rope:采用6*19、外粗式钢丝绳，由六股、每股19根钢丝组成，每股包括芯部一根钢丝，外面包含9根细钢丝，再外包含9根粗钢丝。按照API标准，钻机钢丝绳的安全系数，在最大勾载时应大于2，在钻井时应大于3.

天车crown block:钻机起升系统中安装在井架顶部与游车组成的复合滑轮系统的定滑轮组。用来悬挂绞车钢丝绳，提升时复滑轮系统可减轻绞车的负荷。主要由天车架、滑轮轴、滑轮、轴承、轴承座等零件构成。

游车traveling block:钻机起升系统中与天车组成复合滑轮系统的动滑轮组。游车主要由上横梁、滑轮、滑轮轴、左侧板、右侧板、销座、下提环、提环销和侧护罩等零部件组成。

大钩hook：钻机钻进过程中，大钩悬挂水龙头和钻具。起下钻时，悬挂吊环、吊卡，用于起下管柱。

钻机旋转系统rig rotate system:主要由水龙头、方钻杆、钻盘或顶部驱动装置构成，是井底钻井提供旋转动力。

钻盘rotate table:钻机旋转的工作机。其主要作用为：

1.钻井时，带动钻柱和连接与钻柱下端的工具旋转；

2.起下钻和下套管时，通过卡瓦和吊卡承托全部钻柱重力或套

管重力；

3.完成进行卸钻头，上卸扣时的旋扣等动作；

4.用于井下动力钻具钻井时，钻盘制动上部钻柱，承受反扭矩。

钻盘实际上是一个特殊结构的角传动减速箱。

水龙头swivel:钻机中连接方钻杆和水龙带用于悬持钻杆柱，并将钻井液注入到钻杆柱内的装置。通过提环挂在大钩上，可随大钩上提、下放；下接方钻杆，连接下井钻杆柱；上部通过鹅颈管与水龙带相连。

动力水龙头power swivel:多为液压驱动，通常由动力机、液压泵、油箱、控制系统、液压管线和液压马达旋转头（动力水龙头本体）组成。适用于小眼井和长筒取心作业。

顶部驱动钻井装置top drive drilling system

钻井液循环系统drilling fluid circulating system:钻井过程中实现钻井液由井口经钻柱内孔到井底，清洗井底并将被钻头粉碎的岩屑沿着钻柱与井壁或套管之间的环形空间携带出地面的系统。在采用井下动力钻具钻井的时候，钻井液通过钻柱流入井下动力钻具，将液力能转化为机械能，带动钻头旋转或冲击旋转钻进，在通过钻头水眼经过钻柱与井壁或套管的环形空间返回地面。

钻井泵drilling pump:钻井液循环系统中为钻井液不断循环提供动力的钻用泵。

钻井液固相控制系统drilling fluid solids control system:控制钻井液中有害固相的设备总称。

钻井液中的固相一般包括两种，一种是有用的固相，如膨润土、化学处理剂、重晶石等；另一种是有害固相，如岩屑、劣质膨润土、沙粒等。