第一篇：西門(mén)子控制系統(tǒng)在石油鉆井設(shè)備上的應(yīng)用

西門(mén)子控制系統(tǒng)在石油鉆井設(shè)備上的應(yīng)用

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摘要(Abstract)：本文結(jié)合石油鉆井設(shè)備控制系統(tǒng)的具體實(shí)例，概括了利用西門(mén)子SIMATIC 300進(jìn)行系統(tǒng)集成的設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)使用STEP 7軟件進(jìn)行編程和調(diào)試，通過(guò)PROTOOL軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的可視化，通過(guò)WINCC軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、歷史歸檔和報(bào)表打印，實(shí)現(xiàn)了冗余備份和遠(yuǎn)程維護(hù)功能。

關(guān)鍵詞(Keywords)：數(shù)據(jù)采集 歷史歸檔 冗余備份 遠(yuǎn)程監(jiān)控 引言

該項(xiàng)目使用SIMATIC控制系統(tǒng)應(yīng)用在ZJ30DB、ZJ50DB變頻電動(dòng)鉆機(jī)上。我公司為由四家企業(yè)組成的中外合資企業(yè)。公司以科技為先導(dǎo)，主要生產(chǎn)石油鉆井設(shè)備及其配套設(shè)備、電氣控制系統(tǒng)、工程環(huán)保項(xiàng)目等。

選用西門(mén)子SIMATIC 300系列CPU作為變頻電動(dòng)鉆機(jī)的控制核心，PLC與變頻器的通訊采用Profibus總線。由于高可靠性及野外操作對(duì)維修帶來(lái)的復(fù)雜性要求，系統(tǒng)具有冗余備份和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。系統(tǒng)介紹

該鉆井設(shè)備布置分為五個(gè)區(qū)域:鉆臺(tái)區(qū)、泵房區(qū)、動(dòng)力及電傳動(dòng)區(qū)、固控區(qū)、油罐區(qū)。鉆臺(tái)區(qū)布置有絞車(chē)、轉(zhuǎn)盤(pán)、頂驅(qū)、司鉆室、司鉆偏房等，為危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)，整個(gè)區(qū)域的電氣均要求防爆。泵房區(qū)布置有泥漿泵組、電動(dòng)灌注系統(tǒng)及鉆井液管匯;動(dòng)力及電傳動(dòng)區(qū)布置有柴油發(fā)電機(jī)房、氣源凈化裝置房、輔助發(fā)電機(jī)房和電控房;固控區(qū)布置有泥漿循環(huán)罐、泥漿凈化設(shè)備及套裝水罐;油罐區(qū)包括油罐、泵、管線。由于鉆臺(tái)區(qū)為危險(xiǎn)防爆區(qū)域，按照國(guó)際及國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其他區(qū)域距離井眼的長(zhǎng)度至少在50米以上。整套PLC控制系統(tǒng)分別布置在電控房和司鉆室，其中電控房?jī)?nèi)包括兩臺(tái)相互冗余的CPU和一套ET200M，司鉆室包含一套ET200M。電控房?jī)?nèi)布置有:PLC控制柜、發(fā)電機(jī)柜、整流柜、VFD柜及MCC柜。司鉆室集鉆機(jī)機(jī)電、氣、液控制于一體，除了包含一套ET200M的電控柜外還包括主控制臺(tái)和輔助控制臺(tái)，具有鉆機(jī)操作和鉆井參數(shù)實(shí)時(shí)顯示、電氣系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控與顯示、聲光報(bào)警、故障指示等?？刂葡到y(tǒng)可以完成對(duì)5臺(tái)600kW以上電機(jī)(其中包括3臺(tái)泥漿泵電機(jī)、1臺(tái)絞車(chē)機(jī)和1臺(tái)轉(zhuǎn)盤(pán)電機(jī))的控制和相互之間的聯(lián)鎖控制;還包括對(duì)發(fā)電機(jī)柜、整流柜及鉆臺(tái)傳感器的數(shù)據(jù)采集、控制和報(bào)警、故障顯示。在鉆井過(guò)程中，對(duì)絞車(chē)和轉(zhuǎn)盤(pán)的可靠性要求較高，如果絞車(chē)或轉(zhuǎn)盤(pán)發(fā)生故障，在短時(shí)間內(nèi)不能修復(fù)，則有可能造成井壁坍塌的大事故，因而系統(tǒng)具有冗余備份的功能?？刂葡到y(tǒng)構(gòu)成

控制站具有冗余備份功能，由兩個(gè)SIMATIC CPU 315-2DP模塊構(gòu)成;采用ET200M將現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出點(diǎn)通過(guò)Profibus總線連接到控制站，并通過(guò)Profibus總線與5臺(tái)ABB變頻器通訊;經(jīng)理室采用SIMATIC WINCC 軟件通過(guò)S7協(xié)議與控制站通訊;并在控制站通過(guò)MPI口外接SIMATIC TC35T以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)。系統(tǒng)功能

整套鉆機(jī)的鉆井工藝概況如下:

絞車(chē)裝置主要用于起升、下放井架、底座、大鉤及鉆桿;轉(zhuǎn)盤(pán)裝置用于鉆桿的上扣、下扣以及旋轉(zhuǎn)鉆桿帶動(dòng)鉆頭切削巖石;泥漿泵裝置將高壓泥漿通過(guò)管匯注入鉆頭，不僅起潤(rùn)滑、冷卻鉆頭的作用，還將夾雜著巖石碎屑的泥漿帶回泥漿凈化系統(tǒng)以便重新使用。

整個(gè)鉆機(jī)系統(tǒng)的功能主要包括:

(1)通過(guò)Profibus總線，實(shí)現(xiàn)S7-300 CPU與ABB變頻器之間的通訊，以完成對(duì)相應(yīng)電機(jī)的控制。根據(jù)傳遞參數(shù)數(shù)量確定PPO類(lèi)型, 編寫(xiě)相應(yīng)的通訊程序。對(duì)關(guān)鍵鉆井工藝過(guò)程實(shí)現(xiàn)安全聯(lián)鎖，若發(fā)生故障，在操作臺(tái)面板上給出聲光報(bào)警, 并在MP370顯示面板上給出報(bào)警或故障提示。

(2)泥漿泵控制:操作員操作司鉆室的面板通過(guò)ET200M的Profibus-DP將信號(hào)傳遞到控制站S7-300 CPU模塊，控制三臺(tái)泥漿泵的風(fēng)機(jī)、噴淋泵、泥漿泵主電機(jī)的啟動(dòng)、停止、速度給定以及相關(guān)的聯(lián)鎖保護(hù)。由于電機(jī)功率較大，要求強(qiáng)制風(fēng)冷。泥漿泵風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，當(dāng)其風(fēng)壓開(kāi)關(guān)閉合即建立風(fēng)壓時(shí)，方可啟動(dòng)泥漿泵主電機(jī)。

(3)絞車(chē)控制:使用脈沖編碼器通過(guò)FM350模塊計(jì)算大鉤高度，對(duì)最高位、最低位進(jìn)行限位，防止“上碰下砸”;具有“自動(dòng)控制”功能，可根據(jù)速度給定手柄的位置確定是否處于自動(dòng)區(qū)域(手柄全行程的0～20%，80%～100%)，處于自動(dòng)區(qū)域可自動(dòng)控制大鉤的運(yùn)行速度以及停止位置;可選擇高速、低速、超低速三種速度選擇范圍以適應(yīng)不同工況;在起升、下放井架、底座時(shí)由于負(fù)載重量比較大，使用“超低速”速度選擇方式(0～60rpm)，而且在起升、下放時(shí)，系統(tǒng)具有能耗制動(dòng)功能，使得操作平穩(wěn)、可靠。

(4)轉(zhuǎn)盤(pán)控制:采用Profibus-DP協(xié)議通訊，可控制轉(zhuǎn)盤(pán)變頻器的速度給定值、扭矩限定值，并給出變頻器過(guò)流、過(guò)壓報(bào)警。

(5)軟件冗余:當(dāng)由于供電單元、背板總線、主站、硬件或軟件引起的CPU發(fā)生故障、冗余備份總線電纜、冗余從站接口通訊中斷或冗余從站接口發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)SIMATIC Software Redundancy軟件-簡(jiǎn)單的軟件機(jī)制就可使一個(gè)發(fā)生故障的主CPU由冗余CPU接管過(guò)來(lái)，這對(duì)主備系統(tǒng)切換時(shí)間要求不高、而采用冗余備份系統(tǒng)或其他特殊高可靠性系統(tǒng)不是絕對(duì)必要(從性?xún)r(jià)比方面考慮)的系統(tǒng)是比較適合的。采用這種軟件冗余備份方法，可有效地提高系統(tǒng)的可靠性;

(6)遠(yuǎn)程監(jiān)控:通過(guò)GSM無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。由于石油鉆井設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的特殊性(可靠性要求高，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)比較偏僻、環(huán)境惡劣)，現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)不可能迅速快捷，維修成本相應(yīng)較大。在遠(yuǎn)程終端通過(guò)SIMATIC TELESERVICE 軟件，可在線實(shí)時(shí)分析故障原因并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程軟件升級(jí)。這樣可更有效地使用資源、提供快捷服務(wù)、大大較少維修費(fèi)用和維護(hù)時(shí)間、增強(qiáng)了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性;

(7)人機(jī)界面:兩個(gè)人機(jī)界面顯示面板分別設(shè)置在電控房和司鉆室。通過(guò)PROTOOL軟件組態(tài), 顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及各個(gè)電機(jī)的運(yùn)行邏輯狀態(tài)，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行，設(shè)有故障頁(yè)顯示, 便于故障定位和維護(hù)。

(8)歷史歸檔及報(bào)表打印:由設(shè)置在經(jīng)理室的PC機(jī)完成。采用SIMATIC WINCC軟件編制，使用Microsoft公司的SQL SERVER作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理的工具，VISUAL C實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史歸檔數(shù)據(jù)的查詢(xún)、動(dòng)態(tài)畫(huà)面的組態(tài)，可實(shí)現(xiàn)報(bào)表、趨勢(shì)、報(bào)警打印功能，為管理人員分析數(shù)據(jù)提供幫助。結(jié)束語(yǔ)

整套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了鉆井設(shè)備的分布式集中控制。設(shè)置在電控房?jī)?nèi)的S7-300 CPU，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的分布式I/O模塊采集設(shè)備狀態(tài)、控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行，具有復(fù)雜程序控制和常規(guī)聯(lián)鎖保護(hù)功能，并通過(guò)兩臺(tái)顯示面板實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況的可視化，系統(tǒng)還具有歷史歸檔和報(bào)表打印功能，使整個(gè)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)力。

