钻钻井装备备知识识培 训训 产产品一中心 编编写 一. 钻钻井工艺艺基本知识识 二. 钻钻机类类型及组组成 目 录录 三. 绞车结绞车结 构及原理 四. 钻钻井泵结泵结 构及原理 五. 离心泵结泵结 构及原理 六. 钻钻井液固控系统统及机具 一. 钻钻井施工基本知识识 Ø石油钻井：是指利用专用设备和技术，在预先选定的地表位置处，向下或一侧钻出一定直径的孔眼 ，一直达到地下油气层的工作 Ø钻井方法的发展：（ 1）人工掘井：1521年之前2）人力冲击钻：1521～ 1835年，是靠人力、捞砂筒、特殊钻头、悬绳、游梁等来完成的3）机械顿钻（冲钻）： 1859～ 1901年，靠机械冲击作用破岩，破岩和清岩相间进行4）旋转钻：1901 年发展起来的，旋转钻井是靠动力带动钻头旋转，在旋转的过程中对井底岩石进行破碎，同时循环钻井 液以清洁井底的钻井方法旋转钻井又分为转盘钻井、井下动力钻具钻井、顶部驱动旋转钻井 钻钻井施工工序 钻钻前施工 1、定井位 2、道路勘察 3、基础础施工 4、搬家 5、安装设备设备 钻钻井施工 6、一次开钻钻 7、二次开钻钻 8、钻进钻进 9、起钻钻 10、换钻头换钻头 11、下钻钻 完井施工 12、完井电测电测 13、下套管固井 固井就是向井内下入一定 尺寸的套管串，并在其周围围 注入水泥浆浆，把套管固定的 井壁上，避免井壁坍塌。
施 工工序：下套管至预预定深度 →装水泥头头、循环环泥浆浆、接 地面管线线→打隔离液→注水 泥→顶顶胶塞→替泥浆浆→碰压压 →注水泥结结束、候凝 钻钻井就是利用钻钻机设备设备 及破岩工具破碎地层层形成井 筒的工艺过艺过 程，目地是进进行 地质评质评 价、发现发现 油气藏、开 发发油气藏施工工序：钻进钻进 →洗井 →接单单根 →起下钻钻 →完钻钻 二开钻 进 （技术 套管） 三开钻 进 （油层 套管） 钻井液 出口 井口 防 溢管 注水泥 施工 一开钻 进 （表层 套管） 井口防 喷器 Ø表层套管：其作用是封隔地表部分的易塌、易漏地层和水层，安装第二次开钻的井口装置， 控制井喷其下入深度，根据地表部分松软的易塌、易漏地层和水层的深度而定一般在 100米左右 Ø技术套管：用于封隔用泥浆难以控制的复杂地层；无法堵塞的严重漏失层；非目的层的油气 层；压力相差悬殊油、气、水层等 Ø油层套管：用于以把不同压力和不同性质的油、气、水层分割开来，建立一条油、气流至地 面的通道，保证能长期生产，满足合理开采油、气和增产措施的要求油层套管的下深根据目的 层的深度和不同的完井方法而定 Ø导管：用于将钻井液引到固控设备上，深度一般为10米以内。
一般在钻前准备时完成 二. 钻钻机类类型及组组成 Ø 类型：根据钻井深度分为浅井钻机、中深井钻机、深井钻机，根 据驱动方式分为机械驱动钻机、电驱动钻机，根据搬迁方式分为撬装钻机 和车装钻机 Ø 组成：石油钻机主要由动力机、传动机、工作机及辅助设备组成 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、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统），具备起下钻 能力、旋转钻进能力、循环洗井能力 机械驱动驱动 钻钻机类类型及特点 Ø类型：机械驱动钻机是指以柴油机为动力，通过液力变矩器、链条、齿轮、三角胶带等不同组合的传动形式所驱动的钻机，主要包括齿 轮传动、胶带传动和链条传动三种形式，具有制造方便成本低的特点 Ø现状：目前机械驱动石油钻机主要为链条钻机，采用链条作为主传动副，2~4台柴油机 —变矩器驱动机组，用多排小节距套筒 滚子链条并车，统一驱动各工作机组，一般仍用胶带传动钻井泵 大庆庆130钻钻机传动传动 示意图图 2#联动机 3#联动机 1#联动机 2#钻井泵 1#钻井泵 猫头轴 转盘 辅助刹车 空压机离合器 输入轴 滚筒轴 电驱动电驱动 钻钻机类类型及特点 Ø 类型：电驱动钻机包括直流电机驱动和交流变频电机驱动两种形式。
