石油钻采机械及设备(石油机械投稿要求)
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- 2022-06-20 21:35:58
石油钻井设备及工具有哪些?
为了勘探和开采深层的油气,人们必须使用各种钻井设备和工具钻透坚硬复杂的地层,这是钻井的主要任务。为了适应我国石油工业快速发展的需要,必须多打井,快打井,好钻井,使钻井速度提高一倍。因此,在充分调动人的积极因素的同时,还必须为钻井工人提供先进的、性能良好的钻井设备和工具,充分利用现代科学技术为石油钻井工作服务。钻井设备和工具包括地面钻井设备(石油钻机)、钻头和钻柱等。1.石油钻机1。钻机的组成现代石油钻机是一个大型组合装置。图5-2显示了旋转钻井的基本设备。根据钻井、洗井、起钻和下入钻具的需要,钻机必须具备以下系统和设备:图5-2钻井设备(1)提升系统。用于起下钻具、更换钻头、下套管等。(2)旋转系统。用于驱动钻具旋转、破碎岩石和加深钻孔。(3)循环系统。它用于循环钻井液,以清洁井底,携带破碎的岩屑,并确保连续钻井。(4)动力设备。驱动绞车、转盘、钻井泵和其他工作机械的动力设备大多是柴油机,一些钻机由交流或DC电机驱动。(5)传动系统。主要任务是将动力设备的能量传递和分配给所有工作的机器。(6)控制系统。为了指挥各系统协调工作,整个钻机还配备了各种控制装置,如机械、液压或电气控制装置、集中控制台和观察记录仪器等。(7)基地。包括钻台底座、机房底座、钻井泵底座等。(8)辅助设备。包括通用井口防喷器、空气压缩设备、辅助发电设备、辅助提升设备、井口工具和活动房屋等。2.需要井口工具来上下钻具和卸下钻具,需要手动井口工具,如大钳、吊卡和卡瓦。钳子由多个带齿板的钳头和钳柄组成,钳头和钳柄通过铰链相互连接。大钳用于拧松各种井下工具的连接螺纹,如组成钻柱的钻杆和钻铤。大钳成对使用(一正一负),用猫绳拧紧。吊卡用于悬挂、提升和下放钻柱。吊卡内径略大于钻杆外径,但小于钻杆接头外径。工作时,钻柱接头被卡,无法起下钻。当拧入或卸下钻柱时,井内的钻柱必须暂时悬挂在转盘上。安装在转盘补心内的卡瓦用于夹紧钻杆和悬挂钻柱。随着深井、硬地层和海上钻井数量的迅速增加,起下钻工作量显著增加。用于拧松丝扣的手动井口工具存在能耗高、工作效率低、不安全等缺点,亟待改进。目前,各种类型的动力大钳和动力卡瓦已广泛应用于钻井生产中。加快了起下钻速度,降低了工人的劳动强度,为进一步实现钻井的整体机械化和自动化奠定了基础。3.当井口防喷器钻入高压油气层时,可能发生井喷,造成严重事故。为了在发生井喷时控制井内钻井液、油、气、水的喷出,通常在钻台下方安装防喷器。目前国内外生产的钻机都配有一套完整的防喷器系统。如图5-3所示,防喷器组合压力等级为21 ~ 34 MPa。图5-3井口防喷器组示意图。一般每台钻机配有3 ~ 4套防喷器,如闸板防喷器、旋转式防喷器和万能防喷器。闸板防喷器有三种:单闸板、双闸板和三闸板。闸门结构有三种:盲门、洞门、剪刀门。在冲头的中心有一个孔。当钻井过程中发生井喷时,可以关闭钻柱和套管之间的环形空间,以防止钻井过程中发生井喷
