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石油钻机系统组成

石油钻机系统组成

石油钻机系统组成一般有八大系统(起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统和监测显示仪表、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统),要具备起下钻能力、旋转钻进能力、循环洗井能力。其主要设备有:井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、水龙头(动力水龙头)及钻井泵(现场习惯上叫钻机八大件)、动力机(柴油机、电动机、燃气轮机)、联动机、固控设备、井控设备等、
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一、起升系统

为了起升和下放钻具、下套管以及控制钻压、送进钻具,钻具配备有起升系统。起升系统包括绞车、辅助刹车、天车、游车、大钩、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等各种工具。起升时,绞车滚筒缠绕钢丝绳,天车和游车构成副滑轮组,大钩上升通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升。下放时,钻具或套管柱靠自重下降,借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。在正常钻进时,通过刹车机构控制钻具的送进速度,将钻具重量的一部分作为钻压施加到钻头上实现破碎岩层。

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二、旋转系统

旋转系统是转盘钻机的典型系统,其作用是驱动钻具旋转以破碎岩层,旋转系统包括转盘、水龙头、钻具。根据所钻井的不同,钻具的组成也有所差异,一般包括方钻杆、钻杆、钻铤和钻头,此外还有扶正器、减震器以及配合接头等。其中钻头是直接破碎岩石的工具,有刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头等类型。钻铤的重量和壁厚都很大,用来向钻头施加钻压,钻杆将地面设备和井底设备联系起来,并传递扭矩。方钻杆的截面一般为正方形,转盘通过方钻杆带动整个钻柱和钻头旋转,水龙头是旋转钻机的典型部件,它既要承受钻具的重量,又要实现旋转运动,同时还提供高压泥浆的通道。

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三、循环系统

为了将井底钻头破碎的岩屑及时携带到地面上来以便继续钻进,同时为了冷却钻头保护井壁,防止井塌井漏等钻井事故的发生,旋转钻机配备有循环系统。循环系统包括钻井泵,地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等,其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带,泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入,经钻井泵加压后的泥浆,经过高压管汇、立管、水龙带,进入水龙头,通过空心的钻具下到井底,从钻头的水眼喷出,经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面,从井底返回的泥浆经各级泥浆净化设备,除去固相含量,然后重复使用。

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四、动力系统

起升系统、循环系统和旋转系统是钻机的三大工作机组,用来提供动力,它们协调工作即可完成钻井作业,为了向这些工作机组提供动力,钻机需要配备动力设备。钻机的动力设备有柴油机、交流电机、直流电机。柴油机适应于在没有电网的偏远地区打井,交流电机依赖于工业电网或者是需要柴油机发出交流电,直流电机需要柴油机带动直流发电机发出直流电,目前更常用的情况是柴油机带动交流发电机发出交流电,再经可控硅整流,将交流电变成直流电。

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五、传动系统

传动系统将动力设备提供的力和运动进行变换,然后传递和分配给各工作机组,以满足各工作机组对动力的不同需求。传动系统一般包括减速机构、变速机构、正倒车机构以及多动力机之间的并车机构等。由柴油机直接驱动的钻井多采用统一驱动的形式,传动系统相对复杂,由交直流电动机驱动的钻机多采用各机组单独或分组驱动的形式,传动系统得到了很大的简化。

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六、控制系统

为了保证钻机的三大工作机组协调的工作,以满足钻井工艺的要求,钻机配备有控制系统。控制方式有机械控制、气控制、电控制和液控制等。目前,钻机上常用的控制方式是集中气控制。司钻通过钻机上司钻控制台可以完成几乎所有的钻机控制:如总离合器的离合;各动力机的并车;绞车、转盘和钻井泵的起、停;绞车的高低速控制等。

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七、井架和底座

井架和底座用来支撑和安装各钻井设备和工具、提供钻井操作场所。井架用来安装天车、悬挂游车、大钩、水龙头和钻具,承受钻井工作载荷,排放立根;底座用来安装动力机组、绞车、转盘、支撑井架,借助转盘悬持钻具,提供转盘和地面之间的高度空间,以安装必要的防喷器和便于泥浆循环。

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八、辅助设备

为了保证钻井的安全和正常进行,钻机还包括其他的辅助设备,如防止井喷的防喷器组,为钻井提供照明和辅助用电的发电机组,提供压缩空气的空气压缩设备以及供水、供油设备等。

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