石油钻井设备与工具--钻具系统
钻井的八大件
钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。
钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，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，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。
起升系统是为起升和下放钻具、下套管以及控制钻压、送进钻具服务的，钻具配备有起升系统。
起升系统包括绞车、辅助刹车、天车、游车、大钩、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等各种工具。
起升时，绞车滚筒缠绕钢丝绳，天车和游车构成副滑轮组，大钩上升通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升。
下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升，下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过刹车机构控制钻具的送进速度，将钻具重量的一部分作为钻压施加到钻头上实现破碎岩层。
旋转系统是转盘钻机的典型系统，其作用是驱动钻具旋转以破碎岩层，旋转系统包括转盘、水龙头、钻具。
在钻井现场我们观察到的钻具包括：方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器以及配合接头等。
其中钻头是直接破碎岩石的工具，有刮刀钻头，牙轮钻头、金刚石钻头等类型。
钻铤的重量和壁厚都很大，用来向钻头施加钻压，钻杆将地面设备和井底设备联系起来，并传递扭矩。
方钻杆的截面为正方形，转盘通过方钻杆带动整个钻柱和钻头旋转，水龙头是旋转钻机的典型部件，它既要承受钻具的重量，又要实现旋转运动，同时还提供高压泥浆的通道。
石油钻井机械基础知识
石油钻井机械基础知识目录一、基本概念 (2)1.1 石油钻井 (2)1.2 机械钻井 (3)二、钻井设备 (5)2.1 钻井泵 (6)2.2 钻井电机 (8)2.3 离心泵 (9)2.4 传动系统 (10)2.5 井架与底座 (11)三、钻井工具 (12)四、钻井工艺 (14)4.1 钻前准备 (15)4.2 钻进技术 (16)4.3 下井工具 (18)4.4 特殊钻井工艺 (19)五、安全与环保 (20)5.1 安全规定 (21)5.2 环保要求 (22)六、维护与保养 (23)6.1 日常检查 (25)6.2 定期保养 (26)6.3 故障排除 (28)七、发展趋势 (29)7.1 新技术应用 (31)7.2 节能减排 (32)7.3 智能化发展 (33)一、基本概念石油钻井机械是石油勘探开发过程中不可或缺的工具，其主要功能是用于钻探地层以获取油气资源。
这些机械包括钻头、钻柱、钻机、泥浆泵等关键设备，它们共同协作，确保钻井过程的顺利进行。
钻头：钻头是石油钻井过程中的关键部件，其设计与材料的选择直接影响到钻井效率和钻探成本。
现代钻头通常采用高强度材料制造，并经过精密的设计，以确保在复杂地层中的高效钻进。
钻柱：钻柱是由多根钻杆连接而成的圆柱形结构，用于传递钻井动力和承受钻井过程中的巨大扭矩。
钻柱的长度和强度对于钻井深度和安全性至关重要。
钻机：钻机是石油钻井机械的核心部分，负责提供钻井所需的动力和控制系统。
钻机的类型多样，包括旋转钻机、顶驱钻机、钻井泵等，它们各自适用于不同的钻井环境和需求。
泥浆泵：泥浆泵是石油钻井过程中的重要设备，其主要功能是将水和添加剂混合成泥浆，以润滑钻头、冷却钻具并携带出钻探产生的岩屑。
泥浆泵的性能直接影响到钻井的效率和质量。
1.1 石油钻井裸眼钻井：指在地表直接进行的钻井作业。
这种类型的钻井主要用于获取地表岩层的地质资料，以便为后续的开发提供依据。
牙轮钻井：采用牙轮钻头进行钻井作业，适用于软、中硬岩层的钻探。
石油钻井设备与工具-王镇全 4第二节 螺杆钻具
万向轴有几种不同的结构形式， 例如应用最普遍的为瓣型连接轴和挠 性连接轴(有一定柔度、上下两端为 连接螺纹的光轴）以及其他形式的万 向轴。万向轴的上端和马达转子下端 相连，而下端则和传动轴上端的导帽 相连。
万向轴的作用是把马达转子的平面行 星运动转化为传动轴的定轴转动，同时把 马的工作转矩传递给传动轴和钻头。
层气开采、建筑管道施工和国防工程等方面的钻进作业。
•
在油气钻井中，螺杆钻具主要被用于钻特殊工艺井，