旋转防喷器的结构特点是在握紧钻杆的情况下,胶芯可随钻杆一起旋转,从而密封钻杆与套管之间的环形空间,满足边喷边钻的工艺要求。万能防喷器的胶芯可以在几秒钟内封住任何钻具,争取宝贵的应急时间。当钻机配备闸板防喷器、旋转防喷器和通用防喷器三种防喷器时,可单独使用或重叠使用,可实现边喷边钻、不压井起下钻、反循环钻井等钻井新技术。大多数防喷器配有两套手动和液压控制装置,用于紧急情况下的远程控制。二、钻具除了成套的地面钻井设备外,还必须配备一系列的井下钻具。包括钻井时下入井内的钻头、钻柱、井下动力钻具、取心工具和一些辅助钻井工具(如事故处理工具)。井下钻具简称钻具。钻柱是从钻头到地面的所有管柱的总称。钻柱是连接地面和井下的枢纽,是实现优质快速钻井的重要手段和工具。随着钻井深度的增加和钻井技术的发展,对钻柱的性能要求越来越高。目前,由一种或几种钻具组合而成的复合钻柱已得到广泛应用,它具有防斜、防震、防卡等功能。这种复合钻柱,配合不同的工艺措施,可以控制井斜,改善钻头工作状态,减少卡钻事故,进而获得各种综合效益。钻柱的使用贯穿于钻井作业的全过程,因此钻柱的作用是:(1)起下钻头;(2)在钻头上施加重量;(3)传输功率;(4)钻井液的输送。钻柱由于其复杂的工作条件和恶劣的环境,是钻井设备和工具的薄弱环节。正确选择钻柱、合理使用钻柱对提高钻井速度、降低钻井成本具有重要意义。钻柱由许多不同的钻具组成。不同的钻探条件和钻探方法,其成分也不同。组成钻柱的基本钻井工具包括钻铤、钻杆、方钻杆和配套接头。1.钻铤钻铤也叫加重钻杆。钻井时,钻铤与其下的钻头相连,自身重力对钻头施加压力。钻铤的特点是壁厚大,强度大,刚度大,受压后不易弯曲,有利于钻直孔。2.钻杆钻杆连接在钻铤和方钻杆之间。钻杆的两端配有用于互连的连接器。钻井工人习惯将单根钻杆称为“单根”,当两根或三根钻杆连接在一起时,称为“立根”。钻杆的壁厚比钻铤薄。当钻杆在井中旋转时,它会摩擦井壁,不断磨损。在拉力、压力和扭力的作用下,有时会断裂。近年来,对焊钻杆和高强度铝合金钻杆得到了广泛应用,从而减少了
钻柱重力,减少了钻杆的折断事故。3.方钻杆方钻杆连接在钻柱的最上部,它的多边形截面与转盘中的方补心内孔相配合。方钻杆进入转盘后只能上下移动,因此在转盘旋转时,就能带动钻杆、钻铤和钻头旋转钻进。为了避免接单根后方钻杆入不了转盘,方钻杆的长度一般比钻杆长2~3m。4.配合接头由于组成钻柱的钻具种类、尺寸和扣型不同,因此一般不能直接相互连接,需要使用配合接头才能连接成统一和谐的钻柱。综上所述,钻铤、钻杆、方钻杆和配合接头等几种钻具构成了基本的钻柱。随着钻井工艺技术的发展,在钻井中除使用上述基本钻柱外,还研究开发出一系列能进一步提高钻井工作指标的复合钻柱。使用最广泛的是基本钻柱加三器(扶正器、减振器和震击器)构成的复合钻柱。钻具组成如图5-4所示。图5-4 钻具组成示意1—水龙头;2—配合接头;3—方钻杆;4—保护接头;5—钻杆;6—钻铤;7—配合接头;8—钻铤;9—钻头5.扶正器要用好钻头、提高钻速,就要强化钻井措施。一般情况下,钻压加得过大就会引起井斜。在钻井实践中往往根据地层的不同性质和防斜要求,用扶正器构成多种防斜钻柱。通常要使用好几个扶正器:下扶正器紧接在钻头之上,中扶正器距钻头约十几米。钻进时,扶正器与井壁接触,对钻头起扶正和导向作用。为了保证扶正器能较好地接触与支承井壁,其外径要尽可能接近钻头直径。加用扶正器构成的防斜钻柱若设计和使用恰当,可以防斜,使井眼规则,保证钻头平稳工作,提高工作指标。实践证明,这些防斜措施是行之有效的。6.减振器减振器能吸收钻井过程中所产生的冲击和振动负荷,从而提高钻头的使用寿命,减轻钻铤以及其他井下钻具的疲劳。减振器一般都装在靠近钻头的地方。减振器的最主要构件是减振元件。有各种类型的减振元件:不锈钢网柱、橡胶筒、钢蝶形盘、钢弹簧及可压缩介质(水垫或气垫)等。有些减振器只能吸收垂直振动,而另一些减振器可以同时吸收垂直和扭转振动。国外从20世纪50年代开始研究减振器,60年代推广使用,取得了明显的效益。