钻采机械概论 第二章.ppt

第二章石油钻机概论,钻机是一整套钻井设备。,K型井架钻机,塔型井架钻机,钻机：一整套钻井设备,A型井架钻机,钻机：一整套钻井设备,A型井架钻机,塔型井架钻机,自升式平台具有自行升降的数根桩腿，并借助桩腿稳定于海底的移动式平台。,自升式平台具有自行升降的数根桩腿，并借助桩腿稳定于海底的移动式平台。,自升式钻井平台钻井时，桩腿下降，支在海底，平台高出海面。完井时，先将平台降至海面，再拔起桩腿，于是驳船漂浮于海面，以便拖运。,海洋钻井平台的类型（1）固定式：固定钻井平台。固定于海底后，即不能再移动。（2）移动式：包括自升式钻井平台、坐底式钻井平台、半潜式钻井平台和钻井浮船。作业完成后，可以通过拖航或自航，移动至其它地点。,冀东油田海洋平台,第一节钻机的组成一、旋转系统设备主要组成：转盘、水龙头、钻具，顶驱装置。作用：转动钻具，带动钻头破碎岩石。,转盘,水龙头,顶驱装置,1.转盘（见图2-1）（1）转盘的作用钻进时转动钻具井底动力时承受反扭矩起下钻、下套管时承托重量处理事故时造扣、倒扣,转盘,（2）转盘的结构水平轴总成传递动力水平轴；小伞齿轮；轴承；输入链轮；制动装置(制动棘轮)转台总成驱动方钻杆转台；大伞齿轮；主轴承；防跳轴承；方瓦；方补心；泥浆密宫密封装置。壳体连接，储油润滑（靠小锥轮旋转带油）,转盘结构,水平轴,转台,ZP375转台大齿轮及小齿轮,转台及大齿圈,转盘的大方瓦,滚子方补芯,转盘的大方瓦,2.水龙头（1）水龙头的作用承重承受钻柱重量旋转支承旋转的钻具耐压输送高压泥浆（2）结构组成与特点承重部分：提环；壳体旋转部分：中心管总成主轴承，防跳轴承；扶正轴承（2个）轴承布置两扶正轴承分置于主轴承两边（间距大，扶正好）。耐压：鹅颈管；冲管总成冲管总成为快卸密封结构（易损件）浮动冲管（不转动，有轴向窜动。），Y形液压自密封、快卸结构（参见图3-14）。,冲管总成,二、循环系统设备主要有：钻井泵，钻井液净化、处理装置。作用：清洗井底，携带岩屑，保护井壁，冷却钻头。提供动力液（井下动力钻具）。,钻井泵,泥浆净化系统,三、起升系统设备主要有：绞车、天车、游车、大钩、钢绳、井架。作用：起下钻具、下套管，控制钻压。,钻井绞车,天车,游车,大钩,天车,游车,大钩,游钩,四、动力驱动系统,有：柴油机组、发动机组、电动机组。作用：提供动力。,柴油机组,旋转、循环、起升是钻机的三大工作机。,五、传动系统设备联动机组动力并车。作用：传递、分配动力。,并车箱,六、控制系统和监测仪表司钻台、液、气、电控制、仪表随钻测量系统（MWD）。,司钻控制台,七、钻机底座安装钻井设备。钻台底座：安装井架、转盘，立根盒、司钻控制台、绞车，下方容纳井口装置。,机房底座：安装动力机组、传动系统设备。,八、辅助设备有供气、水、油、暖设备、井口防喷设备。,自动压风机,油罐区,钻机包括八大（系统）设备：旋转、循环、起升、动力、传动、控制、底座、辅助。八大部件：绞车、转盘、水龙头、大钩、游车、天车、钻井泵、柴油机。十大部件：八大部件井架、联动机组。,第二节钻机分类与特点一、分类1按井深分浅井（1500m）；中深井（15003000m）；深井（30006000m）；超深井6000m。2按驱动设备类型分机驱钻机（MD）；电驱钻机（ED）。3.按驱动方式分单独驱动（各主要机组单独驱动）；统一驱动。,4按主传动副类型分（从动力并车分类）胶带并车传动胶带钻机；J链条并车传动链条钻机；L锥齿轮万向轴并车传动齿轮钻机C。5按地区和用途分海洋钻机；陆地常规钻机；小井眼钻机（指90%井径小于7”或70%井径小于5”的井。）（钻机小易运、钻速高、套管小、成本低。）；连续柔管钻机：（连续柔管代替单根钻杆，绕于卷筒上。）用于作业机，如洗井、挤水泥、防砂及酸化增产。钻井配井下动力钻具。,胶带并车传动胶带钻机,二、钻机特点1.大功率、传动复杂，多工作机联合工作。（例JC45绞车，功率1100kW相当于：10个车间25台机床一台车床4kWJC45的功率）2.绞车、泵、转盘三大机组不同时工作。3.钻井过程不连续钻进时间短，起下钻时间长，原因换钻头。4.