石油钻机

石油钻机主讲人沈泽俊

中国石油勘探开发研究院

提纲

石油钻机的型式与参数石油钻机的组成

电驱动钻机的优越性

电驱动钻机的常见问题交流变频电驱动钻机

对钻机的设备检查及要求

一、石油钻机型式与基本参数钻机的型式

驱动型式传动型式运移方式

柴油机驱动链条传动

V带传动

齿轮传动块装式自行式拖挂式

电驱动

直流驱动

交流（变频驱动）

复合驱动（机械、电驱）

液压驱动

钻机型号的表示方法

ZJ □/ □□□-□改型序号：用阿拉伯数字表示，原型不写

运移方式：块装式表示符号省略

Z ——自行式钻机

T ——拖挂式钻机

钻机特征：L ——链条并车钻机

DJ ——交流电动钻机J ——V 带并车钻机

DZ ——直流电动钻机C ——齿轮传动钻机

DB ——交流变频钻机

Y ——液压钻机

钻机级别：分子表示用114mm 钻杆标定，以100m 为

单位计的名义钻深范围上限；分母表示以1kN 为单位计的最大钩载

钻机代号

示例：ZJ50/3150DZ-2

表示为5000m 块装直流电驱

动钻机第二次改型。

石油钻机型式与基本参数

二、石油钻机的组成

钻机的组成：

根据钻井工艺中钻井、洗井、起下钻具各工序的需要，一套钻机必须配备下列各系统和设备

1.动力设备：柴油机或交、直电

2.传动系统：包括减速、并车、倒转、变速等机构。在机械传动的基

础上，同时还要有液力传动，气、电磁离合器等。

3.提升系统：绞车、辅助绞车、盘式刹车、辅助刹车、自动送钻；游

动系统（游车、大钩、天车、井架等）；提升工具（吊环、吊卡、

卡瓦、大钳等）

4.旋转系统：转盘、水龙头、顶驱装置；钻柱、钻头及井下动力钻具

5.循环系统：钻井泵、地面管汇、泥浆池、泥浆净化设备、调配泥浆

设备。

6.控制系统：机械、液动或电控装置，控制操作台、观测记录仪等

7.底座：包括钻台底座、机房底座、泥浆泵等等

8.辅助设备：空气压缩设备，钻鼠洞设备，井口防喷设备，辅助发电

设备，辅助起重设备，活动房屋，保温设备等。

兰石ZJ70/4500LD钻机平面布置

钻机分为五个区：

1. 钻台区

2. 机房动力区

3. 泥浆泵区

4. 油罐区

5. 泥浆循环及水灌区

动力与传动系统

三、电驱动钻机

1、柴油发电机组及控制系统

•柴油机采用电子调速器，用于频率稳定和有功功率分配均衡；

•发电机励磁调压系统，用于电压稳定和无功功率分配均衡；

•并网操作系统，用于显示电压、频率并实现欠频、过载和逆功率保护。

2、直流电动机控制系统

转速控制、扭矩控制

3、辅助交流电机控制和配电系统

功能：辅助系统供电与照明

大电机设计为远程和就近两种控制；

小电机就地控制。

配电系统由600伏降压为380伏。

4、电磁涡流刹车控制系统

通过控制励磁电流控制制动力矩大小；并备有断水、断电、水温高等报警及保护功能。

5、司钻控制台和脚踏开关

指配开关：根据工况要求，将直流控制柜进行组合分别驱动绞车、钻井泵和转盘。

泵、转盘、绞车开关：转盘有正反转。

给定开关：控制转速和关断。

指示灯：显示发电机、电动机、风机的运行状态。

转盘扭矩旋钮

转盘电流表及发动机负荷百分表（后者指示负荷率最大的一台）紧急按钮

脚踏开关

机械钻机与电驱动钻机的比较

机械钻机与电驱动钻机的比较

1、有效功率比较

1.1 柴油机的功率问题

●柴油机的功率标定

●石油钻机的工作特点

–钻机在一口井的工作周期内纯钻进工作时间比起下钻时间长的多

–纯钻进工况可以看作超过24小时的持续工况–起下钻工况可看为间歇工况

电驱动钻机柴油机标定功率比机械驱动高11%

机械驱动钻机电驱动钻机

D379367kw(520马力)425kw(578马力)

D398571kw(777马力)635kw(864马力)

D399761kw(1035马力)845kw(1150马力)

1.2 电驱动比机械驱动钻机传动效率高

机械驱动钻机

效率从柴油机到绞车输入轴75%电驱动钻机87%

2、燃料消耗

节约18-20%

辅助发电与主动力互济

3、维护保养费用

柴油机寿命可延长80%

电气保养成本仅为机械驱动钻机传动部分的1/3 4、安全性比较

柴油机可安装在离钻台50M左右地方；比如美国有一个洲规定柴油机要运离井口17M以上，机械钻机作不到；

噪音小；安全连锁非常易于实现。HSE

5、运移性与安装比较

搬一台6千米钻机可节省一天时间。

5、钻机工作性能比较

电驱动钻机对转速、扭矩控制方便，范围宽，更适宜工艺需要。

6、制造成本比较

国外电驱动钻机的成本仅比机械钻机高3-5%，国内要高80-100%。

小结电驱动钻机在工作性能、运移性、安全性、操作性、维修性、可靠性等比机械钻机优越性。