石油钻采机械2015PPT课件
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钻井设备和工具课件
设备和工具课件
除气器
除泥器
除砂器
3、循环系统→分离装置
钻井设备和工具课件
动力机、传动部分
4、驱动与传动系统
(1)组成：
(2)功能
产生动力，并把动力传递给泥浆泵、绞车和转盘。
柴油机或 电动机
联轴器、离合器、 变速箱、皮带传动 及链条传动等装置
5、气控系统
控制机构、传输管线和阀门、执行机构（气动离合器等）以及压气机等。
3.使用地区
陆地钻机
海洋钻机
陆地（包括沙漠、沼泽等）使用的钻机。
自升式钻井平台、半潜式钻井平台、钻井船和钻井固定平台上的各种类型的钻机。
钻井设备和工具课件
国内外钻机现状
ZJ32钻机、ZJ45钻机、ZJ50钻机、ZJ70 钻机 美国和德国等已形成9000m以上成套钻机的生产能力，几乎垄断了世界超深井钻机市场。我国已完成了9000米交流变频电驱动钻机的样机试制。 我国目前已研制成功12000米钻机。 生产厂家 国企四家： 宝鸡石油机械厂、南阳石油机械厂、江汉第四石油机械厂、胜利油田动力机厂；
钻井设备和工具课件
牙轮钻头在井底的运动 • 公转：牙轮随钻头一起旋转。 • 自转：牙齿绕牙轮轴线作逆时针方向旋转称为自转。 • 滑动：牙齿相对于井底的滑动，包括切向（周向）和径向（轴向）滑动。 牙轮滑动对破岩的作用： 切向滑动剪切掉牙齿之间的岩石。 轴向滑动剪切掉齿圈之间的岩石。 纵向振动：牙轮在滚动过程中，其中心上下波动，使钻头做上下往复运动。 引起纵向振动的原因： 单、双齿交替接触井底，使牙轮中心上下波动； 井底凹凸不平
泥浆池
环形空间
泥浆泵
高压管汇
立管
水龙带
水龙头
钻柱
钻头
地面排出管线
除气器
除泥器
除砂器
3、循环系统→分离装置
钻井设备和工具课件
动力机、传动部分
4、驱动与传动系统
(1)组成：
(2)功能
产生动力，并把动力传递给泥浆泵、绞车和转盘。
柴油机或 电动机
联轴器、离合器、 变速箱、皮带传动 及链条传动等装置
5、气控系统
控制机构、传输管线和阀门、执行机构（气动离合器等）以及压气机等。
3.使用地区
陆地钻机
海洋钻机
陆地（包括沙漠、沼泽等）使用的钻机。
自升式钻井平台、半潜式钻井平台、钻井船和钻井固定平台上的各种类型的钻机。
钻井设备和工具课件
国内外钻机现状
ZJ32钻机、ZJ45钻机、ZJ50钻机、ZJ70 钻机 美国和德国等已形成9000m以上成套钻机的生产能力，几乎垄断了世界超深井钻机市场。我国已完成了9000米交流变频电驱动钻机的样机试制。 我国目前已研制成功12000米钻机。 生产厂家 国企四家： 宝鸡石油机械厂、南阳石油机械厂、江汉第四石油机械厂、胜利油田动力机厂；
钻井设备和工具课件
牙轮钻头在井底的运动 • 公转：牙轮随钻头一起旋转。 • 自转：牙齿绕牙轮轴线作逆时针方向旋转称为自转。 • 滑动：牙齿相对于井底的滑动，包括切向（周向）和径向（轴向）滑动。 牙轮滑动对破岩的作用： 切向滑动剪切掉牙齿之间的岩石。 轴向滑动剪切掉齿圈之间的岩石。 纵向振动：牙轮在滚动过程中，其中心上下波动，使钻头做上下往复运动。 引起纵向振动的原因： 单、双齿交替接触井底，使牙轮中心上下波动； 井底凹凸不平
泥浆池
环形空间
泥浆泵
高压管汇
立管
水龙带
水龙头
钻柱
钻头
地面排出管线
石油钻井工程资料PPT幻灯片
主要内容
一、钻井的目的和意义 二、钻井的主要程序 三、钻井设备、工具和仪器 四、钻井的发展及趋势 五、钻井关键技术 六、钻井风险 七、钻井取得的成就
49
五、钻井关键技术
1. 高效破岩技术
钻井是为了在地层岩石中形成一个井眼，因此，高 效的破岩技术，是提高钻井速度、缩短建井周期、降 低钻井成本的关键。在深井、超深井和大位移井中， 由于起下钻时间占的比重越来越大，加上深部地层硬 度和研磨性也越来越高，使得高效破岩技术在深井、 超深井和大位移井中显得尤为迫切。
