钻井工艺技术培训教材

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•目前国内常用的石油钻井井架有塔型和A型两种。
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第一章 钻井设备
二、天车和游车
1、天车
钻机的天车和游车用钢丝绳穿起来,共同组成了钻机的
复滑轮系统(或叫游动系统)。天车是定滑轮组, 固定在井
架的顶部;游车是动滑轮组,在井架内部的空间上下往复运
动。它们的主要作用是省力,减轻钢丝绳和钻机绞车的负载,
清洗装置等都有很大的改进。喷嘴的改进,解决了
钻头的清洁问题,出现了喷射牙轮钻头;使用了硬
质合金齿,提高了牙轮的抗磨性;使用密封滑动轴
承使钻头的工作寿命大大提高。
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三、金刚石钻头
第二章 钻头及钻柱
在坚硬而研磨性高的地层钻进,金刚石 钻头比其它类型钻头的钻速和总进尺高,能 减少起下钻次数,降低钻井成本。近年来大 庆油田中深井钻井口数在不断增加,随着钻 井技术的不断改进,追求更高的钻井经济效 益,金刚石钻头的使用非常普遍。
(3)把旋转运动传给钻头,钻杆可以看作是一根由转盘驱动的传动轴。
(4)钻柱将钻井液从地面传送到钻头处,因而,钻柱也是一根竖直的导管。
(5)进行特殊作业,如挤水泥、处理井下事故等。钻柱是联通地面和地下 的枢纽,工作条件十分复杂,正确的管理、使用钻柱是非常重要的。
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一、钻铤
第一章 钻井设备
二、转盘
转盘是钻机旋转系统设备之一。其主要
作用是:在转盘钻井中,旋转钻头破碎法石;
使用井下动力钻具时,承受反扭矩:起下钻作
业中支撑和悬挂钻柱,承受轴向负荷,完成上
卸扣的操作,处理井下复杂情况和进行井下
打捞作业时旋转钻柱等。
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第一章 钻井设备
三、转盘的传动方式 转盘的传动方式,随钻机的类型不同而有所差
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第一章 钻井设备
5. 传动系统设备,它属示钻机的传动机组。其主要作用是 联结动力机与工作机组,并将动力传递到各工作机组(图14)。传动系统设备主要由减速箱、离合器、传动皮带轮、 传动链轮及并车、倒车机构等组成。根据能量传递的方式 不同,可分为机械、液压及液力传动。 6. 控制系统设备,它属于钻机的控制机组。控制的内容包 括发动机的启动、停车、变速和并车等, 绞车、转盘、泥 浆泵等工作机组的启动、停车、调速和换向等。控制的方 式有机械、气动、 液压和电力控制等, 随钻机的类型不 同而异。控制系统的主要作用是远距离操作指挥和协调各 机组正常工作。
稳定器
三、方钻杆
方钻杆位于钻柱的最上端,有四方形和六方形两种。钻进时,方钻杆与方补心、转 盘补心配合,将地面转盘扭矩传递给钻杆,以带动钻头旋转。
钻 铤
稳定器
四、稳定器

在钻铤柱的适当位置安装一定数量的稳定器,组成各种类型的下部钻具组合,可
以满足钻直井时防止井斜的要求,钻定向井时可起到控制井眼轨迹的作用。此外,
➢旋转钻头的能力。要求钻机能提供足够的扭矩和转速, 并维持一定的钻压。 ➢起下钻具的能力。要求具有一定的起重量和起升速度, 并有一定的超载能 力。 ➢洗井的能力。要求能提供足够的水力能量, 以适应洗井和喷射钻井的需要。 ➢为适应钻机搬迁的特点,还要求钻机容易安装、拆卸和运输。
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四、钻井绞车
第一章 钻井设备
绞车是起升系统设备的起重部分,随钻机的类型
不同,形式有所差异。绞车传动机构的主要作用是传
递动力,以不同的速度驱动转盘和滚筒。绞车的刹
车机构,钻进时,通过施加在刹把上的压力大小,可
以均匀控制滚筒的运动速度和大钩的负荷,从而向钻
头施加钻压,确保正常钻进。
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水龙头与转盘
第一章 钻井设备
一、水龙头 水龙头是旋转、起升与循环系统连接的纽带。
它承受井内钻柱的全部重量,保持钻具的自由旋 转与水龙带相接,将钻井液注入井底,承受循环过 程中的高泵压,同时连接钻进过程中不转动有的 大钩与转动的方钻杆。
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用十多吨的力可起升上百吨的钻柱,获得极大的机械效益。
2、游车
