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1、現(xiàn)代鉆井機(jī)械概論現(xiàn)代鉆井機(jī)械概論A A方向限選課方向限選課1.1 1.1 國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 交流變頻電驅(qū)動(dòng)石油鉆機(jī)交流變頻電驅(qū)動(dòng)石油鉆機(jī) 激光石油鉆機(jī)激光石油鉆機(jī) 新型液壓石油鉆機(jī)新型液壓石油鉆機(jī) 連續(xù)柔管石油鉆機(jī)連續(xù)柔管石油鉆機(jī) 套管石油鉆機(jī)套管石油鉆機(jī) 細(xì)井筒石油鉆機(jī)細(xì)井筒石油鉆機(jī)1.1 1.1 國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 七、重型石油鉆機(jī)七、重型石油鉆機(jī) 1997 1997年年8 8月，德國(guó)石油化工公司研制成功一種月，德國(guó)石油化工公司研制成功一種T160T160型重型石油鉆機(jī)。型重型石油鉆機(jī)。1 1、性能指標(biāo)、性能指標(biāo) 鉆井深度：鉆井

2、深度：5800m 5800m 鉆井泵功率：鉆井泵功率：2X1618kW2X1618kW 裝機(jī)功率：裝機(jī)功率：4780kW 4780kW 轉(zhuǎn)盤(pán)開(kāi)口直徑：轉(zhuǎn)盤(pán)開(kāi)口直徑：950mm950mm 發(fā)動(dòng)機(jī)功率：發(fā)動(dòng)機(jī)功率：4X1195kW4X1195kW 最大鉆柱重量：最大鉆柱重量：375t 375t 井架高度：井架高度：61m61m 最大鉤載：最大鉤載：580t 580t 鉆臺(tái)高度：鉆臺(tái)高度：11m11m 頂驅(qū)裝置功率：頂驅(qū)裝置功率：735.5kW735.5kW 絞車(chē)功率：絞車(chē)功率：1838.7kW 1838.7kW1.1 1.1 國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 2 2、性能特點(diǎn)、性能

3、特點(diǎn) （1 1）由現(xiàn)代化的操作臺(tái)控制；司鉆可以）由現(xiàn)代化的操作臺(tái)控制；司鉆可以坐坐著操作；著操作；重要鉆井設(shè)備的參數(shù)直接由操作臺(tái)上的鉆壓表、鉆重要鉆井設(shè)備的參數(shù)直接由操作臺(tái)上的鉆壓表、鉆速表、壓力表的數(shù)字顯示系統(tǒng)顯示。速表、壓力表的數(shù)字顯示系統(tǒng)顯示。（2 2）動(dòng)力由四臺(tái)）動(dòng)力由四臺(tái)CAT3512CAT3512型型B B系列系列1212缸渦輪增壓缸渦輪增壓柴油機(jī)提供，通過(guò)柴油機(jī)提供，通過(guò)SCRSCR電橋電橋?qū)㈦娏鞣峙浣o鉆井泵、將電流分配給鉆井泵、絞車(chē)和頂驅(qū)裝置的直流電動(dòng)機(jī)并驅(qū)動(dòng)各鉆井設(shè)備。絞車(chē)和頂驅(qū)裝置的直流電動(dòng)機(jī)并驅(qū)動(dòng)各鉆井設(shè)備。（3 3）絞車(chē)型號(hào)為）絞車(chē)型號(hào)為GH-2500EGGH-2500

4、EG，由兩臺(tái)，由兩臺(tái)GE-752GE-752高高扭矩電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，該絞車(chē)取消了帶式剎車(chē)，裝有電扭矩電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，該絞車(chē)取消了帶式剎車(chē)，裝有電磁渦流剎車(chē)和緊急剎車(chē)及停機(jī)時(shí)用的制動(dòng)盤(pán)，還裝磁渦流剎車(chē)和緊急剎車(chē)及停機(jī)時(shí)用的制動(dòng)盤(pán)，還裝有自動(dòng)送鉆裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，放置在鉆臺(tái)后邊冷卻有自動(dòng)送鉆裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，放置在鉆臺(tái)后邊冷卻罐的上邊。罐的上邊。1.1 1.1 國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 （4 4）鉆井泵為兩臺(tái)）鉆井泵為兩臺(tái)National 14-P-220National 14-P-220三缸單作三缸單作用泵，每臺(tái)泵有兩臺(tái)用泵，每臺(tái)泵有兩臺(tái)GE-752GE-752高扭矩電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，每高

