石油钻采机械2015PPT课件
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排屑——用捞砂筒。
特点：破岩和排屑交替进行， 钻进过程不连续，效率低，速 度慢，设备简单，适于浅井， 农用水井。
14
二、旋转钻井法
形式:
地面动力
转盘钻（常规）：钻头旋转，连续破碎岩层，用钻井液循环带出岩 屑，钻井效率高。
顶部驱动（前景好）：水龙头＋转盘，以立根钻井。
井下动力：用于斜井、水平井用，钻井液经钻杆柱内腔泵 入钻具中，驱动转子，带动钻头旋转，实现破岩钻进。
热稳定聚晶金刚石钻头（TSP）:1200，硬、中硬研磨地层
26
天然金刚石 ND
人造聚晶金刚石钻头PDC 热稳定聚晶金刚石钻头 TSD
27
特殊用途钻头
取心钻头 矛形钻头 菱形钻头 梯形钻头 偏心钻头 扩眼钻头
28
第三节 井身结构
概念：下不同层次的 套管固结井壁就构成 了井身结构。
油气藏
由不渗透的岩层把聚集的油、气圈闭起来
油气田 油气田生产流程
勘探－钻井（固完）－开采－集输（计分）－化工－储运－ 销售
5
石油勘探
地质法：直接观察地表地质现象 地球物理勘探法：测量岩石物理性质
重力勘探 磁力勘探 电法勘探 地震勘探
钻探法：在已初步查明的储油构造上钻井，通过地质录 井获得资料，判断是否有油气
29
一、井身结构组成
1.导管：
防止表土坍塌，引入钻头。 一口井中最大尺寸的套管（深20~40m）。
2.表层套管：
加固上部疏松岩层的井壁； 封隔浅层水； 安装防喷器、套管头、采油树（30-100m）。
3.技术套管（中间套管）：
封隔上部油、水、气层；漏失层；坍塌层。 根据地质情况，下n层技术套管。
6
地震勘探简介
概念：通过人工方法激发地震波，研究地震波在地层中传 播的情况，以查明地下地质构造，为寻找油气田或其他勘 探项目服务的一种物探方法。 地震资料采集工作完成者：地震队 地震队组成：测量组、放线班、钻井组、爆炸班、施工组、 仪器组、后勤组等组成。
7
8
石油地震勘探的生产环节 三个环节： 第一阶段是野外工作。这个阶段的任务是在地质工作 和其他物探工作初步确定的有含油气希望的地区，布置测 线，人工激发地震波，并用野外地震仪把地震波传播的情 况记录下来。安全管理和监控的重点也是该阶段。
第二阶段是室内资料处理。 第三阶段是地震资料的解释。
9
地质录井
砂样录井 岩芯录井 钻时录井 泥浆录井 地球物理测井
岩石性质 井径
10
第一部分 钻井机械设备
第一章 钻井工艺技术 第二章 石油钻机概论 第三章 我国常用钻机 第四章 旋转系统系统 第五章 起升系统工作原理与设备 第六章 循环系统设备
侧重概念性、知识性内容，涉及面广 结课考试以课堂讲的内容为准 以平时和结课考查（试）两部分成绩综合评价
3
授课内容
钻井机械设备 采油机械设备
4
绪论：油气田生产基础知识
油气特性
组成：C、H、O、S、N 可燃、有毒、颜色、比重、粘度、溶解性、凝固点
油气的生成
生物遗体－有机淤泥（生油层）－石油
齿材质：洗齿（钢 齿）、镶齿
破岩方式：冲击、压 挤、剪切联合作用
特点：适wk.baidu.com软、硬底 层
25
金刚石钻头
采用烧结工艺将金刚石和钻头连接在一起，再进行热处 理，形成的耐磨钻头。
种类
天然金刚石钻头（ND）：成本高，靠磨削和铣削钻进又称 磨铣型钻头，适合特别坚硬的地层
人造聚晶金刚石钻头（PDC）：低钻压、高转速、高钻速、 高进尺、耐温差750，软和中软地层
螺杆钻具 涡轮钻具。
过程：
破岩—用旋转钻头 排屑—用循环钻井液
15
16
第二节 钻井设备概述
钻机 具
起方升钻系杆统
旋钻转杆系统
循钻环杆系接统头
动钻力铤系统
钻头
传动系统
监控系统
钻机底座
辅助系统
17
钻具
18
方钻杆
特点：上端反扣接水龙头、下接钻杆承受全部入井钻柱 重量，优质合金钢制成，壁厚大，13~14.5m（方钻杆比 钻杆长）
作用：传递扭矩 种类：四方、六方 规格：方形部分边宽尺寸：76.2、88.9、108、133.4、
140、152.4
19
钻杆
特点：高级合金钢材料无缝钢管制成，8~12m 作用：传递扭矩、输送泥浆、连接加长钻柱 种类：内加厚、外加厚、内外加厚 规格：本体外径，73、88.9、101.6、114.3、125、139.7
4.油层套管（生产套管）：
