钻井机械1概论

1、钻井机械钻井机械职培中心职培中心主讲：周进年江汉油田职工培训中心职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论目目 录录第二章第二章 钻机的起升系统钻机的起升系统第三章第三章 钻机的旋转系统钻机的旋转系统第四章第四章 钻机的循环系统钻机的循环系统第五章第五章 钻机的驱动与传动系统钻机的驱动与传动系统第六章第六章 钻机气控制系统钻机气控制系统第九章第九章 液压、液力传动液压、液力传动第七章第七章 离心泵离心泵第八章第八章 海洋石油钻井设备海洋石油钻井设备第十章第十章 钻井辅助设备钻井辅助设备职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论 石油钻机是用来进行石油与天然气勘探、石油钻机是用来进行石油

2、与天然气勘探、开发的成套钻井设备。开发的成套钻井设备。转盘钻机转盘钻机是成套钻井设是成套钻井设备中的基本形式，也称为常规钻机。备中的基本形式，也称为常规钻机。 陆上钻机陆上钻机 海洋钻井平台海洋钻井平台职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论职培中心职培中心第一节：钻井工艺对钻机的要求及钻机的特点第一节：钻井工艺对钻机的要求及钻机的特点 一、一、钻井工艺对钻机的要求钻井工艺对钻机的要求第一章第一章 钻机概论钻机概论1 1、旋转钻进的能力；、旋转钻进的能力； 参数指标：转盘的转矩参数指标：转盘的转矩2 2、起下钻具的能力；、起下钻具的能力； 参

3、数指标：大钩的起重量参数指标：大钩的起重量3 3、清洗井底的能力；、清洗井底的能力； 参数指标：钻井泵的许用泵压参数指标：钻井泵的许用泵压职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论二、钻机的特点二、钻机的特点1 1、石油钻机是由、石油钻机是由多种机器设备多种机器设备组成的一套大功组成的一套大功 率重型率重型联合工作机组联合工作机组。2 2、钻机具备综合作业能力：钻机具备综合作业能力：完成钻进、接单根、完成钻进、接单根、 起下钻、循环洗井、下套管、固井、完井和起下钻、循环洗井、下套管、固井、完井和 处理井下事故等作业。处理井下事故等作业。3 3、钻机必须具有高度的运移性，设备拆、装简、钻机必

4、须具有高度的运移性，设备拆、装简 易，尺寸和重量适用于装运或整体拖运。易，尺寸和重量适用于装运或整体拖运。职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论第二节：钻机的组成及分类第二节：钻机的组成及分类一、一、钻机的组成钻机的组成十大部分：十大部分：1 1、起升系统、起升系统2 2、旋转系统、旋转系统3 3、循环系统、循环系统4 4、动力系统、动力系统5 5、传动系统、传动系统6 6、控制系统、控制系统7 7、底座、底座8 8、井控系统、井控系统9 9、辅助设备、辅助设备1010、钻台操作设备、钻台操作设备职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概

5、论1 1、起升系统、起升系统 钻机应配备一套起升设备以完成起下钻具，钻机应配备一套起升设备以完成起下钻具，下套管以及控制钻头钻进等工作。钻机起升系下套管以及控制钻头钻进等工作。钻机起升系统主要由钻井统主要由钻井绞车绞车、辅助刹车、游动系统（、辅助刹车、游动系统（天天车、游车、大钩车、游车、大钩及钢丝绳等）和及钢丝绳等）和井架井架等组成。等组成。它实质上是一台重型起重机。另外也包括起下它实质上是一台重型起重机。另外也包括起下钻操作的井口工具及机械设备。钻操作的井口工具及机械设备。 职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论职培中心职培中心第一章第

6、一章 钻机概论钻机概论2 2、旋转系统、旋转系统 为了转动井中钻具以不断破碎岩石，本系为了转动井中钻具以不断破碎岩石，本系统配备有统配备有转盘和水龙头转盘和水龙头。井中钻具由钻杆柱。井中钻具由钻杆柱（包括方钻杆、钻杆柱、钻铤等）和钻头组成。（包括方钻杆、钻杆柱、钻铤等）和钻头组成。为实现钻头自动进给，现代钻机应配有钻具自为实现钻头自动进给，现代钻机应配有钻具自动送进装置。动送进装置。 职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论游车下部的大钩正在锁住水龙头提环游车下部的大钩正在锁住水龙头提环职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论3 3、循

7、环系统、循环系统 为了用钻井液及时清洗井底，携带岩屑，为了用钻井液及时清洗井底，携带岩屑，保护井壁，钻机应具有一套钻井液循环系统，保护井壁，钻机应具有一套钻井液循环系统，它具有使钻井液增压，输送，液固分离等作它具有使钻井液增压，输送，液固分离等作用，包括用，包括钻井泵钻井泵，地面高压管汇、钻井液净，地面高压管汇、钻井液净化及调配设备和钻井液槽、池等。化及调配设备和钻井液槽、池等。 职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论4 4、动力系统、动力系统职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论 动力机组为三大工作机组和其它辅助机组动力机组为三大工作机组和其它辅助机组提供动力。按钻机驱动类型

