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1、钻井工艺技术26第一章钻井设备第一节概述钻机是钻井地面设备的总称。目前常用的钻井方法是旋转钻井。它的工作原理是:利用钻头旋转破碎岩石,形成井身;利用钻柱将钻头送到井底;利用起升设备起下钻柱;利用转盘或井下动力钻具带动钻柱和钻头旋转;利用泥浆泵循环钻井液带出井底岩屑。为此,钻井工艺对钻机有以下基本要求:（1）旋转钻头的能力。要求钻机能提供足够的扭矩和转速,并维持一定的钻压。（2）起下钻具的能力。要求具有一定的起重量和起升速度,并有一定的超载能力。（3）洗井的能力。要求能提供足够的水力能量,以适应洗井和喷射钻井的需要。
2、（4）为适应钻机搬迁的特点,还要求钻机容易安装、拆卸和运输。概括地说钻机是由动力机组、传动机组、工作机组、辅助机组及控制机组等组成（图1-1）。按其工的性质又可分为八个部分。26ν1.提升系统设备它是一套大功率的起重设备。主要由钻井绞车、游动系（钢丝绳、天车、游动滑车及大钩）、悬挂游动系统的井架及起升操作用的工具（如：吊钳、吊环、吊卡、卡瓦及上扣器等）组成（图1-1）。它的主要作用是起下钻、换钻头、均匀送钻、下套管及进行井下特殊作业等。2.泥浆循环系统设备主要由泥浆泵、地面高压循环管汇、水龙带、水龙头、钻柱、泥浆净
3、化及调配设备等组成（图1-3）。它的主要作用是清洗井底、携带岩屑、在喷射钻井及井下动力钻具钻井顶部驱动钻井中，还起到传递动力的作用。263.地面旋转钻进设备主要由转盘、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤及钻头等组成。它的主要作用是不断地破碎岩石,加深井眼及处理井下的复杂情况等。4.动力驱动设备它属于钻机的动力机组,是驱动起升、旋转和循环等三大工作机组的动力设备。钻机用的动力设备主要是柴油机,其次是交流或直流电动机。5.传动系统设备它属示钻机的传动机组。其主要作用是联结动力机与工作机组,并将动力传递到各工作机组(图1-4)。
4、传动系统设备主要由减速箱、离合器、传动皮带轮、传动链轮及并车、倒车机构等组成。根据能量传递的方式不同,可分为机械、液压及液力传动。6.控制系统设备26它属于钻机的控制机组。控制的内容包括发动机的启动、停车、变速和并车等,绞车、转盘、泥浆泵等工作机组的启动、停车、调速和换向等。控制的方式有机械、气动、液压和电力控制等,随钻机的类型不同而异。控制系统的主要作用是远距离操作指挥和协调各机组正常工作。7.钻机底座它属于钻机的辅助机组,包括井架、钻台动力机、传动系统和泥浆泵等的底座。它主要用于安装钻机的各机组,是钻机不可缺少
5、的组成部分。8.辅助设备它属于钻机的辅助机组,包括供气设备、供水设备、供电设备、钻鼠洞设备、防喷设备、防火设备、辅助起重设备及保温设备等。它是为整套钻机服务的,是钻机不可分割的部分。第二节井架与起升系统一、井架井架是钻机起升系统的组成部分。它的主要作用是安装天车、悬挂游车、大钩、水龙头、方钻杆、钻杆及钻链等设备,相当于起重设备的支架,并可存放钻柱。因此,钻井对井架的基本要求是：必须有一定的高度和空间;便于安装、存放钻柱等设备和有利于安全快速地进行起下钻作业;应具有足够的承载能力,以适应井下情况的需要:结构要简单、轻
6、便,便于搬迁、拆装和维修。目前国内常用的石油钻井井架有塔型和A型两种。二、天车和游车261、天车钻机的天车和游车用钢丝绳穿起来,共同组成了钻机的复滑轮系统(或叫游动系统)。天车是定滑轮组,固定在井架的顶部;游车是动滑轮组,在井架内部的空间上下往复运动。它们的主要作用是省力,减轻钢丝绳和钻机绞车的负载,用十多吨的力可起升上百吨的钻柱，获得极大的机械效益。2、游车游车和天车一样,型号较多,其基本结构大同小异。三、大钩大钩是起升系统的设备之一,正常钻进时悬挂水龙头、承受井下钻柱的重量,起下钻时悬挂吊环吊卡完成起下作业。对
7、大钩有以下基本要求：有足够的承载能力,能缓冲减震、转动灵活、安全制动、操作方便,结均紧凑、简单。四、钻井绞车绞车是起升系统设备的起重部分,随钻机的类型不同,形式有所差异。绞车传动机构的主要作用是传递动力，以不同的速度驱动转盘和滚筒。绞车的刹车机构，钻进时,通过施加在刹把上的压力大小，可以均匀控制滚筒的运动速度和大钩的负荷,从而向钻头施加钻压,确保正常钻进。第三节水龙头与转盘26一、水龙头水龙头是旋转、起升与循环系统连接的纽带。它承受井内钻柱的全部重量,保持钻具的自由旋转与水龙带相接,将钻井液注入井底,承受循环过程中
8、的高泵压,同时连接钻进过程中不转动有的大钩与转动的方钻杆。二、转盘转盘是钻机旋转系统设备之一。其主要作用是：在转盘钻井中,旋转钻头破碎法石;使用井下动力钻具时,承受反扭矩:起下钻作业中支撑和悬挂钻柱,承受轴向负荷,完成上卸扣的操作,处理井下复杂情况和进行井下打捞作业时旋转钻柱等。三、转盘的传动方式转盘的传动方式,随钻机的类型不同而有所差异。现场上常见的有两种