由于方案是初次使用西門(mén)子公司的PLC控制系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的通訊采用Profibus電氣網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)中的司鉆室距離電控房較遠(yuǎn)(60m)，系統(tǒng)初始設(shè)置通訊速率為1.5Mbps，但在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)設(shè)置在司鉆室的分布式I/O從站時(shí)常有通訊中斷現(xiàn)象，而按照設(shè)計(jì)要求位于總線終端的中繼器和總線連接器的終端電阻都置于“ON”位置。這讓現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、故障查找及排除花費(fèi)了較長(zhǎng)時(shí)間。但按照手冊(cè)查找，通訊速率應(yīng)可達(dá)12Mbps，系統(tǒng)中設(shè)置通訊速率為1.5Mbps通訊應(yīng)該可靠，但將波特率降低至500kbps，系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行安全可靠，再無(wú)通訊故障現(xiàn)象發(fā)生。這說(shuō)明系統(tǒng)的通訊質(zhì)量存在問(wèn)題。經(jīng)分析，從電控房到司鉆室的通訊線受到動(dòng)力線的干擾較大。

如何根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)、總線的硬件連接情況確定系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行的通訊速率以及如何優(yōu)化，這些困擾擺在我們面前。目前，西門(mén)子公司已推出用于檢測(cè)Profibus 系統(tǒng)通訊質(zhì)量的專(zhuān)用儀器，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)改善拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)和硬件接線，便于設(shè)備安裝、調(diào)試、故障定位與維護(hù);另外，從性?xún)r(jià)比方面考慮，采用光纖通訊也是一種可行方案。從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的調(diào)試和運(yùn)行情況來(lái)看，SIMATIC PLC控制系統(tǒng)的可靠性和靈活性有目共睹，相信我們會(huì)有更多的設(shè)備來(lái)使用SIMATIC控制系統(tǒng)。(

第二篇：石油鉆井主要設(shè)備（xiexiebang推薦）

石油鉆井主要設(shè)備、設(shè)施及其使用安全技術(shù)要求

發(fā)布時(shí)間：2010-02-07 05:35:36 查看：5次 字體：【大 中 小】

石油鉆井用的鉆機(jī)是一套聯(lián)合機(jī)組。鉆機(jī)由井架、絞車(chē)、游車(chē)、大鉤、轉(zhuǎn)盤(pán)、鉆井泵、動(dòng)力機(jī)組、聯(lián)動(dòng)機(jī)組全套鉆井設(shè)備及井控、固控設(shè)備、發(fā)電機(jī)組、液壓和空氣動(dòng)力等輔助設(shè)備等組成。

鉆機(jī)的最大井深、最大起重量、額定鉆柱重量、游動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、快繩最大拉力及鋼絲繩的直徑、起升速度及擋數(shù)、絞車(chē)功率、轉(zhuǎn)盤(pán)開(kāi)口直徑、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速及擋數(shù)、轉(zhuǎn)盤(pán)扭矩及功率、泵壓、泵組功率和鉆機(jī)總功率等鉆機(jī)的基本參數(shù)，反映了全套鉆機(jī)工作性能的主要數(shù)量指標(biāo)，是設(shè)計(jì)和選擇鉆機(jī)類(lèi)型的基本依據(jù)。因?yàn)殂@機(jī)從動(dòng)力機(jī)到各個(gè)工作機(jī)或井底鉆具之間有著不同的能量轉(zhuǎn)換方式和傳遞路線，它的傳動(dòng)與控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，因此，如何提高鉆機(jī)操作的機(jī)械化和自動(dòng)化水平一直是人們研究的一個(gè)重要課題。在生產(chǎn)過(guò)程中，鉆機(jī)一般是在曠野、山地、沙漠、沼澤及水上、海上進(jìn)行流動(dòng)作業(yè)，其工作場(chǎng)所多變，要求鉆機(jī)要具有高度的運(yùn)移性，即拆裝容易、部件的尺寸、重量都要在通用的汽車(chē)和吊車(chē)的工作范圍之內(nèi)，并適應(yīng)在野外檢修和更換易損件的要求。

一、鉆機(jī)的提升系統(tǒng)

鉆機(jī)的提升系統(tǒng)由絞車(chē)、井架、天車(chē)、游車(chē)、大鉤及鋼絲繩等組成。

(一)井架

井架由井架的主體、人字架、天車(chē)臺(tái)、二層臺(tái)、工作梯、立管平臺(tái)、鉆臺(tái)和井架底座等幾個(gè)部分組成，主要用于安放和懸掛天車(chē)、游車(chē)、大鉤、吊環(huán)、液氣大鉗、液壓繃扣器、吊鉗、吊卡等提升設(shè)備與工具。目前，在國(guó)內(nèi)外石油礦場(chǎng)上使用的井架種類(lèi)繁多，但就結(jié)構(gòu)型式來(lái)講，一般可分為塔型井架和A型井架兩種。

塔型井架是從井架底座往上分層一次性組裝完成的，依其前扇結(jié)構(gòu)是否封閉，又可分為閉式和開(kāi)式兩類(lèi)。閉式塔型井架的主要特征是：井架的橫截面為正方形，立面是梯形。為了工作方便，在井架的前扇下部裝有大門(mén)，因而前扇下部不能封閉，但是整個(gè)井架主體仍是一個(gè)封閉的整體結(jié)構(gòu)，所以它的總體穩(wěn)定性好，承載能力大。其缺點(diǎn)是拆裝井架必須高空作業(yè)，安全系數(shù)小，拆裝時(shí)間長(zhǎng)。此類(lèi)井架多用于深井鉆機(jī)和海洋鉆機(jī)。開(kāi)式塔型井架的主要特征是：主體是由3—5段構(gòu)架組成，各段均為焊接結(jié)構(gòu)，段與段之間采用螺栓、銷(xiāo)子或公母錐座螺栓等連成一體。這種井架采用分段地面拆裝、整體起放和分段運(yùn)輸?shù)姆椒?，拆裝方便、迅速、安全。一般多用于中深井鉆機(jī)。

A型井架是從地面分段，在地面組裝完成后，再用絞車(chē)、動(dòng)力液壓緩沖等輔助設(shè)施一次性起升完成。A型井架的主要特征是：從總體結(jié)構(gòu)形式看，整個(gè)井架是由兩個(gè)構(gòu)架式或管柱式的大腿靠天車(chē)臺(tái)和井架上部的附加桿件與二層臺(tái)連接成“A”字形的空間結(jié)構(gòu)，大腿前面和后面裝有撐桿，以便起升和支撐井架用。A形井架的兩個(gè)大腿可分為3～5段，并用螺栓連接成一個(gè)整體，因而整個(gè)井架可在地面分段拆裝、分段運(yùn)輸和整體起放，方便而安全。由于這種井架主要靠?jī)蓷l大腿承載，承受載荷時(shí)能均勻分布，而每條大腿又是封閉的整體結(jié)構(gòu)，所以承載能力和穩(wěn)定性都較好，但其總體穩(wěn)定性較差。

除了對(duì)井架要定期檢測(cè)以外，井架的使用安全技術(shù)要求主要有：

(1)要經(jīng)常教育職工愛(ài)惜井架，合理使用井架，做好對(duì)井架的保養(yǎng)維護(hù)，時(shí)刻保持井架完好。井架在起升之后和下放以前，要進(jìn)行徹底的檢查，以證實(shí)沒(méi)有部件發(fā)生變形和所有的螺栓齊全緊固并配備合適的鎖定墊圈。沒(méi)有辦理安裝質(zhì)量驗(yàn)收和交接手續(xù)的井架不能使用。

(2)上下絞車(chē)時(shí)，必須由井隊(duì)干部負(fù)責(zé)指揮，力求達(dá)到平穩(wěn)施工。(3)鉆井隊(duì)要定期、定人、定部位對(duì)井架進(jìn)行檢查和維護(hù)。定期檢查要求每個(gè)白班和下套管前各進(jìn)行一次。定人檢查要求每個(gè)班的井架工負(fù)責(zé)檢查。定部位檢查要求每個(gè)井架工各承包一部分井架結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查。在風(fēng)、雨多發(fā)季節(jié)，鉆井隊(duì)要班班對(duì)井架繃?yán)K及繃?yán)K坑進(jìn)行檢查。對(duì)天車(chē)、猴臺(tái)、指梁，死繩固定器、轉(zhuǎn)盤(pán)、鉆機(jī)、鉆桿盒大梁、立管臺(tái)、二層臺(tái)的固定情況，由井隊(duì)安全員每周檢查一次。對(duì)查出的問(wèn)題，要立即組織整改。

(4)不準(zhǔn)隨便割、拆、換井架的橫梁、拉筋、螺絲、卡子、零件、附件。(5)下套管之前對(duì)井架進(jìn)行全面檢查、整改，鉆具要分立兩邊矗立，盡可能使井架受力平衡。要封閉好指梁，防止大繩進(jìn)入。下完套管時(shí)，若發(fā)現(xiàn)井架無(wú)安全保障，應(yīng)立即將套管坐在轉(zhuǎn)盤(pán)上，停止活動(dòng)套管。注：1500米以上鉆具必須分靠井架兩邊，以防一邊立鉆具造成井架扭曲，沒(méi)有猴臺(tái)的立即整改安裝。

(二)天車(chē)和游車(chē)

天車(chē)和游車(chē)組成提升系統(tǒng)的滑輪系。作為定滑輪的天車(chē)改變力的方向，作為動(dòng)滑輪的游車(chē)起省力作用，減輕絞車(chē)的負(fù)荷，從而使提升系統(tǒng)獲得很大的機(jī)械效能。

1．天車(chē)

天車(chē)一般是多個(gè)滑輪裝在同一根芯軸或兩根軸心線一致的芯軸上。現(xiàn)在的天車(chē)大都是滑輪通過(guò)滾柱軸承裝在一根芯軸上。芯軸一般是雙支承的，軸的直徑較大，芯軸的一端或兩端有黃油嘴，芯軸里有潤(rùn)滑油道。潤(rùn)滑脂從黃油嘴注入，以潤(rùn)滑軸承。常用的天車(chē)有TC—135、TC—130、TC—350、GF—400、TC—450、TC4—315等。

在天車(chē)工作前，必須有專(zhuān)人檢查天車(chē)輪的靈活性。各滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)靈活，無(wú)阻滯現(xiàn)象。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)滑輪時(shí)，其相鄰滑輪不應(yīng)隨著轉(zhuǎn)動(dòng)。所有連接必須固定牢靠，不得有松動(dòng)現(xiàn)象。各滑輪軸承應(yīng)定期逐個(gè)注滿(mǎn)潤(rùn)滑脂。天車(chē)軸及天車(chē)層底座應(yīng)固定牢靠；護(hù)罩和防條繩應(yīng)齊全完好，固定牢靠。當(dāng)出現(xiàn)頓鉆或提斷鉆具等事故時(shí)，應(yīng)仔細(xì)檢查鋼絲繩是否跳槽。滑輪槽嚴(yán)重磨損或偏磨時(shí)，應(yīng)視情況換位使用或更換滑輪。軸承溫度過(guò)高、發(fā)出噪聲或滑輪不穩(wěn)和抖動(dòng)時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取降溫措施和更換潤(rùn)滑脂或更換磨損的軸承?；営辛押刍蜉喚壢睋p時(shí)，嚴(yán)禁繼續(xù)使用，應(yīng)及時(shí)更換。