8、不同，它可以是提供动力。按钻机驱动类型不同，它可以是柴柴油机组油机组或者是柴油机交流发电机组及交流或直或者是柴油机交流发电机组及交流或直流电动机等。流电动机等。 钻机平台上的气体发动机钻机平台上的气体发动机远离钻机平台的柴油机远离钻机平台的柴油机职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论5 5、传动系统、传动系统职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论 钻机传动系统的基本功用是将动力机发出钻机传动系统的基本功用是将动力机发出的动力分别传送给各工作机，即绞车、转盘、的动力分别传送给各工作机，即绞车、转盘、钻井泵等，主要解决增矩减速、变矩变速、并钻井泵等，主要解决增矩减速、变矩变速、并车

9、、正倒车以及传动脱离或挂合问题。车、正倒车以及传动脱离或挂合问题。6 6、控制系统、控制系统职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论 钻机的控制系统按控制方式分为机械控制、钻机的控制系统按控制方式分为机械控制、气动控制、液压控制、电控制及综合控制等几气动控制、液压控制、电控制及综合控制等几种种( (目前最常用的是气动控制目前最常用的是气动控制) )，气控系统主要，气控系统主要由供气机构、发令机构、传令机构、执行机构由供气机构、发令机构、传令机构、执行机构四个部分组成。四个部分组成。职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论主要功能是：主要功能是： 控制柴油机的启动、停车、调速和联动机

10、并控制柴油机的启动、停车、调速和联动机并车与停车；控制绞车换档及绞车、转盘、钻井泵车与停车；控制绞车换档及绞车、转盘、钻井泵的启动与停止；控制绞车、转盘的转速和转动方的启动与停止；控制绞车、转盘的转速和转动方向；控制滚筒刹车、猫头的运转与停止；控制气向；控制滚筒刹车、猫头的运转与停止；控制气动卡瓦、液气大钳、气动旋扣器、顶部驱动装置动卡瓦、液气大钳、气动旋扣器、顶部驱动装置等起下钻操作机械；控制气动绞车、防碰天车装等起下钻操作机械；控制气动绞车、防碰天车装置、自动送钻装置及井口防喷器装置；控制空气置、自动送钻装置及井口防喷器装置；控制空气压缩机、发电机、除砂泵、离心泵、搅拌机等装压缩机、发电机

11、、除砂泵、离心泵、搅拌机等装置；控制井架底座的升降、井架的起、放、缓冲置；控制井架底座的升降、井架的起、放、缓冲作用。作用。职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论7 7、底座、底座职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论 底座包括钻台底座和机房底座，用于安装底座包括钻台底座和机房底座，用于安装钻井设备，方便钻井设备的移运。钻台底座用钻井设备，方便钻井设备的移运。钻台底座用于安装井架、转盘、放置立根盒及必要的井口于安装井架、转盘、放置立根盒及必要的井口工具和司钻控制台，多数还要安装工具和司钻控制台，多数还要安装绞车绞车。钻台。钻台底座应能容容纳必要的井口装置。机房底座主底座应能容容

12、纳必要的井口装置。机房底座主要用于安装动力机组及传动系统设备。要用于安装动力机组及传动系统设备。职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论底底 座座8 8、井控系统、井控系统职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论 井控系统用于控制井喷发生时的专用设备。井控系统用于控制井喷发生时的专用设备。主要组成：防喷器组（单闸板、双闸板、环形主要组成：防喷器组（单闸板、双闸板、环形防喷器）、四通、液压控制台、控制管路等。防喷器）、四通、液压控制台、控制管路等。职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论9 9、辅助设备、辅助设备职培中心职培中心第一

13、章第一章 钻机概论钻机概论 为钻机各工作机组正常工作配备的必要的为钻机各工作机组正常工作配备的必要的辅助设备。主要有：气源装置（空气压缩机、辅助设备。主要有：气源装置（空气压缩机、空气净化系统、储气罐）等；辅助发电机组及空气净化系统、储气罐）等；辅助发电机组及井场电路系统（固控设备电源、井场照明及其井场电路系统（固控设备电源、井场照明及其电源）等；辅助起重设备；在寒冷地区钻井时电源）等；辅助起重设备；在寒冷地区钻井时必须配备保温设备必须配备保温设备1010、钻台操作设备、钻台操作设备职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论 主要用于在钻台上起下钻具、排放钻具的主要用于在钻台上起下钻具、排

14、放钻具的专用工具。专用工具。 组成：组成：三吊一卡（吊环、吊卡、吊钳、卡瓦）三吊一卡（吊环、吊卡、吊钳、卡瓦）液气大钳（钻杆钳、套管钳）液气大钳（钻杆钳、套管钳）自动卡瓦、自动吊卡等自动卡瓦、自动吊卡等钻杆排放装置，二层台液压排放装置钻杆排放装置，二层台液压排放装置职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论钻井八大件钻井八大件+柴油机、传动装置为十大柴油机、传动装置为十大件件职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论小小 结结二、钻机的分类二、钻机的分类职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机

