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钻井机器有哪些组成?钻井的方式有哪几种?

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编辑时间 : 2021-01-14
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      钻井机器有哪些组成?钻井的方式有哪几种?

  

  钻井是利用机械设备,将地层钻成具有一定深度的圆柱形孔眼的工程。钻井的目的一般是为了获取地下实物资料,即从钻井中采取岩心、矿心、岩屑、液态样、气态样等;作为地球物理测井通道,获取岩矿层各种地球物理场的资料;作为人工通道观测地下水层水文地质动态情况;用作探、采结合,开发地下水、油气、地热等的钻井。

  

  钻井设备的组成:

  广义地说,包括用于钻井的成套地面设备、专用的钻井工具和钻井仪表。钻井设备按功用分旋转、提升、循环、动力与传动、控制等系统。

  

  1、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。

  

  2、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。

  

  3、泥浆循环系统  

  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。

  泥浆泵从泥浆池吸入泥浆,通过地面泥浆管线、水龙带、水龙头,把泥浆注入钻柱,经钻头水眼冲向井底,携带井底岩屑从钻柱与井壁的环隙返回井口。

  

  (1)泥浆泵  

  主要有双缸,双作用活塞式和三缸单作用活塞式两种,后者的优点是排量均匀、压力高、压力波动小、体积小、重量轻、更换易损件方便、维护保养简单。

  (2)水龙头用以连接可旋转的钻柱和不转动的水龙带,并能维持泥浆循环。

  (3)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。

  

  4、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。

  (1)柴油机驱动的钻机有机械传动和液压传动两种,后者具有随工作机负荷变化而自动无级变速和变矩的良好动力性能,在钻机上广泛应用。

  (2)电驱动钻机在深井和海上钻井中广泛应用。分两类:①柴油机或燃气轮机直流发电机组发电,带动直流电动机,简称直-直流电驱动;②交流电经可控硅整流带动直流电动机,简称交-直流电驱动。两者都具有良好的动力性能。后者优点是:动力分配灵活、装机功率利用率高,由电网供电,不需另配辅助的交流发电系统,经济效益高等,已成为主要发展方向。

  

  5、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。

  

  6、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。近代钻井设备都配备数套不同类型的防喷器,组成井口防喷器组,用以控制不同的钻井情况。

  

  钻井的方式:

  

  1、顿钻

  顿钻,又称冲击钻。用钢丝绳把顿钻钻头送到井底,由动力驱动游梁机构,使游梁一端上下运动,并带动钢丝绳和钻头产生上下冲击作用,使岩石破碎。顿钻钻速慢,效率低,不能适应井深日益增加和复杂地层的钻探要求,逐渐被旋转钻代替。但它有设备简单,成本低,不污染油层等优点,可用于一些浅的低压油气井、漏失井等。

  

  2、旋转钻

  利用钻头旋转时产生的切削或研磨作用破碎岩石。是当前最通用的钻井方法。比顿钻钻速快,并易于处理井塌、井喷等复杂情况。

  按动力传递方式旋转钻井又可分为转盘钻和井下动力钻两种。

  (1)转盘钻在钻台的井口处装置转盘,转盘中心部分有方孔,钻柱上端的方钻杆穿过该方孔,方钻杆下接钻柱和钻头,动力驱动转盘时带动钻柱和钻头一起旋转,破碎岩石。

  (2)井下动力钻是利用井下动力钻具带动钻头破碎岩石,钻进时钻柱不转动,磨损小、使用寿命短,特别适于打定向井。井下动力钻有涡轮钻、螺杆钻和电动钻等。

  井下动力钻具钻井是利用涡轮钻具、螺杆钻具以及冲击旋转钻具靠钻井液驱动的方法钻井。特点是进尺快、钻压小、泵压高。适合钻定向井或特殊硬底层井段。


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