石油钻井知识点
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石油钻井知识大全(免费)概述石油钻井是指在石油开采过程中,通过钻探工具将地下岩石层打破,使用管道输送石油或天然气的技术过程。
这是一项技术难度较高、成本较高的工程。
本文将全面介绍石油钻井的基础知识以及相关的技术细节。
钻井的基本流程石油钻井通常分为4个基本步骤:井深设计、井斜控制、钻井液管理和钻头选择。
井深设计钻井时需要按照规定的井深进行作业,这一过程需要考虑到工况、井底地质条件、施工条件、储层要求等方面的因素。
井深决定了钻头和钻杆的长度、钻机的用量和钻井液的数量。
井斜控制井斜控制是指在钻井过程中控制井眼弯曲的角度和方向。
斜井钻进需要准确控制钻井头的方向,以便在地下到达需要的目的地。
旋转钻头和使用定向工具是井斜控制的两个关键方面。
钻井液管理钻井液是保持井壁稳定、清理场地并润滑钻头的液体,通常是水、油、水泥等化学物质的混合物。
合理的钻井液管理可以确保钻井的正常进行,避免环境污染和其他安全问题。
钻头选择钻头是用于钻进地下层中的主要工具,不同类型的地质结构需要不同的钻头。
选择合适的钻头可以提高钻进效率,减少成本,确保钻井安全。
关于钻井的技术难点在石油钻井的实践中,有一些技术问题需要解决。
这些问题包括井眼稳定、井眼解决、井口安全和井底流体管理。
井眼稳定井眼稳定是指控制井眼变形的技术。
在钻井过程中,地下岩石会承受巨大的压力,会使井眼变形。
井眼稳定技术可以避免井眼形变,维持井深的准确性。
井眼解决井眼解决是指施工过程中可能遇到的井眼失稳、坍塌和流动问题。
针对这些问题,可以通过改变钻井液的配方、调整钻头类型等手段来解决井眼问题。
井口安全井口是指钻井的出口。
在井口的安全管理过程中,需要考虑到设备的防火、爆炸、溢油等风险,以及对农田、公路、河流等环境的影响。
井底流体管理井底流体管理是指维持井底清洁、保持流体压力平衡的技术。
在变斜井和平衡井的钻进过程中,井底流体管理技术可以避免钻进困难、井眼变形等问题。
石油钻井的最新技术石油钻井技术一直在不断发展,目前,一些新技术已经在实践中得到了应用。
石油钻井知识钻头钻头主要分为:刮刀钻头;牙轮钻头;金刚石钻头;硬质合金钻头;特种钻头等。
衡量钻头的主要指标是:钻头进尺和机械钻速。
钻机八大件钻机八大件是指:井架、天车、游动滑车、大钩、水龙头、绞车、转盘、泥浆泵。
钻柱组成及其作用钻柱通常的组成部分有:钻头、钻铤、钻杆、稳定器、专用接头及方钻杆。
钻柱的基本作用是:(1)起下钻头;(2)施加钻压;(3)传递动力;(4)输送钻井液;(5)进行特殊作业:挤水泥、处理井下事故等。
钻井液的性能及作用钻井液的性能主要有:(1)密度;(2)粘度;(3)屈服值;(4)静切力;(5)失水量;(6)泥饼厚度;(7)含砂量;(8)酸碱度;(9)固相、油水含量。
钻井液是钻井的血液,其主作用是:1)携带、悬浮岩屑;2)冷却、润滑钻头和钻具;3)清洗、冲刷井底,利于钻井;4)利用钻井液液柱压力,防止井喷;5)保护井壁,防止井壁垮塌;6)为井下动力钻具传递动力。
常用的钻井液净化设备常用的钻井液净化设备:(1)振动筛,作用是清除大于筛孔尺寸的砂粒;(2)旋流分离器,作用是清除小于振动筛筛孔尺寸的颗粒;(3)螺杆式离心分离机,作用是回收重晶石,分离粘土颗粒;(4)筛筒式离心分离机,作用是回收重晶石。
钻井中钻井液的循环程序钻井液罐经泵→地面管汇→立管→水龙带、水龙头→钻柱内→钻头→钻柱外环形空间→井口、泥浆(钻井液)槽→钻井液净化设备→钻井液罐。
钻开油气层过程中,钻井液对油气层的损害主要有以下几种损害:(1)固相颗粒及泥饼堵塞油气通道;(2)滤失液使地层中粘土膨胀而堵塞地层孔隙;(3)钻井液滤液中离子与地层离子作用产生沉淀堵塞通道;(4)产生水锁效应,增加油气流动阻力。
