石油鉆機(jī)的主要概念和基本知識

時間：2022-09-25作者：陜西鼎晟石油電氣控制技術(shù)有限公司瀏覽：822

1．石油鉆機(jī)的組成

目前，**通用的常規(guī)鉆機(jī)是一套大型的綜合型機(jī)組，整套鉆機(jī)是由動力系統(tǒng)(為整套鉆機(jī)提供能量的設(shè)備)、傳動系統(tǒng)(為工作機(jī)組傳遞、輸送、分配能量的設(shè)備)、工作系統(tǒng)(按工藝的要求進(jìn)行工作的設(shè)備)、控制系統(tǒng)(控制各系統(tǒng)、設(shè)備按工藝要求工作的設(shè)備)和輔助系統(tǒng)(協(xié)助主系統(tǒng)工作的設(shè)備)等若干系統(tǒng)和相應(yīng)的設(shè)備所組成。




根據(jù)鉆井工藝中鉆井、洗井、起下鉆具各工序以及處理鉆井事故的要求及現(xiàn)代化技術(shù)水平的條件，整套石油鉆機(jī)必須具備下列八大系統(tǒng)設(shè)備，如圖2-1所示。

圖2-1 鉆機(jī)組成示意圖

1―人字架；2―天車；3―井架；4―游車；5―水龍頭提環(huán)；6―水龍頭；7―保險鏈；8―鵝頸管；9―立管；10―水龍帶；11―井架大腿；12―小鼠洞；13―鉆臺；14―腳架；15―轉(zhuǎn)盤傳動；16―填充鉆井液管；17―扶梯；18―坡板；19―底座；20―大鼠洞；21―水剎車；22―緩沖室；23―絞車底座；24―并車箱；25―發(fā)動機(jī)平臺；26―泵傳動；27―鉆井泵；28―鉆井液管線；29―鉆井液配置系統(tǒng)；30―供水管；31―吸入管；32―鉆井液池；33―固定鉆井液槍；34―連接軟管；35―空氣包；36―沉沙池；37―鉆井液槍；38―振動篩；39―動力機(jī)組；40―絞車傳動裝置；41―鉆井液槽；42―鉆井絞車；43―轉(zhuǎn)盤；44―井架橫梁；45―方鉆桿；46―斜撐；47―大鉤；48―二層平臺；49―游繩；50―鉆井液噴出口；51―井口裝置；52―防噴器；53―換向閘門

(1) 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)備：為了旋轉(zhuǎn)鉆具破碎巖石，鉆機(jī)必須配備鉆盤、水龍頭等地面旋轉(zhuǎn)設(shè)備，以及方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、鉆頭等井下旋轉(zhuǎn)設(shè)備。

(2) 循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備：為了隨時清除井底已破碎的巖屑和正常連續(xù)鉆進(jìn)，鉆機(jī)必須配備有洗井液的循環(huán)設(shè)備。如鉆井泵、地面管匯、鉆井液和鉆井液槽等，有的鉆機(jī)還配備有鉆井液凈化設(shè)備、調(diào)配鉆井液設(shè)備。在渦輪鉆井中它還擔(dān)負(fù)給渦輪鉆具傳遞動力的任務(wù)。

(3) 起升系統(tǒng)設(shè)備：為了起下鉆具、更換鉆頭、控制鉆頭送進(jìn)、下套管等，鉆機(jī)還必須配備一套起升系統(tǒng)設(shè)備，它主要由以下設(shè)備組成：主絞車、輔助絞車(或貓頭)、輔助剎車、游動系統(tǒng)(包括鋼絲繩、天車、游動滑車和大鉤)以及懸掛游動系統(tǒng)的井架組成。另外，還有起下鉆操作使用的工具及設(shè)備(吊環(huán)、吊卡、卡瓦、大鉗、立根移動機(jī)構(gòu)等)。

(4) 動力驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)備：為了使工作機(jī)獲得足夠的動力進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，必須配備動力設(shè)備及其輔助設(shè)備，如柴油機(jī)及其供油設(shè)備，或交流、直流電動機(jī)及其供電、保護(hù)、控制設(shè)備等。

(5) 傳動系統(tǒng)設(shè)備：傳動設(shè)備的主要任務(wù)是聯(lián)接發(fā)動機(jī)與**個工作機(jī)組，把發(fā)動機(jī)的能量傳遞并分配給各工作機(jī)。為了解決發(fā)動機(jī)與工作機(jī)二者之間存在的運(yùn)動特性上的矛盾，要求傳動系統(tǒng)應(yīng)包括減速、并車、倒車、變速機(jī)構(gòu)等。根據(jù)能量傳遞形式與傳動所用的介質(zhì)不同，傳動系統(tǒng)又可分為：機(jī)械傳動、液力傳動(渦輪傳動)、液壓傳動等。

(6) 控制系統(tǒng)設(shè)備：為了指揮各機(jī)組協(xié)調(diào)進(jìn)行工作，在整套鉆機(jī)中還裝備各種控制設(shè)備，如機(jī)械控制設(shè)備(手柄、踏板、杠桿等)、氣動或液動控制設(shè)備(開關(guān)、調(diào)壓閥、工作缸等)、電控制設(shè)備(開關(guān)、變阻器、啟動器、繼電器等)以及集中控制臺和觀察記錄儀表等。