2．游車(chē)

游車(chē)的形狀為流線型，以防起下時(shí)掛碰二層臺(tái)上的外伸物。同時(shí)，游車(chē)要保證一定的重量，以便它在空載運(yùn)行時(shí)平穩(wěn)而垂直地下落?，F(xiàn)在，鉆機(jī)各型游車(chē)都是一根芯軸，滑輪在軸上排成一列，其結(jié)構(gòu)與天車(chē)相似。常用的游車(chē)有TC—135、YC—130、YC—350、MC—400、YC—450、YC—315等。

在游車(chē)工作前，應(yīng)檢查各滑輪是否旋轉(zhuǎn)靈活及各連接部件是否緊固。在工作時(shí)，因?yàn)槊總€(gè)滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)不一，滑輪應(yīng)定期“掉頭”使用，以使滑輪的磨損情況趨于平衡。每周應(yīng)將游車(chē)直放到鉆臺(tái)上仔細(xì)保養(yǎng)一次。保養(yǎng)時(shí)應(yīng)檢查下列內(nèi)容：各條油路是否通暢；鋼絲繩是否碰磨護(hù)罩；各固定螺栓有無(wú)松動(dòng)；焊接鋼板的焊縫有無(wú)裂紋等。各軸承應(yīng)每周注潤(rùn)滑油一次，注油時(shí)注至少量油脂擠出軸承外面為止。冬季，在寒冷地區(qū)，應(yīng)使用防凍潤(rùn)滑脂。搬運(yùn)游車(chē)時(shí)，應(yīng)用起重機(jī)吊掛上橫梁頂部的游車(chē)鼻子，不允許放在地面上拖運(yùn)。

(三)大鉤

大鉤是提升系統(tǒng)的重要設(shè)備，它的功用是在正常鉆進(jìn)時(shí)懸掛水龍頭和鉆具，在起下鉆時(shí)懸掛吊環(huán)起下鉆具，完成起吊重物、安放設(shè)備及起放井架等輔助工作。目前使用的大鉤有兩大類(lèi)。一類(lèi)是單獨(dú)的大鉤，其提環(huán)掛在游車(chē)的吊環(huán)上，可與游車(chē)分開(kāi)拆裝，如DG—130型大鉤；另一類(lèi)是將游車(chē)和大鉤做成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)的游車(chē)大鉤，如MC—400型游車(chē)大鉤。為防止水龍頭提環(huán)從大鉤中脫出，在鉤口處裝有安全鎖體、滑塊、拔塊、彈簧座及彈簧等構(gòu)成的安全鎖緊裝置。為懸掛吊環(huán)和提放鉆具，鉤身壓裝軸及掛吊環(huán)軸用耳環(huán)閉鎖，用止動(dòng)板防止兩支撐軸移動(dòng)。鉤身與鉤桿用軸銷(xiāo)連接，鉤身可繞軸銷(xiāo)轉(zhuǎn)一定角度。常用的大鉤有DC—130、DG—350、MC—400、MC—200等。

(四)絞車(chē)

絞車(chē)是構(gòu)成提升系統(tǒng)的主要設(shè)備，是組成一部鉆機(jī)的核心部件，是鉆機(jī)的主要工作機(jī)械之一。其功用是：提供幾種不同的起升速度和起重量，滿(mǎn)足起下鉆具和下套管的需要；懸掛鉆具，在鉆進(jìn)過(guò)程中送鉆和控制鉆壓；利用絞車(chē)的貓頭機(jī)構(gòu)上、卸鉆具螺紋；作為轉(zhuǎn)盤(pán)的變速機(jī)構(gòu)和中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；當(dāng)采用整體起升式井架時(shí)用來(lái)起放井架；當(dāng)絞車(chē)帶撈砂滾筒時(shí)，還擔(dān)負(fù)著提取巖心筒、試油等項(xiàng)工作；幫助安裝鉆臺(tái)設(shè)備，完成其他輔助工作。常用的JC—50D型絞車(chē)為內(nèi)變速、墻板式、全密閉四軸絞車(chē)，JC—45型絞車(chē)是五軸絞車(chē)，JC—14．5型絞車(chē)是三軸絞車(chē)。絞車(chē)一般由絞車(chē)傳動(dòng)部分、提升部分、轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)箱部分、控制部分、潤(rùn)滑部分和剎車(chē)機(jī)構(gòu)等組成。

絞車(chē)的剎車(chē)機(jī)構(gòu)由控制部分(剎把)、傳動(dòng)部分(剎車(chē)曲軸)、制動(dòng)部分(剎帶、剎車(chē)鼓)、輔助部分(平衡梁)和剎車(chē)氣缸等組成，它的任務(wù)是控制下放速度或停止被下放載荷所帶動(dòng)的滾筒的旋轉(zhuǎn)速度，以達(dá)到調(diào)節(jié)鉆壓、送進(jìn)鉆具、懸掛鉆具的目的。為此，要求剎車(chē)裝置能平穩(wěn)送鉆、靈活省力和安全可靠。

絞車(chē)的輔助剎車(chē)機(jī)構(gòu)有水剎車(chē)和電磁剎車(chē)兩種。電磁剎車(chē)又可分為感應(yīng)式電磁剎車(chē)和磁粉式電磁剎車(chē)。影響水剎車(chē)制動(dòng)力矩的主要因素有：水剎車(chē)尺寸愈大，則制動(dòng)力矩愈大；葉片越多，則制動(dòng)力矩越大；水剎車(chē)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越高，則水的流量越大；水剎車(chē)內(nèi)液面越高，則制動(dòng)力矩越大。所以，現(xiàn)場(chǎng)一般采用分級(jí)調(diào)水位的辦法，來(lái)改變制動(dòng)力矩的大小。使用水剎車(chē)時(shí)的安全技術(shù)要求主要有： 電磁剎車(chē)的尺寸和外型跟水剎車(chē)類(lèi)似，它跟滾筒軸的連接方法也相同。當(dāng)交流電通過(guò)整流器(變成直流電)和變阻器(改變和控制電流)通至電磁剎車(chē)線圈時(shí)，線圈變成電磁鐵而產(chǎn)生磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子通過(guò)磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子里面產(chǎn)生渦流電，從而在線圈和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生阻力(制動(dòng)力)剎車(chē)。阻力的大小直接隨電流的大小而變化。司鉆通過(guò)調(diào)節(jié)變阻器來(lái)控制電流的大小，改變電磁剎車(chē)的制動(dòng)力矩。防碰天車(chē)裝置是控制頂天車(chē)的一套應(yīng)急剎車(chē)系統(tǒng)。常用的防碰天車(chē)裝置有兩種形式：一種為重錘式；另一種為過(guò)卷閥式。重錘式防碰天車(chē)工作原理：在天車(chē)以下的適當(dāng)位置通過(guò)井架安裝一根直徑6．4mm鋼絲繩作為限位繩，其下端用一只三通氣開(kāi)關(guān)與重錘相連，重錘與提環(huán)相連，提環(huán)與2．5～3mm開(kāi)口相連，開(kāi)口銷(xiāo)與限位繩相連。當(dāng)游車(chē)上行碰到限位繩時(shí)，重錘與提環(huán)上的開(kāi)口銷(xiāo)脫落使氣開(kāi)關(guān)工作，常開(kāi)繼氣器切斷高、低速離合器氣源，同時(shí)高壓氣直接進(jìn)入剎車(chē)汽缸緊急剎車(chē)，使游車(chē)不能繼續(xù)上行。過(guò)卷閥式防碰天車(chē)工作原理：過(guò)卷閥固定在絞車(chē)前部滾筒上部的絞車(chē)橫梁上，橫梁上有滑動(dòng)槽，過(guò)卷閥可在滑動(dòng)槽內(nèi)左、右移動(dòng)。當(dāng)滾筒在纏繩過(guò)程中纏至游車(chē)相應(yīng)升高到某一限定的高度時(shí)，纏在滾筒上的鋼絲繩就會(huì)碰上過(guò)卷閥的套筒，套筒帶動(dòng)球桿偏擺，使過(guò)卷閥的氣路接通。一路氣進(jìn)入司鉆控制臺(tái)內(nèi)的常開(kāi)兩用繼氣器，使常開(kāi)兩用繼氣器關(guān)閉，這樣就切斷了滾筒高、低速離合器的氣源，離合器通過(guò)快速放氣閥放氣，使?jié)L筒停止工作。另一路氣經(jīng)換向閥和快速放氣閥，進(jìn)入剎車(chē)汽缸，帶動(dòng)剎把下落，剎住滾筒，使游車(chē)停止上升，避免碰撞天車(chē)。

絞車(chē)的使用安全技術(shù)要求主要有：

(1)下鉆時(shí)，為節(jié)約時(shí)間，合理地利用絞車(chē)功率，應(yīng)根據(jù)大鉤負(fù)荷，按規(guī)定選擇合理的起升速度和擋位。

(2)鏈條是絞車(chē)的主要傳動(dòng)件，更換鏈條時(shí)應(yīng)整盤(pán)更換。(3)掛合換檔離合器時(shí)，動(dòng)作要平穩(wěn)，嚴(yán)禁猛烈撞擊。(4)絞車(chē)傳動(dòng)軸未停止轉(zhuǎn)動(dòng)前不得改變傳動(dòng)方向。(5)掛合氣胎離合器時(shí)動(dòng)作要平穩(wěn)。

(6)在上提鉆具的過(guò)程中需要?jiǎng)x車(chē)時(shí)，必須先摘開(kāi)低速或高速氣胎離合器。(7)下鉆過(guò)程中嚴(yán)禁用水或油澆剎車(chē)鼓，以免造成剎車(chē)鼓龜裂或剎車(chē)失靈。(8)起下鉆前應(yīng)先檢查防碰天車(chē)。

(9)絞車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中護(hù)罩必須整齊、裝牢，嚴(yán)禁在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中從事加注潤(rùn)滑脂或潤(rùn)滑油等進(jìn)入絞車(chē)內(nèi)部或靠近運(yùn)轉(zhuǎn)部位的作業(yè)。

