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石油机械钻井简单介绍

来源: 时间:2013-07-08 16:48:35 次数:

石油行业被广泛应用起来,试井绞车、测井绞车等石油设备逐渐被广泛应用,这里南阳科信石油简单描述一下石油机械钻井简单介绍。

    石油行业被广泛应用起来,试井绞车测井绞车等石油设备逐渐被广泛应用,这里南阳科信石油简单描述一下石油机械钻井简单介绍。
    1、石油钻机
指用来进行石油与天然气勘探、开发的成套钻井设备。
2、通常说的常规钻机是转盘钻机。
3、旋转钻井法
利用钻头旋转破碎岩石,形成井身;利用钻杆柱将钻头送到井底;利用大钩、游车、天车、绞车起下钻杆柱;利用转盘或顶驱带动钻头、钻杆柱旋转;利用钻井泵输送高压钻井液,带出井底岩屑。
4、旋转钻井法要求钻机具备的基本能力:
(1)旋转钻进的能力(2)起下钻具的能力(3)清洗井底的能力
另外,考虑到钻井作业流动性大的特点,钻机设备要容易安装、拆卸和运输:钻机的使用维修工作必须简便易行;钻机的易损零部件应便于更换。
5、钻机的特点
(1)钻机必须是一套大功率的重型联合工作机组(2)钻井作业是不连续的(3)钻机的工作场所与一般的机器不同。
6、钻机的组成
旋转系统设备  循环系统设备  起升系统设备  动力驱动系统设备  传动系统设备
控制系统和监测显示仪表  钻机底座  辅助设备
7、钻机类型
按钻井方法:冲击钻机、旋转钻机
按主传动副:胶带钻机、链条钻机、齿轮钻机
按钻井深度:浅井钻机(钻井深度<1500M)、中深井钻机(1500~3000M)、深井钻机(3000~5000M)、超深井钻机(>5000M)
8、名义钻深  指钻机在标准规定的钻井绳数下,使用127mm(5in)钻杆柱可钻达的最大井深。
最大钩载  指钻机在标准规定的钻井绳数下,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。
   装机功率  钻机总的配备功率,是驱动绞车、转盘、钻井泵三大工作机和辅助设备所需的总的动力。
八大件:井架、天车、游动滑车、大钩、水龙头、绞车、转盘、钻井泵
二、
1、起升系统的组成
主要由井架、天车、游车、大钩、游动系统钢丝绳和绞车等设备组成。
2、井架的功用
在钻井过程中,用于安放和悬挂游动系统、吊环、吊卡等,并承受井中钻柱的重量,在起下钻作业时要存放钻杆或套管。
3、井架的组成
井架主体、天车台、二层台、立管平台、工作梯
4、井架结构类型及特点
塔形井架:拆装繁琐、不安全,总体稳定性大,多用于海洋钻机。
前开口井架(K型井架):总体稳定性高、拆装方便且安全,采用较高的钻台,便于安装、操作井口设备。我国电动钻机大多使用该种井架。
A型井架:大腿结构简单,拆装方便、安全,运移迅速,钻台宽敞、司钻视野开阔,但总体稳定性差,适用于中深井、深井钻机。