也可以用来钻直井。所谓特殊工艺井，是指常规直井以外
的所有其他井型，如定向井、大斜度井、水平井、大位移
井、多分支井、丛式井等。在这些特殊工艺井中，通常应
用螺杆钻具进行井眼轨道控制作业，如造斜、纠斜、扭方
位，采用导向螺杆钻具还可以进行稳斜钻进。
2、弯角与造斜率的关系
弯角越大，造斜率越高，但在旋转钻 井时转速受到限制。
弯 角 角 度
造斜率
3、 稳定器结构
导向螺杆钻具与常规螺杆钻具的另一个不同之处在于 导向螺杆钻具的传动轴壳体上带有不同形式的稳定器。常 用的稳定器形式包括：
1）螺旋稳定器（三条翼片、五条翼片）； 2）对称直条稳定器（一般为五条翼片均匀分布） 3）非对称直条稳定器 稳定器的形式和外径尺寸对造斜或稳斜的效果影响较 大，在选用导向螺杆钻具时，应对此予以重视。
正常钻进时，旁通阀关闭。此时泥浆流经马 达把压力能转换为机械能。
特殊说明ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
旁通阀不是螺杆钻具工作时的必须部 件。在水平钻井中，为了防止停泵时环空 钻井液内的岩屑从旁通阀的筛板进人马达， 往往不装旁通阀，或把旁通阀的弹簧取出 来使旁通阀呈常闭状态，而在直井段的钻 柱上安装一个钻柱旁通阀，来代替钻具旁 通阀的作用。
海洋石油钻井知识介绍
脱气器：用于分离掉泥浆中的天然a气。
11
钻井常用工具介绍－井口工具
井口工具包括各种卡瓦、吊卡、吊环、 大钳、气动、液动工具
一．吊卡
吊卡是我们应用的提升工具之一，吊卡从结构上 分为：平台肩吊卡；18度吊卡；卡瓦式吊卡；气
动吊卡；单根吊卡等。
平台肩吊卡主要用于套管、油管、钻铤等带台肩 的管串，目前我们用的主要有套管吊卡、钻挺吊
盘等工作机。传动系统在传递和分配动力的同时具有减速、并车、倒车等特 种功能。
钻机的传动方式分为：
机械传动（包括万向轴、减速箱、离合器、链传动和三角带传动等）
机械－蜗轮传动（液力传动）
电传动
液压传动
6. 控制系统：为使钻机各个系统协调地工作，钻机上配有气控制、液压控制、
机械控制和电控制等各种控制装备，及集中控制台和显示仪表等。
8
钻机设备介绍
四．钻井仪表：
1. 指重表：表示钻井钢丝绳受力大小的仪器，由指重表和灵敏表组成，内圈黄
针（指重表）指示大钩悬重，外圈白针（灵敏表）钻井时可以指示钻压。打 捞时可以指示接触鱼顶的状态、阻卡时显示出井内摩擦阻力的大小。
2. 泥浆泵压力表：一般由两只，分别指示两台泥浆泵的压力。 3. 泥浆泵冲数表：记录瞬时泵冲和累计冲数，可用于井控压井、固井、挤水泥
卡。
18度吊卡是我们最常用的吊卡，主要应用在18度 钻杆管串的起升，从2-7/8”~5-½”尺寸不等。
卡瓦式吊卡主要用于小尺寸钻具或油管管串，它
的负荷比较小，尺寸范围主要在1.050”~3-½”,负 荷在20T~75T不等。
气动吊卡属于半自动化的吊卡，目前我们用的还
不多。下套管用的卡盘应该属于这个范畴，方便
7. 钻机底座：用来安装钻井设备、方便钻井设备钻井设备的移动等。
石油钻井八大系统[知识探索]
![石油钻井八大系统[知识探索]](https://img.taocdn.com/s3/m/1a1eafc7f46527d3250ce0a0.png)
峰谷文书
8
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。
峰谷文书
9
峰谷文书
10
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。
峰谷文书
11
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。
峰谷文书
提环 鹅颈管
中心管
12
2.2、转盘
钻杆铤头 14
钻柱
方钻杆
钻柱连接示意图
钻铤
峰谷文书
15
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。
峰谷文书
25
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
峰谷文书
26
6、控制系统
作用 指挥各系统协调工 作
石油钻井设备与工具-王镇全连续油管钻井技术
Stiff Wire Line (SWL)
• High angle wells for real time logging (PLT)
• Depth correlation • Perforating • Treatment monitoring • DUCT directional
• Memory logging….?