(10)剎把在40～50°應(yīng)能剎住。在負(fù)載條件下不得調(diào)節(jié)剎帶。

(11)遇到游車(chē)下放速度過(guò)慢、剎帶離不開(kāi)剎車(chē)轂的情況時(shí)，應(yīng)設(shè)法調(diào)節(jié)，但不允許用撬杠撬剎帶。

(12)每班應(yīng)檢查一次活繩端固定情況。

(五)鉆井用鋼絲繩

鉆機(jī)游動(dòng)系統(tǒng)所用的鋼絲繩稱(chēng)為大繩。它起著懸吊游車(chē)、大鉤及傳遞絞車(chē)動(dòng)力的作用。由于鋼絲繩運(yùn)動(dòng)頻繁、速度高、負(fù)荷大，并承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、擠壓、沖擊、振動(dòng)等復(fù)雜應(yīng)力的作用。

鋼絲繩按繩中鋼絲捻成股和股捻成繩的方向來(lái)分，通常分為右旋和左旋兩種。按絲捻成股和股捻成繩的方法來(lái)分，通常分為順捻(股中鋼絲的捻向與股的捻向相同，一般只作拖拉或牽引繩)、逆捻(股中鋼絲的捻向與股的捻向相反，適用于提升設(shè)備)和混捻(鋼絲繩的各股中既有順捻，也有逆捻)三種。

鋼絲繩由于承受復(fù)雜應(yīng)力的作用，而且這些應(yīng)力與滑輪和滾筒直徑、鋼絲繩結(jié)構(gòu)、鋼絲繩潤(rùn)滑和操作條件密切相關(guān)。因此，使用時(shí)要滿(mǎn)足其破斷拉力和安全系數(shù)的要求(表2—1，表2—2)。

表2—1 鉆井用鋼絲繩安全系數(shù)表

表2—2 常用鋼絲繩破斷拉力表

鋼絲繩有一整股斷裂或在一節(jié)距上斷絲數(shù)量達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)予以更換，見(jiàn)表2—3。

表2—3鋼絲繩報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)表

鋼絲繩的使用安全技術(shù)要求主要有：

(1)待用的鋼絲繩必須纏繞在滾筒上。倒出時(shí)必須繃緊，避免打結(jié)。彎曲的鋼絲繩應(yīng)用人力拉直，禁止用錘子或其他工具敲擊。

(2)使用時(shí)勿使鋼絲繩與井架任何部位相摩擦。

(3)切割鋼絲繩時(shí)，應(yīng)先用軟鐵絲綁好兩端，再用氣割或剁繩器切斷。(4)卡繩卡時(shí)，兩繩卡之間的距離應(yīng)不小于繩徑的6倍。特殊繩頭卡固，可根據(jù)情況調(diào)整距離。

(5)絞車(chē)大繩每周應(yīng)檢查一次潤(rùn)滑狀態(tài)，如浸油麻芯被擠出時(shí)，應(yīng)立即換用新的鋼絲繩。

(6)大繩在絞車(chē)滾筒上必須始終排列整齊(最好使用鋼絲繩排繩器)。(7)大繩加載操作要平穩(wěn)柔和，以減少鋼絲繩所受的沖擊載荷。(8)倒大繩時(shí)，應(yīng)使新繩從滾筒上旋轉(zhuǎn)下放，不允許鋼絲繩扭勁。(9)井深超過(guò)2000m以后，每次下鉆前，要檢查大繩的斷絲和磨損情況。

二、鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)

旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)盤(pán)和水龍頭兩大部分，其主要作用是在通過(guò)鉆具不斷向井底傳送鉆井液的同時(shí)，保證鉆具的旋轉(zhuǎn)。

(一)轉(zhuǎn)盤(pán)

轉(zhuǎn)盤(pán)主要由水平軸、轉(zhuǎn)臺(tái)、主軸承、殼體、方瓦及方補(bǔ)心等組成，其主要作用是帶動(dòng)鉆具旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和在起下鉆過(guò)程中懸持鉆具、卸開(kāi)鉆具螺紋以及在井下動(dòng)力鉆井時(shí)承受螺桿鉆具的反向扭矩。轉(zhuǎn)盤(pán)的動(dòng)力經(jīng)水平軸上法蘭或鏈輪輸入，通過(guò)錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，借助轉(zhuǎn)臺(tái)通孔中的方瓦和方補(bǔ)心帶動(dòng)方鉆桿、鉆柱和鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)，方補(bǔ)心允許方鉆桿軸向自由滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)邊旋轉(zhuǎn)邊送進(jìn)。常用轉(zhuǎn)盤(pán)的主要有ZP—520、ZP—271／

2、MRL—271／

2、ZP—445、ZP—371／2等型號(hào)。使用轉(zhuǎn)盤(pán)前，應(yīng)按規(guī)定檢查機(jī)油的油質(zhì)、油量，并使其符合要求。轉(zhuǎn)盤(pán)啟動(dòng)前，其鎖緊裝置上的操縱桿或手柄應(yīng)不在鎖緊位置。啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)前，應(yīng)檢查軸上的密封圈密封是否可靠、轉(zhuǎn)盤(pán)鏈條護(hù)罩或萬(wàn)向軸護(hù)罩是否齊全、牢靠。啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)要平穩(wěn)操作，啟動(dòng)后要檢查轉(zhuǎn)臺(tái)是否跳動(dòng)，聲音是否正常。每班應(yīng)至少檢查一次轉(zhuǎn)盤(pán)的固定情況。在鉆進(jìn)和起下鉆過(guò)程中，應(yīng)避免猛蹩、猛頓，嚴(yán)禁使用轉(zhuǎn)盤(pán)崩扣。新轉(zhuǎn)盤(pán)使用一個(gè)月應(yīng)更換機(jī)油，以后每使用三個(gè)月?lián)Q油一次。防跳軸承和鎖緊裝置上的銷(xiāo)軸每月應(yīng)至少注入一次潤(rùn)滑脂。

(二)水龍頭

在一部鉆機(jī)中，水龍頭既是旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的設(shè)備，又是循環(huán)系統(tǒng)的一個(gè)部件。它懸掛于大鉤之下，上接有水龍帶，下接方鉆桿。在鉆進(jìn)時(shí)，懸掛并承受井內(nèi)鉆柱的全部重量，并將鉆柱與水龍帶連接起來(lái)，構(gòu)成鉆井液循環(huán)通道。

水龍頭主要由固定、旋轉(zhuǎn)和密封部分組成。常用的水龍頭有CH—400、SL—450、SL—130、SL—135等型號(hào)。現(xiàn)場(chǎng)使用的兩用水龍頭，是在一般水龍頭的基礎(chǔ)上，增加了旋扣裝置。旋扣裝置由氣馬達(dá)、伸縮機(jī)構(gòu)及氣路系統(tǒng)組成，接單根時(shí)，由氣馬達(dá)通過(guò)齒輪帶動(dòng)中心管旋轉(zhuǎn)。

新水龍頭使用前必須按高于鉆進(jìn)中最大工作壓力1～2MPa的泵壓試壓15min，以不滋、不漏為合格。水龍頭在搬運(yùn)過(guò)程中，中心管必須帶護(hù)絲。使用前，應(yīng)按油池的油尺標(biāo)記加足機(jī)油，并對(duì)沖管盤(pán)根盒和上、下機(jī)油盤(pán)根盒、提環(huán)銷(xiāo)加注潤(rùn)滑脂，并檢查上、下盤(pán)根盒壓蓋、沖管盤(pán)根盒是否上緊，用鏈鉗轉(zhuǎn)動(dòng)中心管，確認(rèn)無(wú)阻卡后方可使用。使用新水龍頭或長(zhǎng)期停用的水龍頭時(shí)，必須先慢后快，用Ⅰ檔啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，待轉(zhuǎn)動(dòng)靈活后再提高轉(zhuǎn)速。對(duì)新的水龍頭或修理后第一次使用的水龍頭，在使用滿(mǎn)200h后應(yīng)更換潤(rùn)滑油。工作中，每班應(yīng)檢查一次油位，并使之不得低于油標(biāo)尺的最低刻度線。每?jī)蓚€(gè)月應(yīng)更換一次潤(rùn)滑油。工作中，應(yīng)在沒(méi)有泵壓的情況下，每班加注一次黃油。在水龍頭運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，要隨時(shí)檢查沖管密封盤(pán)根盒處是否刺漏鉆井液、機(jī)油盤(pán)根處是否溢漏機(jī)油、水龍頭殼體是否溫度過(guò)高(油溫不得超過(guò)70℃)、沖管螺紋壓帽是否上緊、鵝頸管與水龍帶連接油壬是否刺漏。接單根或起鉆前，應(yīng)檢查沖管盤(pán)根磨損情況及盤(pán)根壓帽的松緊程度?？焖巽@進(jìn)或嚴(yán)重跳鉆時(shí)，應(yīng)檢查鵝頸管法蘭連接螺栓的固定情況?，F(xiàn)在，石油鉆井已部分使用頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)是集轉(zhuǎn)盤(pán)、水龍頭為一體，用電動(dòng)鉆機(jī)作旋轉(zhuǎn)鉆井動(dòng)力，并能隨提升系統(tǒng)而升降的鉆井旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，是對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)鉆井的一次重大改進(jìn)。具有轉(zhuǎn)盤(pán)鉆無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如可接立柱鉆進(jìn)、減少2／3的接單根時(shí)間、能倒劃眼和下鉆劃眼、起鉆時(shí)可旋轉(zhuǎn)鉆桿和繼續(xù)循環(huán)鉆井液、鉆柱可順利取出縮徑井段、可以不接方鉆桿即可鉆過(guò)橋塞點(diǎn)和縮徑點(diǎn)、上、卸扣扭矩得到控制、采用鉆井電機(jī)接卸鉆桿和鉆進(jìn)、操作人員只需打背鉗、鉆臺(tái)上只有平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)的鉆桿、起下鉆時(shí)在井架內(nèi)任何高度的位置隨時(shí)都可以將主驅(qū)動(dòng)軸同鉆柱上扣和關(guān)井等。

三、鉆機(jī)的循環(huán)系統(tǒng)

鉆機(jī)的循環(huán)系統(tǒng)主要包括鉆井泵、地面管匯、鉆井液凈化設(shè)備等。在井下動(dòng)力鉆井中，循環(huán)系統(tǒng)還擔(dān)負(fù)著傳遞動(dòng)力的任務(wù)。

(一)鉆井泵

鉆井泵的作用是為鉆井液的循環(huán)提供必要的能量，以一定的壓力和流量，將鉆井液輸進(jìn)鉆具，完成整個(gè)循環(huán)過(guò)程。常用的鉆井泵有NB—600、2PN—1258、3NB—900、3NB—1000、SJ3NB—1300、3NB—1300、3NB—1600型等，前兩個(gè)是雙缸雙作用泵，后三個(gè)是三缸單作用泵。