桅型井架:结构简单、轻便,但承载能力小,只用于车装轻便钻机和修井机。
5、游动系统的组成
主要由天车、游车、大钩和钢丝绳等设备组成。
6、游动系统钢丝绳与滑轮力学分析的结论
(1)游动系统的效率主要取决于游动系统的有效绳数,有效绳数越多,效率越低;
(2)起钻时快绳端拉力最大;
(3)下钻时死绳端拉力最大;
(4)钢丝绳使用一定时间后,应倒大绳。
7、天车的结构特点、分类、各自的穿绳方法
基本结构形式:滑轮轴共轴线,且各滑轮相互平行(交叉法穿绳);滑轮轴线平行,快绳滑轮在另一根轴上(顺穿法、交叉法穿绳);滑轮轴不共轴线,且快绳滑轮偏斜(顺穿法)。
8、游车的组成
主要由横梁、左、右侧板组、滑轮、滑轮轴、销座(钢板)、下提环(吊环)、护罩等组成。
9、大钩的各部分的作用
安全锁紧装置:闭锁水龙头提环。
安全定位装置:限制钩身转动。
缓冲减震装置:使大钩具有较好的液力缓冲性能。
10、钢丝绳的绳芯作用
支撑绳股、储油、润滑钢丝、减少钢丝间磨损、使钢丝受力均匀。
11、绞车的功用
(1)在钻进过程中,悬挂钻具,送进钻柱、钻头,控制钻压。
(2)在起下作业中,起下钻具和下套管。
(3)利用绞车的猫头机构紧、卸钻具和吊起重物。
(4)作为转盘的变速机构和中间传动机构。
(5)对于自升式井架钻机,用来起放井架。
(6)利用绞车的捞砂滚筒,进行提取岩心筒、试油等工作。
12、绞车的结构方案
 单、双轴绞车  三轴和多轴绞车  独立猫头轴-多轴绞车  电驱动绞车
13、液压盘式刹车的类型及工作原理
液压盘式刹车可分为常开型杠杆钳液压加压式、常闭型杠杆钳弹簧加压式、常开型固定钳液压加压式、常闭型固定钳弹簧加压式等四类。
SY型盘式刹车的刹车系统可实现五个方面刹车:(1)工作刹车由开式钳承担(2)驻刹车由闭式钳承担(3)紧急刹车由开式钳与闭式钳共同承担(4)防碰天车刹车由闭式钳承担(5)蓄能器在系统失电情况下,分别向开式钳和闭式钳提供刹车压力轴,可分别进行5~8次刹车。
14、开式钳的工作原理: 当向钳缸供给压力油时,液压力推动活塞左移动,由于钳缸的浮式放置,活塞与缸体通过上销分别推动左右钳臂的上段向外运动,减少了左右下销间的距离,带动刹车块向内运动,从而将刹车块以一定的正压力压在旋转中的刹车盘上,在刹车盘与刹车块之间产生摩擦力,对刹车盘实施制动。
闭式钳的工作原理:当向钳缸供给压力油时,液压力推动活塞右移压缩碟簧,同时拉动左右钳臂的上端向内运动加大了左右下销之间的距离,带动刹车块向外移动,刹车块与刹车盘脱离接触,刹车钳松刹。当钳缸泄油时,碟簧反弹推动活塞左移,左右钳臂上端向外运动,减少了左右下销之间的距离,使刹车块与刹车盘接触。此时,刹车块作用在刹车盘上的力为碟簧力,该力形成的摩擦力实施刹车。
15、电磁涡流刹车的工作原理
通电后,线圈周围产生固定磁场,转子切割磁力线,在转子表面产生感应电动势,从而产生感应电流,即涡流。转子成为带涡流感应电流的导体,带涡流感应电流的转子在原来的固定磁场中产生旋转磁场,此旋转磁场在转子的不同半径上产生与转子转动方向相反的电磁力,即对旋转轴的电磁制动力矩。