预测和监测地层压力的方法(1)钻井前,采用地震法;(2)钻井中,采用机械钻速法,d、dc指数法,页岩密度法;(3)完井后,采用密度测井,声波时差测井,试油测试等方法。
钻井液静液压力和钻井中变化静液压力,是由钻井液本身重量引起的压力。
钻工培训知识点总结大全钻工是一项需要丰富经验和技巧的工作,涉及到石油勘探和钻井领域的许多知识和技术。
钻工培训是帮助工程师和技术人员获得必要技能和知识来执行这项工作的重要一环。
本文将总结钻工培训的核心知识点,包括勘探、钻井、安全和环保等方面的内容。
勘探知识点:1. 石油地质学基础- 石油地质学的基本概念和原理- 石油和天然气的形成过程- 石油地质勘探的方法和技术2. 地震勘探- 地震勘探的原理和方法- 地震资料的解释和分析- 地震勘探在石油勘探中的应用3. 地质勘探- 地质勘探的基本原理- 地层分析和地质资料的解释- 地质勘探在石油勘探中的应用4. 井位选择- 井位选择的原则和方法- 井位选择在石油勘探中的重要性- 井位选择的影响因素和考虑因素钻井知识点:1. 钻井设备和工具- 钻机、钻头、钻柱、钻杆等钻井设备的分类和功能- 钻井液、钻井管和其他辅助工具的作用和选择2. 钻井方法- 旋挖钻井和冲击钻井的基本原理和区别 - 不同地质条件下的钻井技术应用3. 钻井操作流程- 钻井作业的整体流程和步骤- 钻井过程中的常见问题和应对措施- 钻井作业中的安全注意事项4. 钻井工程设计- 钻井方案的制定和实施- 钻井参数的选择和调整- 钻井施工过程中的监测和控制安全知识点:1. 钻井安全管理- 钻井作业的安全规章和制度- 钻井安全管理的基本原理和方法- 钻井安全事故的预防和应急处理2. 作业环境安全- 钻井作业中的电气安全- 钻井平台和设备的安全操作- 钻井作业中的体力劳动安全3. 泥浆安全- 钻井液的安全使用和处理- 钻井液对环境和人体的影响- 钻井液泄漏和溢出的应对措施环保知识点:1. 钻井环保监测- 钻井作业对周围环境的影响- 钻井作业中的环境监测方法和技术- 钻井作业中的环保标准和要求2. 钻井废弃物处理- 钻井废弃物的分类和处理方法- 钻井废弃物对环境的影响和处理原则- 钻井废弃物处理的技术和设备3. 环境管理体系- 钻井作业中的环境管理标准和要求- 环境保护法规和政策对钻井作业的要求- 钻井作业中的环保管理实践以上是钻工培训知识点的总结,涵盖了勘探、钻井、安全和环保等方面的核心内容。
第一章钻井工程基本知识石油和天然气是宝贵的能源和化工原料,它们埋藏在地下几百米、上千米甚至超过万米的岩层中。
为了寻找油气藏,开采石油天然气,需要钻井,需要一整套俗称钻机的钻井机械及设备。
研究、设计、制造钻并没备,并使其随着钻井工艺技术的发展不断地改进更新,是石油机械工作者的任务。
因此,我们需要学习有关钻井工程的一些基本知识,了解钻井工艺对设备的要求,掌握钻并设备的组成、工作原理、特点和发展概况。
本章内容分为四节。
(1)石油地质常识一般性介绍油气成因,油气藏形成的地质条件及探查方法,油、气物理性质及我国油气资源的分布概况。
(2)钻并工艺概述介绍常规钻井,即钻直井的钻井方法、钻井工艺过程、钻井参数、井斜及其控制等方面的基本知识和定向并的概念。
(3)常规钻并技术简要介绍几种常规钻井技术的基本概念和特点,如喷射式钻井、平衡压力钻井、常规定向钻井的造斜方法与工具等。
(4)钻井技术的新发展介绍几种跨世纪的油气钻探新技术及时钻井设备的要求,如欠平衡钻井、深并超深并钻井技术、水平并技术与导向钻具、小并眼钻井技术及钻机和井下钻并系统,连续柔管钻并技术及设备等。
第一节石油地质常识1.地壳的组成地球自生成至今已有45—60亿年,平均半径为637lkm。