7.震击器由于普遍使用小间隙的扶正器、满眼钻具等防斜钻柱以及减振器等特殊钻具,增加了卡钻的可能性,尤其是在复杂地层中。国外很早就使用震击器,不仅仅把它作为打捞和处理卡钻事故的常用工具之一,而且在地层测试、取心钻进、侧钻、套铣等作业和正常钻进时也在钻柱中装接震击器。震击器的结构类型很多,有机械的和水力的等。它们都是采用一定的结构,在钻柱受拉作弹性伸长时积存弹性能量,当拉到一定位置时突然释放能量使震击器发生震击动作,震动被卡的下部钻柱以达到解卡目的。三、钻头油气埋藏在地下,为了寻找油气,取得地下资源,必须大量地破碎岩石、钻穿地层。现在的钻井方法主要是用机械方法破碎岩石。破碎岩石的工具就称为钻头。钻头是破碎岩石、形成井眼的主要工具。钻头的性能直接影响着钻井速度、钻井质量与钻井成本。如果能少用钻头迅速钻完一口井,那将会使整个钻进过程中的起、下钻次数减少,建井速度加快,钻井成本降低。因此,制造具有高破碎效率、坚固耐用的钻头,选择和使用好钻头,就具有特别重要的意义。由于钻头所破碎的岩石性质不同、钻井目的和要求不同,在石油钻井中会使用多种不同类型的钻头,如刮刀钻头、牙轮钻头和金刚石钻头等。使用最广泛的是牙轮钻头,多用于中硬和坚硬地层以及深井中。刮刀钻头在我国一些高塑性、软地层的油田也有突出的地位。金刚石钻头在极硬地层和深井中使用效果较好。随着钻井技术的发展,钻头的类型和结构也在不断发展和改进。20世纪70年代以后,出现了以人造金刚石为切削元件的钻头。多年的现场使用效果已经证明,这种钻头具有很好的发展远景。1.刮刀钻头刮刀钻头是旋转钻井中最早使用的一种钻头。这种钻头结构简单、制造方便,各油田都能自己设计和制造。刮刀钻头适用于钻松软的地层(如泥岩、页岩和泥质胶结的砂岩等地层),可以取得很高的机械钻速和钻头进尺。但是,在钻硬且研磨性高的地层时,刀片吃入困难、钻头磨损快、机械钻速低,有时还出现憋跳现象,对钻具和设备寿命有一定的影响。尽管如此,只要我们正确使用,充分发挥刮刀钻头在软地层中钻进的优势,对提高钻井速度、降低钻井成本仍然是有效的。20世纪70年代以后,我国开始研制和使用人造金刚石刮刀钻头。这种钻头刀翼的几何形状基本上与硬质合金镶块刮刀钻头相同,只是将部分硬质合金块换成了人造聚晶金刚石镶块。由于金刚石的耐磨性高于硬质合金,可以增加钻头的使用时间,延长钻头寿命,提高单只钻头进尺,创造出许多先进的钻井指标。2.牙轮钻头牙轮钻头是石油钻井中使用最广泛的钻头。牙轮钻头旋转时具有冲击、压碎和剪切破碎岩石的作用。牙齿与井底的接触面积小、比压高,工作扭矩小,工作刃总长度大。因而使牙轮钻头能适用于多种性质的岩石。常用的三牙轮钻头如图5-5所示。图5-5 三牙轮钻头目前,国内各钻头厂根据生产现场需要,不断引进先进技术,使牙轮钻头的生产在品种、数量和质量方面都得到很大的提高,已初步建立了国产牙轮钻头的产品系列。根据牙齿的特征,将三牙轮钻头产品分为铣齿钻头和镶齿钻头两大类。其中铣齿钻头有六个系列,镶齿钻头有两个系列。in、6in等规格的钻头。国外钻头系列十分繁杂,这里不做介绍。3.金刚石钻头以金刚石做工作刃的钻头称为金刚石钻头。金刚石钻头早期是在地质钻探中使用,在石油钻井中使用只有四十多年的历史,最初只用在极硬地层和研磨性大的地层。近年来,金刚石钻头品种增加,使用范围扩大。从极软地层到极硬地层均可使用,并取得了满意的效果。金刚石钻头的结构比较简单,主要由金刚石、胎体、钢体和接头等四部分组成,如图5-6所示。图5-6 金刚石钻头1—钢体;2—胎体;3—金刚石;4—接头接头上部有用于连接钻柱的丝扣。