连续油管钻井技术
一、连 续 油 管 钻 井 技 术简介
连续油管亦称挠性油管、盘管。连续油管钻 井技术是90年代国 外大力研究和发展的热门钻 井技术之一。1991年，ELF公司首次使用新研制 的连续油管在巴黎盆地钻井取得成功，并证实了 它的可行性。
1、地面设备 地面设备主要包括连续油管作业机 及有关设备、循环系统和井控系统。
Clean out - vertical
+
=
Fluid velocity
Particle terminal velocity
Lift velocity
Clean out – high angle
RIH to top of fill Pump fluid at high rates Wash into fill Displace fill out of well Pump rate / velocity critical
连续油管注入头 连续油管注入头主要用来为连续油 管下入井内提供推力，并控制连续油管下入速度，承载 悬空连续油管的全部重量。
连续油管钻井技术
液压动力系统 液压动力系统的功能是，为连续油 管作业提供液压控制和操作动力。
控制台 由各种开关和仪表组成，用于监测并操纵 连续油管钻井作业。
②循环系统：泥浆泵通过滚筒向连续油管内注入、循 环。
钻井主要设备的基本组成及功用
八、钻机的辅助设备
（1）组成 由供电、供气、供水、供油、器材储存、防喷设施、钻
井液的配制、储存、处理设施及各种仪器仪表等组成。
（2）作用 满足钻井工艺的各种要求。
二、钻井主要设备的基本组成及功用
1、井架 2、天车 3、绞车 4、游动滑车 5、大钩 6、转盘
7、水龙头 （动力水龙头） 8、钻井泵 9、动力机 10、联动机
4、游动滑车
（1）组成： 由上横梁、滑轮 、滑轮轴、侧板 组、轴承、下提 环及侧护罩等组 成。
（2）功用：
与 天 车 组 成 游 动 系 统 。
5、大钩
（1）组成： 由吊环、吊环
销、吊环座、定位 盘、弹簧、筒体、 钩身、轴承及制动 锁紧装置等组成。
（2）功用：
是悬挂水龙头 和钻具；悬挂吊环 、吊卡等辅助工具 ，可起下钻具和下 套管；起吊重物， 安装设备或起放井 架等。
游动系统。
3、绞车
（1）组成： 由支撑系统、传动系统、控制系统、 制动系统、卷扬 系统、润滑及冷却系统等组成。
（2）功用： 是起下钻具和下套管； 控制钻压；上卸钻具螺 纹；起吊重物和进行其 他辅助工作。
伊顿水冷盘刹的应用
2000M钻机绞车
70D钻机绞车
JC50D
卷扬系统
（主滚筒、 副滚筒、各 种猫头等卷 绳装置）
动力设备
10、联动机
联动机是指由动力机至工作机的传动装置。
（1）组成： 由并车、倒车、 减速增扭、变速 变矩及方向转换 装置等组成。
（2）功用：是将动力机发出的动力分配给各工作机。
一、钻机的主要系统和设备有： 起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动 系统、控制系统、动力驱动设备、钻机底座、 钻机的辅助设备。 二、钻井主要设备有： 井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、 水龙头、钻井泵、动力机、联动机、固控设备 、井控设备等。
钻井主要设备的基本组成及功用
10、联动机
联动机是指由动力机至工作机的传动装置。 （1）组成： 由并车、倒车、 减速增扭、变速 变矩及方向转换 装置等组成。
是将动力机发出的动力分配给各工作机。 （2）功用：
一、钻机的主要系统和设备有： 起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动 系统、控制系统、动力驱动设备、钻机底座、 钻机的辅助设备。 二、钻井主要设备有： 井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、 水龙头、钻井泵、动力机、联动机、固控设备 、井控设备等。