5、扭矩電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，每臺(tái)泵重臺(tái)泵重55t55t。（5 5）鉆機(jī)的頂驅(qū)裝置為）鉆機(jī)的頂驅(qū)裝置為電動(dòng)式電動(dòng)式，型號(hào)：，型號(hào)：DDM DDM 650LV650LV，挪威生產(chǎn)。由一臺(tái)，挪威生產(chǎn)。由一臺(tái)GE-752GE-752高扭矩電動(dòng)機(jī)驅(qū)高扭矩電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。動(dòng)。（6 6）鉆機(jī)配有型號(hào)為）鉆機(jī)配有型號(hào)為18981898的液壓遙控的鐵鉆工，的液壓遙控的鐵鉆工，可以上卸可以上卸3.53.59.5in9.5in鉆桿和加重鉆桿，從而保證了鉆桿和加重鉆桿，從而保證了起下鉆作業(yè)的安全。起下鉆作業(yè)的安全。（7 7）井架各節(jié)連接為）井架各節(jié)連接為插接插接組合式，而不是螺紋組合式，而不是螺紋連接，所以安裝拆卸十分方便省時(shí)，運(yùn)輸

6、也十分方連接，所以安裝拆卸十分方便省時(shí)，運(yùn)輸也十分方便。便。1.1 1.1 國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 八、科研用石油鉆機(jī)八、科研用石油鉆機(jī) 據(jù)資料介紹，美阿莫科公司新設(shè)計(jì)了一種用于據(jù)資料介紹，美阿莫科公司新設(shè)計(jì)了一種用于鉆井技術(shù)和巖石物理技術(shù)試驗(yàn)的鉆井技術(shù)和巖石物理技術(shù)試驗(yàn)的第第11 11號(hào)科研鉆機(jī)號(hào)科研鉆機(jī)。該鉆機(jī)已經(jīng)在美國(guó)俄克拉何馬州阿莫科公司試驗(yàn)基該鉆機(jī)已經(jīng)在美國(guó)俄克拉何馬州阿莫科公司試驗(yàn)基地投入使用，并取代了原來(lái)的地投入使用，并取代了原來(lái)的“藍(lán)色鉆機(jī)藍(lán)色鉆機(jī)”。（1 1）設(shè)計(jì)上有帶樞軸的導(dǎo)軌系統(tǒng)，鉆機(jī)可沿一）設(shè)計(jì)上有帶樞軸的導(dǎo)軌系統(tǒng)，鉆機(jī)可沿一半圓軌道滑動(dòng)搬遷，

7、半圓軌道滑動(dòng)搬遷，搬遷時(shí)間縮短搬遷時(shí)間縮短（2-32-3天縮短到天縮短到2-2-3 3小時(shí)）。小時(shí)）。（2 2）起下鉆速度提高起下鉆速度提高（75%75%），利用一個(gè)小鼠），利用一個(gè)小鼠洞能用洞能用18m18m立根鉆進(jìn)。立根鉆進(jìn)。（3 3）配有小井眼的）配有小井眼的4 41/21/2inin鋁質(zhì)鉆桿和鋁質(zhì)鉆桿和2 27/87/8inin鋼質(zhì)鋼質(zhì)鉆桿。鉆桿。1.1 1.1 國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 （4 4）井架高）井架高32.6m32.6m，液壓動(dòng)力水龍頭在，液壓動(dòng)力水龍頭在250r/min250r/min時(shí)的額定扭矩約為時(shí)的額定扭矩約為5kNm5kNm。（5 5）有兩