石油钻井工程
1
主要内容
一、钻井的目的和意义 二、钻井的主要程序 三、钻井设备、工具和仪器 四、钻井的发展及趋势 五、钻井关键技术 六、钻井风险 七、钻井取得的成就
2
一、钻井的目的和意义
1. 钻井的目的和意义
• 寻找和证实含油气构造 • 探明已证实的含油（气）构造的含油气面
积和储量； • 取得油田的地质资料和开发数据 • 将油气开采到地面上来
9
二、钻井的主要程序
3. 钻井过程
第一次开钻(一开)：从地面钻出较大井眼， 到一定设计深度后下表层套管。
第二次开钻(二开)：从表层套管内用较小一 些的钻头继续钻进，若地层不复杂， 则可钻到目的层后下油层套管完井， 若地层复杂，则下技术套管。
第三次开钻(三开)：从技术套管内再用小一 点的钻头往下钻进。根据情况，或可 一直钻达预定井深，或再下第二层、 第三层技术套管。再进行第四次、第 五次开钻，直到最后钻到目的地层深 度，下油层套管。
Galileo连续管钻机44
四、钻井的发展及趋势
5. 向“智” 的方向发展（地质导向钻井）
概念:地质导向钻井就是在钻井过程中通过随钻 测量多种地质和工程参数,对所钻地层的地质 参数进行实时评价和对比，根据评价对比结 果而调整控制井眼轨迹，使之命中最佳地质 目标并在其中有效延伸。
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
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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)
采油方法机械PPT课件
常规型 抽油机 异相型
前置型
第43页/共78页
第44页/共78页
2、抽油泵
有杆泵采油的井下设备 基本要求：结构简单、强度高；工作可靠， 使用寿命长；便于起下，而且规格类型能满 足不同油田的采油工艺需要。
第45页/共78页
抽油泵的组成 泵筒
第46页/共78页
(1) 泵的工作原理
柱塞上下运动一次称一个冲程,也称一个抽汲周期。
无因次坐标系： 横坐标：不同流压下的产量与最大产量比值 纵坐标：流压与地层压力的比值，无因次。
当qo=0 Pwf= Pr Pwf/ =P1r 当Pwf=0 qo=qomax qo/qomax=1
第4页/共78页
Pwf / Pr
1
在不同条件下，IPR 曲线不同，但无因次 IPR曲线基本重合，可 近似地用一条无因次 IPR曲线来代替。
pwh ——油压(Pt)，MPa Rp—— 生 产 气 油 比
，
Pt
m3/m3
qo——产油量，m3/d d——油嘴直径，mm
a、b、c——经验常数
第22页/共78页
D2 d1 d1 d2
q
四、自喷井的协调 1、四个流动过程
(1)地层渗流：遵守渗流规律,IPR曲线； (2)垂直管流：两相流动规律,油管曲线； (3)咀流：多相咀流规律,咀流曲线； (4)地面管流：被油嘴分隔开。
第33页/共78页
喷出前，Pwf Ps ； 喷后，使油管内ρm越来越低，油管鞋 压力急剧降低，井底压力及压风机压力随 之急剧下降。 当 Pwf Ps 时，地层开始产油，并使 油管内ρm稍有增加，致使压风机压力复而 上升。最后，液面在管鞋处达到动态平衡， 这时压风机的压力称为工作压力Po。
第34页/共78页
前置型
第43页/共78页
第44页/共78页
2、抽油泵
有杆泵采油的井下设备 基本要求：结构简单、强度高；工作可靠， 使用寿命长；便于起下，而且规格类型能满 足不同油田的采油工艺需要。
第45页/共78页
抽油泵的组成 泵筒
第46页/共78页
(1) 泵的工作原理
柱塞上下运动一次称一个冲程,也称一个抽汲周期。
无因次坐标系： 横坐标：不同流压下的产量与最大产量比值 纵坐标：流压与地层压力的比值，无因次。
当qo=0 Pwf= Pr Pwf/ =P1r 当Pwf=0 qo=qomax qo/qomax=1
第4页/共78页
Pwf / Pr