（1）组成： 由绞车、井架、天 车、游车、大钩及钢丝 绳等组成。 （2）作用： 主要作用是起下钻 具、控制钻压、下套管 以及处理井下复杂情况 和辅助起升重物。
二、旋转系统
（1）组成： 由转盘、水龙头（动力水 龙头）、井内钻具（井下 动力钻具）等组成。
（2）作用： 其主要作用是带动井内钻 具、钻头等旋转、破碎岩 石，连接起升系统和钻井 液循环系统。
钻井设备
安全经验分享
钻井主要设备的基本组成
本章节介绍的主要内容有：
一、钻机的主要系统和设备 二、钻井主要设备的基本组成及功用
结束
钻井主要设备的基本组成
一部常用石油钻机主要由动力机、传动机、工作
机及辅助设备组成。要具有起下钻能力、旋转钻
进能力、循环洗井能力。
主要设备有：井架、天车、绞车、游动滑车、大
三、钻井液循环系统
（1）组成： 由钻井泵、地面管汇、立管、水龙头、钻井液配 制净化处理设备、井下钻具及钻头喷嘴等组成。 （2）作用： 主要作用是冲洗净化井底、携带岩屑、传递动力。
四、传动系统
（1）组成： 由动力机与工作 机之间的各种传 动设备（联动机 ）和部件组成。 （2）作用： 是将动力传递并 合理分配给工作 机组。
石油钻井八大系统(PPT课件)
提供高压泥浆，驱动钻头旋转并冷却钻头。
泥浆循环系统
包括泥浆池、泥浆管道和泥浆净化设备等，用于循环、净化和储存泥浆。
其他辅助设备
动力系统
为钻机提供动力，包括柴油机、电动机等。
控制系统
控制钻机运行，包括电气控制、液压控制等。
起升系统
用于起升和下放钻具，包括天车、游车、大钩等。
其他辅助设备
旋转系统
根据地质条件、工程要求和钻井技术，综合考虑井身结构、井眼轨迹、套管层次 等因素进行优化设计。
定向钻井技术及应用范围
技术原理
利用特殊钻具组合和测量仪器，控制井眼轨迹沿预定方向钻 进。
应用范围
适用于复杂地质条件下的油气藏开发，如薄层、断块、裂缝 性油气藏等。
水平井、分支井等特殊结构井钻井技术
水平井钻井技术
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
传动系统
组成
01
变速箱、传动轴、万向节等
功能
02
传递动力和扭矩，实现各系统的协同工作
关键技术
03
传动效率控制技术、减振降噪技术、可靠性设计等
井控系统
1 2
组成
井口装置、防喷器、压井管汇等
功能
控制井口压力，防止井喷和井漏，确保钻井安全
3
关键技术
井控装置设计技术、井控工艺技术、应急处理技 术等
固控系统
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
03
CATALOGUE
钻井设备介绍
钻机类型及特点
钻井的八大件
钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升，下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过刹车机构控制钻具的送进速度，将钻具重量的一部分作为钻压施加到钻头上实现破碎岩层。
旋转系统是转盘钻机的典型系统，其作用是驱动钻具旋转以破碎岩层，旋转系统包括转盘、水龙头、钻具。
在钻井现场我们观察到的钻具包括：方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器以及配合接头等。
其中钻头是直接破碎岩石的工具，有刮刀钻头，牙轮钻头、金刚石钻头等类型。
钻铤的重量和壁厚都很大，用来向钻头施加钻压，的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。
动力设备。
钻机的动力设备有柴油机、交流电机、直流电机，我们在钻井现场观察到的是柴油机动力。