8、個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)，其卡瓦尺寸分別為）有兩個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)，其卡瓦尺寸分別為17171/21/2inin和和27271/21/2inin。（6 6）提升系統(tǒng)的額定載荷能力為）提升系統(tǒng)的額定載荷能力為89890kN0kN。（7 7）鉆井液系統(tǒng)由）鉆井液系統(tǒng)由6 6個(gè)罐組成，總?cè)莘e個(gè)罐組成，總?cè)莘e4848立方米立方米;配有一臺(tái)三缸鉆井泵（配有一臺(tái)三缸鉆井泵（4904902650L/min2650L/min）;另外考慮另外考慮低排量的需要，還配有幾臺(tái)小型鉆井泵。低排量的需要，還配有幾臺(tái)小型鉆井泵。（8 8）固控系統(tǒng)包括兩套超細(xì)振動(dòng)篩及相關(guān)配套設(shè)）固控系統(tǒng)包括兩套超細(xì)振動(dòng)篩及相關(guān)配套設(shè)備。備。（9 9）試驗(yàn)基地備有鉆小井眼

9、井和短半徑井的修）試驗(yàn)基地備有鉆小井眼井和短半徑井的修井機(jī)，其額定鉆深能力井機(jī)，其額定鉆深能力600m600m，額定大鉤載荷，額定大鉤載荷180kN180kN。1.1 1.1 國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 總的來(lái)說(shuō)，從國(guó)外石油鉆機(jī)發(fā)展的現(xiàn)狀來(lái)看，總的來(lái)說(shuō)，從國(guó)外石油鉆機(jī)發(fā)展的現(xiàn)狀來(lái)看，在將來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，石油鉆機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)出現(xiàn)四在將來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，石油鉆機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)出現(xiàn)四化：化：多樣化、兩極化、自動(dòng)化和人性化多樣化、兩極化、自動(dòng)化和人性化。類(lèi)型趨于多樣化：類(lèi)型趨于多樣化：根據(jù)井位環(huán)境差異和鉆井工根據(jù)井位環(huán)境差異和鉆井工藝需要，開(kāi)發(fā)出不同類(lèi)型的石油鉆機(jī)，如適應(yīng)各種藝需要，開(kāi)發(fā)

10、出不同類(lèi)型的石油鉆機(jī)，如適應(yīng)各種環(huán)境的沙漠鉆機(jī)、海洋鉆機(jī)、淺?；蚝┿@機(jī)、極環(huán)境的沙漠鉆機(jī)、海洋鉆機(jī)、淺?；蚝┿@機(jī)、極地鉆機(jī)、城市鉆機(jī)、地震區(qū)鉆機(jī)、全地形鉆機(jī)、直地鉆機(jī)、城市鉆機(jī)、地震區(qū)鉆機(jī)、全地形鉆機(jī)、直升機(jī)吊運(yùn)鉆機(jī)和陸地鉆機(jī)等；適應(yīng)各種鉆機(jī)工藝的升機(jī)吊運(yùn)鉆機(jī)和陸地鉆機(jī)等；適應(yīng)各種鉆機(jī)工藝的叢式井鉆機(jī)、斜井鉆機(jī)、細(xì)井筒鉆機(jī)、特深井鉆機(jī)、叢式井鉆機(jī)、斜井鉆機(jī)、細(xì)井筒鉆機(jī)、特深井鉆機(jī)、自走式鉆機(jī)、自動(dòng)化鉆機(jī)、連續(xù)柔管鉆機(jī)、模塊化自走式鉆機(jī)、自動(dòng)化鉆機(jī)、連續(xù)柔管鉆機(jī)、模塊化鉆機(jī)等。鉆機(jī)等。1.1 1.1 國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 規(guī)模趨于兩極化：規(guī)模趨于兩極化：1 1）深