16、伊顿刹车的工作原理
(1)气缸充气(2)推动活塞左移(3)推动压紧盘克服弹簧力左移(4)将动摩擦盘压紧(5)产生制动力刹车
三、
1、钻井工艺对转盘的要求
(1)具有足够大的扭矩和一定的转速(2)具有抗震、抗冲击、抗腐蚀的能力(3)能正反转,且具有可靠的制动机构(4)具有良好的密封、润滑性能
2、转盘的结构组成、功用
水平轴总成  转台总成  转盘的制动机构  壳体
转盘的主要作用是把发动机的动力通过方瓦传给方钻杆、钻杆、钻铤和钻头,驱动钻头旋转,钻出井眼。
3、转盘的工作原理及对驱动传动的邀请
(1)水平轴接受外来动力转动(2)小锥形齿轮带动大锥形齿轮(3)大锥形齿轮带动转台在主轴承上转动(4)转台通过大方瓦上的制动销带动大方瓦(5)大方瓦通过制动销带动方补心(6)方补心带动方钻杆和钻杆旋转(7)实现钻头转动,破碎地层。
4、钻井工艺对水龙头的工艺要求
(1)水龙头主轴承应具有足够的强度和寿命,其承载力应不小于钻机的最大钩载;
(2)有可靠的高压钻井液密封系统,寿命长,拆卸迅速、方便;
(3)上端与水龙带连接处能适合水龙带在钻进过程中的伸缩弯曲;
(4)各承载件要有足够的强度和刚度,并且要求连接可靠,能承受高压。
5、水龙头的组成、功用
(1)固定部分:提环、外壳、上盖、鹅颈管、下盖
(2)旋转部分:中心管、主、辅轴承
(3)密封部分:上、下钻井液冲管盘根盒组件和上、下机油盘根盒组件
功用:循环钻井液,承受井中钻具的重量。
6、顶驱的组成、优点
主要由钻井马达-水龙头总成、钻杆上、卸扣装置、导轨-导向滑车总成、平衡系统、冷却系统、控制系统和附属设备组成。
节省接单根时间  减少钻井事故  提高安全性  提高钻定向井速度  减少劳动强度  提高取心质量
7、转盘、顶驱起下钻、接单根操作
四、
1、往复泵的工作原理
活塞自左向右移动时,泵缸内形成负压,则贮槽内液体经吸入电动往复泵阀进入泵缸内。当活塞自右向左移动时,缸内液体受挤压,压力]增大,由排出阀排出。 活塞往复一次,各吸入和排出一次液体,称为一个工作循环;这种泵称为单动泵。 若活塞往返一次,各吸入和排出两次液体,称为双动泵。 活塞由一端移至另一端,称为一个冲程。
2、往复泵的流量
 单位时间内泵排出液体的量称为往复泵的流量。
Q=iFSn
3、往复泵的性能参数
往复泵的扬程指的是单位质量的液体经过泵后增加的能量。
泵的有效扬程等于排出罐液面与吸入罐液面液体的能量差,加上吸入、排出管路中的水头损失。
往复泵的功率  N=ρgQH/1000
往复泵在工作过程中会产生机械损失、容积损失、水力损失。
4、往复泵的特点
(1)往复泵的瞬时流量不均匀       (2)往复泵具有自吸能力
(3)往复泵的排出压力与结构尺寸和转速无关
(4)往复泵的泵阀运动滞后于活塞运动(5)往复泵适用于高压、小流量和高粘度的液体
5、为什么要换缸套?