地球内部可分为地核、地慢和地壳三个同心排列的圈层,如图1—1所示。
各团层物理状况可参见表I—1。
地壳厚度各处并不相等。
最厚处达70一80 km,最薄处只有5—6km,平均为33km。
地壳由岩石组成,岩石依成因的不同可分为火成岩、变质岩和沉积岩三大类。
(1)火成岩又名岩浆岩,是高热的岩浆冷凝后形成的岩石,呈块状,元层次,致密而坚硬,如花岗岩、玄武岩、正长石等。
(2)沉积岩火成岩、变质岩和早期形成的沉积岩,经风吹、雨打、温度变化、生物作用等被剥烛、粉碎、溶解形成碎屑物质及溶解物质,再经风力、水流、洲rr、海洋搬运至低凹处沉积下来,越积越厚,经压实、固结而形成了沉积岩。
沉积岩有层次、儿隙、裂缝和溶洞,并有各种古代动植物残骸遗迹形成的化石。
石油钻井基本知识目录一、石油钻井概述 (2)1.1 定义与分类 (3)1.2 发展历程 (4)1.3 石油钻井的重要性 (5)二、钻井设备与工具 (6)2.1 钻井泵 (7)2.2 钻井液 (9)三、钻井工艺技术 (10)3.1 钻前准备 (11)3.2 开钻前的井场布置 (12)3.3 钻进技术 (13)3.4 下套管与固井 (14)3.5 特殊钻井工艺 (16)4.1 地质勘探与油气藏 (18)4.2 岩石与地层特性 (19)4.3 钻井液与储层保护 (21)4.4 环境保护与安全 (21)五、钻井工程设计 (23)5.1 设计原则与方法 (24)5.2 钻井液设计 (25)5.3 钻具组合设计 (26)5.4 钻井进度计划 (28)六、钻井作业与管理 (29)6.1 钻井作业流程 (30)6.2 钻井现场管理 (30)6.3 钻井成本控制 (32)6.4 钻井技术创新与改进 (33)7.1 钻井安全风险与防范 (35)7.2 环境保护措施 (37)7.3 应急预案与事故处理 (38)八、钻井技术发展与展望 (39)8.1 新技术与新材料的应用 (40)8.2 跨界合作与创新 (42)8.3 未来发展趋势与挑战 (43)一、石油钻井概述石油钻井是一个复杂且高度专业化的过程,涉及从地表到地下深处寻找石油的过程。
石油钻井的目标是在地下找到含有石油和天然气的储层,这些储层通常位于地下数百米甚至数千米的深度。
为了找到这些储层,需要对特定的地质结构进行深入研究和理解,并利用先进的钻探技术和设备来实施钻探作业。
石油钻井的过程通常分为勘探钻井和开发钻井两个阶段,勘探钻井阶段主要是为了确定是否存在石油资源,以及了解这些资源的数量和质量。
这一阶段涉及到大量的地质调查和勘探工作,以确定最有潜力的钻探位置。
一旦找到石油资源,就会进入开发钻井阶段,这个阶段的目标是确定储层的位置、规模和性质,并为后续的开采和生产做准备。
石油钻井在当今世界上,石油资源被广泛应用于各行各业,而石油钻井作为获取这一稀缺资源的重要方法,也备受关注。
石油钻井是指通过使用专门的设备和技术,在地下深层岩层中开凿井孔,从而获取埋藏在地下的石油资源。
本文将从石油钻井的基本原理、设备以及钻井过程等方面进行探讨。
基本原理石油钻井的基本原理是利用旋转的钻头在地下岩层中开凿井孔,并通过管道将岩屑和地层水带至地面,以实现石油的开采。
在钻井过程中,钻头不断地旋转并向下推进,同时钻井液被注入井孔,起到冷却、润滑和输送岩屑的作用。
通过这种方式,可以逐渐地扩大井孔直至到达石油层。
设备石油钻井需要使用多种设备来保证钻井作业的顺利进行,其中包括钻塔、钻机、钻头、钻柱、钻井液处理设备等。
钻塔是用于支撑和操作钻机的结构,在钻井过程中起到了至关重要的作用。
钻机则是实际进行钻井作业的设备,通过不断地旋转钻头来开凿井孔。
钻头是连接在钻机底部的金属头部,可以根据需要更换不同类型的钻头以应对不同的地质条件。
