石油钻机幻灯片.ppt
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1、石油钻机第1页,共45页,编辑于2022年,星期二内 容l石油钻机的型式与参数l石油钻机的组成l盘式刹车系统l电子司钻系统简介l电驱动钻机的优越性l电驱动钻机的常见问题处理l钻机的技术经济指标评价l思考题第2页,共45页,编辑于2022年,星期二一、石油钻机分类与参数一、石油钻机分类与参数l l钻机分类钻机分类l l按钻井深度按钻井深度 浅井钻机:钻井深度浅井钻机:钻井深度 15001500米米 中深钻机:钻井深度为中深钻机:钻井深度为15001500米米30003000米米 深井钻机:钻井深度为深井钻机:钻井深度为30003000米米50005000米米 超深井钻机:钻井深度超深井钻机:钻井
2、深度50005000米米l l按驱动设备和主传动副、运输安装方式分类按驱动设备和主传动副、运输安装方式分类l l按使用地区和用途:海洋钻机、浅海钻机、陆地常规钻机、丛式井钻机、沙漠钻机、按使用地区和用途:海洋钻机、浅海钻机、陆地常规钻机、丛式井钻机、沙漠钻机、直升机吊运钻机,小井眼钻机、连续管钻机等直升机吊运钻机,小井眼钻机、连续管钻机等驱动型式驱动型式驱动型式驱动型式传动型式传动型式传动型式传动型式运移方式运移方式运移方式运移方式柴油机驱动柴油机驱动链条传动链条传动V V带传动带传动齿轮传动齿轮传动块装式块装式自行式自行式拖挂式拖挂式电电驱驱动动直流驱动直流驱动交流(变频驱动)交流(变频驱动
3、)液压驱动液压驱动第3页,共45页,编辑于2022年,星期二l l钻机的特点钻机的特点 传动效率偏低,机械化自动化程度低。传动效率偏低,机械化自动化程度低。大功率、多机种;动力机组多台、多类型;驱动特性差异大功率、多机种;动力机组多台、多类型;驱动特性差异大:循环、旋转、提升系统。传动系统与控制复杂。大:循环、旋转、提升系统。传动系统与控制复杂。钻井操作是不连续的,其中辅助生产的起下钻作业耗费能钻井操作是不连续的,其中辅助生产的起下钻作业耗费能量较大。量较大。工作地区广阔、自然环境恶劣,野外流动作业,要求钻工作地区广阔、自然环境恶劣,野外流动作业,要求钻机有很强的适应地区、环境的能力和便捷的运
4、移性能。机有很强的适应地区、环境的能力和便捷的运移性能。第4页,共45页,编辑于2022年,星期二l钻机的基本参数基本参数:反映钻机工作性能的数量指标基本参数:反映钻机工作性能的数量指标主参数主参数主参数主参数:L L名义钻井深度名义钻井深度起升系统参数起升系统参数起升系统参数起升系统参数:QQhmaxhmax、QQstmaxstmax最大钩载和最大钻柱重量,最大钩载和最大钻柱重量,提升速度;井架有效高度、钻台高度等。提升速度;井架有效高度、钻台高度等。钩载储备系数钩载储备系数QQhmaxhmax/Q Qstmaxstmax1.82.081.82.08旋转参数旋转参数旋转参数旋转参数:转盘开口
5、直径、扭矩、最高转速:转盘开口直径、扭矩、最高转速循环系统参数循环系统参数循环系统参数循环系统参数:泵的功率;最高压力、流量:泵的功率;最高压力、流量驱动系统参数驱动系统参数驱动系统参数驱动系统参数:总装机功率:总装机功率 最主要的参数:名义钻井深度最主要的参数:名义钻井深度最主要的参数:名义钻井深度最主要的参数:名义钻井深度第5页,共45页,编辑于2022年,星期二 石油钻机的基本参数第6页,共45页,编辑于2022年,星期二l钻机型号的表示方法 ZJ/-改型序号:用阿拉伯数字表示,原型不写运移方式:块装式表示符号省略 Z自行式钻机 T拖挂式钻机钻机特征:L链条并车钻机 DJ交流电动钻机 J