1
在不同条件下，IPR 曲线不同，但无因次 IPR曲线基本重合，可 近似地用一条无因次 IPR曲线来代替。
pwh ——油压(Pt)，MPa Rp—— 生 产 气 油 比
，
Pt
m3/m3
qo——产油量，m3/d d——油嘴直径，mm
a、b、c——经验常数
第22页/共78页
D2 d1 d1 d2
q
四、自喷井的协调 1、四个流动过程
(1)地层渗流：遵守渗流规律,IPR曲线； (2)垂直管流：两相流动规律,油管曲线； (3)咀流：多相咀流规律,咀流曲线； (4)地面管流：被油嘴分隔开。
第33页/共78页
喷出前，Pwf Ps ； 喷后，使油管内ρm越来越低，油管鞋 压力急剧降低，井底压力及压风机压力随 之急剧下降。 当 Pwf Ps 时，地层开始产油，并使 油管内ρm稍有增加，致使压风机压力复而 上升。最后，液面在管鞋处达到动态平衡， 这时压风机的压力称为工作压力Po。
第34页/共78页
石油钻采机械概论(1-6)课件PPT课件
泥浆净化系统
处理循环泥浆，去 除岩屑和杂质。
钻井设备选型原则与方法
地质条件适应性
根据地层岩性、井深、 井斜等选择合适的钻机
和钻具。
经济性
在满足钻井要求的前提 下，尽量降低设备投资
和运行成本。
可靠性
选用技术成熟、性能稳 定的设备，确保钻井作
业顺利进行。
安全性
考虑设备的安全防护措 施和应急处理能力，保
根据故障诊断结果采取相应的维修措 施，如更换损坏的元件、清洗堵塞的 管路、调整压力或流量等参数，使系 统恢复正常运行。同时，加强日常维 护和保养工作，定期检查并更换液压 油或润滑油，保持系统清洁和干燥， 以延长使用寿命和减少故障发生。
06 石油钻采机械自动化与智 能化技术
自动化与智能化技术应用概述
行。
03 采油设备
采油设备分类及特点
抽油机
通过抽油杆带动深井泵，将原油从地下抽到地面，适用于不同粘度和 产量的油井。
电潜泵
将电动机和多级离心泵一起下入油井液面以下进行抽油的举升设备， 适用于高产液、高含水油井。
螺杆泵
通过螺杆在泵壳内旋转产生的吸力和压力来抽取原油，适用于高粘度、 高含砂、高含气油井。
分类
石油钻采机械种类繁多，按照功能和用途可分为钻井设备、采油设备、修井设 备等；按照驱动方式可分为电动、液动、气动等；按照结构形式可分为立式、 卧式、移动式等。
石油钻采机械发展历程
初期阶段
早期的石油钻采主要依靠人力和简单 的机械设备，效率低下，安全风险高。
未来趋势
未来石油钻采机械将继续向高效、节 能、环保、智能化方向发展，同时注 重提高设备的可靠性和维护性。
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石油钻采机械概论.pptx
. 特性硬度 ▪ 转速n不随转矩M变，为特硬特性； ▪ n随M增加而下降不大，为硬特性； ▪ n随M增加而加速下降，为软特性。 ▪ 3. 固有机械特性 ▪ 电机的电压、频率（交流）、励磁（激磁）电流
为额定值，其电机回路上无附加电阻时所具有的 特性。
▪ 4. 人为特性 ▪ 人为调节电压、频率、电流所得到的特性，称人
▪ 四、旋转系统
▪ 1. 转盘名义直径
▪ 2. 最高转速
▪ 3. 最大静负荷
▪ 4. 最大工作扭矩
▪ 五、钻井泵功率 Np ▪ 输入轴功率，额定功率
▪
Np
pmax Qmin
p
103
kW
第三章 石油钻机的驱动
▪ 3.1 机械驱动钻机 ▪ 机械驱动钻机是指以柴油机为动力，通过
不同组合的传动形式所驱动的钻机。 ▪ 依据主传动副类型，分为齿轮、胶带和链
和转盘。 ▪ 改变定子电压 、电流频
率 、定子和转子串阻都可 改变特性。
石油钻采机械概论 课程总结
引言
▪ 本课程共上十章，分钻井机械和采油机械 两大部分。
▪ 一、油气藏与油气田 ▪ 二、含油气盆地 ▪ 三、油气勘探 ▪ 目前油气勘探的主要方法和技术有四种：
即地面地质法、地球物理法、遥感技术和 钻探法。各自特点。
第一章 钻井工艺概述