目前使用最廣泛的鉆井泵的空氣包是球形隔膜式預(yù)壓空氣包?？諝獍淖饔檬菧p小因鉆井泵瞬時(shí)排量變化而產(chǎn)生的壓力波動(dòng)，使泵壓平穩(wěn)，保護(hù)設(shè)備不致因劇烈震動(dòng)而造成損壞?？諝獍z囊內(nèi)要求充氮?dú)饣蚨栊詺怏w，在沒(méi)有氮?dú)饣蚨栊詺怏w的情況下可用空氣代替，嚴(yán)禁充入氧氣或可燃?xì)怏w。充氣壓力為最高工作壓力的20％～30％。

鉆井泵常用的安全閥有銷(xiāo)釘式、杠桿銷(xiāo)釘式和彈簧式安全閥三種。銷(xiāo)釘式安全閥是利用不同直徑的銷(xiāo)釘來(lái)限制過(guò)高泵壓的裝置，當(dāng)泵壓達(dá)到銷(xiāo)釘所限制的壓力時(shí)，銷(xiāo)釘被剪斷，鉆井液從閥的泄壓口排出，泵壓回零，從而起到安全保護(hù)作用。杠桿銷(xiāo)釘式安全閥使用的銷(xiāo)釘是同一直徑，靠移動(dòng)銷(xiāo)釘在不同銷(xiāo)孔中的位置來(lái)改變力臂距離，從而調(diào)節(jié)安全閥的壓力，達(dá)到限制泵壓的目的。彈簧式安全閥是利用彈簧的作用設(shè)計(jì)的一種安全閥。當(dāng)泵壓超過(guò)彈簧的壓力時(shí)，彈簧被壓縮，泄壓口被打開(kāi)，鉆井液從泄壓口排出，泵壓下降。當(dāng)泵壓降至低于彈簧壓力時(shí)，閥門(mén)在彈簧力的作用下自動(dòng)關(guān)閉。調(diào)節(jié)彈簧壓力的大小，就可達(dá)到限制不同泵壓的目的。安全閥在安裝時(shí)，所有螺絲必須安裝齊全，緊固牢靠。泄水管應(yīng)固定牢，并使用管徑不小于60mm的無(wú)縫鋼管，出口彎度應(yīng)大于150°，嚴(yán)禁指向工人經(jīng)常工作和走動(dòng)的地方。安全閥銷(xiāo)釘規(guī)格必須符合標(biāo)準(zhǔn)，不得以其他材料代替。彈簧式安全閥應(yīng)按照限壓標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試合格。安全閥及泄水管不得堵塞。嚴(yán)禁以任何借口不裝安全閥。開(kāi)泵前應(yīng)檢查安全閥是否符合使用要求。開(kāi)泵時(shí)，泵房人員必須遠(yuǎn)離安全閥及泄水管。冬季開(kāi)泵前應(yīng)對(duì)安全閥及泄水管進(jìn)行預(yù)熱。每口井開(kāi)鉆前，必須將安全閥拆下保養(yǎng)，以防銹死。對(duì)安全閥應(yīng)定期校驗(yàn)。

開(kāi)泵前，除了要檢查安全閥和壓力表以外，應(yīng)檢查各連接螺絲是否上緊，潤(rùn)滑油是否加夠；高低壓管匯各種閘門(mén)是否開(kāi)關(guān)正確；皮帶輪(鏈輪、萬(wàn)向軸)護(hù)罩的固定是否齊全、牢靠；冷卻水(油)道是否暢通；空氣包所充氣體及壓力是否符合要求。開(kāi)泵時(shí)，必須與有關(guān)操作人員聯(lián)系，確認(rèn)無(wú)誤操作人員要密切注意泵壓表的壓力變化，循環(huán)未正常前不許離開(kāi)氣開(kāi)關(guān)。非工作人員應(yīng)離開(kāi)泵房。工作人員應(yīng)離開(kāi)危險(xiǎn)區(qū)域。在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，要經(jīng)常檢查泵壓表的變化，檢查泵各部位有無(wú)響聲，經(jīng)常檢查十字頭滑板油孔及拉桿盤(pán)根冷卻潤(rùn)滑流道是否暢通，觀察拉桿盤(pán)根有無(wú)刺漏現(xiàn)象，并檢查活塞和進(jìn)、排水閥有無(wú)刺、漏現(xiàn)象。開(kāi)泵后因出現(xiàn)故障若要修泵時(shí)，須摘開(kāi)帶泵離合器，掛標(biāo)示牌或有專(zhuān)人監(jiān)護(hù)氣開(kāi)關(guān)，以免誤操作。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，各軸承部位溫度最高不得超過(guò)80℃。修泵時(shí)，應(yīng)關(guān)閉高壓閘門(mén)，防止鉆井液倒流堵塞鉆頭水眼。

(二)鉆井液凈化設(shè)備

鉆井液凈化設(shè)備的主要作用是使從井內(nèi)返出的鉆井液能得到充分的凈化。鉆井液凈化設(shè)備主要包括振動(dòng)篩、旋流除砂器、離心分離機(jī)、除氣器、循環(huán)罐和攪拌器等。

四、鉆機(jī)的動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng)

動(dòng)力設(shè)備和傳動(dòng)系統(tǒng)是鉆機(jī)的兩大組成部分。動(dòng)力設(shè)備提供各工作機(jī)需要的動(dòng)力，而傳動(dòng)系統(tǒng)則將動(dòng)力機(jī)和各工作機(jī)聯(lián)系起來(lái)，將動(dòng)力傳遞并分配給各工作機(jī)。

(一)動(dòng)力設(shè)備

目前，鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)類(lèi)型主要有柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)、柴油機(jī)—液力驅(qū)動(dòng)、柴油機(jī)—(交)直流電驅(qū)動(dòng)和工業(yè)電網(wǎng)電驅(qū)動(dòng)四類(lèi)。我國(guó)石油礦場(chǎng)多采用柴油機(jī)作動(dòng)力，即使是電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)，它的發(fā)電機(jī)仍是由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)。一些最大的陸地和海洋用深井鉆機(jī)一般還是由柴油機(jī)來(lái)直接的或間接的驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，然后由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)鉆機(jī)的各個(gè)設(shè)備或部件。

柴油機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)和停車(chē)安全要求主要有：

(1)柴油機(jī)的啟動(dòng)：打開(kāi)氣源閥門(mén)，將油門(mén)手柄大約調(diào)到怠速范圍內(nèi)；按下自動(dòng)停車(chē)扳桿手柄，使自動(dòng)停車(chē)裝置撥叉與齒條上的檔塊脫開(kāi)，使油泵齒條處于供油位置；按下啟動(dòng)按鈕，預(yù)供油泵開(kāi)始泵油，當(dāng)油壓達(dá)到規(guī)定的壓力時(shí)使氣馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)啟動(dòng)。每次啟動(dòng)時(shí)間不得超過(guò)15s。如三次不能啟動(dòng)，則應(yīng)查明原因；啟動(dòng)后，應(yīng)立即松開(kāi)啟動(dòng)按鈕，并用停車(chē)手柄控制齒條，以免轉(zhuǎn)速瞬時(shí)上升；待柴油機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到怠速正常后，松開(kāi)自動(dòng)停車(chē)手柄，關(guān)閉氣源閥門(mén)，并觀察儀表所指示的參數(shù)；用電馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)，首先用手動(dòng)預(yù)供油泵泵油，按下啟動(dòng)按鈕，使馬達(dá)帶動(dòng)柴油機(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)(每次啟動(dòng)時(shí)間不得超過(guò)5s，如三次不能啟動(dòng)，應(yīng)查明原因)。

(2)柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)：柴油機(jī)啟動(dòng)后應(yīng)先空載運(yùn)行，并檢查機(jī)油壓力及水泵供水是否正常；柴油機(jī)外觀狀況不得有漏油、漏水、漏氣現(xiàn)象，所有零件固定牢固；排氣管及呼吸器排煙正常，無(wú)異常聲響；柴油機(jī)帶上負(fù)荷后，即投入了正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)應(yīng)注意儀表板上各儀表的數(shù)值；柴油機(jī)連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，負(fù)載不得超出規(guī)定的持續(xù)功率；當(dāng)連續(xù)運(yùn)行不超過(guò)12h時(shí)，負(fù)載不得超過(guò)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)功率；新機(jī)初期運(yùn)行50h后，應(yīng)更換全部機(jī)油并清洗油底殼和機(jī)油濾清器。

(3)柴油機(jī)的停車(chē)：停車(chē)的具體步驟是卸去負(fù)荷，逐漸降低轉(zhuǎn)速，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)約5min，使各部分慢慢冷卻到40℃以下，再將停車(chē)手柄扳到停車(chē)位置。正常情況下嚴(yán)禁帶負(fù)荷停車(chē)。冬季停車(chē)后，若長(zhǎng)時(shí)間不用，應(yīng)適時(shí)放掉冷卻水；若環(huán)境溫度低于機(jī)油凝固點(diǎn)時(shí)，也應(yīng)放出機(jī)油。在特殊情況下緊急停車(chē)后，應(yīng)立即打開(kāi)氣缸蓋放氣螺塞，用人力盤(pán)車(chē)2～3圈。

(二)傳動(dòng)系統(tǒng)

由動(dòng)力機(jī)到工作機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，有的很簡(jiǎn)單，如單獨(dú)驅(qū)動(dòng)；有的則比較復(fù)雜，有各種并車(chē)、變速、倒車(chē)機(jī)構(gòu)。不可調(diào)速的動(dòng)力機(jī)不能滿(mǎn)足絞車(chē)或轉(zhuǎn)盤(pán)的要求，傳動(dòng)系統(tǒng)就是要解決變速變矩的問(wèn)題。

鉆機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的基本功用是將動(dòng)力機(jī)發(fā)出的動(dòng)力分別傳送給各工作機(jī)，即絞車(chē)、轉(zhuǎn)盤(pán)、鉆井泵等，主要解決增矩減速、變矩變速、并車(chē)、正倒車(chē)以及傳動(dòng)脫離或掛合問(wèn)題。

鉆機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的總體布置有統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)(如大慶130型、ZJ45型鉆機(jī))、分組驅(qū)動(dòng)(如車(chē)裝鉆機(jī))和單獨(dú)驅(qū)動(dòng)(電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī))三種形式。

傳動(dòng)系統(tǒng)各傳動(dòng)部分護(hù)罩必須完好，固定牢靠。機(jī)房四周欄桿要安裝齊全，固定牢靠，梯子穩(wěn)固且有光滑的扶手。

(四)電傳動(dòng)系統(tǒng)(以ZJ50D鉆機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)為例)

