石油钻井设备与工具--钻具系统

钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（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。

起升系统是为起升和下放钻具、下套管以及控制钻压、送进钻具服务的，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。

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。

在钻井现场我们观察到的钻具包括：方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器以及配合接头等。

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。

石油钻井机械基础知识目录一、基本概念 (2)1.1 石油钻井 (2)1.2 机械钻井 (3)二、钻井设备 (5)2.1 钻井泵 (6)2.2 钻井电机 (8)2.3 离心泵 (9)2.4 传动系统 (10)2.5 井架与底座 (11)三、钻井工具 (12)四、钻井工艺 (14)4.1 钻前准备 (15)4.2 钻进技术 (16)4.3 下井工具 (18)4.4 特殊钻井工艺 (19)五、安全与环保 (20)5.1 安全规定 (21)5.2 环保要求 (22)六、维护与保养 (23)6.1 日常检查 (25)6.2 定期保养 (26)6.3 故障排除 (28)七、发展趋势 (29)7.1 新技术应用 (31)7.2 节能减排 (32)7.3 智能化发展 (33)一、基本概念石油钻井机械是石油勘探开发过程中不可或缺的工具，其主要功能是用于钻探地层以获取油气资源。

这些机械包括钻头、钻柱、钻机、泥浆泵等关键设备，它们共同协作，确保钻井过程的顺利进行。

钻头：钻头是石油钻井过程中的关键部件，其设计与材料的选择直接影响到钻井效率和钻探成本。

现代钻头通常采用高强度材料制造，并经过精密的设计，以确保在复杂地层中的高效钻进。

钻柱：钻柱是由多根钻杆连接而成的圆柱形结构，用于传递钻井动力和承受钻井过程中的巨大扭矩。

钻柱的长度和强度对于钻井深度和安全性至关重要。

钻机：钻机是石油钻井机械的核心部分，负责提供钻井所需的动力和控制系统。

钻机的类型多样，包括旋转钻机、顶驱钻机、钻井泵等，它们各自适用于不同的钻井环境和需求。

泥浆泵：泥浆泵是石油钻井过程中的重要设备，其主要功能是将水和添加剂混合成泥浆，以润滑钻头、冷却钻具并携带出钻探产生的岩屑。

泥浆泵的性能直接影响到钻井的效率和质量。

1.1 石油钻井裸眼钻井：指在地表直接进行的钻井作业。

这种类型的钻井主要用于获取地表岩层的地质资料，以便为后续的开发提供依据。

牙轮钻井：采用牙轮钻头进行钻井作业，适用于软、中硬岩层的钻探。

钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（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。

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。

在钻井现场我们观察到的钻具包括：方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器以及配合接头等。

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，的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。

动力设备。

钻机的动力设备有柴油机、交流电机、直流电机，我们在钻井现场观察到的是柴油机动力。

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。

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。

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。

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。

石油钻机
石油钻机是石油行业中一项重要的工具，用于在地下开采石油资源。

石油钻机主要由钻机系统、动力系统和控制系统组成。

钻机系统包括钻杆、钻头、钻井液循环系统等，用于在地下进行钻探作业。

动力系统则提供钻机运行所需的动力，通常采用柴油或电动机作为动力来源。

控制系统则用来监控和调节钻机的运行状态，确保钻机在操作过程中保持稳定和安全。

在石油钻机的操作过程中，首先需要选择适当的钻头和钻杆组合，根据地下岩层的硬度和厚度进行调整。

然后通过钻井液循环系统，将钻井液从地面送入钻杆内部，冷却钻头并将岩屑送回地面，保持钻井的顺利进行。

钻机在钻探过程中还需要不断调节钻进速度和钻头位置，以确保钻孔的稳定和有效。

石油钻机的作业过程需要高度的技术和经验，操作人员需要经过专业培训，掌握钻机操作的技巧和安全常识。

同时，钻机的维护和保养也至关重要，定期检查和更换钻头、钻杆等易损件，确保钻机的正常运行和延长使用寿命。

总的来说，石油钻机在石油勘探和开采中扮演着重要的角色，是保障能源供应的关键设备之一。

通过精密的操作和科学的管理，石油钻机能够高效地完成钻井任务，为石油行业的发展做出贡献。

钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（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。

起升系统是为起升和下放钻具、下套管以及控制钻压、送进钻具服务的，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。

