石油钻井系统是如何工作的

石油钻井系统是如何工作的 石油钻井系统是如何工作的 一般情况下 钻井系统被砍成了八大块 提升系统 旋转系统 循环系统 传动系统 驱动系统 控制系统 辅助系统 所谓提升系统 主要包括了 Drawworks crown block travelling block swivel hook 这几 样东西 这几个货长相如下 所谓旋转系统 以前讲的是水龙头和转盘 但是现在这个玩意儿基本是个摆设了 钻 井都用顶驱把从发电机房送过来的 600V 交流电一部分在 SCR 柜子里整流 rectify 整成直流 电 DC 然后直接给钻机上的大型直流电机 DC motor 供电 装在绞车 泥浆泵绞车 泥浆泵和钻盘钻盘上的几 个主电机 另一部分 600V 交流进变压器 搞成一套 480V 一套 220V 然后再接到 MCC motor control center 上 给钻机上的各种交流小电机 AC motor 使用 搅拌器 砂泵 油泵 etc 但是现在高二娃调到这个队上 不用 SCR 钻机钻机了 用 VFD 钻机钻机 所有钻机上的主电机都换 成交流电机 AC motor 了 发电机房送过来的 600V AC 都是先整流成 DC 再送到逆变柜 inverter 里 变成 AC 再送到绞车 泥浆泵 钻盘等设备上 小电机这一块 依然是靠 MCC 整体提供 主边变压器和副边变压器这套是没变 另外高二娃还不会 PLC 就会简单的操作一下电控房里面的 HMI Human Machine Interface 让他苟曰的稍微看看 PLC program 他都不会 还是写了注释的 program 哦 针对上图说话 最右侧蓝色的 4 个房子是柴油机房 一般标配应该还有 2 个房子 1 辅助发电机 辅助配电盘 Room 2 空压机 冷启动 Room 红色的是电控房 一般要么是 SCR 房 要么是 VFD 房 如果只有一个 一般都是 SCR 系统 一般里面装的是 Generator cabin SCR cabin MCC PLC racks Trans Breaker Main switch board 变压器都挂在屋外 上图可见 最右侧那两坨 因为需要散热 一般要求复合 NEMA 或 IP 要求 VFD 系统设备较多 需要配 2 个 40 寸集装箱左右大小的电控房 一般的组合应该是这样的 Gene cabin Rectify cabin Inverter Cabin Trans Breaker MCC PLC racks Main switch board Cooling Cabin 水冷这套一般都只有高档货才有 Main switch board 整个东西很重要 如果说电控房是一个大电源 那么主配电盘就是这个 大电源上的大插板了 一切用电设备的动力供电线 都是插在这个大插板上的 主配电盘 一般都是装在电控房侧面的外墙上 所以一般也叫 plug wall 从上图我们可以看见很多红色的线从电控房出来 我们可以把这些红色的线都理解为动力 电缆 这些电缆最终都接到了泥浆泵 绞车 司钻房 自动猫道等需要使用电能的设备上 另外 除了动力系统的设备 电控房里还放有控制系统的设备 具体的讲就是仪表系统 这个我后面再具体描述 左下角的几个灰色的罐子 就是循环系统的泥浆罐了 泥浆主要是由固相和液相的工业原料调配成的 学名是钻井液 固相 主要是 Barite 和 Bentonite 根据情况还会添加相对少量的其他化学药剂 比如稳 絮剂 酸 液相 水 盐水 海水 饱和盐水 油等 把这些玩意用真空泵在漏斗里搅拌了 就可以往井眼里灌了 不过不能想灌多少就灌多少 得量化 胡乱灌 直接导致井漏 井涌或井喷 所以要结合 trip tank 使用 这个 trip tank 可以理解为一个带刻度的烧杯 你从烧杯里倒了多少泥浆 看着刻度你自己心里有数 在 海上 除了 trip tank 还有一个 strip tank 区别是一个是烧杯 一个是量筒 量筒的量化更 细 泥浆灌进去的时候要量化 等它从井里返回来的时候同样得量化 如果灌进去 1L 泥浆 返 上来只有 500ml 那么说明你的井可能漏了 500ml 都渗到底层里去了 Mud return line 上 也装有流量计 这个玩意是钻井仪表的一部分 就泥浆这一部分 针对不同基质泥浆的配置 牵带的地层性质 以及泥浆设备 太多了 先不说了 泥浆泵 无需多说 没什么技术含量 就是一个三缸曲轴高压泵 由 1 2 个 AC or DC motor 经皮带 or 链条驱动 或则直驱 作用是把泥浆高压注入到地下 接下来说说司钻房吧 仪表系统 相当于整个钻机 钻井系统的全身神经 在陆地上 比较简单 仪表系统可以看做是略等于钻井仪表系统 而在海上 真的有点复杂 仪表可以分为钻井数据采集 安全系统数据采集 和 marine system 数据的采集 这个 marine system 我真的不知道中文的专业术语咋说的 也可以这样理解 就是船上多了一套 DCS Distribute Control System 而这套系统里面可 以包括的东西太多 采集点想做多少做多少 只要舍得花银子 还是绕回来吧 数据的采集都是由传感器来完成的 在钻井仪表系统中 主要的传感器包括 1 泥浆泵泵冲传感器 采集泥浆泵的泵冲 并通过泵冲来大致了解泥浆泵的排出压力 比如双泵 60 冲 你的输出压力必然是在 1 20 个 MPa 了 2 立管压力传感器 采集立管的压力 立管压力实际上就是泥浆被注入井眼时候的压力 熟练的司钻可以把这个数据和上面的泵冲数进行大致的 cross check 3 转盘转速 扭矩传感器 装在转盘电缆上的 用钻盘的时候才用 所以基本上就是废的 4 绞车编码器 主要是 EDMS 系统 通过在滚筒上做 10 点标定 以及滚筒的直径 通过 标定 作业时可判断井深 比如你要看你现在钻进了多少米 就得靠它 另外计算大绳的 吨公里数也得靠他 5 泥浆罐液位传感器 Sounder 的一种 不断向泥浆罐页面喷超声波 并通过反射时间 来计算泥浆罐内当前的液面高度 包括储备罐 处理罐和计量罐等 6 死绳传压器 数字直接显示在指重表上 显示整个钻机的游吊系统的负荷 比如你正吊 了 200 吨的钻杆 这个很重要 标定这个玩意儿也是个技术活 初次标定时传压包的游隙 判断和放油量都是有讲究的 7 吊钳压力传感器 这个玩意儿基本没啥重要的 8 泥浆回流 这个就是前面说到的那个玩意儿 其实就是个流量计 主要的基本就是这些吧 所有的传感器把数据完成采集后 都要送到一个处理中心 姑且就叫 DAQ 吧 因为 MD 是 这样叫的 而业内马丁是行业老大 DAQ 其实就是一个不锈钢箱子 大小就在 40 英寸左右吧 里面是几块板子 上面有各种 模块和端子 相信说出来大家也不感兴趣 就把它看成一个处理器吧 经过 DAQ 收集的数据 要显示在司钻的面前 就还需要一套面板 interface 这套面板可以用比较先进触摸屏 HMI 也可以使比较老的 Drill Watch 就跟一块表一样 上 面基本都是液晶显示 上图是 HM