起升系统、循环系统和旋转系统是钻机的三大工作机组，用来提供动力，它们协调工作即可完成钻井作业，为了向这些工作机组提供动力，钻机需要配备动力设备。
柴油机适应于在没有电网的偏远地区打井，交流电机依赖于工业电网或者是需要柴油机发出交流电，直流电机需要柴油机带动直流发电机发出直流电，目前更常用的情况是柴油机带动交流发电机发出交流电，再经可控硅整流，将交流电变成直流电。
传动系统。
传动系统将动力设备提供的力和运动进行变换，然后供钻井操作场所。
井架用来安装天车、悬挂游车、大钩、水龙头和钻具，承受钻井工作载荷，排放立根；底座用来安装动力机组、绞车、转盘、支撑井架，借助转盘悬持钻具，提供转盘和地面之间的高度空间，以安装必要的防喷器和便于泥浆循环。
辅助设备。
为了保证钻井的安全和正常进行，钻机还包括其他的辅助设备，如防止井喷的防喷器组，为钻井提供照明和辅助用电的发电机组，提供压缩空气的空气压缩设备以及供水、供油设备等。
海洋石油钻井知识介绍
7. 钻机底座：用来安装钻井设备、方便钻井设备钻井设备的移动等。 8. 辅助设备：包括供气设备、井口防喷设备、辅助发电及起重设备等，以保证
钻机能安全、可靠、正常地运行。
7
钻机设备介绍
二．钻机的基本参数：
1. 名义钻深范围：指钻机在规定的钻井绳数下，使用规定的钻柱时钻机的经济
钻井深度范围。
2. 最大钩载荷：钻机在规定的最多绳数下起下套管、处理事故或进行其它特殊
海洋石油钻井知识介绍
介绍提纲
平台介绍 钻机设备介绍 钻井常用工具介绍 钻井作业流程
2
半潜式钻井平台
3
自升式钻井平台
4
采油生产平台
5
钻机设备介绍
石油钻机是一套联合的工作机组。它是由动力机、传动箱、绞车、天车、游动滑车、 大钩、水龙头、转盘、钻井泵以及钻井液净化设备等组成。还有井架、底座等结构以 及电力、液压和空气动力等辅助设备。
13
钻井常用工具介绍－井口工具
三．吊环
吊环是钻柱不可缺少的 提升工具，分为单臂吊环， 双臂吊环。 我们平台用的钻柱吊环为 长2 ¾“/132“，350吨负 荷；下套管用吊环为3 ½“/144”，500吨负荷。 钻挺提升器小吊环分单臂 和双臂两种，单臂吊环150 吨负荷，双臂吊环80吨负 荷。
14
28
钻井常用工具介绍－井下工具
6. 刮管器
用于清除残余在套管内壁上的水泥块、硬腊、各种盐类结晶或沉积物、射 孔毛刺以及套管锈蚀后所产生的氧化铁等脏物，以便畅通无阻地下入各种 井下工具。
10
钻机设备介绍
c、功率和效率：功率指泵在单位时间内所做的功。一般把在单位时间 内发动机传到泵轴上的能量称作输入功率或主轴功率。把在单位时 间内液体经过泵后增加的能量称作泵的有效功率。功率的单位为 “KW”。泵的效率是指有效功率与输入功率之比。 d、冲次：泵的冲次是指在单位时间内活塞的往复次数，单位为 “次/min”。 e、泵压：指泵排出口处的液体压力，单位“MPa”。
石油工程概论第3章钻井设备和工具
.
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
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
.
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；
四翼刮刀钻头
平底式刮刀钻头 刀冀底刃的形状
阶梯式刮刀钻头
优点： 机械钻速较高 缺点： 扭矩较大，控制不当易造成井斜
刮刀钻头的寿命取决于刀翼的寿命
.
刮刀钻头的应用
• 刮刀钻头制造工艺简单，成本低； • 刮刀钻头适用于松软－软地层，钻速快 • 刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜； • 刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备； • 刮刀钻头目前逐渐被PDC钻头取代。
钻柱横振
钻 柱 纵 振
.