工作地区广阔（平原、山地、沙漠、沼泽、海洋），自然环境恶劣（风、沙、雨、雪）。,第三节钻机基本参数一、基本参数反映钻机工作性能的数量指标称为基本参数。钻机基本参数十个：L（名义井深）；Qmax（最大钩载）；Qds（最大钻柱重）；Ndr（绞车功率）；Z（Zmax）有效绳数；dw（钢绳直径）；Np（泵功率）；Dr（转盘通径）；Hr（底座）；H架。,1名义井深L，主参数。推荐钻深范围，上限为名义井深。（LminLmax=L）旧系列15、20、32、45、60、80（使用5”钻杆井深）新系列10、15、20、30、45、50、70、90、120（使用”钻杆井深）。2.最大钩载Qmax在标准规定的最大绳数下，大钩上不允许超过的最大载荷。Qmax是核算零件静强度的依据。,3.最大钻柱重量Qds在标准规定的最大绳数下，大钩所允许承受的最大钻柱在空气中的重量（质量）【也称额定载荷】。Qds10q.LkNq钻柱线密度（单位长度质量），109.8g；L-最大井深，km。,二、主参数与钻机型号1.主参数能直接反映钻机的主要性能；能用以标定钻机型号，并作为设计、选用钻机的依据；能影响和决定其它参数。新国标规定：钻机名义井深L和最大钩载Qmax为主参数。符合我国以井深编井队号的习惯。,我国以前用Qds（最大钻柱重量）为主参数。前苏联和罗马尼亚，钻机用最大钩载Qmax作为主参数。美国钻机无国标，各大公司生产的钻机以名义钻深范围（LminLmax）为主参数。（1320M型钻机，指钻深1300020000英尺，钻深6100m，NSCO国家供应公司，NationalSupplyCO.）,2.钻机型号我国钻机型号意义：,ZJ,（厂家代号用一个汉语拼音表示；改型序号用阿拉伯数字表示）链条并车无或为L；胶带并车钻机为J；齿轮传动钻机为C；电驱钻机为D自行车装钻机为Z；半拖挂车装钻机为T新标准增：Y-液压钻机；DJ-交流电驱动钻机；DZ-直流电驱动钻机；DB-交流变频电驱动钻机钻机级别：以100m计的钻机名义钻深范围的上限。钻机代号。,例，ZJ32J-2；ZJ45；ZJ60D；ZJ70LDB：胜利高原06年生产，（L链条并车、DB交流变频电驱，转盘电驱，其他机驱。）。,稍旧标准,我国钻机型号意义：,ZJ70/4500LDB：胜利高原06年生产（L链条并车、DB交流变频电驱，转盘电驱，其他机驱。）,SY/T5609-1999,新标准,三、起升系统参数1.绞车输入功率Ndr输入轴最大功率，也称额定功率，绞车主参数。kWV1起升I档速度，（0.40.6m/s）；游动系统效率；滚筒轴传动与缠绳效率；输入轴至滚筒前，传动效率。Q1起升I档游系载荷kN。Q1=Qds+10GtGt游车、大钩、吊环、吊卡、钢绳的固定重量。总之，绞车功率取决于I档起升速度和I档起升载荷。,2.起升系统发动机功率N发kN.NdrkN储备系数1.11.23.游动系统结构Z钻井有效绳数；Zmax指钻机配备的的最大有效绳数，用于下套管或解卡作业。例，56,游车（轮数）天车（轮数），Z=52=10,死绳、快绳去掉，为有效绳数。正常用56，解卡用67（Zmax62=12）,不同钻机结构不同。指游车和天车及有效绳数Z，Zmax。,4钢绳直径dw根据Qmax（最大钩载）的Pfmax（Zmax时快绳拉力）决定。快绳拉力：游系总载荷任意井深时钻柱重游系重最大钩载时，n=2.5（安全系数）破断拉力，由选dw。,5.井架高取决于立根高度。新标准规定井架高能提升28m立根井架。4153m安全高度，大庆130,H架41m；ZJ45,H架43m。6.钻台高度取决于安装井口装置的高度。安装套管头、防喷器、泥浆返出管。例，ZJ45，有4.5m，6m，7.5m。美国电驱钻机钻台高9.6m，安装双闸板、万能防喷器。【2003年12月23日，重庆开县发生天然气井喷事故，受硫化氢中毒，死亡243人。事故之后，要求井队必须安装防喷器，生产防喷器的厂家效益看好。】,四、旋转系统1.转盘名义直径为转盘主参数Dr，取出大方瓦后，转盘内通径，最大号钻头能通过。2.转速：250300r/min，有倒档。3.转盘功率（用经验式计算）Nr=0.36nWL马力（1