石油鉆機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)由多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)出50Hz、600V的交流電，經(jīng)SCR傳動(dòng)柜整流為0V～750V直流電去驅(qū)動(dòng)絞車(chē)、轉(zhuǎn)盤(pán)和鉆井泵；經(jīng)MCC控制柜變交流600V為380V／220V去驅(qū)動(dòng)鉆井輔機(jī)及提供井場(chǎng)照明。

電傳動(dòng)系統(tǒng)的使用安全技術(shù)要求主要有：(1)應(yīng)隨時(shí)檢查SCR房、MCC房?jī)?nèi)的制冷設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，確保房?jī)?nèi)溫度不高于27℃，以免各電器元件因溫度升高而失靈或損壞，環(huán)境溫度+20℃時(shí)，相對(duì)濕度不大于90％。

(2)周?chē)h(huán)境中不應(yīng)有過(guò)量的酸、堿、鹽、腐蝕性氣體和爆炸性氣體；(3)SCR房重22T，MCC房重18T，吊裝時(shí)必須用兩臺(tái)吊車(chē)從房子兩端抬著吊裝，以免房子變形使房?jī)?nèi)電器件受損。

(4)3臺(tái)發(fā)電機(jī)組及SCR房就位后，各房之間要連接好活動(dòng)翻版以防雨雪，每個(gè)房?jī)?nèi)必須配備滅火器和應(yīng)急燈，安裝符合防爆要求的電氣線路和照明燈。(5)管線槽要鋪設(shè)整齊，電纜線、氣管線、水管線要平整，對(duì)應(yīng)連接，不得接錯(cuò)。

(6)經(jīng)常檢查螺釘緊固部位是否正常。

(7)定期清理母線與支撐件(地線)間、插頭座的插針間和SCR的散熱器上的灰塵。

(8)平時(shí)要注意檢查保護(hù)電路是否正常。(9)定期檢查和清理電動(dòng)機(jī)的空氣過(guò)濾器和碳刷。

(10)每班必須檢查開(kāi)關(guān)、指示燈是否正常；熔斷器是否正常；風(fēng)機(jī)和空調(diào)是否工作正常；發(fā)電機(jī)負(fù)荷分配是否均衡。

(11)每月應(yīng)檢查所有接線端子的螺釘是否松動(dòng)；導(dǎo)線有無(wú)磨破；保護(hù)電路是否正常；

電接點(diǎn)處有無(wú)異?，F(xiàn)象；繼電器工作是否正常；清除柜內(nèi)的灰塵情況。(12)每年應(yīng)停電進(jìn)行一次全面檢查

(13)當(dāng)發(fā)電機(jī)組不運(yùn)行時(shí)，務(wù)必將發(fā)電柜上的“運(yùn)行”開(kāi)關(guān)旋至“停機(jī)”位置，以保證蓄電池不致放電。特別是鉆機(jī)搬運(yùn)過(guò)程中，必須保證“運(yùn)行”開(kāi)關(guān)處在“停機(jī)”位置。

司鉆電控臺(tái)的使用安全要求主要有：

(1)一般情況下不要打開(kāi)箱門(mén)。遇到陰雨潮濕的天氣時(shí)，可打開(kāi)加熱器，使司鉆電控臺(tái)內(nèi)保持干燥。每隔一段時(shí)間檢查司鉆電控臺(tái)的密封情況、元器件的銹蝕情況、儀表板上指示燈的好壞，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)排除。

(2)絞車(chē)、鉆井泵一般采用雙電機(jī)方式工作，僅在某電機(jī)或相應(yīng)的傳動(dòng)箱有故障時(shí)才可單電機(jī)工作。(3)轉(zhuǎn)盤(pán)不能雙電機(jī)工作。根據(jù)需要，司鉆可以隨時(shí)改變轉(zhuǎn)盤(pán)最大扭矩限制值。將“轉(zhuǎn)盤(pán)扭矩限制”旋鈕轉(zhuǎn)到不同位置，使轉(zhuǎn)矩限制值在額定轉(zhuǎn)矩值范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，“轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)矩表”指示出相應(yīng)的工作轉(zhuǎn)矩電流值。

(4)若要改變絞車(chē)／轉(zhuǎn)盤(pán)的運(yùn)行方向，首先應(yīng)把給定手輪轉(zhuǎn)到“零”位，然后把“工作選擇”開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到“?！蔽唬俎D(zhuǎn)到相反的位置。系統(tǒng)自檢后，再轉(zhuǎn)動(dòng)給定手輪，使絞車(chē)／轉(zhuǎn)盤(pán)反向運(yùn)行。

(5)不管司鉆操作鉆井泵、絞車(chē)還是轉(zhuǎn)盤(pán)，一定要監(jiān)視功率百分表指針?biāo)诘膮^(qū)域。若指針指在綠區(qū)，表示發(fā)電機(jī)組工作在最佳工況區(qū)；若長(zhǎng)期指在黃區(qū)，則表示發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷太輕，如果此時(shí)至少有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，可通知電工停掉一臺(tái)機(jī)組；若指針指在紅區(qū)，表示發(fā)電機(jī)組負(fù)荷太重，司鉆應(yīng)減負(fù)荷并通知電工再并一臺(tái)機(jī)組，否則，可能會(huì)造成“高負(fù)荷”故障。

(6)絞車(chē)、轉(zhuǎn)盤(pán)、鉆井泵，如果長(zhǎng)時(shí)間不用，可通知崗位人員斷開(kāi)相應(yīng)的傳動(dòng)箱主斷路器。

五、鉆機(jī)的氣控系統(tǒng)

鉆機(jī)的控制系統(tǒng)按控制方式分為機(jī)械控制、氣動(dòng)控制、液壓控制、電控制及綜合控制等幾種(目前最常用的是氣動(dòng)控制)，氣控系統(tǒng)主要由供氣機(jī)構(gòu)、發(fā)令機(jī)構(gòu)、傳令機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)四個(gè)部分組成。主要功能是控制柴油機(jī)的啟動(dòng)、停車(chē)、調(diào)速和聯(lián)動(dòng)機(jī)并車(chē)與停車(chē)；控制絞車(chē)換檔及絞車(chē)、轉(zhuǎn)盤(pán)、鉆井泵的啟動(dòng)與停止；控制絞車(chē)、轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向；控制滾筒剎車(chē)、貓頭的運(yùn)轉(zhuǎn)與停止；控制氣動(dòng)卡瓦、液氣大鉗、氣動(dòng)旋扣器、頂部驅(qū)動(dòng)裝置等起下鉆操作機(jī)械；控制氣動(dòng)絞車(chē)、防碰天車(chē)裝置、自動(dòng)送鉆裝置及井口防噴器裝置；控制空氣壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、除砂泵、離心泵、攪拌機(jī)等裝置；控制井架底座的升降、井架的起、放、緩沖作用。

鉆機(jī)的氣源設(shè)備由空氣壓縮機(jī)、壓縮空氣處理裝置(冷卻器、油水分離器、干燥器、除塵器)和貯氣罐三部分組成?？刂崎y有壓力控制閥、方向控制閥和流量控制閥三大類(lèi)。

鉆機(jī)氣控系統(tǒng)的使用安全技術(shù)要求主要有：(1)氣控系統(tǒng)的工作壓力應(yīng)保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。

(2)要防止壓縮空氣的漏失。在工作時(shí)，應(yīng)密切注意各氣控元件以及管線接頭等密封情況。在動(dòng)力機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不允許有空氣漏失聲，氣路系統(tǒng)的壓力降應(yīng)限制在允許的范圍內(nèi)。

六、鉆機(jī)的輔助設(shè)備及設(shè)施

鉆井施工現(xiàn)場(chǎng)的輔助設(shè)備和設(shè)施有輔助其中設(shè)備、電氣設(shè)備、消防設(shè)備、供水設(shè)備、防凍保溫設(shè)備和焊割設(shè)備等。

(一)輔助作業(yè)設(shè)備和設(shè)施

1．氣動(dòng)絞車(chē)

氣動(dòng)絞車(chē)是一種用活塞式氣馬達(dá)為動(dòng)力的單卷筒絞車(chē)。其使用安全技術(shù)要求主要有：

(1)使用前，應(yīng)檢查固定是否牢靠；鋼絲繩排列是否整齊；制動(dòng)裝置是否可靠；牙嵌離合器是否靈活。

(2)操作前，先將配氣手柄置于“升”、“降”位置，通過(guò)控制進(jìn)氣量檢查運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。

(3)分水濾氣器要經(jīng)常放水。

(4)油霧器要經(jīng)常加注6號(hào)或8號(hào)汽油機(jī)用機(jī)油，油面不得超過(guò)加油塞。(5)動(dòng)力箱內(nèi)夏天加入20號(hào)柴油機(jī)用機(jī)油，冬天加入10號(hào)汽油機(jī)用機(jī)油，一周檢查一次。油面高度為機(jī)油殼總高度的2／5為宜。軸承處每周注兩次黃油。

2．貓頭

兩個(gè)貓頭軸上的死貓頭，剛性地安裝在絞車(chē)貓頭軸的兩端，并與絞車(chē)貓頭軸一起旋轉(zhuǎn)，用于起下鉆的上卸扣和起吊重物。內(nèi)、外摩擦貓頭的滾筒用滾子軸承支承在貓頭軸上，通過(guò)安裝在滾筒一端法蘭內(nèi)的摩擦離合器控制滾筒的動(dòng)作，它能獨(dú)立地轉(zhuǎn)動(dòng)。外摩擦貓頭通常在起下鉆時(shí)用來(lái)擰緊要下人井內(nèi)的鉆具接頭絲扣；內(nèi)摩擦貓頭通常用在起鉆時(shí)卸松鉆具接頭絲扣。

貓頭操作是一項(xiàng)十分危險(xiǎn)的作業(yè)，稍有不慎就會(huì)造成人員傷亡或重大經(jīng)濟(jì)損失。隨著鉆井科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，頂部驅(qū)動(dòng)裝置、液氣大鉗、自動(dòng)上扣器、氣(電)動(dòng)小絞車(chē)等設(shè)備和設(shè)施已投入使用，貓頭終將被逐步淘汰。

貓頭的使用安全技術(shù)要求主要有：(1)貓頭表面應(yīng)平整、光滑，不能有溝槽，在旋轉(zhuǎn)的貓頭上不能有任何突出的物體，以免操作者被掛而受傷。在貓頭前面必須裝有擋繩器。

(2)操作者拉緊貓頭繩上卸扣之前，井口人員都要離開(kāi)鉗柄的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，嚴(yán)防鉗尾繩斷裂或繩卡滑脫而傷人。

(3)操作人員必須戴分指手套，衣服袖口、衣扣要系緊，頸部不許系圍巾。(4)操作者應(yīng)站在貓頭前0．6m處，斜對(duì)貓頭呈45°角，左腳在前，右腳在后，呈“T”字型步，身體站直，腳下無(wú)繩索和雜物。