最后一层套管，形成井筒，使油气入内。内放 油管或采油设备。
只有油层套管是满井身长度。
30
二、套管概述
套管是加固井壁形成井筒所用的钢管。
石油钻采机械
1
课程简介
石油钻采机械装备：是石油钻井工程和采油工程的 载体，离开了石油钻采机械装备，石油钻井和采油 工程就成了无源之水，无本之木。
钻井机械装备 采油机械装备
相关课程
现代钻井机械概论 采油装备概论 石油工程与装备 流体机械及控制 机械制图 流体力学与流体传动
2
教 材：《石油钻采机械概论》 参考书：《采油机械设计计算》 考 试：
20
钻铤
高合金钢制成，大壁厚（38~53），大直径、刚性大，不 易弯曲
作用：施加钻压，防止井斜和钻具弯曲 规格：外径，146.05、158.75、177.8、203.2
21
钻杆接头
作用：用于连接和保护钻杆 分类：
连接方式：细扣、对焊 内径：
内平式：内径=加厚=管身 贯眼式：内径=加厚<管身 正规式：内径<加厚<管身
11
第一章 钻井工艺技术
钻井工艺任务
破碎岩层 取出岩屑 形成油流通道
12
第一节 钻井方法
顿钻
其它钻井方法
旋转钻井
转盘钻井 顶部驱动钻井 井下动力钻具
冲蚀（射流） 熔化气化（激光钻井） 热胀裂法 化学反应 空气钻井
爆炸
13
一、顿钻钻井法
过程
破岩——用顿钻钻头，上下冲 击。
22
钻头
特点：钻铤之下 作用：破碎岩石、钻穿岩层 种类：
刮刀钻头： 牙轮钻头 金刚石钻头
23
刮刀钻头
种类：
刃数：双刃、三刃、四刃（翼） 镶嵌
普通钻头：切削 镶齿钻头：硬质合金或金刚石，适合软、
中、硬地层，切削+研磨
24
牙轮钻头
种类
牙轮个数：单牙轮、 双牙轮、三牙轮、多 牙轮
特点：破岩和排屑交替进行， 钻进过程不连续，效率低，速 度慢，设备简单，适于浅井， 农用水井。
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二、旋转钻井法
形式:
地面动力
转盘钻（常规）：钻头旋转，连续破碎岩层，用钻井液循环带出岩 屑，钻井效率高。
顶部驱动（前景好）：水龙头＋转盘，以立根钻井。
井下动力：用于斜井、水平井用，钻井液经钻杆柱内腔泵 入钻具中，驱动转子，带动钻头旋转，实现破岩钻进。
热稳定聚晶金刚石钻头（TSP）:1200，硬、中硬研磨地层
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天然金刚石 ND
人造聚晶金刚石钻头PDC 热稳定聚晶金刚石钻头 TSD
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特殊用途钻头
取心钻头 矛形钻头 菱形钻头 梯形钻头 偏心钻头 扩眼钻头
28
第三节 井身结构
概念：下不同层次的 套管固结井壁就构成 了井身结构。
油气藏
由不渗透的岩层把聚集的油、气圈闭起来
油气田 油气田生产流程
勘探－钻井（固完）－开采－集输（计分）－化工－储运－ 销售
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石油勘探
地质法：直接观察地表地质现象 地球物理勘探法：测量岩石物理性质
重力勘探 磁力勘探 电法勘探 地震勘探
钻探法：在已初步查明的储油构造上钻井，通过地质录 井获得资料，判断是否有油气
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一、井身结构组成
1.导管：
防止表土坍塌，引入钻头。 一口井中最大尺寸的套管（深20~40m）。
2.表层套管：
加固上部疏松岩层的井壁； 封隔浅层水； 安装防喷器、套管头、采油树（30-100m）。
3.技术套管（中间套管）：
封隔上部油、水、气层；漏失层；坍塌层。 根据地质情况，下n层技术套管。
6
地震勘探简介
概念：通过人工方法激发地震波，研究地震波在地层中传 播的情况，以查明地下地质构造，为寻找油气田或其他勘 探项目服务的一种物探方法。 地震资料采集工作完成者：地震队 地震队组成：测量组、放线班、钻井组、爆炸班、施工组、 仪器组、后勤组等组成。
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8