(7) 機(jī)底座：包括鉆臺底座、機(jī)房底座和鉆井泵底座等，車裝鉆機(jī)的底座就是汽車或拖車底盤。為了鉆機(jī)的安裝、運(yùn)移方便，重型鉆機(jī)多采用整體安裝托運(yùn)底座，即將動力、傳動機(jī)構(gòu)和絞車等設(shè)備都安裝在一起進(jìn)行托運(yùn)。鉆臺上要裝井架和轉(zhuǎn)盤以及絞車的一部分或全部，鉆臺下要能容納井口裝置，所以底座需要一定的高度和面積。

(8)輔助設(shè)備：成套鉆機(jī)還必須具備供氣設(shè)備、供水設(shè)備、鉆鼠洞設(shè)備、井口防噴設(shè)備、輔助發(fā)電設(shè)備及輔助起重設(shè)備，在寒冷地區(qū)鉆進(jìn)時還需要配備保溫設(shè)備。




2．鉆機(jī)各主要部件的相互關(guān)系

整套鉆機(jī)除了地面設(shè)備外，還要有很多井下設(shè)備和部件，將這些設(shè)備部件按工藝要求安裝連接，才成為一套完整的鉆機(jī)。圖2-2所示是一臺轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)各主要部件的相互關(guān)系圖。

圖2-2 轉(zhuǎn)盤鉆機(jī)的各系統(tǒng)和部件

以上便是適應(yīng)鉆井工藝的要求而形成的鉆機(jī)各系統(tǒng)和部件，它們**地結(jié)合成一整套鉆機(jī)，協(xié)調(diào)地完成生產(chǎn)任務(wù)。

二、鉆機(jī)的類型及特點(diǎn)

世界各、各鉆機(jī)制造廠家按照各自的特點(diǎn)，對石油鉆機(jī)的分類不盡相同。一般來說，可按以下方法對石油鉆機(jī)進(jìn)行分類。

1．按鉆井方法分類

(1)沖擊鉆機(jī)：如鋼繩沖擊鉆機(jī)(也稱為頓鉆鉆機(jī))、地面發(fā)動振動鉆機(jī)、爆炸鉆井鉆機(jī)、電火花鉆井鉆機(jī)。

(2)地面發(fā)動旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)：如轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)(也成為常規(guī)鉆機(jī)，是目前**通用的鉆機(jī))、**部驅(qū)動水龍頭旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)等。

(3)井底發(fā)動鉆機(jī)：如井底沖擊振動鉆具、井底旋轉(zhuǎn)鉆具(渦輪鉆具、螺桿鉆具、電動鉆具)。

2．按驅(qū)動鉆頭旋轉(zhuǎn)的動力來源分類

(1)轉(zhuǎn)盤驅(qū)動旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)：也就是用轉(zhuǎn)盤驅(qū)動鉆具旋轉(zhuǎn)的常規(guī)鉆機(jī)。

(2)井底驅(qū)動旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)：即轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)加井底動力鉆具所組成的鉆機(jī)。

(3)**部驅(qū)動旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)：即轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)加**部驅(qū)動鉆井裝置所組成的鉆機(jī)。


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• 鉆桿上卸扣裝置

  **驅(qū)鉆井系統(tǒng)將鉆井馬達(dá)和鉆井水龍頭組合在一起，除了具有轉(zhuǎn)盤和常規(guī)水龍頭的功能以外，較重要的是它配備了一套結(jié)構(gòu)新穎的鉆桿上卸扣裝置，從而實現(xiàn)了鉆柱連接、上卸扣操作的機(jī)械化及自動化，使鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)備煥然一新。鉆桿上卸扣裝置由扭矩扳手、內(nèi)防噴器啟動器、吊環(huán)連接器、吊環(huán)傾斜機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)頭總成籌組成，典型的鉆桿上卸扣裝置的結(jié)構(gòu)如圖2-6所示。(1)扭矩扳手扭矩扳手作為卸扣之用，通過吊架將其懸掛于旋轉(zhuǎn)頭上。扭

• 按驅(qū)動設(shè)備類型分類

  (1)柴油機(jī)驅(qū)動鉆機(jī)：以柴油機(jī)為動力通過機(jī)械傳動(柴油機(jī)驅(qū)動—機(jī)械傳動)或液力傳動(柴油機(jī)驅(qū)動—液力傳動)的鉆機(jī)。(2)電驅(qū)動鉆機(jī) ：電驅(qū)動鉆機(jī)又可分為直流電驅(qū)動鉆機(jī)和交流電驅(qū)動鉆機(jī)。直流電驅(qū)動鉆機(jī)是指工作機(jī)用直流電動機(jī)驅(qū)動。用柴油機(jī)或燃汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)供電，或從電力網(wǎng)供電。這種型式的鉆機(jī)適用于海上鉆井。交流電驅(qū)動鉆機(jī)包括：交流發(fā)電機(jī)(或工業(yè)電網(wǎng))—交流電動機(jī)驅(qū)動鉆機(jī)和正在發(fā)展中的交流變頻電驅(qū)動鉆