6、V带并车钻机 DZ直流电动钻机 C齿轮传动钻机 DB交流变频钻机 Y液压钻机 钻机级别:分子表示用114mm钻杆标定,以100m为单位计的名义钻深范围上限;分母表示以1kN为单位计的最大钩载钻机代号示例:ZJ50/3150DZ-2 表示为5000m块装直流电驱动钻机第二次改型。第7页,共45页,编辑于2022年,星期二二、石油钻机的组成l l 钻机的组成:钻机的组成:根据钻井工艺中钻井、洗井、起下钻具各工序的需要,一套钻机必须配备根据钻井工艺中钻井、洗井、起下钻具各工序的需要,一套钻机必须配备下列各系统和设备下列各系统和设备1.1.动力设备动力设备动力设备动力设备:柴油机或交、直电源:柴油机或
7、交、直电源2.2.传动系统传动系统传动系统传动系统:包括减速、并车、倒转、变速等机构。在机械传动的基础上,:包括减速、并车、倒转、变速等机构。在机械传动的基础上,同时还要有液力传动,气、电磁离合器等。同时还要有液力传动,气、电磁离合器等。3.3.提升系统提升系统提升系统提升系统:绞车、辅助绞车、辅助刹车;游动系统(游车、大钩、天车、井架:绞车、辅助绞车、辅助刹车;游动系统(游车、大钩、天车、井架等);提升工具(吊环、吊卡、卡瓦、大钳等)等);提升工具(吊环、吊卡、卡瓦、大钳等)4.4.旋转系统旋转系统旋转系统旋转系统:转盘、水龙头;钻柱、钻头及井下动力钻具:转盘、水龙头;钻柱、钻头及井下动力钻
8、具5.5.循环系统循环系统循环系统循环系统:钻井泵、地面管汇、泥浆池、泥浆净化设备、调配泥浆设备。:钻井泵、地面管汇、泥浆池、泥浆净化设备、调配泥浆设备。6.6.控制系统控制系统控制系统控制系统:机械、液动或电控装置,控制操作台、观测记录仪等:机械、液动或电控装置,控制操作台、观测记录仪等7.7.底座底座底座底座:包括钻台底座、机房底座、泥浆泵等等:包括钻台底座、机房底座、泥浆泵等等8.8.辅助设备辅助设备辅助设备辅助设备:空气压缩设备,钻鼠洞设备,井口防喷设备,辅助发电设备,辅助:空气压缩设备,钻鼠洞设备,井口防喷设备,辅助发电设备,辅助起重设备,活动房屋,保温设备等。起重设备,活动房屋,保
9、温设备等。第8页,共45页,编辑于2022年,星期二第9页,共45页,编辑于2022年,星期二兰石兰石 ZJ70/4500LD钻机平面布置钻机平面布置钻机分为五个区:1.钻台区 2.机房动力区 3.泥浆泵区 4.油罐区 5.泥浆循环及水灌区第10页,共45页,编辑于2022年,星期二第11页,共45页,编辑于2022年,星期二动力与传动系统第12页,共45页,编辑于2022年,星期二第13页,共45页,编辑于2022年,星期二钻机机械传动系统l l并车:两台以上的驱动机组需要联合工作。如胶带并车:两台以上的驱动机组需要联合工作。如胶带传动、柴油机液力驱动、链条并车传动等传动、柴油机液力驱动、链
10、条并车传动等l l倒车:转盘,倒车箱,离合器倒车:转盘,倒车箱,离合器l l减速与变速:一般减速与变速:一般4 46 6挡,有变矩器时挡,有变矩器时3 34 4挡挡l l转换方向:短万向轴、角传动箱、爬坡链条等转换方向:短万向轴、角传动箱、爬坡链条等l l带辅助调速的传动:偶合器带辅助调速的传动:偶合器第14页,共45页,编辑于2022年,星期二电驱动钻机第15页,共45页,编辑于2022年,星期二电驱动钻机的组成第16页,共45页,编辑于2022年,星期二1、柴油发电机组及控制系统l柴油机采用电子调速器,用于频率稳定和有功功率分配均衡;l发电机励磁调压系统,用于电压稳定和无功功率分配均衡;l
11、并网操作系统,用于显示电压、频率并实现欠频、过载和逆功率保护。2、直流电动机控制系统 转速控制、扭矩控制第17页,共45页,编辑于2022年,星期二3、辅助交流电机控制和配电系统功能:辅助系统供电与照明大电机设计为远程和就近两种控制;小电机就地控制。配电系统由600伏降压为380伏。4、电磁涡流刹车控制系统通过控制励磁电流控制制动力矩大小;并备有断水、断电、水温高等报警及保护功能。第18页,共45页,编辑于2022年,星期二5 5、司钻控制台和脚踏开关、司钻控制台和脚踏开关l l指配开关:根据工况要求,将直流控制柜进行组合分别驱动绞车、钻井泵和转指配开关:根据工况要求,将直流控制柜进行组合分别