钻井过程石油钻井是一个复杂的过程,通常包括多个步骤。
首先是选址,确定好钻井的地点,然后进行准备工作,搭建钻塔和装备钻机。
接下来是钻井作业,通过不断地旋转钻头和注入钻井液,逐渐地扩大井孔,直至到达目标油层。
在钻井过程中,需要不断地监测地质条件和钻井液的性质,以确保钻井操作的安全性。
结语石油钻井是一项技术含量较高的工程,需要专业的设备和技术来保证操作的顺利进行。
通过不懈努力和不断的创新,石油钻井技术得到了持续的发展和完善,为世界上的石油资源开采提供了有力支持。
希望通过本文的介绍,读者对石油钻井有了更加深入的了解。
以上就是关于石油钻井的基本原理、设备和钻井过程的简要介绍,希望能够对读者有所帮助。
石油钻井相关知识点总结一、石油钻井的基本原理1. 钻井的目的石油钻井的主要目的是为了获取地下储存的石油资源。
在钻井的过程中,通过地层的钻探和分析,可以找到地下石油储层的位置和分布,确定石油资源的储量和质量,为后续的生产开采做准备。
2. 钻井的原理石油钻井的基本原理是通过机械设备将钻头送入地层,以石油勘探及开采的要求对地下储层进行钻探和分析,以确定地下石油资源的位置和分布。
根据钻井地点的不同,钻井可以分为陆上钻井和海上钻井,其基本原理都是通过旋转钻杆的方式,使钻头不断地向下进入地层,直至达到设计的目标。
二、石油钻井的流程及相关设备1. 钻井前期准备在进行石油钻井之前,需要进行各种前期准备工作,包括选择钻井地点、进行地质勘察和地层分析、确定钻井目标和方案、采购和搭建钻井设备等。
2. 钻井液系统钻井液是钻井过程中的重要工作介质,通过钻具管柱将钻井液输送到井底,然后在钻头和井眼之间形成一定的压力,帮助钻头冷却和清理井眼,控制地层压力,提高钻井效率,保护井壁稳定,减少井眼塌陷,保障井下环境安全等。
常用的钻井液包括水基钻井液、油基钻井液、复合钻井液等。
3. 钻井设备石油钻井需要使用各种设备和工具,包括钻头、钻杆、钻机、转盘、顶管、泥浆泵、钻井管道等。
这些设备和工具在钻井过程中起着不同的作用,比如钻头用于钻取地层,钻杆和钻机用于传递动力,泥浆泵用于输送钻井液等。
4. 钻井过程石油钻井的过程大致包括井场布置、吊钻、下井、钻井、取心、取样、录井、水泥固井、测井、冲洗测试等一系列工作环节。
整个过程中需要严格控制各项参数,确保钻井的正常进行和最终取得预期目标。
三、石油钻井中的危险及安全保障1. 钻井过程中的危险石油钻井是一项危险性较大的工程活动,包括井口坍塌、井下爆炸、钻具断裂、地层突然喷出石油和天然气等。
这些危险因素在钻井过程中都有可能发生,对工作人员和设备都会造成严重的影响。
2. 安全保障措施为了应对石油钻井中的各种危险情况,需要采取一系列的安全保障措施,包括加强安全教育培训、配备专业安全人员、严格执行安全规程、配备应急救援设备等。
石油探井知识点总结一、石油探井的意义石油是世界上重要的能源资源之一,对于国家的工业发展、经济建设和国防安全都具有非常重要的意义。
而石油探井在石油勘探中起到了关键的作用,通过探井可以了解地下岩层的结构、地质特征和岩石性质,进而帮助勘探人员找到潜在的油气藏。
因此,石油探井对于发现新油田、增加石油储量、提高采收率都具有重要的意义。
二、石油探井的工作流程1. 地质勘探:地质勘探是石油探井的第一步,通过对区域地质特征的调查和分析,找出可能存在油气藏的地点,并确定钻探点位。
2. 钻探准备:确定钻井位置后,需要对井址进行准备工作,包括道路修建、水源保障、设备布置等。
3. 钻井作业:钻井是石油探井的核心工作,通过钻机和钻头对地下岩石进行钻探,以寻找潜在的油气藏。
4. 岩芯取样:在钻井作业过程中,需要不断地采取岩芯样品,以了解地下岩石的组成、性质和含油气情况。
5. 测试分析:钻井后,需要对井底进行地层测试分析,包括测井、地震勘探等,以确定油气藏的规模和可采储量。