(5)操作完畢應(yīng)立即退繩，不得留有貓頭繩在旋轉(zhuǎn)的貓頭軸上。

(6)任何情況下都不要在貓頭上用鋼絲繩。因?yàn)殇摻z繩纏繞到貓頭上時(shí)，可能會(huì)堆積或切入另一繩圈而被卡住，因而危及貓頭操作者或其他人員的生命安全。

(7)嚴(yán)禁用三擋車(chē)速度拉貓頭。

(8)嚴(yán)禁用直徑小于25．4mm的棕繩拉貓頭。

(9)嚴(yán)禁打結(jié)、有毛刺、繩股散亂和長(zhǎng)度不符合要求的棕繩上貓頭。(10)嚴(yán)禁用貓頭吊人進(jìn)行高空作業(yè)。(11)鉆機(jī)必須裝設(shè)亂貓頭緊急停車(chē)開(kāi)關(guān)。3．自動(dòng)送鉆裝置

自動(dòng)送鉆裝置具有適應(yīng)性廣，鉆壓波動(dòng)可控制在10kN以?xún)?nèi)，送鉆均勻，無(wú)沖擊，工作安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。在鉆遇地層溶洞時(shí)可避免鉆具快速下放，氣路系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能自動(dòng)剎車(chē)；全氣動(dòng)控制，體積小、重量輕、移運(yùn)性好；鉆進(jìn)時(shí)也可安裝，維修時(shí)不影響正常鉆進(jìn)，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

自動(dòng)送鉆裝置的使用安全技術(shù)要求主要有：

(1)死繩拉力傳感器應(yīng)“繃”在死繩端距死繩固定器600～800mm處。(2)有通過(guò)調(diào)節(jié)螺母松緊程度，使控制相上的雙針壓力表黑針讀數(shù)與指重表讀數(shù)一致。

(3)繩座上的排氣孔必須向下，防止污水及污物進(jìn)入。

(4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制箱應(yīng)固定安裝在剎把附近的司鉆操作臺(tái)側(cè)面或井架大腿上的適當(dāng)位置，做到既便于在調(diào)節(jié)過(guò)程中觀察指重表，又能保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)的鋼絲繩不與外界任何物體磨擦。(5)反饋裝置的安裝應(yīng)應(yīng)平放安裝，放氣孔朝下，避免水和臟物進(jìn)入，保證啟動(dòng)機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)不受任何阻擋。

(6)摩擦輪與滾筒輪緣不工作狀態(tài)時(shí)，間距應(yīng)保持在12-13mm。工作時(shí)能緊密接觸。

(7)剎把彈簧與剎把鏈卡的安裝，應(yīng)保證剎把彈簧軸線在與剎把轉(zhuǎn)動(dòng)平面平行的平面內(nèi)，同時(shí)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)鋼絲繩平行，均應(yīng)盡量與剎把成垂直狀態(tài)，且剎把彈簧和執(zhí)行機(jī)構(gòu)鋼絲繩掛上剎把鏈卡后，必須牢固而不致于滑脫。

(8)縮短反饋管線的長(zhǎng)度，架空的氣路管線應(yīng)捆扎固定，防止摩擦割斷。(9)剎把間隙盡量要小，避免出現(xiàn)空行程和剎帶單邊等現(xiàn)象。起下鉆后，應(yīng)及時(shí)調(diào)整剎把，滾筒和剎車(chē)系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)常保養(yǎng)。工作時(shí)，氣源壓力應(yīng)始終調(diào)節(jié)保持在0．5MPa。

(10)無(wú)論任何時(shí)候，在拉出“開(kāi)關(guān)”閥手柄之前，必須使“信號(hào)輸出壓力表”顯示為“0”，以防止發(fā)生溜鉆事故。

(11)起下鉆或其他非鉆進(jìn)時(shí)間切忌將“開(kāi)關(guān)”閥拉出，以免反饋裝置摩擦輪與變速轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒相摩擦而大量磨損。

(12)調(diào)節(jié)鉆壓時(shí)，應(yīng)注意觀察制重表。“鉆壓調(diào)節(jié)閥”的調(diào)節(jié)應(yīng)緩慢，切忌過(guò)猛，避免紅針壓力陡然降低，信號(hào)輸出壓力過(guò)大而發(fā)生溜鉆。

(13)正常鉆進(jìn)時(shí)，若發(fā)現(xiàn)鉆壓波動(dòng)過(guò)大，可適當(dāng)關(guān)小“鉆速調(diào)節(jié)”閥，鉆壓跟不上時(shí)，可適當(dāng)打開(kāi)此閥，一般情況下保持打開(kāi)約1／5圈的狀態(tài)。(14)剎把彈簧在自動(dòng)送鉆工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)保持適當(dāng)?shù)睦?，信?hào)輸出壓力在0．1MPa左右工作，即是處于較理想的工作狀態(tài)；若低于0~05MPa或高于0．15MPa時(shí)，則應(yīng)調(diào)節(jié)剎把彈簧，使其拉力相應(yīng)增加或減小。

(15)連接反饋裝置和控制箱的軟管長(zhǎng)度小于6m時(shí)，應(yīng)將控制箱內(nèi)的“反饋效果控制閥”打開(kāi)適當(dāng)開(kāi)度。軟管長(zhǎng)度超過(guò)m時(shí)，則不必打開(kāi)此閥。

(16)停止送鉆時(shí)，應(yīng)先將“開(kāi)關(guān)”閥手柄推進(jìn)，再調(diào)節(jié)“鉆壓調(diào)節(jié)閥”使紅針壓力升高大約0．05MPa，然后將執(zhí)行機(jī)構(gòu)鋼絲繩、剎把彈簧依次從剎把鏈卡上取下，使裝置停止工作。

4．氣動(dòng)卡瓦

氣動(dòng)卡瓦是代替手動(dòng)卡瓦、用于起下鉆時(shí)夾持井內(nèi)鉆具的機(jī)械裝置，具有使鉆具在任一位置時(shí)夾持牢靠，自動(dòng)定心，操作簡(jiǎn)便、安全等特點(diǎn)。起下鉆時(shí)，司鉆在提升鉆具的同時(shí)，應(yīng)踩下腳踏控制閥，壓縮空氣與氣缸氣管路連通，氣缸便推動(dòng)鉗體上升，卡瓦鉗口即與鉆具脫開(kāi)。松開(kāi)腳踏控制閥復(fù)位時(shí)，壓縮空氣與氣缸回氣管路連通，鉗體靠自重和氣壓下落，與此同時(shí)將吊起的鉆具緩慢放下，夾緊鉆具。在鉆具上提、下放過(guò)程中，不得松開(kāi)腳踏控制閥，鉆具座在卡瓦上的操作應(yīng)平穩(wěn)、緩慢，不得過(guò)猛以免造成沖擊，甚至卡瓦碎裂而落井。

5．手拉葫蘆

手拉葫蘆是一種使用簡(jiǎn)易、攜帶方便的手動(dòng)起重機(jī)械，具有使用安全，維護(hù)簡(jiǎn)便，機(jī)械效率高，手鏈拉力小，自重較輕，尺寸小，經(jīng)久耐用

第三篇：水力加壓技術(shù)在石油鉆井中的應(yīng)用

水力加壓技術(shù)在石油鉆井中的應(yīng)用

山東偉創(chuàng)石油技術(shù)有限公司

概 述

水力加壓技術(shù)是一項(xiàng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及其產(chǎn)品中的實(shí)用技術(shù)。根據(jù)其液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的原理研制的水力加壓裝置，應(yīng)用于石油天然氣鉆井作業(yè)中，可以在不消耗額外能量、不需要其它特殊設(shè)備的情況下，利用循環(huán)鉆井液產(chǎn)生的液壓力給鉆頭加壓，從而為鉆頭提供一個(gè)穩(wěn)定的鉆壓，有效地改變下部鉆具的受力狀態(tài)，改善鉆頭和鉆具的工作條件，達(dá)到加 快鉆井速度、延長(zhǎng)鉆頭、鉆具的使用壽命、減少井下事故、保證井身質(zhì)量、減輕司鉆勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。常規(guī)鉆井是靠鉆頭上部的鉆鋌重量給鉆頭加壓，為了獲得穩(wěn)定的鉆壓，需要司鉆小心翼翼地精心操作，均勻送鉆。采用液力加壓技術(shù)給鉆頭加壓，不但可使鉆頭獲得穩(wěn)定的鉆壓，而且還能起到吸震防跳、保護(hù)鉆頭鉆具、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送鉆、保證井身質(zhì)量等作用。是石油鉆井中一項(xiàng)投入小、效果明顯、容易操作的實(shí)用技術(shù)，值得推廣應(yīng)用。在20 世紀(jì)90 年代國(guó)外首先將液力加壓技術(shù)應(yīng)用于石油鉆井中。國(guó)內(nèi)應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)是在1996 年塔里木油田所鉆的和4井，在深部φ104.65mm小井眼中使用了美國(guó)貝克—休斯公司生產(chǎn)的85.73mm水力推進(jìn)器。隨后國(guó)內(nèi)西南石油學(xué)院、山東偉創(chuàng)石油技術(shù)有限公司等也開(kāi)始研制相應(yīng)工具，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)均取得了一定的效果。但是由于多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)此項(xiàng)技術(shù)了解較少，對(duì)其工作原理及井下鉆具受力情況仍有不同認(rèn)識(shí)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用的范圍有限等，因而使得該項(xiàng)優(yōu)越的技術(shù)不能廣泛推廣。下面結(jié)合試驗(yàn)水力加壓裝置的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，論述液力加壓裝置的工作原理，分析其使用前后鉆具在井下的受力狀態(tài)，總結(jié)其所起的作用，回答使用該裝置時(shí)人們可能存在的一些疑問(wèn)，提出現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的幾種鉆具組合。旨在為推廣應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

一、結(jié)構(gòu)與工作原理

1、基本結(jié)構(gòu)

如圖1-1所示：根據(jù)水力加壓原理研制的水力加壓裝置（單級(jí)）由上接頭、缸體（外筒）、活塞、心軸（花鍵軸）、花鍵體、下接頭等組成。其基本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造容易。

2、工作原理

水力加壓器在使用時(shí)連接在靠近鉆頭的下部鉆具中（上接鉆鋌，下接鉆頭）。鉆進(jìn)（工作）時(shí)，開(kāi)泵循環(huán)鉆井液，鉆具內(nèi)高壓流體直接作用于活塞端面上，產(chǎn)生推力推動(dòng)活塞下行，下接頭 花鍵軸 傳動(dòng)軸 低壓腔 活塞 缸套 高壓腔 上接頭