11、井鉆機(jī)趨向大型化（鉆深能力已達(dá)）深井鉆機(jī)趨向大型化（鉆深能力已達(dá)15000m15000m，最大鉤載達(dá)，最大鉤載達(dá)12500kN12500kN）2 2）輕便石油鉆機(jī)趨向小型化）輕便石油鉆機(jī)趨向小型化 控制趨于自動(dòng)化：控制趨于自動(dòng)化：頂驅(qū)、盤(pán)式剎車(chē)技術(shù)的逐步頂驅(qū)、盤(pán)式剎車(chē)技術(shù)的逐步成熟，以及電動(dòng)控制技術(shù)、液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)和可靠性成熟，以及電動(dòng)控制技術(shù)、液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)和可靠性的逐步提高，為實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的自動(dòng)化提供了可能，再的逐步提高，為實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的自動(dòng)化提供了可能，再加上海洋及深井等復(fù)雜工況下，鉆井工藝及成本對(duì)加上海洋及深井等復(fù)雜工況下，鉆井工藝及成本對(duì)鉆井裝備的要求使得鉆機(jī)控制自動(dòng)化成為鉆機(jī)發(fā)展鉆井裝備的要求

12、使得鉆機(jī)控制自動(dòng)化成為鉆機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。的一個(gè)重要趨勢(shì)。1.1 1.1 國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外現(xiàn)代石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 設(shè)計(jì)趨于人性化：設(shè)計(jì)趨于人性化：新型鉆機(jī)充分體現(xiàn)以人為本的新型鉆機(jī)充分體現(xiàn)以人為本的思想，最大限度滿足思想，最大限度滿足HSEHSE要求：要求：1 1）護(hù)欄、梯子要滿足安全規(guī)定。比如，上下井）護(hù)欄、梯子要滿足安全規(guī)定。比如，上下井架有助力器，二層臺(tái)有逃生器，鉆臺(tái)上有逃生滑道；架有助力器，二層臺(tái)有逃生器，鉆臺(tái)上有逃生滑道；鉆機(jī)本身設(shè)有天車(chē)防碰和緊急剎車(chē)裝置，避免游車(chē)大鉆機(jī)本身設(shè)有天車(chē)防碰和緊急剎車(chē)裝置，避免游車(chē)大鉤碰撞天車(chē)，并能在任何情況下迅速制動(dòng)大鉤和絞車(chē)。鉤碰撞天車(chē)

13、，并能在任何情況下迅速制動(dòng)大鉤和絞車(chē)。2 2）選用無(wú)公害的摩擦盤(pán)（片）、剎車(chē)塊、油漆，）選用無(wú)公害的摩擦盤(pán)（片）、剎車(chē)塊、油漆，保證員工健康。保證員工健康。3 3）剎車(chē)轂、輔助剎車(chē)的冷卻水循環(huán)使用，柴油）剎車(chē)轂、輔助剎車(chē)的冷卻水循環(huán)使用，柴油機(jī)排放滿足環(huán)保要求。機(jī)排放滿足環(huán)保要求。1.2 1.2 國(guó)內(nèi)石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 （7 7）為提高）為提高120/9000120/9000級(jí)別鉆機(jī)的起下鉆速度，級(jí)別鉆機(jī)的起下鉆速度，參照國(guó)外鉆機(jī)設(shè)計(jì)的做法，對(duì)超深井鉆機(jī)，推薦采參照國(guó)外鉆機(jī)設(shè)計(jì)的做法，對(duì)超深井鉆機(jī)，推薦采用能起下用能起下4 4個(gè)單根連接成個(gè)單根連接成37m37m立柱的井架。立