石油地震勘探的生产环节 三个环节： 第一阶段是野外工作。这个阶段的任务是在地质工作 和其他物探工作初步确定的有含油气希望的地区，布置测 线，人工激发地震波，并用野外地震仪把地震波传播的情 况记录下来。安全管理和监控的重点也是该阶段。
第二阶段是室内资料处理。 第三阶段是地震资料的解释。
9
地质录井
砂样录井 岩芯录井 钻时录井 泥浆录井 地球物理测井
岩石性质 井径
10
第一部分 钻井机械设备
第一章 钻井工艺技术 第二章 石油钻机概论 第三章 我国常用钻机 第四章 旋转系统系统 第五章 起升系统工作原理与设备 第六章 循环系统设备
侧重概念性、知识性内容，涉及面广 结课考试以课堂讲的内容为准 以平时和结课考查（试）两部分成绩综合评价
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授课内容
钻井机械设备 采油机械设备
4
绪论：油气田生产基础知识
油气特性
组成：C、H、O、S、N 可燃、有毒、颜色、比重、粘度、溶解性、凝固点
油气的生成
生物遗体－有机淤泥（生油层）－石油
齿材质：洗齿（钢 齿）、镶齿
破岩方式：冲击、压 挤、剪切联合作用
特点：适wk.baidu.com软、硬底 层
25
金刚石钻头
采用烧结工艺将金刚石和钻头连接在一起，再进行热处 理，形成的耐磨钻头。
种类
天然金刚石钻头（ND）：成本高，靠磨削和铣削钻进又称 磨铣型钻头，适合特别坚硬的地层
人造聚晶金刚石钻头（PDC）：低钻压、高转速、高钻速、 高进尺、耐温差750，软和中软地层
螺杆钻具 涡轮钻具。
过程：
破岩—用旋转钻头 排屑—用循环钻井液
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16
第二节 钻井设备概述
钻机 具
起方升钻系杆统
旋钻转杆系统
循钻环杆系接统头
动钻力铤系统
钻头
传动系统
监控系统
钻机底座
辅助系统
17
钻具
18
方钻杆
特点：上端反扣接水龙头、下接钻杆承受全部入井钻柱 重量，优质合金钢制成，壁厚大，13~14.5m（方钻杆比 钻杆长）
作用：传递扭矩 种类：四方、六方 规格：方形部分边宽尺寸：76.2、88.9、108、133.4、
140、152.4
19
钻杆
特点：高级合金钢材料无缝钢管制成，8~12m 作用：传递扭矩、输送泥浆、连接加长钻柱 种类：内加厚、外加厚、内外加厚 规格：本体外径，73、88.9、101.6、114.3、125、139.7
4.油层套管（生产套管）：
最后一层套管，形成井筒，使油气入内。内放 油管或采油设备。
只有油层套管是满井身长度。
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二、套管概述
套管是加固井壁形成井筒所用的钢管。
石油钻采机械
1
课程简介
石油钻采机械装备：是石油钻井工程和采油工程的 载体，离开了石油钻采机械装备，石油钻井和采油 工程就成了无源之水，无本之木。
钻井机械装备 采油机械装备
相关课程
现代钻井机械概论 采油装备概论 石油工程与装备 流体机械及控制 机械制图 流体力学与流体传动
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教 材：《石油钻采机械概论》 参考书：《采油机械设计计算》 考 试：
20
钻铤
高合金钢制成，大壁厚（38~53），大直径、刚性大，不 易弯曲
作用：施加钻压，防止井斜和钻具弯曲 规格：外径，146.05、158.75、177.8、203.2
21
钻杆接头
作用：用于连接和保护钻杆 分类：
连接方式：细扣、对焊 内径：
内平式：内径=加厚=管身 贯眼式：内径=加厚<管身 正规式：内径<加厚<管身
11
第一章 钻井工艺技术
钻井工艺任务
破碎岩层 取出岩屑 形成油流通道
12
第一节 钻井方法
顿钻
其它钻井方法
旋转钻井
转盘钻井 顶部驱动钻井 井下动力钻具
冲蚀（射流） 熔化气化（激光钻井） 热胀裂法 化学反应 空气钻井
爆炸
13
一、顿钻钻井法
过程
破岩——用顿钻钻头，上下冲 击。
22
钻头
特点：钻铤之下 作用：破碎岩石、钻穿岩层 种类：
刮刀钻头： 牙轮钻头 金刚石钻头
23
刮刀钻头
种类：
刃数：双刃、三刃、四刃（翼） 镶嵌
普通钻头：切削 镶齿钻头：硬质合金或金刚石，适合软、
中、硬地层，切削+研磨
24
牙轮钻头
种类
牙轮个数：单牙轮、 双牙轮、三牙轮、多 牙轮