▪ 1.1 钻井方法 ▪ 一、机械钻井法 ▪ 1. 顿钻钻井法 ▪ 2． 旋转钻井法 ▪ 二、钻井工艺过程 ▪ 1．钻前准备 ▪ 2．钻进过程：起、下钻；正常钻进。 ▪ 3．固井 ▪ 4．完井 ▪ 5．钻井事故的处理
硅整流→直流电动机驱动（AC→SCR→DC）； ▪ 4.交流变频调速驱动钻机，即交流发电机→变频调
速器→交流电机驱动。
▪ 二、 优点 ▪ 1. 传动效率高，较机械传动高16%； ▪ 2. 无级变速（在某机械档下，无级变速）； ▪ 3. 简化传动、控制，易装调整，自动保护。 ▪ 3.3 电机驱动特性 ▪ 一、 电动机机械性能 ▪ 1. 机械特性 ▪ 电机转速n与电磁转矩M之间变化关系，称机械
为额定值，其电机回路上无附加电阻时所具有的 特性。
▪ 4. 人为特性 ▪ 人为调节电压、频率、电流所得到的特性，称人
▪ 四、旋转系统
▪ 1. 转盘名义直径
▪ 2. 最高转速
▪ 3. 最大静负荷
▪ 4. 最大工作扭矩
▪ 五、钻井泵功率 Np ▪ 输入轴功率，额定功率
▪
Np
pmax Qmin
p
103
kW
第三章 石油钻机的驱动
▪ 3.1 机械驱动钻机 ▪ 机械驱动钻机是指以柴油机为动力，通过
不同组合的传动形式所驱动的钻机。 ▪ 依据主传动副类型，分为齿轮、胶带和链
和转盘。 ▪ 改变定子电压 、电流频
率 、定子和转子串阻都可 改变特性。
石油钻采机械概论 课程总结
引言
▪ 本课程共上十章，分钻井机械和采油机械 两大部分。
▪ 一、油气藏与油气田 ▪ 二、含油气盆地 ▪ 三、油气勘探 ▪ 目前油气勘探的主要方法和技术有四种：
即地面地质法、地球物理法、遥感技术和 钻探法。各自特点。
第一章 钻井工艺概述
▪ 1.1 钻井方法 ▪ 一、机械钻井法 ▪ 1. 顿钻钻井法 ▪ 2． 旋转钻井法 ▪ 二、钻井工艺过程 ▪ 1．钻前准备 ▪ 2．钻进过程：起、下钻；正常钻进。 ▪ 3．固井 ▪ 4．完井 ▪ 5．钻井事故的处理
硅整流→直流电动机驱动（AC→SCR→DC）； ▪ 4.交流变频调速驱动钻机，即交流发电机→变频调
速器→交流电机驱动。
▪ 二、 优点 ▪ 1. 传动效率高，较机械传动高16%； ▪ 2. 无级变速（在某机械档下，无级变速）； ▪ 3. 简化传动、控制，易装调整，自动保护。 ▪ 3.3 电机驱动特性 ▪ 一、 电动机机械性能 ▪ 1. 机械特性 ▪ 电机转速n与电磁转矩M之间变化关系，称机械
机械采油技术PPT课件
一、游梁式 抽油机——深井泵 抽油装置
1、抽油装置 图10-1所示为 游梁式抽油装
置工作示意图。
工作过程：用油管6把深井泵的泵筒 2下到井内液面以下，在泵筒下部装有 只能向上打开的吸入凡尔（固定凡尔） 1。用直径16-25mm的抽油杆柱把柱塞3 从油管内下入泵筒。柱塞上装有只能向 上打开的排出凡尔（游动尔）4。最上 面与抽油杆相连的称光杆，它穿过三通 8和盘根分别9由悬绳悬挂在驴头10上。 借助抽油机的曲柄连杆机构13和12的作 用，把动力机15（电动机或内燃机）的 旋转运动变为光杆的往复运动，进而带 动深井泵的柱塞进行抽油。
qr′—每米抽油杆柱在液体中的重量；
b—抽油杆柱在液体中失重系数。
b=rs-r1/rs r1—抽汲液体的密度。 2、作用在活塞上的载荷
只有上冲程时，才有：
W1=(fp-fr)Lγ1 W1—上冲程时作用在活塞上的环形液柱重量。 fp—活塞载面积； fr—抽油杆截面积。
(二) 理论示功图及其诊断 1 静载荷作用下的理论示功图，图10-.5。示功图就是悬点载荷随光杆
油杆带动井下的深井泵工作。
其工作原理：
（1）上冲程—吸入过程 活塞上升：游动凡尔关闭，并将冲程上的一段液柱排出井口。同
时泵内压降低，使吸入压力pi小于泵的沉没压力Psu，固定凡尔打开， 井中流体进入泵内活塞所让出的空间，载荷作用在活塞上。
即：游动凡尔关闭，固定凡尔打开，抽油杆伸长，油管缩短，井 内液体吸入泵内。