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
3、循环系统
→循环介质
泥浆功能：
1、悬浮和携带钻 屑
➢ PDC钻头适应于软到中硬的大段均质地层，不适合钻软 硬交错的地层和砾石层。
➢ 与牙轮钻头相比，PDC钻头宜采用低钻压、高转速钻进。 ➢ 钻头下井前，井底要清洁，无金属落物，新钻头钻进时，
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）
石油钻机资料
石油钻机
石油钻机是石油行业中一项重要的工具，用于在地下开采石油资源。
石油钻机主要由钻机系统、动力系统和控制系统组成。
钻机系统包括钻杆、钻头、钻井液循环系统等，用于在地下进行钻探作业。
动力系统则提供钻机运行所需的动力，通常采用柴油或电动机作为动力来源。
控制系统则用来监控和调节钻机的运行状态，确保钻机在操作过程中保持稳定和安全。
在石油钻机的操作过程中，首先需要选择适当的钻头和钻杆组合，根据地下岩层的硬度和厚度进行调整。
然后通过钻井液循环系统，将钻井液从地面送入钻杆内部，冷却钻头并将岩屑送回地面，保持钻井的顺利进行。
钻机在钻探过程中还需要不断调节钻进速度和钻头位置，以确保钻孔的稳定和有效。
石油钻机的作业过程需要高度的技术和经验，操作人员需要经过专业培训，掌握钻机操作的技巧和安全常识。
同时，钻机的维护和保养也至关重要，定期检查和更换钻头、钻杆等易损件，确保钻机的正常运行和延长使用寿命。
总的来说，石油钻机在石油勘探和开采中扮演着重要的角色，是保障能源供应的关键设备之一。
通过精密的操作和科学的管理，石油钻机能够高效地完成钻井任务，为石油行业的发展做出贡献。
钻井的八大件
钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。
钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，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，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。
起升系统是为起升和下放钻具、下套管以及控制钻压、送进钻具服务的，钻具配备有起升系统。
起升系统包括绞车、辅助刹车、天车、游车、大钩、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等各种工具。
起升时，绞车滚筒缠绕钢丝绳，天车和游车构成副滑轮组，大钩上升通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升。
下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升，下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过刹车机构控制钻具的送进速度，将钻具重量的一部分作为钻压施加到钻头上实现破碎岩层。
旋转系统是转盘钻机的典型系统，其作用是驱动钻具旋转以破碎岩层，旋转系统包括转盘、水龙头、钻具。
在钻井现场我们观察到的钻具包括：方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器以及配合接头等。
其中钻头是直接破碎岩石的工具，有刮刀钻头，牙轮钻头、金刚石钻头等类型。
钻铤的重量和壁厚都很大，用来向钻头施加钻压，钻杆将地面设备和井底设备联系起来，并传递扭矩。
方钻杆的截面为正方形，转盘通过方钻杆带动整个钻柱和钻头旋转，水龙头是旋转钻机的典型部件，它既要承受钻具的重量，又要实现旋转运动，同时还提供高压泥浆的通道。
一套石油钻井设备都包括哪些部件？
一套石油钻井设备都包括哪些部件？钻井设备按功用分旋转、提升、循环、动力与传动、控制等系统等。