15、概论1.1.钻井深度钻井深度 ( (钻机的起钻机的起 重能力重能力) )大型钻机大型钻机超重型钻机超重型钻机重型钻机重型钻机中型钻机中型钻机H5000mH5000m，W2500kNW2500kNH H100010002500m2500mW W8008001600kN1600kNH H300030005000m5000mW W200020002500kN2500kN轻便钻机轻便钻机W W 800kN800kN， 89 89 140mm140mm钻杆，井径钻杆，井径 160160mmmmW W 300kN300kN， 42 42 89mm89mm钻杆，井径钻杆，井径 150150mmmm， 钻井深

16、度从几十米到钻井深度从几十米到1000m1000m，常用于钻地质常用于钻地质勘探井勘探井和和水井水井等。等。职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论2.2.动力设备动力设备柴油机驱动钻机柴油机驱动钻机直流电直流电驱动钻机驱动钻机交流电交流电驱动钻机驱动钻机以柴油机为动力，通过机械以柴油机为动力，通过机械传动或液力传动的钻机。传动或液力传动的钻机。工作机用直流工作机用直流电动机电动机驱动。驱动。通常用于海上钻井。通常用于海上钻井。工作机用交流工作机用交流电动机电动机驱动。驱动。3.3.使用地区使用地区陆地钻机陆地钻机海洋钻机海洋钻机陆地（包括沙漠、沼泽等）使用陆地（包括沙漠、沼泽等）使用的

17、钻机。的钻机。自升式钻井平台、半潜式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、钻井船和钻井固定平台上的各种类钻井船和钻井固定平台上的各种类型的钻机。型的钻机。职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论海洋钻机海洋钻机陆地钻机陆地钻机轻便轻便钻机钻机职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论第三节：钻机的基本参数及国产钻机系列第三节：钻机的基本参数及国产钻机系列 钻机的基本参数是指：钻机基本工作性能的钻机的基本参数是指：钻机基本工作性能的技术指标，也称为特征参数。如：名义钻井深度、技术指标，也称为特征参数。如：名义钻井深度、最大钻柱重量、最大钩载等。最大钻柱重量、最大钩载等。 钻机的基本

18、参数主要构成：主参数、钻机的基本参数主要构成：主参数、 起升起升系统参数、旋转系统参数、循环系统参数、驱动系统参数、旋转系统参数、循环系统参数、驱动系统参数等。系统参数等。一、钻机的基本参数一、钻机的基本参数职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论1 1、主参数、主参数 名义钻井深度名义钻井深度LL是钻机在标准规定的钻是钻机在标准规定的钻井绳数下，使用井绳数下，使用127mm127mm（5in5in）钻杆柱可钻达的）钻杆柱可钻达的最大井深。最大井深。 名义钻深范围名义钻深范围Lmin Lmin Lmax Lmax是钻机可是钻机可经济利用的最小钻井深度与最大钻井深度之间经济利用的最小钻井深

19、度与最大钻井深度之间的范围。的范围。职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论2 2、起升系统参数、起升系统参数1 1）最大钩载）最大钩载Q Qhmaxhmax是钻机在标准规定的最大是钻机在标准规定的最大 绳数下，下套管或进行解卡等特殊作业时，绳数下，下套管或进行解卡等特殊作业时， 大钩上不允许超过的最大载荷。大钩上不允许超过的最大载荷。2 2）最大钻柱质量）最大钻柱质量Q Qstmaxstmax是钻机在标准规定是钻机在标准规定 的最大绳数下，正常钻进或进行起下作业时，的最大绳数下，正常钻进或进行起下作业时， 大钩所允许承受的最大钻柱在空气中的质量。大钩所允许承受的最大钻柱在空气中的质量。

20、 Q Qstmaxstmax=q=qstst* *L L q qstst每米钻柱质量，每米钻柱质量，KgKg L L名义钻井深度名义钻井深度L L，m m职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论3)3)起升系统钻井绳数起升系统钻井绳数Z Z和最大绳数和最大绳数Z Zmaxmax 起升系统绳数起升系统绳数ZZ是指正常钻井时游动系是指正常钻井时游动系统采用的有效提升绳数。统采用的有效提升绳数。 最大绳数最大绳数Z Zmaxmax是指钻机配备的游动系统是指钻机配备的游动系统轮系所能提供的最大有效绳数，用于下套管或轮系所能提供的最大有效绳数，用于下套管或解卡等特殊作业。解卡等特殊作业。职培中心职培中心第一章第一章 钻机概论钻机概论3 3、旋转系统参数、旋转系统参数 旋转系统参数包括：转盘开口直径旋转系统参数包括：转盘开口直径D Dr r；转盘；转盘各档转速各档转速n n；转盘档数；转盘档数K Kr r; ;转盘额定输入功率转盘额定输入功率N Nrere等。等。4 4、循环系统参数、循环系统参数 循环