3、抽油杆，截面为圆形的实心钢制杆，是游梁式抽油机装置的动力传递工 具。按其名义直径可分为： 5/8″ 3/4″ 7/8″ 1″四种。 物理性质来选择抽油杆的尺寸。为了减轻抽油杆的重量，增加允许 下泵深度，除小产量浅井外，大多采用不同直径的组合抽油杆柱（等强 度法）。
石油钻采设备及工艺--自喷井采油及设备(PPT40张)
§9-1
自喷井采油及设备
一、油井自喷基本原理
二、自喷井的采油井口装置
三、自喷井分层配产井下管柱结构 四、油井清腊
返回
油田一切工作的主要目的，就是尽可能将储藏在油（气）层深处的 油（气）开采出来，提高采收率，降低开采成本。 按照油层内部的天然能量、油层渗透性能和原油性质等，原油开采 的方法有自喷井采油法和机械采油法两大类型。 自喷井采油法是利用地层本身的能量，由井底向地面举升原油； 机械采油法用于不能自喷的油井，主要用机械的方法，提高井下原 油的能量，并将其举升到地面，故又称人工举升法采油。
段塞流 泡流 纯油流
环流：油流再上升，气体再分离、膨胀，气 体柱塞不断加长，逐渐从油管中心突破，形成 中心连续气流，而管壁附近则是原油流动的液 流状态。 雾状流：最后，在井筒的最上段，气体继续 增加，中心气柱完全占据了油管断面，油流变 成极小的液滴分散在气柱中，以雾状喷出。
雾状流 环流 段塞流 泡流 纯油流
供水区 油 井 边水 边水 不渗透层 底水
油 井 不渗透层
供水区
气顶压缩气的膨胀力
油层中，原油中的溶解气量达到饱和状态后，多余的天然气就聚集在油 藏顶部形成气顶，处于高度压缩状态（左图）。
当油井生产时，随着油层压力的降低，压缩气体膨胀，推动原油流向井 内并喷出。 气顶驱油能量的大小，与气顶体积和气体压缩性等有关。
一、油井自喷基本原理
1. 自喷的诱导 钻井作业完成后，原油和天然气还不能自动喷到地面上来，因为这时井 眼内还充满着泥浆，液柱作用于井底的压力大于油层压力，油气不能流入 井筒内； 同时，钻井和射孔过程中，油层会被泥浆污染，堵塞部分孔隙，也阻碍 油气流入井筒内。
因此，采油之前应设法降低井筒内液柱压力，清除堵塞油层的污物，使 油气能畅流到地面。这种作业过程叫做诱喷或诱流。
自喷井采油及设备
一、油井自喷基本原理
二、自喷井的采油井口装置
三、自喷井分层配产井下管柱结构 四、油井清腊
返回
油田一切工作的主要目的，就是尽可能将储藏在油（气）层深处的 油（气）开采出来，提高采收率，降低开采成本。 按照油层内部的天然能量、油层渗透性能和原油性质等，原油开采 的方法有自喷井采油法和机械采油法两大类型。 自喷井采油法是利用地层本身的能量，由井底向地面举升原油； 机械采油法用于不能自喷的油井，主要用机械的方法，提高井下原 油的能量，并将其举升到地面，故又称人工举升法采油。
段塞流 泡流 纯油流
环流：油流再上升，气体再分离、膨胀，气 体柱塞不断加长，逐渐从油管中心突破，形成 中心连续气流，而管壁附近则是原油流动的液 流状态。 雾状流：最后，在井筒的最上段，气体继续 增加，中心气柱完全占据了油管断面，油流变 成极小的液滴分散在气柱中，以雾状喷出。
雾状流 环流 段塞流 泡流 纯油流
供水区 油 井 边水 边水 不渗透层 底水
油 井 不渗透层
供水区
气顶压缩气的膨胀力
油层中，原油中的溶解气量达到饱和状态后，多余的天然气就聚集在油 藏顶部形成气顶，处于高度压缩状态（左图）。
当油井生产时，随着油层压力的降低，压缩气体膨胀，推动原油流向井 内并喷出。 气顶驱油能量的大小，与气顶体积和气体压缩性等有关。
一、油井自喷基本原理
1. 自喷的诱导 钻井作业完成后，原油和天然气还不能自动喷到地面上来，因为这时井 眼内还充满着泥浆，液柱作用于井底的压力大于油层压力，油气不能流入 井筒内； 同时，钻井和射孔过程中，油层会被泥浆污染，堵塞部分孔隙，也阻碍 油气流入井筒内。
因此，采油之前应设法降低井筒内液柱压力，清除堵塞油层的污物，使 油气能畅流到地面。这种作业过程叫做诱喷或诱流。
《石油钻井设备》课件
石油钻井设备的分类和组成
钻井设备：包括 钻头、钻杆、钻