游车和天车一样, 型号较多,其基本结构大同小异。
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三、大钩
第一章 钻井设备
大钩是起升系统的设备之一 ,正常钻进时悬 挂水龙头、承受井下钻柱的重量,起下钻时悬挂吊 环吊卡完成起下作业。对大钩有以下基本要求:有 足够的承载能力,能缓冲减震、转动灵活、安全制 动、操作方便,结均紧凑、简单。
化学清除法是利用选择性的聚沉剂,保留泥浆中的粘土颗 粒,对普通粘土颗粒起聚沉作用而达到清除有害固相的目的。 此法可清除小于10微米以下的固相颗粒,以弥补机械清除法的 不足。
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第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
钻井设备 钻头及钻柱 大庆油田钻井液体系 钻井工艺技术及流程 钻井油气层保护技术 大庆钻井新技术
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泥浆泵
第一章 钻井设备
泥浆泵是钻机循环系统设备之一,它象人的心脏一祥。常 规钻进时,循环钻井液,清洗井底,辅助钻头更有效地破碎岩石; 使用井下动力钻具时, 通过泵入的钻井液,传递动力带动钻头 转动;喷射钻井中,通过泵入的高压钻井液,经过喷嘴转换成 水力能量,清洁井底并对岩石直接进行水力破碎,提高钻进速 度。根据钻井生产技术发展的需要, 对泥浆泵的要求愈来愈 高,但其基本要求是:功率大、泵压高、排量大、流量稳定, 耐腐蚀、耐磨损、易损件寿命长,重量轻、体积小、拆修方便、 自动化程度高 。
第一章 钻井设备
3. 地面旋转钻进设备,主要由转盘、水龙头、方钻 杆、钻杆、钻铤及钻头等组成。它的主要作用是不 断地破碎岩石, 加深井眼及处理井下的复杂情况等。 4. 动力驱动设备,它属于钻机的动力机组, 是驱动 起升、旋转和循环等三大工作机组的动力设备。钻 机用的动力设备主要是柴油机, 其次是交流或直流 电动机。
钻柱
第二章 钻头及钻柱
在钻井过程中,将方钻杆、钻杆、钻铤等用各种接头连接起来组成入井的 管串称为钻柱。钻柱有如下基本作用:
(1)通过它把钻头下到井底和提升到地面。钻井过程中,无论钻头能钻多 深,都必须通过钻柱来实现。
(2)钻柱的钻挺部分是加钻压用的,使钻头能更有效地吃人地层(禁止用 钻杆部分来加压,否则钻杆磨损快、断裂快),并能防斜。
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二、 牙轮钻头
第二章 钻头及钻柱
牙轮钻头是近代石油钻井中使用很广的一种钻
头。这是由于牙轮钻头具有冲击、压碎和剪切破碎
岩石的作用,牙轮钻头与井底的接触面积小、比压
高,工作扭矩小,工作刃总长度大等特点。从1909
年出现的第一只牙轮钻头,经过了近一个世纪,牙
轮钻头无论是钻头的材质、切削部分、钻头轴承、
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井架与起升系统
第一章 钻井设备
一、井架
井架是钻机起升系统的组成部分。它的主要作用是安装天 车、悬挂游车、大钩、水龙头、方钻杆、钻杆及钻链等设备, 相当于起重设备的支架,并可存放钻柱。因此,钻井对井架的 基本要求是:必须有一定的高度和空间;便于安装、存放钻柱 等设备和有利于安全快速地进行起下钻作业;应具有足够的承 载能力,以适应井下情况的需要:结构要简单、轻便,便于搬迁、 拆装和维修。

稳定器的使用还可以提高钻头工作的稳定性,从而延长使用寿命,这对金刚石钻头
尤为重要。
钻头
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第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
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第一章 钻井设备
泥浆循环流程 泥浆循环系统主要由泥浆泵、高压管线、水
龙带、水龙头、钻柱及泥浆净化设备等组成。其 循环流程如下:动力机驱动泥浆泵, 泥浆泵从泥 浆池中吸入钻井液,通过泥浆泵增压后进入高压 泥浆管线、立管、水龙带、水龙头、钻柱,经钻 头水眼冲向井底,然后由钻柱与井壁的环形空间 返出井口,再经泥浆净化设备流回泥浆池。
第二章 钻头及钻柱
钻挺接在钻头上面,主要是给钻头施加钻压和防止井斜,因此它壁厚而粗大,单位
钻 杆
长度重量大。壁厚一般是38~53毫米,相当于同尺寸钻杆的4~6倍。它的直径一般与
钻杆接头直径相等。这样可以增强刚度,受压时不易弯曲,因而有利于钻直井眼。