电驱动钻机具有传动柔和、调速性能好、操作方便灵活、模块体 积小、安装移运方便、可靠性高、噪音小、污染小、节能等特点 Ø直流电机驱动：直流电动钻机是采用AC-SCR-DC方式，将柴油发电机组并网发出的电力通过SCR可控硅整流后驱动直流 电机 Ø交流变频电机驱动：交流变频钻机则是采用AC-VFD-AC方式，通过VFD电传动控制系统将柴油发电机组所发出的电力变为变频 可调的电流，采用交流变频器驱动无碳刷交流变频电机 电驱绞车电驱绞车 示意图图电驱转盘电驱转盘 示意图图 电驱钻电驱钻 井泵泵示意图图 三. 绞车结绞车结 构及原理 Ø 绞车是钻机的起升设备，主要用于起下钻具、下套管，控制钻压、送进钻具及起放井架等功能一般包括滚筒 轴、猫头轴、传动制动机构、润滑机构及壳体等组成，按轴娄分为单轴、双轴、三轴及多轴绞车，按滚筒数分为单滚 筒和多滚筒绞车 输入轴 钻钻机绞车绞车 工作示意图图 猫头轴 离合器 辅助刹 车 气囊式 离合器 链轮 牙嵌式 离合器 滚筒 轴承 链条 电磁刹车 猫头轴 刹车气缸离合器排档杆 刹车鼓 滚筒 冷却风机 气控排档 箱 四. 钻钻井泵结泵结 构及原理 Ø钻井泵多为卧式三缸单作用往复式活塞泵，由动力端总成、液力端总成和各部位的润滑系统 及冷却系统组成。
由动力机带动泵的曲轴回转﹐﹐曲轴通过十字头再带动活塞或柱塞在泵缸中做 往复运动在吸入和排出阀的交替作用下﹐﹐实现压送与循环冲洗液的目的 钻钻井泵泵工作原理 动动力端通过过皮带带（或链链条、万向轴轴）带动泵带动泵 的主轴轴旋转转，再通 过过曲柄连连杆机构使活塞向右移动动，缸内形成负压负压 ，上水池内的液体 在大气压压力作用下，顶顶开吸入阀进阀进 入缸内，直到活塞移到最右边边位 置完成吸入过过程活塞开始向左移动动，缸内液体受到活塞的挤压挤压 而 压压力升高，吸入阀阀被关闭闭，排出阀阀被顶顶开，液体被活塞推出排出阀阀 经经排出管进进入高压压管汇汇，完成排出过过程 钻钻井泵泵结结构图图 空气包 被动轴 连杆 泵头 输入管 输出管 活塞杆 十字头 钻钻井泵泵工作示意图图 拉杆 曲轴轴传动传动 轴轴 连连杆 转盘结转盘结 构图图 水平轴锁销 大伞齿轮 小伞齿轮 大方瓦 方补心 主轴承 防跳轴承 转盘转盘 是用 来承托管柱重 量，提供扭矩 和转转速转盘转盘 实质实质 上相当于 一个特殊结结构 的角传动传动 减速 器，主要由箱 体、转转台、主 轴轴承、副轴轴承 、齿齿圈、 输输入 轴总轴总 成、锁紧锁紧 装置、方瓦、 箱盖等部分组组 成。
水龙头结龙头结 构及工作原理 Ø水龙头通过提环挂在大钩上，上部通过鹅颈管与水龙带相连，下部接方钻杆 ，连接下井钻具水龙头主要由鹅颈管、冲管总成、中心管、壳体、提环和主 轴承等组成，主要功用悬持旋转着的钻杆柱，承受大部分以至全部钻具重量； 向转动着的钻具内输送高压钻井液 大钩结钩结 构及工作原理 Ø大钩是起升钻具的重要设备，由钩身、杆、筒体、提环、止推轴承 及弹簧组成，钩身能转动，钩口和侧钩有闭锁装置，大钩有缓冲减振 功能大钩与游车结合成一体，称为游钩，是目前使用的主要形成 游车车、天车结车结 构及工作原理 Ø天车是安装在井架顶部的定滑轮组，游车是在井架内部上下作往复运动的动滑轮组，主要由滑轮、滑轮轴、轴承、轴承座及支架组成 五. 离心泵结泵结 构及原理 Ø离心泵就是通过旋转叶轮的动能产生流量，使液体流动离心泵的基本构造是由六部分组成的，分别是：叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封 环，填料函离心泵的效率取决于该叶轮的性能离心泵与活塞泵相比，具有转速高，体积小，流量大，结构简单的特点；但泵压相对较低等 ，液体粘度对泵性能影响大，只能用于粘度近似于水的液体 离心泵泵结结构示意图图 六. 钻钻井液固控系统统及机具 概念:钻钻井液固相控制就是要清除钻钻井液中的有害固相，保存有用固相， 以满满足钻钻井工艺对钻艺对钻 井液性能的要求。