铤等
井下工具：包括 钻头、钻铤、钻
杆等
地面设备：包括 钻机、泥浆泵、
发电机等
辅助设备：包括 钻井液、泥浆泵、
发电机等
控制系统：包括 钻井液、泥浆泵、
发电机等
安全设备：包括 钻井液、泥浆泵、
发电机等
03 钻机设备
钻机的种类和特点
旋转钻机：通过旋转钻头进行钻孔，适用于软土层和硬土层 冲击钻机：通过冲击钻头进行钻孔，适用于硬土层和岩石层 复合钻机：结合旋转钻机和冲击钻机的特点，适用于多种地质条件 特点：高效、节能、环保、安全、智能化、自动化、模块化、可移动化
添加标题
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国外发展现状：国外石油钻井设备 和技术已经相当成熟，部分国家已 经实现了智能化、自动化钻井，技 术水平领先于我国。
挑战与机遇：我国石油钻井设备和 技术面临着巨大的挑战和机遇，需 要加强自主创新，提高技术水平， 抢占市场份额。
新型石油钻井设备和技术的研究进展和应用前景
钻具的组成和特点
钻杆：连接钻头和钻机，传 递扭矩和压力
钻铤：连接钻杆和钻头，传 递扭矩和压力
钻具：包括钻头、钻杆、钻 铤等，用于钻井作业
钻头：用于破碎岩石，分为 牙轮钻头、金刚石钻头等
特点：耐磨、耐高温、耐腐 蚀、抗冲击、抗疲劳等
钻头和钻具的维护和使用注意事项
操作过程中，注意控制钻头 和钻具的转速和压力，避免 过载
定期检查：对设备进行定期检查，确保设 备运行正常
安全操作：严格按照操作规程进行操作， 确保设备安全运行
润滑保养：定期对设备进行润滑保养，防 止设备磨损
检修要求：定期对设备进行检修，确保设 备运行正常
石油钻采机械PPT课件.ppt
旋流器
回收加重剂 短管 涡轮室周 壁孔眼
稀释水 稀浆
漏斗 涡轮室
清砂室 稀浆腔室
上底孔板 短管
• 当涡轮旋转时，大 颗粒的固相携同一 部分液体被甩向涡 轮室的周壁，并穿 过其上的孔眼进入 清砂室，聚积到底 部；
泥浆
旋流器
回收加重剂 短管 涡轮室周 壁孔眼
• 泥浆中的固相颗粒，按其粒度的大小可分为钻屑、 砂、粉砂、粘土和胶土，
• 相应的净化装置只能清除一定尺寸的固相颗粒。
随着钻井深度的不同，对泥浆性能的要求也不同：
• 对于一般深度的井，多使用非加重水基泥浆。 • 处理这类泥浆的固控设备是：振动筛－>除砂器
－>除泥器－>离心机， • 目的是尽可能除去泥浆中的固相颗粒。
• 工作时，由主轴、轴承和偏心块等构成的激振器旋转时产 生周期性的惯性力，迫使筛箱、筛网和弹簧等部件在底座 上作简谐振动；
• 促使由泥浆盒均匀流至筛网表面的泥浆中的液固相分离
• 即液体和较小颗粒通过筛网孔流向除砂器，而较大颗粒顺 筛网表面移向砂槽。
筛网
➢ 泥浆振动筛中最易损坏的零件是筛网。
➢ 一般有钢丝筛网、塑料筛网、带孔筛板等，常用 的是不锈钢丝编织的筛网。
• 它有三根溢流管; • 当泥浆进入时，重而大的固
相颗粒甩向筒壁，并螺旋下 降，经排砂口排出； • 轻质部分则从各溢流管溢出。 • 这种结构消除了空气柱，减 少了内部的水力损失，从而 提高了泥浆处理量及液体的 净化程度。
动画
§4-4 泥浆净化装置
一、概述 二、泥浆振动筛 三、水力旋流器 四、泥浆清洁器 五、离心分离机 六、泥浆除气器
水利旋流器的工作原理：
➢ 水力旋流器与一般分离机械不 同，它没有运动部件，是利用 泥浆中固、液相各颗粒所受的 离心力大小进行分离。
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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）
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：
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
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。
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
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。
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：适合软、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
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
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
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
热稳定聚晶金刚石钻头（TSP）:1200Байду номын сангаас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。
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。
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。
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
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。
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）
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：
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
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。
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
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。
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：适合软、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
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
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
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
热稳定聚晶金刚石钻头（TSP）:1200Байду номын сангаас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。
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。
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。
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
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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。