12、驱动绞车、钻井泵和转盘。盘。l l泵、转盘、绞车开关:转盘有正反转。泵、转盘、绞车开关:转盘有正反转。l l给定开关:控制转速和关断。给定开关:控制转速和关断。l l指示灯:显示发电机、电动机、风机的运行状态。指示灯:显示发电机、电动机、风机的运行状态。l l转盘扭矩旋钮转盘扭矩旋钮l l转盘电流表及发动机负荷百分表(后者指示负荷率最大的一台)转盘电流表及发动机负荷百分表(后者指示负荷率最大的一台)l l紧急按钮紧急按钮l l脚踏开关脚踏开关第19页,共45页,编辑于2022年,星期二三、机械钻机与电驱动钻机的比较第20页,共45页,编辑于2022年,星期二第21页,共45页,编辑于2022年
13、,星期二1、有效功率比较1.1 1.1 柴油机的功率问题柴油机的功率问题l 柴油机的功率标定l 石油钻机的工作特点 钻机在一口井的工作周期内纯钻进工作时间比起下钻时间长的多 纯钻进工况可以看作超过24小时的持续工况 起下钻工况可看为间歇工况机械钻机与电驱动钻机的比较第22页,共45页,编辑于2022年,星期二l l电驱动钻机柴油机标定功率比机械驱动高电驱动钻机柴油机标定功率比机械驱动高11%11%1.2 电驱动比机械驱动钻机传动效率高 机械驱动钻机机械驱动钻机 效率从柴油机到绞车输入轴效率从柴油机到绞车输入轴 75%75%电驱动钻机电驱动钻机 87%87%机械驱动钻机机械驱动钻机电驱动钻机电驱
14、动钻机D379D379367kw(520367kw(520马力马力)425kw(578425kw(578马力马力)D398D398571kw(777571kw(777马力马力)635kw(864635kw(864马力马力)D399D399761kw(1035761kw(1035马力马力)845kw(1150845kw(1150马力马力)第23页,共45页,编辑于2022年,星期二2 2、燃料消耗 节约节约18-20%18-20%辅助发电与主动力互济辅助发电与主动力互济3 3、维护保养费用 柴油机寿命可延长柴油机寿命可延长80%80%电气保养成本仅为机械驱动钻机传动部分的电气保养成本仅为机械驱动
15、钻机传动部分的1/31/34 4、安全性比较 柴油机可安装在离钻台柴油机可安装在离钻台50M50M左右地方;比如美国有左右地方;比如美国有一个洲规定柴油机要运离井口一个洲规定柴油机要运离井口17M17M以上,机械钻机作以上,机械钻机作不到;不到;噪音小;安全连锁非常易于实现。噪音小;安全连锁非常易于实现。HSEHSE第24页,共45页,编辑于2022年,星期二5、运移性与安装比较搬一台6千米钻机可节省一天时间。5、钻机工作性能比较 电驱动钻机对转速、扭矩控制方便,范围宽,更适宜电驱动钻机对转速、扭矩控制方便,范围宽,更适宜工艺需要。工艺需要。6、制造成本比较 国外电驱动钻机的成本仅比机械钻机高
16、国外电驱动钻机的成本仅比机械钻机高3-5%3-5%,国内,国内要高要高80-100%80-100%。小结 电驱动钻机在工作性能、运移性、安全性、操作性、维修性、可靠性等比机械钻机优越,但价格较贵。第25页,共45页,编辑于2022年,星期二1、控制方式的模拟控制与数字控制模拟控制:以模拟电路及连续控制进行自动调节;数字控制:采用全数字控制模块和数字调速系统。后者的特点是:功能完善、可靠性高、调整方便、故障诊断充分、维护保养简单。四、电驱动钻机的有关问题第26页,共45页,编辑于2022年,星期二全数字控制的优点l l高的可靠性高的可靠性 采用数字器件,故障较少采用数字器件,故障较少 系统由较少
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