石油钻机常识

石油钻机常识一.石油钻机的构成

石油钻机：是用来进行油气勘探、开发的成套钻井设备。是由多种机器设备组成、具有多种功能的联合工作机组。为满足钻井工艺要求，整套钻机必须具备以下八大系统设备。即动力驱动系统、传动系统、提升系统、旋转系统、钻井液循环系统、控制系统、钻机底座、辅助设备系统。要具备起下钻能力、旋转钻进能力、循环洗井能力。1.旋转系统

为了转动井内钻具，带动钻头破碎岩石，常规钻机配备有转盘、水龙头或顶部驱动装置。2.循环系统作用：循环钻井液以连续高效钻井。钻井液的主要作用：及时清除井底破碎的钻屑并将钻屑携带至地面、冷却钻头、稳定井壁、控制地层压力等。二.石油钻机的主要系统

3.提升系统作用：起下钻具、下套管、控制钻压。组成：绞车、游动系统（天车、游车、钢丝绳）、大钩及井架。上述三大系统设备是直接服务于钻井生产的，是钻机的三大工作机组。4.动力系统

主要作用：为钻机三大工作机组和辅助设备提供动力。可以是柴油机及其供油设备，或交流、直流电机及其供电、保护、控制设备等。5.传动系统

作用：把（柴油机或柴油机发电机组的）动力分配到各个工作机组。

组成：机械传动——减速、液力传动、并车和分动、变速等；

电气传动——可控硅直流传动SCR/

交流变频传动VFD;

液压传动

7.钻机底座

在寒冷地区钻井时还需配备保温设备。三.石油钻机类型1.按钻井方法分类冲击钻机（钻机顿钻）地面驱动旋转钻机井下驱动钻机高寒钻机用于低温环境下的钻井作业。

直升飞机吊装钻机用于丛林、岛屿和沙漠腹地等不适合车辆运输的油区。四.钻机型号的表示方法示例：5000m交流变频电动钻机表示为ZJ50/3150DB五.钻机的基本参数反映钻机工作性能的数量指标称为基本参数。

1.名义钻深范围—钻机在规定的钻井绳数下，使用规定的钻柱时钻机的经济钻井深度范围。

2.最大钩载—钻机在规定的钻井绳数下起下套管、处理事故或进行其它特殊作业时，大钩不允许超过的载荷。

3.绞车额定功率

4.游动系统最多绳数—钻机配备的轮系所能提供的最大有效绳数。

5.钻井钢丝绳直径

6.钻井泵单台功率

7.转盘开口直径

8.钻台高度、底座型式

钻机型号ZJ40/2250ZJ50/3150ZJ70/4500ZJ90/6750钻井深度（41/2”DP）m

4000500070009000最大钩载KN2250315045006750钻井钢丝绳直径mmØ32Ø35Ø38Ø45游动系统最多绳数10121214绞车额定功率Hp1000150020003000泥浆泵功率

Hp2X1300hp2X1600hp3X1600hp3X1600hp转盘开口直径

in201/2”/271/2”271/2”/371/2”371/2”371/2”井架工作高度

m434545.748钻台高度

m7.57.5/99/10.510.5/12驱动形式SCR/VFDSCR/VFDSCR/VFDSCR/VFD钻机钻机技术参数六.钻机分述

1）机械传动钻机是指由柴油机提供动力，通过机械传动系统将动力传递给各工作机的钻机。

根据传动机械的不同，机械钻机又分为：胶带传动钻机、链条传动钻机、齿轮传动钻机等。

2）复合驱动钻机

是指各工作机由不同动力驱动的钻机。

目前我国的复合驱动钻机基本都是机电复合驱动。3）直流电驱动钻机

是指用直流电动机驱动各工作机的钻机。性能特点:

1.具有恒功率宽调速特性，可大大简化钻机的机械结构。

2.电动机的短时增矩倍数达1.5～2以上，大大提高了钻机的提升能力和处理事故的能力。

3.具有软起动性能，可降低供电电源的容量。

4.交流变频电机体积小，单机容量大，没有碳刷换向器，不需制成防爆型，维护费用低，使用安全可靠，易于操作管理。

5.容易实现钻机的自动化、智能化控制。4）交流变频电驱动钻机单轴齿轮传动绞车，体积小、重量轻、传动效率高、维护工作量小。

是指用交流变频电机驱动各工作机的钻机。快移方案5.钻机快移方案井架整体运输快移方案底座整体运输发电机房整体运输快移方案泥浆泵装置整体运输快移方案泥浆罐整体运输快移方案七.钻机的发展趋势