二、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。
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第一章 钻井设备
2.泥浆循环系统设备,主要由泥浆泵、地面高压循环管汇、水龙带、水龙头、 钻柱、泥浆净化及调配设备等组成(图1-3)。它的主要作用是清洗井底、 携带岩屑、在喷射钻井及井下动力钻具钻井顶部驱动钻井中,还起到传递 动力的作用。
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异。现场上常见的有两种方式:一是绞车驱动; 二是万向轴驱动。
1.绞车驱动(又叫链条驱动) 转盘的动力是经过绞车的链条传递到转盘上 的。其主要优点是简化了传动方式,传动距离大, 但要受绞车情况的影响和限制。
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2.万向轴驱动
第一章 钻井设备
万向轴驱动的动力是经过绞车的双排活 动链轮(或经传动系统)直接到变速箱,再 经变速箱通过万向轴驱动转盘,它的最大特 点是不受绞车位置的影响和限制,操作上方 便、灵活,变速档次多。
第一章 钻井设备
概括地说钻机是由动力机组、传动机组、工作机组、辅助 机组及控制机组等组成。
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钻井按其工作性质又可分为八个部分
第一章 钻井设备
1.提升系统设备,它是一套大功率的起重设备。 主要由钻井绞车、游动系(钢丝绳、天车、游 动滑车及大钩)、悬挂游动系统的井架及起升 操作用的工具(如:吊钳、 吊环、吊卡、卡 瓦及上扣器等)组成(图1-1)。它的主要作 用是起下钻、换钻头、均匀送钻、下套管及进 行井下特殊作业等。
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第一章 钻井设备
7. 钻机底座,它属于钻机的辅助机组,包括井架、钻 台动力机、传动系统和泥浆泵等的底座。它主要用 于安装钻机的各机组,是钻机不可缺少的组成部分。 8. 辅助设备,它属于钻机的辅助机组,包括供气设备、 供水设备、供电设备、钻鼠洞设备、防喷设备、防 火设备、辅助起重设备及保温设备等。它是为整套 钻机服务的,是钻机不可分割的部分。
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第二章 钻头及钻柱
钻头
钻头分为:刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头等。
一、刮刀钻头
刮刀钻头是旋转钻井使用最早的钻头类型。其结构简单, 制造方便,成本低。在泥岩和页岩等软地层中,钻井速度比较 高。国内外前后充分发挥了刮刀钻头的优势,取得了很高的指 标,国内使用刮刀钻头进尺记录达3000多米。刮刀钻头按刀翼 数目可分为双翼(鱼尾)、三翼、四翼刮刀钻头,常用到的是 三翼刮刀钻头。上钻头体有丝扣,与上部钻具相连,完成整个 钻具结构;下钻头体上焊接水眼和刀翼;水眼提高喷射效果, 具有抗冲蚀性;刀翼进行破碎岩石。
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泥浆净化装置
第一章 钻井设备
泥浆中的固相含量高时,降低钻速、加剧钻头磨损、污染 泥浆性能、污染油气层、影响固井质量等。钻井时要及时清除 泥浆中的固相含量,泥浆中固相含量的清除常用机械清除法和 化学清除法。
机械清除法是利用重力沉淀、筛滤和离心旋流等机械方 法清除泥浆中的固相含量。此法在现场上普遍采用(采用震动 筛、除砂器等固控设备),以清除大于l0微米的钻屑。
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2020/12/21
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第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
钻井设备 钻头及钻柱 大庆油田钻井液体系 钻井工艺技术及流程 钻井油气层保护技术 大庆钻井新技术
钻井工艺技术培训教材一、来自述第一章 钻井设备钻机是钻井地面设备的总称。目前常用的钻井方法是旋 转钻井。它的工作原理是:利用钻头旋转破碎岩石, 形成井身; 利用钻柱将钻头送到井底;利用起升设备起下钻柱;利用转盘或 井下动力钻具带动钻柱和钻头旋转;利用泥浆泵循环钻井液带 出井底岩屑。为此 , 钻井工艺对钻机有以下基本要求:
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