钻井设备和工具PPT课件

井 口 防 喷 器 组
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6、井控系统
节流管汇：
由一系列特殊的、 可远程控制的管 线组成，用井口 防喷器组关井后， 司钻可以通过它 释放井底压力， 不至于造成井下 失控。
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钻井八大件
天车 游车 大钩 水龙头 转盘 绞车 泥浆泵 Biblioteka Baidu架 +柴油机、传动装置为十大件
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小结
起升系统
循环系统
旋转系统
W<300kN，
W＝800～ 421～60809kmNm钻杆，井径
< 150mm， 钻井深度从几十米到
1000m，常用于钻地质勘探井和水井等。
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柴油机驱动钻机 2.动力设备 直流电驱动钻机
交流电驱动钻机
以柴油机为动力，通过机械 传动或液力传动的钻机。
工作机用直流电动机驱动。 通常用于海上钻井。
工作机用交流电动机驱动。
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
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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
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3、循环系统
泥浆池 泥浆泵 立管 水龙带 分离装置
加重装置
功能：
①从井底清除岩屑； ②冷却钻头和润滑钻具。
废水池
泥浆泵号称钻机的“心脏”
泥浆泵
水龙带 水龙头
立管 地面管汇
方钻杆
泥浆振动筛 泥浆池
钻杆 环空
钻屑下滑
钻铤 井眼
钻头
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3、循环系统
→循环介质
泥浆功能：
1、悬浮和携带钻 屑 2、润滑和冷却钻 具 3、稳定井壁 4、平衡地层压力 5、传递水功率 18
不含起下 钻、接单 根等辅助 时间
时间的钻头进尺，表示钻头破碎岩石的能力 和效率，单位为m／h。
直接破碎岩石形成井眼的工具。
影响钻井速度最直接的因素之一
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衡量钻头破岩效率高低的主要指标有钻头进尺和机械钻速。
钻头寿命： 在整个使用过程中，钻头在井下的纯钻时间 (包括划眼——在已钻出的井眼内旋转送钻、 修整井壁的过程)，单位为h；
钻头进尺： 在钻头寿命内，其钻进的井段长度，单位为m；
机械钻速： 用钻头的进尺除以纯钻进时间，即单位纯钻
第3章 钻井设备和工具
主要内容
第一节 钻机(钻机分类、组成及功能) 第二节 钻井工具（钻头、钻柱、井口工具）
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第一节 钻机
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。
钻机的综合功能：
完成钻进、接单根、起下钻、循环洗井、下套管、 固井、完井和处理井下事故等作业。
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第一节 钻机
陆上钻机
海洋钻井平台
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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
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。
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起 升 系 统 ↓ 天 车| 游 车| 钢 丝 绳
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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
3、循环系统
→流程
泥泥浆泥通浆过泵立将管泥经浆水打龙入带循进环入管钻线柱
浆
经
井
眼
环
空
泥浆泵
流
泥浆回
回
流管线
泥
浆
水地龙面带管汇
池
(至立管)
立管
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3、循环系统→分离装置
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4、驱动与传动系统
(1)组成：动力机、传动部分
联轴器、离合器、 变速箱、皮带传动 及链条传动等装置
(2)功能
柴油机或 电动机
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；
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二、钻机的组成及功能
起升系统
循环系统
旋转系统
驱动与传动系统 动
力
气控系统
系
统
井控系统
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1、起升系统
快绳
起升系统是必不
旋 转 滚筒
可少的，一般由
钻 井
井架、绞车、天 平
车、游车、大钩、 台
提
滚筒和钢丝绳组
升
成。
系
统
功能：
天车 死绳
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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。
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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
陆地钻机 陆地（包括沙漠、沼泽等）使用的
3.使用地区
钻机。
海洋钻机 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。
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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：
产生动力，并把动力传递给泥浆泵、绞车和转盘。
5、气控系统
(1)组成：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。
(2)功能：
确保对整个钻机各个工作机构及其部件的准确、迅速控制，使整 机协调一致的工作。
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动力系统：驱动与传动系统、气控系统
钻机平台上的气体发动机
远离钻机平台的柴油机
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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
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2、旋转系统
钻杆与钻铤
转动的转盘与方钻杆 (顺时针转)
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2、旋转系统
→钻头
PDC钻头
取 芯
钻
头
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新
钻
2、旋转系统
头
→钻头
正
准
备
三牙轮钻头
入
井
钻
井
液
高
速
流
过
喷
嘴
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2、旋转系统
→井下钻具振动方式
钻柱扭振
钻柱横振
钻 柱 纵 振