1.类型趋于多样化近几年，为适应井位环境和钻井工艺的不同需要，石油钻机的类型正趋于多样化，如适应各种环境的沙漠钻机、海洋钻机、浅海或海滩钻机、极地钻机、城市钻机、直升机吊运钻机和陆地钻机等；适应各种钻井工艺的丛式井钻机、斜井钻机、小井眼钻机、自走式钻机、快移钻机等。2.规模趋于两极化深井钻机趋向大型化,钻深能力已达15000m，最大钩载达12500kN。轻便钻机趋向小型化，轻型石油钻机主要以车装钻机为主。最小的微型钻机采用小井眼钻井技术，钻深可达1500m，体积小，质量轻，最轻的只有14t，节省钻井费用30%～40%，减少拆装时间60%～70%，节约钻井液88%，减少井场面积70%。3.控制趋于自动化顶驱、盘式刹车技术的逐步成熟，以及电动控制和液压驱动技术可靠性的逐步提高，为实现钻井控制的自动化提供了可能，再加上海洋及深井等复杂工况下，钻井工艺及成本对钻井设备的要求使得钻机控制自动化成为钻机发展的一个重要趋势。4.设计趋于人性化新型钻机充分体现以人为本的思想，最大限度地满足HSE要求：护拦、梯子要满足安全规定。上下井架有助力器，二层台有逃生装置，钻台有逃生滑道。钻机设有天车防碰和紧急刹车装置，避免游车大钩碰撞天车，并能在任何情况下迅速制动绞车和大钩。选用无公害的摩擦盘、刹车块、油漆，保证员工健康安全。刹车毂、辅助刹车的冷却水循环使用，柴油机排放满足环保要求等。八.钻机主要部件及系统介绍配有桁架式起重架，供维修滑轮组用.天车架底部配有缓冲木。天车设计和制造符合APISPEC4F规范.天车是安装在井架顶部的定滑轮组。1、天车基本参数型号TC225TC315TC450最大钩载kN225031504500滑轮外径mm112012701524滑轮数677钢丝绳直径mm323538型号YC225YC315YC450最大钩载kN225031504500滑轮外径mm112012701524滑轮数566钢丝绳直径mm323538游车基本参数2、游车游车，是在井架内部上下作往复运动的动滑轮组。游车设计和制造符合APISPEC8A规范.型号DG225DG315DG450最大钩载kN225031504500主钩口开口尺寸mm190220220弹簧工作行mm180200200大钩基本参数结构特点:钩体内装有液压缓冲装置。钩口处装有可靠的安全装置.配有制动装置，能灵活可靠的锁紧或松开钩身.主要受力件均经无损探伤检验.大钩设计和制造符合APISPEC8A规范.3、大钩主要功用:悬持旋转着的钻杆柱，向旋转着的钻杆柱内引输高压钻井液，是提升、旋转、循环三大工作机组相交汇的“关节”部件.水龙头设计和制造符合APISPEC8A规范.4、水龙头型号SL135SL225SL450最大静负荷kN135022504500最高转数r/min300300300最高工作压力MPa353535中心管通径mm647575接方钻杆螺纹API65/8″REGLH65/8″REGLH65/8″REGLH5.转盘转盘的功用：1.转动井中钻具，传递足够大的扭和必要的转速。2.下套管或起下钻时，承托井中全部套管或钻杆柱重量。3.完成卸钻头、卸扣，处理事故时倒扣、进扣等辅助工作。转盘符合APISPEC7K规范.型号ZP175ZP205ZP275ZP375通孔直径in171/2201/2271/2371/2最大静负荷kN1350315045007250最大工作扭矩Nm13730225552746045000最高转速r/min300350250300齿轮传动比3.583.223.673.56转盘基本参数技术参数:额定输入功率