6. 评价判定:最后通过对地质、地层、物性等方面的评价,判定探井的勘探效果,是否找到可开采的油气藏。
三、石油探井的技术要点1. 钻井技术:钻井是石油探井的核心技术,包括钻井设备的选择、钻井工艺的确定、钻井液的配制等,对钻井技术的熟练掌握是石油探井的重要技术要点。
2. 岩芯取样技术:岩芯是石油探井中重要的地质样品,通过岩芯的取样和分析可以了解地下岩石的性质和含油气情况。
3. 水泥固井技术:井壁固井是石油探井中的重要工艺环节,通过水泥浆的注入和固井工艺的完善,可以保证井身的稳定,避免地下水和油气的混合。
4. 测井技术:测井是石油探井的重要手段之一,包括地层测井、物性测井、岩性测井等,通过测井可以实时了解井下地质信息,帮助决策和评价。
5. 井底测试技术:井底测试是石油探井的最后一道工序,通过对井下油气藏的测试和分析,可以评估油气的产能和可采储量。
四、石油探井的风险与挑战1. 技术难度:石油探井的技术要求高,钻井设备、岩层勘探、地层测试等都需要专业的技术和经验支持。
石油钻井知识点范文石油钻井是指通过钻孔将钻头钻入地下油藏,将地下原油提取到地表的工艺过程。
石油钻井是矿业工程和石油工业中的一个重要环节,在石油资源勘探和开采中具有重要的作用。
以下是石油钻井的一些关键知识点。
1.钻井工程的目的:石油钻井的目的是为了找到和开采地下的石油和天然气。
钻井工程通常涉及到地质勘探、井控、完井和生产等方面的工作。
2.钻井平台:钻井平台是进行钻井作业的基础设施,可以分为陆上钻井平台和海上钻井平台。
陆上钻井平台通常由钻井井架、护顶设备和钻井机械等组成,而海上钻井平台则需要具备额外的船体稳定和安全设备。
3.钻井液体:钻井液体在钻井过程中起到冷却、润滑、清洁和控制井压的作用。
钻井液体的主要成分包括水、黏土、聚合物和化学添加剂等。
4.钻柱和钻头:钻柱是由许多钻杆连接而成的,钻柱的钻头位于钻柱的底部,用于对地层进行钻孔。
5.钻井方向控制:钻井方向控制是指钻井过程中对井眼方向和井眼轨迹的控制。
钻井方向控制可以通过旋转钻头的方向、施加压力和借助导向工具等方式来实现。
6.钻井井眼:钻井井眼是钻井过程中形成的钻孔,它会随着钻井的深度而逐渐增大。
钻井井眼的直径决定了后续工作的可行性,如井壁的稳定性和套管的安装等。
7.钻探工具:钻探工具是用于进行地质勘探和岩心采集的工具。
其中,岩心钻探是一种常用的技术,可以获取井壁附近的地层样本,用于分析地层特征和石油储量。
8.钻井套管:钻井套管是一种管道,用于支撑钻井井眼以保持其稳定性、避免井壁塌方和控制井压等。
钻井套管通常由多段套管组成,通过钻进和固井等工艺来完成。
9.完井工程:完井是指在钻探完成后对井眼进行固化、完善和配置设备的工程过程。
在完井过程中,需要选择合适的油管、井下泵以及油井阀门等设备。
10.钻井安全:钻井过程中安全是至关重要的。
钻井作业涉及到高压、高温和有毒气体等危险性因素,需要严格遵守安全操作规程,如使用合适的个人防护装备、进行适当的仪器检测和对井口进行防护等。
==钻井技术概述==经过石油工作者的勘探会发现储油区块, 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圆柱孔眼,并钻达地下油气层的工作,称为钻井。
在石油勘探和油田开发的各项任务中,钻井起着十分重要的作用。
诸如寻找和证实含油气构造、获得工业油流、探明已证实的含油气构造的含油气面积和储量,取得有关油田的地质资料和开发数据,最后将原油从地下取到地面上来等等,无一不是通过钻井来完成的。
钻井是勘探与开采石油及天然气资源的一个重要环节,是勘探和开发石油的重要手段。
石油勘探和开发过程是由许多不同性质、不同任务的阶段组成的。