14、柱的井架。（8 8）關(guān)于石油鉆機(jī)型式和型號(hào)的表示。）關(guān)于石油鉆機(jī)型式和型號(hào)的表示。YY液壓鉆機(jī)液壓鉆機(jī)DJDJ交流電動(dòng)鉆機(jī)交流電動(dòng)鉆機(jī)DZDZ直流電東鉆機(jī)直流電東鉆機(jī)DBDB交流變頻電動(dòng)鉆機(jī)交流變頻電動(dòng)鉆機(jī)LL鏈條并車(chē)鏈條并車(chē)JJ三角膠帶并車(chē)三角膠帶并車(chē)CC齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)ZZ自行式車(chē)裝鉆機(jī)自行式車(chē)裝鉆機(jī)TT半拖掛車(chē)裝鉆機(jī)半拖掛車(chē)裝鉆機(jī)1.2 1.2 國(guó)內(nèi)石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀（9 9）取消了關(guān)于柴油機(jī)鉆速的推薦做法。）取消了關(guān)于柴油機(jī)鉆速的推薦做法。1.2 1.2 國(guó)內(nèi)石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 二、新型石油鉆機(jī)的研制和開(kāi)發(fā)二、新型石油鉆機(jī)的研制和開(kāi)發(fā) 我國(guó)生產(chǎn)石油鉆

15、機(jī)的主要企業(yè)：我國(guó)生產(chǎn)石油鉆機(jī)的主要企業(yè)：蘭州石油化工機(jī)器總廠蘭州石油化工機(jī)器總廠 寶雞石油機(jī)械廠寶雞石油機(jī)械廠 蘭州石油機(jī)械研究所蘭州石油機(jī)械研究所 大慶鉆井二公司大慶鉆井二公司 江漢第四石油機(jī)械廠江漢第四石油機(jī)械廠 20 20世紀(jì)世紀(jì)9090年代以來(lái)，這些企業(yè)先后研制出各種年代以來(lái)，這些企業(yè)先后研制出各種型式的石油鉆機(jī)約型式的石油鉆機(jī)約2525個(gè)品種。個(gè)品種。1.2 1.2 國(guó)內(nèi)石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 1 1、ZJ10BZJ10B型石油鉆機(jī)型石油鉆機(jī) 1998 1998年，寶雞石油機(jī)械廠設(shè)計(jì)制造的一種輕便年，寶雞石油機(jī)械廠設(shè)計(jì)制造的一種輕便鉆機(jī)。鉆機(jī)。特點(diǎn)特點(diǎn)：液力傳動(dòng)液力傳

16、動(dòng)方式，無(wú)級(jí)調(diào)速，功率利用率方式，無(wú)級(jí)調(diào)速，功率利用率高；柴油機(jī)與變矩器匹配合理，較大的提高鉆機(jī)的高；柴油機(jī)與變矩器匹配合理，較大的提高鉆機(jī)的技術(shù)性能；傳動(dòng)部分分兩大塊（轉(zhuǎn)盤(pán)、絞車(chē)、變速技術(shù)性能；傳動(dòng)部分分兩大塊（轉(zhuǎn)盤(pán)、絞車(chē)、變速箱為一個(gè)運(yùn)輸單元，液力變矩器和柴油機(jī)為一個(gè)運(yùn)箱為一個(gè)運(yùn)輸單元，液力變矩器和柴油機(jī)為一個(gè)運(yùn)輸單元），可快速搬遷，且搬遷費(fèi)用低，鉆井成本輸單元），可快速搬遷，且搬遷費(fèi)用低，鉆井成本低。低。適用適用：石油、天然氣、煤層氣及地?zé)峋目碧剑菏?、天然氣、煤層氣及地?zé)峋目碧介_(kāi)發(fā)和油田修井作業(yè)。開(kāi)發(fā)和油田修井作業(yè)。1.2 1.2 國(guó)內(nèi)石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 5 5、ZJ20DYZJ20DY型石油鉆機(jī)型石油鉆機(jī) 1998 1998年，寶雞石油機(jī)械廠研制成功。屬于年，寶雞石油機(jī)械廠研制成功。屬于電液電液驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)。鉆機(jī)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1 1）主機(jī)采用大功率交流電動(dòng)機(jī)與多循環(huán)圓液力）主機(jī)采用大功率交流電動(dòng)機(jī)與多循環(huán)圓液力傳動(dòng)變速箱聯(lián)組驅(qū)動(dòng)型式，電力特性與液力特性匹傳動(dòng)變速箱聯(lián)組驅(qū)動(dòng)型式，電力特性與液力特性匹配合理，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。配合理，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。2