旋转系统主要设备是装在钻台井口上的转盘，转动时，通过方钻杆带动钻柱和钻头旋转钻进。
当采用井下动力钻具带动钻头旋转时，转盘用来承受反扭矩。
提升系统由绞车、井架、天车、游动滑车、大钩、钢丝绳等组成的一套起重设备。
绞车主要用于起下钻具、下套管和钻进时控制钻压。
井架用于安放天车和悬挂游动滑车、大钩等提升设备与工具，以及起下、存放管柱。
天车与游动滑车是一套复滑轮装置，用以减少绞车钢丝绳上的张力,大、中型钻机复滑轮的钢丝绳数一般为8～12股。
循环系统由泥浆泵、高压泥浆管线、水龙带、水龙头、钻柱以及泥浆固控设备等组成。
功用是：维持泥浆循环，对井底进行冲洗，将注入的高压泥浆能量传递给井底。
固控设备用以清除井中返出的泥浆中的无用固相颗粒。
常用的设备有振动筛、除砂器、除泥器、除气器和离心分离机等。
70年代末期，开始使用自动配制泥浆系统,与井控装置联用，可对井筒随时进行可靠控制,自动保持泥浆比重恒定。
在出现井喷预兆时，能自动调节泥浆比重及其他性能。
动力与传动系统包括动力机及传动机组。
动力机主要用柴油机、电动机或燃气轮机。
传动机组有链条、皮带、齿轮等机械传动、液压传动和电传动几种，把动力传递给绞车、转盘、泥浆泵等工作机。
控制系统使各机组按照钻井工艺需要，协调地进行工作。
包括对动力机、绞车、转盘、泥浆泵等的启动、停车、调速、并车、换向等进行控制，方式有机械、气压、液压、电控制等，并向电子计算机控制方向发展。
井控设备是用于油气钻井中保证安全钻进的重要设备,包括防喷器、阻流管汇、压井管汇、泥浆-气体分离器等。
防喷器用以防止井内泥浆和油、气、水的喷出，防喷器有闸板防喷器、旋转防喷器和万能防喷器等类型，安装在钻台下的井口处，分别用于封闭钻柱与套管之间的环隙或全部井口。
此外，还有钻柱内防喷器，用于封闭钻柱内部空间。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(2)钻杆的钢级与强度
钻杆的钢级是指钻杆钢材的等级，它由钻杆钢材的 屈服强度决定。
API将钻杆钢材等级分为五级： D、E、95(X)、105(G)、135(S)。 钻杆钢级越高，管材的屈服强度越大，钻杆的各种强 度也就越大。 在钻柱的强度设计中，推荐采用提高钢级的方法来提 高钻柱的强度，而不采用增加璧厚的方法。
钻柱是钻井的重要工具，它是连通地下与地 面的枢纽。在转盘钻井时，靠它来传递破碎岩石 所需要的能量，给井底施加钻压，以及循环钻井 液等。在井下动力钻井时，井下动力钻具是用钻 柱送到井底并靠它来承受反扭矩，同时钻头和动 力钻具所需的液体能量也是通过钻柱输送到井底 的。
井下动力钻具为井底发动机，可在井 底驱动钻头旋转,是井身轨迹的定向控制的 必备工具，同时可与转盘复合，实现复合 钻井，不仅可以实现旋转或滑动钻井，还 可提高钻头转速，提高钻井速度。
井下事故等特殊作业; (3)对地层流体及压力状况进行测试与评价。
二、钻柱的组成 钻柱由方钻杆、钻杆段和下部钻具组合三大
部分组成。 钻杆段包括钻杆和接头，下部钻具组合主要
是钻铤，也可能安装稳定器、减震器、震击器、 扩眼器及其他特殊工具。钻柱的具体组成随不同 的目的、要求而不同。
井段
钻具组合
直井 Ф165PDC钻头+Ф120钻铤(14根)+
一、钻柱的作用 1、钻柱在钻井过程中的主要作用 (1)为钻井液由井口流向钻头提供通道； (2)给钻头施加适当的压力(钻压)； (3)把地面动力(扭矩等)传递给钻头； (4)起下钻头； (5)根据钻柱的长度计算井深。
2、钻柱的特殊作用 (1等; (2)进行取心、挤水泥、打捞井下落物、处理
(1)钻杆结构与规范
钻杆由钻杆管体与钻杆接头两部分组成。钻杆管体与接头的连接有 两种方式：一种是用细丝扣连接，即管体两端都车有细公扣，与接头一 端的母细扣相连接，称这种钻杆为有细扣钻杆；另一种是管体与接头用 摩擦焊对焊在一起，称这种钻杆为对焊钻杆。