在不同的阶段中,钻井的目的和任务也不一样。
一些是为了探明储油构造,另一些是为了开发油田、开采原油。
为了适应不同阶段、不同任务的需要,钻井的种类可分为以下几种。
基准井:在区域普查阶段,为了了解地层的沉积特征和含油气情况,验证物探成果,提供地球物理参数而钻的井。
一般钻到基岩并要求全井取心。
剖面井:在覆盖区沿区域性大剖面所钻的井。
目的是为了揭露区域地质剖面,研究地层岩性、岩相变化并寻找构造。
主要用于区域普查阶段。
参数井:在含油盆地内,为了解区域构造,提供岩石物性参数所钻的井。
参数井主要用于综合详查阶段。
构造井:为了编制地下某一标准层的构造图,了解其地质构造特征,验证物探成果所钻的井。
探井:在有利的集油气构造或油气田范围内,为确定油气藏是否存在,圈定油气藏的边界,并对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需的地质资料而钻的井。
各勘探阶段所钻的井,又可分为预探井,初探井,详探井等。
资料井:为了编制油气田开发方案,或在开发过程中为某些专题研究取得资料数据而钻的井。
生产井:在进行油田开发时,为开采石油和天然气而钻的井。
生产井又可分为产油井和产气井。
注水(气)井:为了提高采收率及开发速度,而对油田进行注水注气以补充和合理利用地层能量所钻的井。
专为注水注气而钻的井叫注水井或注气井,有时统称注入井。
检查井:油田开发到某一含水阶段,为了搞清各油层的压力和油、气、水分布状况,剩余油饱和度的分布和变化情况,以及了解各项调整挖潜措施的效果而钻的井。
观察井:油田开发过程中,专门用来了解油田地下动态的井。
如观察各类油层的压力、含水变化规律和单层水淹规律等!它一般不负担生产任务。
调整井:油田开发中、后期,为进一步提高开发效果和最终采收率而调整原有开发井网所钻的井(包括生产井、注入井、观察井等)。
这类井的生产层压力或因采油后期呈现低压,或因注入井保持能量而呈现高压。
在整个油田的开发中,有勘探、建设、生产几个阶段,各阶段彼此互有联系,而且都需要进行大量钻井工作!高质量、快速和高效率地钻井是开发油田的重要手段!==钻机八大系统==钻机是在石油钻井过程中,带动钻具向地层钻进的一系列机械设备的总称,又叫钻探机。
大家常见在耸立在大地上巍峨的井架,只是钻机一部分,下边大家一起来学习钻机八大系统!石油钻机概念钻机是在石油钻井过程中,带动钻具向地层钻进的一系列机械设备的总称,又叫钻探机。
主要作用是带动钻具破碎井底岩石,下入或提出在井内的钻具等。
钻机八大系统钻机一般有八大系统(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。
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。
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。
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。
动力设备起升系统、循环系统和旋转系统是钻机的三大工作机组,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。
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机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。
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。
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。