钢体与接头之间也用丝扣连接,然后焊死形成一体。钢体下部与胎体烧结在一起。胎体是固定金刚石的母体,由带粘结剂的碳化钨粉制成,中间有水眼,底面有水槽,侧面开有排屑槽。聚晶金刚石切削块钻头是20世纪70年代后期美国钻井工业的一项重要成就。这种钻头的切削块是用人造金刚石单晶在高温高压下聚合而成的聚晶体。钻进时,聚晶体不断剥落,新的锋锐小晶体不断出露,因而能使切削块在磨损过程中不断地“自锐”。其切削刃是锋利、高耐磨、能够“自锐”的金刚石切削块,因此能在低钻压下取得高进尺(为牙轮钻头的4~6倍)和高钻速(为牙轮钻头的2倍以上)。聚晶金刚石切削块钻头有聚晶金刚石复合片钻头(简称PDC钻头)、热稳定聚晶金刚石钻头(简称TSP钻头或BDC钻头,也称巴拉斯钻头)、马赛克钻头和大复合片PDC钻头。PDC钻头切削块上的聚晶金刚石复合片极薄极硬,比碳化钨底层的抗磨性高100倍以上。钻头工作时,由于碳化钨比复合片磨损得快,使复合片随时裸露出保持锐利的刃口。在较低的钻压下即可切入岩石,并在扭矩的作用下切削岩石。由于切削块可以“自锐”,这就使整个钻进过程中钻头以切削方式破碎岩石,从而能实现快速钻进。PDC钻头适用于软至中硬地层。巴拉斯钻头的切削块是耐温1200℃的热稳定聚晶人造金刚石。热稳定聚晶金刚石切削块可制成三角体形、立方体形、圆柱体形和针状等多种几何形态。巴拉斯钻头以剪切和研磨方式破碎岩石,适合在中硬到硬地层使用,曾经获得过很好的钻井指标。四川川东地区的试验结果表明:用这种钻头在某些地层中钻进,比XHP5型三牙轮钻头平均钻头进尺提高2~4倍、机械钻速提高20%~40%、纯钻井成本下降10%~12%。马赛克钻头既有热稳定聚晶块的耐高温性质,又兼有复合片的切削能力。目前,天然金刚石钻头和大复合片PDC钻头在油田使用较多,能获得满意的经济效益。
石油钻井设备有哪些
钻井设备及工具 中文名称 储能器 循环池 (刹把)调节螺栓 进气管 搅拌器 空气包 气管线 气动绞车 交流电驱动 环形BOP 消音器 球阀 井口喇叭管 老虎钳 钻头 钻头装卸器 钻头规 盲板防喷器 剪切闸板防喷器 防喷器 螺栓 防喷器控制盘 防喷器平台 底塞 母扣 刹把 刹带 桥塞 梯形扣 蝶阀 旁通 旁通塞 卡钳 套管打捞筒 套管接箍 套管隔刀 套管吊卡 套管悬挂器 套管头 套管平台 岩心烘箱 变换接头 天车 天车梁 死绳 死绳固定器膜片 死绳固定器 除气器 井架 除砂(泥)器 直流电驱动 排出管线 排出阀 双闸板防喷器 入井工具 绞车 绞车电机 通径规 钻铤 钻铤卡瓦 钻杆 钻杆卡瓦 钻杆刮泥器 钻柱 司钻控制台 司钻监视器 钻井大绳 钻杆防喷器 驱动轴 从动轴 传动链条 滚筒 滚筒容量 滚筒离合器 滚筒高速(低速) 空气离合器 分级箍 涡磁刹车 吊卡 吊卡耳环 吊卡-卡盘 应急牙嵌离合器 (刹带的)平衡杠 外卡钳 液压泵 液压油箱 液压大钳 液动阀 液动试压泵 液压绞车 惯性 惯性刹车 入口 内岩心筒 中间套管 钻刚内防喷器 内卡钳 内外加厚 内平钻杆接头 震击器 牙嵌离合器 接头,单根 笼式打捞篮 打捞爪 打捞杯 方补心 方钻杆考克 方保接头 方钻杆旋转短节 键槽破坏器 压井管线 弯管 梯子 水平仪 提伸短节 滑车装绳数 缸套 尾管 锁紧螺栓 锁紧法兰 低压管线 润滑油泵 加油孔 磁力打捞工具 卸扣猫头 钳子 撬杠 活塞 活塞皮碗 活塞杆 手钳子 旋塞阀 气动工具 硅酸盐水泥 动力卡瓦 动力供应设备 动力大钳 动力扳手 缓冲罐 生产层套管 滑轮 反循环接头 短钻杆 快速联结 (井架大门处)坡板 