钻钻井液固相控制系统统就是所有用 于钻钻井液固相控制设备设备 的总总称 作用:防止油气通道堵塞、破坏，降低钻钻井扭矩和摩阻，降低环环空抽吸的 压压力波动动，提高钻钻井速度，延长钻头长钻头 寿命，减轻设备轻设备 的磨损损等 方法:常用的有稀释释法、替代法、机械方法、化学方法等四种机械方法 是通过过机械设备设备 利用筛筛分、离心分离、重力分离等原理，将钻钻井液中的 固相成分按颗颗粒、密度大小不同而分离开，以达到控制固相的目的 钻钻井液固控系统发统发 展过过程：在20世纪纪50年 代以前，并不使用机械装置来净净化钻钻井液， 到了20世纪纪50年代以后，开始采用钻钻井液振 动筛动筛 、离心机来清除钻钻井液中的岩屑60年 代以后，国外油田开始采用4英寸除泥旋流分 离器，六十年代中期，细细目钻钻井液振动筛动筛 得 到使用70年代以后，超细细目振动筛动筛 得到使 用80年代以后，钻钻井液固相控制从采用两 级处级处 理发发展成为为三级级、四级级、五级处级处 理 钻钻井中钻钻井液的循环环程序：钻钻井液罐 经泵经泵 →地面管汇汇→立管→水龙带龙带 、水龙头龙头 →钻钻柱 内→钻头钻头 →钻钻柱外环环形空间间→井口、泥浆浆( 钻钻井液)槽→钻钻井液净净化设备设备 →钻钻井液罐。
某型钻井液循环流程示意图 井口出来的钻钻井液 通过过管线线流入分配器 ，分别别或同时输时输 送到2 个振动筛动筛 ，经处经处 理后 进进入到沉砂仓仓，经经渡 管进进入到除砂仓仓除 砂泵泵吸入除砂仓仓的钻钻 井液，钻钻井液经过经过 渡 槽进进入到除泥仓仓除 泥泵泵吸入除泥仓仓的钻钻 井液，钻钻井液经过经过 渡 槽进进入到离心仓仓离 心机的立式供液泵泵吸 入离心仓仓的钻钻井液， 钻钻井液经过经过 渡槽进进入 到储储液罐钻钻井泵泵吸 入储储液罐的钻钻井液， 通过过管线输线输 送至井口 这样这样 就完成了钻钻井 液的循环环流程 某型钻井液加重流程示意图 钻钻井液加重流程是 钻钻井液固控系统统流程 中的辅辅助流程，通过过 向钻钻井液中加入重晶 石等成份，增加钻钻井 液的密度，保持井壁 稳稳定，以满满足钻钻井要 求4#罐的加重泵泵可 以通过过加重吸入管线线 直接吸入药药品混合仓仓 、加重混合仓仓、储备储备 仓仓中的钻钻井液，经过经过 加重漏斗加重处处理后 ，通过过加重排出管线线 输输送到3#罐、4#罐各 仓仓中这样这样 就完成了 钻钻井液加重流程 某型钻井液加药流程示意图 钻钻井液加药药流程是通过过 向钻钻井液中加入化学处处 理剂剂，利用化学沉降的 原理，去除有害固相成 份改善钻钻井液性能的作 用，提高井壁的稳稳定性 ，提高了机械钻钻速。
4# 罐药药品混合仓仓上部安装 有加药药罐，药药品从加药药 罐经经管线进线进 入到药药品混 合仓仓，通过搅过搅 拌器搅搅拌 混合后，由钻钻井泵泵通过过 吸入管线输线输 送到井口 也可以由加重泵泵通过过加 重吸入管线线吸入后，通 过过泥浆枪浆枪 管线输线输 送到 1#罐补给仓补给仓 、2#罐、 3#罐各仓仓中这样这样 就完 成了钻钻井液加药药流程 某型钻井液补给流程示意图 钻钻井液补给补给 流程是 在起升钻钻具过过程中， 通过过向井筒内补补充钻钻 井液，以保证证井壁的 稳稳定1#罐左端设设有 补给仓补给仓 ，补给泵补给泵 从补补 给仓给仓 中吸入钻钻井液， 经经排出管线输线输 送至井 口，井口返回的钻钻井 液经经分配器分支阀门阀门 调调控进进入到补给仓补给仓 中 补给仓补给仓 中的钻钻井液 也可通过过加重泵泵吸入 储备仓储备仓 中的钻钻井液， 经过经过 泥浆枪浆枪 管线输线输 送 至补给仓补给仓 这样这样 就完 成了钻钻井液补给补给 流程 振动筛的结构示意图 振动筛动筛 主要通过电过电 机带动带动 激振器旋转转，产产生周期变变化的惯惯性力，钻钻 井液固相颗颗粒进进入筛筛面，在筛筛面上做抛掷掷运动动，将大小不等的固相颗颗粒 分类类去除。
振动筛动筛 的分离颗颗径和处处理量是振动筛选动筛选 配的重要因素 振动筛的选择 。