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。
==钻头==钻头是石油钻井中,用来破碎岩石形成井眼的工具,其工作性能的好坏将直接影响钻井质量、钻井效率和钻井成本。
1、钻头分类按类型可分为刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头和PDC钻头等四种;按功用分为全面钻进钻头、取心钻头和特殊工艺用钻头(比如扩眼钻头、定向造斜钻头等)。
2、刮刀钻头刮刀钻头是旋转钻井使用最早的一种钻头,从十九世纪开始采用旋转钻井方法的时候就开始使用这种钻头,而且直到现在某些油田仍在使用。
这种钻头主要用在软地层和粘软地层,具有很高的机械钻速和钻头进尺。
刮刀钻头最大的优点是结构简单,制造方便,成本低,各油田可自行设计和制造。
1)刮刀钻头的结构刮刀钻头由钻头体、刮刀片、分水帽和喷嘴四部分组成。
钻头体是刮刀钻头焊接刮刀片和分水帽的本体,采用中碳钢材料加工而成。
下端焊接刮刀片和分水帽,上端车有丝扣和钻柱连接。
刮刀片又称刀翼,是刮刀钻头主要工作部件。
2)刮刀钻头工作原理刮刀钻头以切削方式破碎岩石。
刮刀钻头在软的塑性地层工作时,其切削过程类似于刀具切削软金属。
刀片在钻压的作用下吃入地层,与此同时刀刃前面的岩石在扭转力的作用下不断产生塑性流动,井底岩石被层层剥起。
刮刀钻头钻进脆性较大的地层时,破碎岩石的过程则分为碰撞、压碎及小剪切和大剪切三个阶段:碰撞:刃前岩石破碎后,岩石对刀片的扭转阻力减小,刀片向前推进,碰撞刃前岩石;压碎及小剪切:刀片在扭转力作用下压碎前方的岩石,使其产生小剪切破碎;扭转力增大:刀片继续挤压前方岩石,当扭转力增大到极限值时,岩石沿剪切面产生大剪切破碎,然后扭转力突然减小。
碰撞、压碎及小剪切、大剪切这三个过程反复进行,形成刮刀钻头破碎塑脆性岩石的全过程。
3)刮刀钻头的正确使用刮刀钻头适用于软地层和粘软地层。
钻进时需要适当控制钻压与转速,注意防斜、防蹩、防止刀翼断裂。
由于刮刀钻头在软地层中的机钻速较快,岩屑量较大,宜采用大排量钻进,充分清洗井底和冷却钻头。
刮刀钻头钻进时,刀翼外侧线速度较高,磨损速度较快,钻头容易磨损成锥形,此时要特别注意防斜和防止井径缩小。
3、牙轮钻头从1909年第一只牙轮钻头问世后,牙轮钻头便在全世界范围内得到了最广泛的应用。
三牙轮钻头是目前旋转钻井作业中使用地最普遍的钻头。
这种类型的钻头具有不同的牙齿设计和轴承结类型,因此能够适应各种类型地层。
在钻井作业中,根据所钻地层性质正确选用合适结构的牙轮钻头,就可获得令满意的钻进速度和钻头进尺。
1)三牙轮钻头的基本结构钻头本体:有三片牙掌组装焊接在一起,上部有连接丝扣。
牙轮:由牙轮体和牙齿组成锥形的金属体。
牙齿分铣齿和镶齿两种类型轴承及其储油密封装置喷嘴2)牙轮钻头的工作原理牙轮钻头在井底工作时,钻头整体围绕钻头轴线旋转称之为公转,三个牙轮则依其自己的轴线在井底滚动称之为自转。
钻头承受的钻压通过牙齿作用在岩石上,使岩石破碎(压碎作用)。
牙轮在滚动过程中,以单齿、双齿交替接触井底,牙轮中心的位置忽高忽低,使钻头产生纵向振动。
这种纵向振动使钻柱不断压缩与伸张,下部钻柱把这种周期性变化的弹性变形能通过牙齿转化为对地层的冲击作用力用以破碎岩石。
这种冲击、压碎作用是牙轮钻头破碎岩石的主要方式。
牙轮钻头除了对井底岩石产生冲击、压碎作用外,还对井底岩石产生剪切作用。
牙轮在井底滚动的同时还产生牙齿对井底的滑动,牙齿的滑动对井底岩石形成剪切作用,像刮刀钻头那样刮削井底。
牙齿的滑动主要是由牙轮的超顶、副锥和移轴布置引起的。
牙轮的超顶布置复锥牙轮引起切线方向的滑动,牙轮的移轴布置则引起轴向方向的滑动。