大鼠洞 正规钻杆接头 调节阀 放压管线 承托环 反循环阀 反循环打捞篮 反循环孔 导档齿轮 倒扣工具 钢圈 梅花扳手 铆钉 转盘 转盘电机 转盘风机 安全卡瓦 安全接头 安全限位档块 安全开关 安全带 捞砂滚筒 筛布 护丝 三牙轮钻头 大钳 大钳平衡器 大钳牙板 钳头 大钳刻痕 大钳搭绞部位 工具接头 工具钢 顶(底)塞 水泥面 TOTCO承托环 游动滑车 泥浆计量罐 两通阀 井架大门 阀门 阀,凡尔 凡尔体 阀盖,阀帽 凡尔座 阀面 阀杆 阀密封 起阀座器 阀弹簧 灵敏指针 虎钳 壁钩 冲管 耐磨补心 井口装置 造斜器 翼状扶正器 20"“ L”型接头 临界速度 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非磁钻铤 常闭阀 常开阀 水眼 螺帽 带帽螺栓 自动螺母扳手 油位 油位检查丝堵 油柜 油尺 开口扳手 外岩心筒 出口 油漆刷 领眼钻头 公扣 销子 螺钉 螺丝刀 无缝钢管 立根盒容量 沉砂池 轴 振动筛 减震器 倒开门吊卡 单根吊卡 单闸阀防喷器 计算尺 管钳 吊索 卡瓦 卡瓦补心 卡瓦牙板 卡瓦槽 卡瓦牙 卡瓦打捞筒 (卡瓦)锥形座 套筒扳手 卡盘 螺旋钻铤 钢丝绳打捞钩 开眼钻头 插入式注水泥 对扣台(下套管用) 扶正器 不锈钢 立管 插人头 (内管)注水泥管柱 双端螺栓 双头螺栓 盘根盒 接头 吸入管线 吸入阀 表层套管 水龙头 卷尺 三通 丝扣 丝扣油 先行水 环空流速 表观黏度 倒扣 回压 打好背钳 泥包 压舱水 尾水 宾汉模型 钻头成本 钻头直径 钻头进尺 钻头IADC编码 钻头寿命 钻头位置 钻头系列号 钻头齿 钻头时间 钻头类型 钻头磨损 吹扫作业 扫线用管线 吹压压力 井喷 防喷 防喷设备 装卸防喷器 沉砂 井底压力 双母接头 套管程序 套管尺寸 阳离子表面活性剂 烧碱 水泥胶结 水泥串槽 固井失败 水泥冲洗 水泥浆 固井配方 循环 粘土泥浆 控制钻进 岩心取样 腐蚀 气显示 硬地层 井眼尺寸 井眼纠斜 大钩负荷 大钩位置 初切力 内管注水泥 表面活性剂 方入 方入深度 方入 方余 键槽卡钻 井涌 控制井涌 压井 甩钻杆 漏失实验 左旋“J”型槽 迟到时间 低固相泥浆 最小速度 平均海平面 平均潮面 泥浆添加剂 泥浆柱 泥浆柱 调节泥浆 泥浆处理材料 泥线 泥浆录井 泥浆量 不漏 无返出 水眼效率 水眼尺寸 离开井底 海上 漏油 油层压力 耐油橡胶 油封 油页岩 油基泥浆 接触井底 开钻 开钻泥浆 挤水泥 分级注水泥 待命 待命费 启动(泵) 静压 卡钻 卡点 泵冲 抽吸压力 抽吸 转盘高度 转盘扭矩 试纸 绸化时间 错扣 造扣 脱扣 滑扣 缩径井眼 大钳扭矩 起下钻 起下钻时间 事故 垂深 增稠剂 侯凝 壁厚 开泵循环下放 冲刷井段 水击 钻压 加重材料 井口流压 井位 通井 作业指令 工作压力 救生圈 救生衣 救生艇 照明 水位报警器 定位浮标 人孔、检修孔 人孔盖 指示灯、标志灯 隔膜泵 锚泊系统 马达油 拖航灯 空载、空车 障碍灯 超载 泥浆池测定演习 可移动式1211灭火器 手提式干粉灭火器 生活水(淡水) 压载水 压载 通风设备 软(绳)梯 接线盒 安全网 卫生水管线 海水淡化装置 海水管线 分离器 值班船 担架 潜水泵 救生服 电话 电传打字机 电传打字电报 试运转、试车 温度计 可控硅 计时器、秒表 气焊 拖缆 收发报机 变压器 打字机
石油钻采机械的介绍
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