有细扣钻杆目前已基本淘汰，我国现在生产或进口的钻杆全部为对 焊钻杆(无细扣钻杆)。
钻杆
缓降 斜段
或者： Ф165钻头++Ф161螺旋扶正器＋ Ф120钻铤(1根)+ Ф161螺旋扶正器+
Ф120无磁钻铤(1根)＋Ф120钻铤(15
根)+ Ф88.9钻杆
1、钻杆
钻杆是钻柱的基本组成部分。它是用无逢钢 管制成，壁厚一般为9~11mm。其主要作用是传递 扭矩和输送钻井液，并靠钻杆的逐渐加长使井眼 不断加深。因此，钻杆在石油钻井中占有十分重 要的地位。
（3）钻杆接头及丝扣
钻杆接头是钻杆的组成邪分，分公接头和母接头， 连接在钻杆管体的两瑞。
接头上车有丝扣（粗扣），用以连接各单根钻杆。在 钻井过程中，接头处要经常拆卸，按头表面受到相当大的 大钳咬合力的作用，所以钻杆接头壁后较大，接头外径大 于管体外径，并采用强度更高的合金钢。
丝扣的连接必须满足的三个条件：
2、钻铤 钻铤处在钻柱的最下部，是下部钻具组合的主要组成部分。 特点： 壁厚大（一般为38-53mm，为钻杆的4-6倍），具有较大的重力和
刚度。钻铤两端管体上直接车接头，不另加接头。 作用： ① 给钻头施加钻压； ② 保证压缩条件下的必要强度； ③ 减轻钻头的振动、摆动和跳动，使钻头工作平稳； ④ 控制井斜。
第四章 钻具系统
前言
钻具系统是钻头以上、水龙头以下部 分一系列钻井工具组合的总称。包括：钻 柱、井下动力钻具以及其它一些辅助钻井 工具。
典型的钻具组合如下:
(Φ215.9mmPDC钻头)＋（0.75º）172 mm 螺杆＋Φ158.8mm(无磁钻铤)NDC×1根＋ Φ215mm稳定器＋Φ158.8mm(钻铤)DC×11 根＋Φ127mm(加重钻杆)HWDP×20根＋ Φ127mm(钻杆)DP+方钻杆
三种形式接头螺纹形状皆为“V”型，但扣型、扣距、 锥度不同。
NC型接头标准(新标准）：
随着对焊钻杆代替有细扣钻杆，API制订了新的钻杆 接头NC型接头标准，也称数字型接头。NC型接头以字母NC 和两位数字表示，如NC50，NC26，NC31。
NC—美国标准粗牙螺纹； 两位数字—丝扣基面节圆直径大小（英制单位）×10 例如：NC26表示接头为NC型，基面丝扣节圆直径为 2.668in。 新旧标准的对应关系见下表：
随着钻井深度的增加，几千米甚至上万米的 钻柱，在井下的工作条件十分恶劣，它往往是钻 井设备与工具中的薄弱环节。时常导致井下复杂 情况甚至导致井下事故。为避免或便于处理井下 复杂情况，在钻具组合中还需要其它一些辅助钻 井工具，以实现快速优质钻井及顺利完成各种井 下作业。
第一节 钻柱
钻柱是钻头以上，水龙头以下部分的 钢管柱的总称。它包括方钻杆、钻杆、钻 铤、各种接头及稳定器等井下工具
段
Ф88.9钻杆
造斜 段
Ф165钻头+单弯螺杆+Ф120无磁钻 铤(1根)+ Ф120钻铤(13根)+ Ф88.9钻
杆
增斜 段
Ф165钻头+ Ф120短钻铤(1根)+ Ф161螺旋扶正器(+ Ф120无磁钻铤(1 根)＋Ф120钻铤(15根)+ Ф88.9钻杆
Ф165钻头+ Ф120钻铤(14根)+ Ф88.9
为了增强管体与接头的连接强度，管体两端加厚。常用的加厚形式 有内加厚、外加厚、内外加厚三种。
根据美国石油学会（American Petroleum Institute）（简称API） 的规定，钻杆按长度分为三类： 第一类:5.486一6.706m(18一22ft); 第二类:8.230-9.144m(27-30ft); 第三类:11.582一13.716m(38一45ft)。
①尺寸相等； ②丝扣类型相同； ③公母扣相匹配。
为便于接头选用，API制订了接头类型的标准 （石油工业普遍采用）：
APl钻杆接头有新、旧两种标准，旧标准是针对早期的 有细扣钻杆接头，分为三种形式：
①内平式(IF)； ②贯眼式(FH)； ③正规式(REG）。
内平式接头适用于外加厚钻杆，贯眼式接头适用于内 加厚钻杆，正规式接头适用于内加厚钻杆。