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。

在钻井现场我们观察到的钻具包括：方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器以及配合接头等。

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。

一套石油钻井设备都包括哪些部件？钻井设备按功用分旋转、提升、循环、动力与传动、控制等系统等。

旋转系统主要设备是装在钻台井口上的转盘，转动时，通过方钻杆带动钻柱和钻头旋转钻进。

当采用井下动力钻具带动钻头旋转时，转盘用来承受反扭矩。

提升系统由绞车、井架、天车、游动滑车、大钩、钢丝绳等组成的一套起重设备。

绞车主要用于起下钻具、下套管和钻进时控制钻压。

井架用于安放天车和悬挂游动滑车、大钩等提升设备与工具，以及起下、存放管柱。

天车与游动滑车是一套复滑轮装置，用以减少绞车钢丝绳上的张力,大、中型钻机复滑轮的钢丝绳数一般为8～12股。

循环系统由泥浆泵、高压泥浆管线、水龙带、水龙头、钻柱以及泥浆固控设备等组成。

功用是：维持泥浆循环，对井底进行冲洗，将注入的高压泥浆能量传递给井底。

固控设备用以清除井中返出的泥浆中的无用固相颗粒。

常用的设备有振动筛、除砂器、除泥器、除气器和离心分离机等。

70年代末期，开始使用自动配制泥浆系统,与井控装置联用，可对井筒随时进行可靠控制,自动保持泥浆比重恒定。

在出现井喷预兆时，能自动调节泥浆比重及其他性能。

动力与传动系统包括动力机及传动机组。

动力机主要用柴油机、电动机或燃气轮机。

传动机组有链条、皮带、齿轮等机械传动、液压传动和电传动几种，把动力传递给绞车、转盘、泥浆泵等工作机。

控制系统使各机组按照钻井工艺需要，协调地进行工作。

包括对动力机、绞车、转盘、泥浆泵等的启动、停车、调速、并车、换向等进行控制，方式有机械、气压、液压、电控制等，并向电子计算机控制方向发展。

井控设备是用于油气钻井中保证安全钻进的重要设备,包括防喷器、阻流管汇、压井管汇、泥浆-气体分离器等。

防喷器用以防止井内泥浆和油、气、水的喷出，防喷器有闸板防喷器、旋转防喷器和万能防喷器等类型，安装在钻台下的井口处，分别用于封闭钻柱与套管之间的环隙或全部井口。

此外，还有钻柱内防喷器，用于封闭钻柱内部空间。

钻机定义石油钻井的‎地面配套设‎备称为钻机‎，石油钻机是‎由多种机器‎设备组成的‎一套大功率‎重型联合工‎作机组。

钻机八大系‎统（1）起升系统组成：天车、游车、大钩、绞车、滚筒、钢丝绳以及‎吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等井口‎工具。

作用：下放、悬吊或起升‎钻柱、套管柱和其‎它井下设备‎进、出井眼；起下钻、接单根和钻‎进时的钻压‎控制。

（2）旋转系统组成：转盘、水龙头、钻头、钻柱。

作用：保证在钻井‎液高压循环‎的情况下，给井下钻具‎提供足够的‎旋转扭矩和‎动力，以满足破岩‎钻进和井下‎其它要求。

（3）循环系统组成：泥浆泵、地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设‎备。

其中地面管‎汇包括高压‎管汇、立管、水龙带，泥浆净化设‎备包括振动‎筛、除砂器、除泥器、离心机等。

作用：从井底清除‎岩屑；冷却钻头和‎润滑钻具。

泥浆泵号称‎钻机的“心脏”泥浆的循环‎流程：泥浆泵－地面高压管‎汇－立管－水龙带－水龙头－钻柱（方钻杆、钻杆、钻铤）－钻头－环形空间－地面排出管‎线－固控设备－泥浆池－泥浆泵起升系统、循环系统和‎旋转系统是‎钻机的三大‎工作机组（4）动力系统组成：柴油机、电动机。

作用：为整套机组‎（三大工作机‎组及其他辅‎助机组）提供能量。

（5）传动系统组成：联轴器、离合器、变速箱、皮带传动、链条传动等‎装置作用：把动力传递‎给泥浆泵、绞车和转盘‎（三大工作机‎）（6）控制系统组成：机械控制、气控制、电控制和液‎控制等。

作用：控制各系统‎、设备按工艺‎要求进行。

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。

（7）钻机底座系‎统组成：钻台底座、机房底座。

作用：支撑和安装‎各钻井设备‎和工具，提供钻井操‎作场所，方便钻机设‎备的移运。

（8）辅助设备系‎统组成：供气设备、辅助发电设‎备、井口防喷设‎备、钻鼠洞设备‎及辅助起重‎设备等。