1470kW最大快绳拉力

485kN档数

4,无级调速钢丝绳直径

φ38mm6.JC70D绞车结构特点:绞车由2台800kW直流电机驱动。

主刹车采用液压盘式刹车，刹车力矩大,安全可靠。

辅助刹车为电磁涡流刹车,下钻时平稳省力、易控制、增加可靠性,能有效延长刹车盘和刹车块的使用寿命。滚筒开有绳槽，排绳整齐。配有过卷阀防碰装置,增加了钻机的安全性

液压盘式刹车装置由制动执行机构、液压站及操作系统三部分组成。执行机构由刹车盘、刹车钳、钳架三部分组成，其中刹车钳又分为常开式工作钳和闭式安全钳两种型式。

液压站是动力源，为执行机构提供必须的液压动力；操作系统是动力控制环节。7.液压盘式刹车液压盘式刹车装置五种功能：工作制动：通过操作刹车阀的控制手柄，调节工作钳对制动盘的正压力，从而为主机提供大小可调的刹车力矩，满足送钻、起下钻等不同工况的要求。紧急制动：遇到紧急情况时，按下红色紧急制动按钮，工作钳、安全钳全部参与制动，实现紧急刹车。过卷保护：当游车上升到某位置，由于操作失误或其它原因，应该工作制动而未实施制动时，过卷阀或防碰阀会发出信号，工作钳和安全钳全部参与刹车，实施紧急制动，避免出现游车碰天车事故。驻车制动：当钻机不工作或司钻要离开操作台时，拉下驻车制动手柄，安全钳刹车，以防大钩滑落。误操作保护：当司钻未按规定解除驻车制动、紧急制动时，所有刹车钳都处在制动状态，从而起到了安全保护作用。型号DS40DS50DS70额定制动扭矩kN.m4460.76107.8最大励磁功率kw91223.5冷却水流量L/min(gpm)190(50)285(75)560(148)最高进水温度℃424242质量kg58307285123008.电磁涡流刹车电磁涡流刹车利用电磁感应原理进行无损制动，可在低速下提供足够大的刹车力矩。制动性能好，使用寿命长，无易损件，操作维修简单，在国内外钻机上获得广泛应用。9.泥浆泵及泥浆泵装置功用：用于钻井时循环泥浆，以冲洗井底、携带岩屑、冷却钻头和加固井壁、控制地层压力等。电动泥浆泵装置由电动机、皮带轮、联组窄V带、皮带护罩及大底座等组成。电动泥浆泵装置分直流电机驱动和交流变频电机驱动两种形式。

结构特点:井架型式为“K”

型.低位安装,整体起升。段与段之间采用平面接触、双锥销连接,确保段与段之间的连接刚性。井架主体为片状桁架结构,便于拆装运输。井架左右侧装有2个液缸,井架起升到位时作为缓冲器,下放时提供初始顶推力。

井架符合APISpec4F规范。10.

K型井架型号JJ225/43-kJJ315/45-kJJ450/45-kJJ675/48-k最大钩载kN2250315045006750工作高度m43454548底部跨距m88910二层台高度m24.525.526.5二层台容量m4000500070009200抗风能力非工作状态（无立根、无钩载）km/h172(93knots)172(93knots)172(93knots)172(93knots)非工作状态（满立根、无钩载）km/h130(70knots)130(70knots)130(70knots)130(70knots)起放井架km/h30(16knots)30(16knots)30(16knots)30(16knots)K型井架基本参数

11.底座钻机底座包括钻台底座和机房底座。钻台底座用于安装井架、转盘，放置立根盒及必要的井口工具和司钻控制台，多数还要安装绞车，下方应能容纳必要的井口装置，因此必须有足够的高度、面积和刚度。机房底座主要用于安装动力机组及传动设备。要有足够的面积和刚度。底座的结构型式底座结构分为箱叠式、块装式、弹弓式、旋升式和伸缩式等。块装式箱叠式钻台及台面设备均低位安装，井架在钻台低位时起升，然后再将钻台和井架整体起升。弹弓式旋升式伸缩式作用：将钻井液中的无用固相从钻井液中分离出来。组成：包括循环、补给、储备用泥浆罐及药品罐；净化设备及泥浆混合、加重、剪切、灌注等设施。12、泥浆固控系统净化设备振动筛