冲次过高,不仅会加速活塞好缸套的磨损,还会使泵阀产生严重的冲击,缩短泵阀寿命。
由临界特性曲线看出,为了提高工作效率,应按照井深变化,合理的选用和更换缸套。
6、分析往复泵的临界特性(详见课本P77)
7、往复泵的性能调节
流量调节:更好不同直井的缸套  调节泵的冲次  减少泵的工作室  旁路调节  调节泵的冲程  (往复泵的并联运行P79)
8、往复泵的易损件
活塞、缸套、柱塞、密封、泵阀、安全阀、空气包
9、空气包的工作原理
吸入空气包位于往复泵吸入管线上,在往复泵工作时由活塞运动规律知,在吸入过程前半段,由于活塞处于加速运动过程,吸入管内液流速度增加,管线阻力随着增大,同时液体的惯性阻碍液体做加速运动,使缸内压力下降,当液缸内压力小于空气包气室内压力时,吸入空气包内气体就膨胀,挤压其下部气体使一部分液体进入液缸,保持自吸入池到空气包段液体以比较均匀的速度流动,使压力和排量比较稳定。在吸入过程后半段,由于活塞减速,液缸内吸入的液体量减少,阻力降低,而液体的惯性变为推动力的一部分,使液缸内压力增加。当大于空气包气室内压力时,气体被压缩,空气包内贮存一部分来自于吸入池内的液体,使吸入管中的液体以比较均匀的速度流动,使排量和压力保持比较稳定。
随着吸入过程的不断重复进行,吸入空气包也不断交替的挤出和存储一部分液体,自动调节吸入管中的液流速度,从而起着平衡管路中排量和压力的作用。
排出空气包安装在排出管线上靠近排出阀处,其工作情况与吸入吸入空气包相似。在排出过程前半段,空气包存储一部分来自液缸多余平均排量的液体;后半段,空气包排出原储存的部分液体,补充来自液缸的不足,从而保持空气包以后的排出管线内液体压力和排量比较均匀。
10、钻井液净化设备的组成,各自的工作原理
钻井液振动筛、旋流除砂器、旋流除泥器、离心分离机、除气器
五、
1、工作机组对驱动传动的要求
绞车对动力传动的要求:具有恒功率调节、能无级变速并且具有良好启动性能的柔性驱动。
转盘对动力传动的要求:具有恒功率调节、无级变速的柔性驱动、能充分利用功率,有限制扭矩的装置。
钻井泵对动力传动的要求:速度调节范围R=1.3~1.5,以充分利用功率;允许短期过载,以克服可能出现的憋泵。
2、典型驱动方案及优缺点
(1)单独驱动方案:转盘、绞车、钻井泵三大工作机组,各由不同的动力机一对一或二对一地进行驱动。          单独驱动的传动系统简单、效率高、安装方便;工作机之间无机械形式的联系,总体布置灵活性大,但装机功率低,动力机组间动力不能互济。
(2)统一驱动方案:转盘、绞车、钻井泵三大工作机由2~4台动力机并车统一驱动。
装机效率高、安全可靠性强但传动系统复杂、路线长、传动效率低,工作机组间的干扰大,安装找正困难。
(3)分组驱动方案:将三台工作机分成两组,绞车、转盘两个工作机由同一动力机组驱动,钻井泵由领一动力机组驱动,也称为二分组驱动。  传动简单、安装方便、功率利用率高。 
3、柴油机的特点
(1)不受地区限制,具有自持能力(2)可采用增加相同类型机组数目的方法,增加总装机功率(3)在性能上,转速可平稳调节,能防治工作机过载,避免出现设备事故(4)结构紧凑、体积小、重量轻、便于搬迁运移,适于野外流动作业(5)作为钻机动力机,其不足之处是,适应系数小、过载能力有限、转速调节范围窄,驱动传动效率低、燃料成本高等。 
4、各种机械传动钻机的特点、适应井型
V带钻机:传动柔和、并车容易、制造简单、维护保养方便但传动效率低、燃油消耗高、结构笨重、运移性差、安全性能低。(适用于浅井和中深井钻机)
齿轮钻机:齿轮传动允许线速度高,其体积小、结构紧凑,万向轴结构简单、紧凑、维护保养方便、互换性好,但大功率螺旋齿圆锥齿轮制造困难、质量不易保证、成本高、现场不能修理、更换。(适用于小型钻机和修井机)
链条钻机:结构紧凑、寿命长(适用于深井钻机)
七、
1、海洋石油钻井平台的组成
动力设备 钻井设备  固井设备  试油设备  起重与辎泊设备  平台与船体结构  其他设备
2、海洋石油钻井设备的特殊问题
船体定位问题  升沉运动补偿问题  装设水下设备问题  防腐问题
3、海洋钻井平台的分类
固定式钻井平台  移动式钻井平台

     
    
  

关键字:试井石油 测井石油 
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