通過(guò)與活塞相連的心軸（花鍵軸）傳遞推力給鉆頭，此推力即為鉆進(jìn)時(shí)所需鉆壓。

3、液壓力計(jì)算

鉆井液從鉆井泵→地面管匯→高壓立管→水龍帶→水龍頭→鉆具內(nèi)→鉆頭（噴嘴）→環(huán) 1 空→地面鉆井液罐→鉆井泵，形成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，從而泵壓為：泵壓＝所有地面管匯壓耗＋鉆具內(nèi)壓耗＋鉆頭噴嘴壓降＋環(huán)空壓耗當(dāng)井身結(jié)構(gòu)、鉆具組合、鉆頭噴嘴、鉆井液密度、排量等一定時(shí)，鉆具內(nèi)某一點(diǎn)處的液體壓力是可以計(jì)算出來(lái)的。那么，在水力加壓裝置活塞上面（高壓腔內(nèi)）的液體壓力也是可以求出的。即：液體壓力P＝鉆頭噴嘴壓降Pb＋加壓裝置以下鉆具內(nèi)壓耗PL又當(dāng)液力加壓裝置加工成后，其基本尺寸一定，通過(guò)計(jì)算即可求出當(dāng)量面積S（或廠家給出計(jì)算面積）。

4、鉆壓計(jì)算

由上述分析可知：施加在鉆頭上的鉆壓的大小，與作用于活塞上的液體壓力、活塞有效面積以及液力加壓裝置以下鉆具、鉆頭的重量成正比。即

W=F+G1+G2+G3 式中：W——施加在鉆頭上的鉆壓，kN

G1——傳壓桿及接頭重量，kN

G2——液力加壓裝置以下鉆具重量，kN

G3——鉆頭重量，kN 如果水力加壓器直接接在鉆頭上，在鉆井實(shí)踐中可以忽略其他重量及裝置壓耗，那么液體壓力可近似等于鉆頭壓降，即：

P≈Pb

W≈0.1PbS

二、水力加壓器井下工作狀態(tài)分析

現(xiàn)場(chǎng)使用水力加壓器，應(yīng)懂得其工作原理，了解其結(jié)構(gòu)，會(huì)計(jì)算推力的大小，而明白其在井下工作狀態(tài)、受力情況更是使用好工具的關(guān)鍵。

1、工作行程

水力加壓器的工作行程即為活塞在缸體內(nèi)移動(dòng)的距離。此行程由研制者設(shè)計(jì)，加工成后，該行程也就固定了。此節(jié)主要說(shuō)明在使用中如何觀察判斷。

使用液力加壓裝置鉆進(jìn)前，鉆頭提離井底先開(kāi)泵，此時(shí)活塞在下止點(diǎn)，行程全部打開(kāi)，指重表顯示鉆壓為“0”。下放鉆具鉆頭接觸井底后，鉆壓很快升到計(jì)算值，在下放鉆具一個(gè)行程的距離，鉆壓保持不變，活塞到達(dá)上止點(diǎn)，此時(shí)停止送鉆，工具會(huì)保持一定鉆壓鉆進(jìn)。當(dāng)鉆壓顯示值減小時(shí)，活塞到達(dá)下止點(diǎn)，即完成一個(gè)工作行程。再次下放鉆具送鉆，開(kāi)始下一

個(gè)行程的鉆進(jìn)。此即為自動(dòng)（在有效行程范圍內(nèi)）送鉆功能。

2、受力分析

水力加壓器在井下怎樣工作，受力狀態(tài)如何，怎樣傳遞壓力，如何判斷壓力大小，常規(guī)使用鉆鋌加壓所稱(chēng)“中和點(diǎn)”的概念還有沒(méi)有等，都是需要解決的問(wèn)題，也有部分技術(shù)人員對(duì)此懷有疑問(wèn)。筆者試圖通過(guò)液力加壓裝置在井下工作時(shí)受力情況的分析解決這些問(wèn)題。（1）鉆壓顯示的分析

如圖2-1所示，液力加壓裝置可以看作是一個(gè)倒置的注射器。

圖中G為鉆具重量、G′為大鉤的承載力、F為高壓液體作用于活塞處的推力（向下）、F′為向上的液壓力、W′及W為地層巖石對(duì)鉆頭的反作用力。水力加壓器在井下有四種工況：

圖a為不工作（未鉆進(jìn)）或液壓力大于實(shí)際鉆壓時(shí)，活塞位于工具的下止點(diǎn)（行程全打開(kāi)）； 圖b為鉆頭接觸井底，液體推力F等于鉆壓W時(shí)，活塞在缸筒內(nèi)處于浮動(dòng)狀態(tài)（正常工作狀態(tài)）； 圖c所示為鉆頭接觸井底、液體推力F小于鉆壓W時(shí)，活塞位于上止點(diǎn)（行程關(guān)閉）時(shí)的情況。

中和點(diǎn)

圖 2-1 圖 2-2 圖 2-3 無(wú)論哪種情況，整個(gè)系統(tǒng)的受力可以簡(jiǎn)化為: 大鉤的承載力G′、鉆具的重量G、向下的液壓力F、向上的液壓力F′、地層巖石向上的反作用力W。其關(guān)系式為： G′+F′+W = G+F 而 F = F′

則 W = G-G′

我們知道，“G-G′”

即為鉆壓，所以使用水力加壓器可像常規(guī)鉆井一樣，直接通過(guò)指重表觀察鉆壓的大小。（2）下部鉆具受力情況分析 就一般情況講，使用液力加壓裝置仍需要加入鉆鋌。但此時(shí)鉆鋌的作用不是直接給鉆頭加壓，而是平衡液壓推力的反作用力，以及為保證井身質(zhì)量而使下部鉆具具有一定的剛性。

圖2-2為常規(guī)鉆鋌加壓的情況。為了保證一定的鉆壓，必須加夠一定長(zhǎng)度的鉆鋌，使下部鉆 鋌的重量大于可能要施加的最大鉆壓。而靠近鉆頭L長(zhǎng)度的鉆鋌的

重量正好等于鉆壓時(shí)，L長(zhǎng)度處的點(diǎn)（截面）稱(chēng)為“中和點(diǎn)”。中和點(diǎn)以下鉆鋌受壓力，（鉆具自身重量導(dǎo)致），以上鉆具受拉力。但是由于加壓不穩(wěn)，井下跳鉆等影響，中和點(diǎn)是上下移動(dòng)的，中和點(diǎn)處的鉆具所受拉、壓交變應(yīng)力變化頻繁，因而此處的鉆具極易疲勞破壞。圖2-3為使用液力加壓裝置的情況。

當(dāng)液推力等于鉆壓時(shí)，活塞處于浮動(dòng)狀態(tài)。因?yàn)檠b置缸筒內(nèi)徑（活塞直徑D）大于上部鉆鋌內(nèi)徑（d），則在內(nèi)徑變化處產(chǎn)生液體上頂力（F′），鉆鋌的主要作用之一是平衡此上頂力。顯然，F(xiàn)′小于鉆壓W，因而需要平衡, F′的鉆鋌的重量或長(zhǎng)度也小于常規(guī)鉆鋌加壓所需要的重量或長(zhǎng)度。

又因常規(guī)鉆鋌（加壓部分鉆鋌）的長(zhǎng)度（中和點(diǎn)的位置）取決于加壓的大小，而使用液力加壓裝置所需鉆鋌的長(zhǎng)度由液力加壓裝置的結(jié)構(gòu)及上部所接鉆鋌的內(nèi)徑?jīng)Q定（當(dāng)然也和鉆壓有關(guān)），而且使用水力加壓器中和點(diǎn)的位置是固定的，且已不是原來(lái)中和點(diǎn)的意義了。

三、水力加壓器主要功能

在石油鉆井作業(yè)中應(yīng)用水力加壓技術(shù)，其優(yōu)越性是在不需增加額外設(shè)備、不消耗額外能量的情況下，只接入一個(gè)液力加壓裝置即可改變常規(guī)鉆井靠鉆鋌加壓的模式，使鉆頭與鉆鋌由剛性聯(lián)結(jié)變?yōu)槿嵝月?lián)結(jié)，由給予鉆頭的硬性、變化的鉆壓變?yōu)榉€(wěn)定、柔性的加壓，大大改善了鉆頭和鉆鋌的工作條件。理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐均表明，使用液力加壓裝置可以起到以下幾 個(gè)主要作用。

1、平穩(wěn)、恒定的加壓功能，有利于加快鉆井速度

眾所周知，鉆井作業(yè)中加壓鉆進(jìn)，最忌忽高忽低，加壓不穩(wěn)。而常規(guī)鉆井靠司鉆操作，下放鉆具加壓，不但鉆壓傳遞滯后，也不可能保持恒定的鉆壓。加之鉆頭跳鉆、井斜鉆具托壓 3 等原因，更會(huì)使實(shí)際鉆壓不穩(wěn)。而采用水力加壓器會(huì)得到均衡、穩(wěn)定的鉆壓，因而有利于提高鉆井速度。

2、有效的吸震、防跳作用，能夠保護(hù)鉆頭和鉆具

常規(guī)鉆井中為了防止跳鉆，要使用減震器。減震器一般有機(jī)械式（彈簧減震）和液壓式（液壓有吸震）兩種。機(jī)械式易損壞，液壓式由于工具空間的限制，所加液壓油有限。而液力加壓裝置活塞上部是敞開(kāi)的，整個(gè)鉆具內(nèi)的上千米液體（鉆井液）均為吸震液體，從而能夠有效地吸震防跳，延長(zhǎng)鉆頭和鉆具的使用壽命。

3、用于定向井、小井眼中，可提供穩(wěn)定、真實(shí)的鉆壓

在定向井中，由于鉆具摩阻力的影響，使鉆壓的傳遞滯后且極不穩(wěn)定，忽大忽小，容易出現(xiàn)“假鉆壓”現(xiàn)象。而且為了防止鉆具粘卡，一般要求司鉆“點(diǎn)送”鉆，這更加劇了鉆壓的不穩(wěn)定性。使用液力加壓裝置，在有效行程內(nèi)，司鉆可以點(diǎn)送且送鉆下放的幅度大，不但能有效地克服摩阻力，還可保證鉆壓真實(shí)穩(wěn)定。小井眼使用小鉆具，由于柔性大、鉆具彎曲貼靠 井壁，同樣使加壓不穩(wěn)，出現(xiàn)假象。使用液力加壓裝置可在一定程度上克服此種現(xiàn)象的發(fā)生。

4、在行程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)送鉆，減輕司鉆的勞動(dòng)強(qiáng)度

常規(guī)鉆進(jìn)時(shí)要求司鉆精力集中，連續(xù)送鉆，此時(shí)司鉆就要不停地抬、壓剎把，稍有不慎，就會(huì)出現(xiàn)溜鉆現(xiàn)象，司鉆的勞動(dòng)強(qiáng)度較大。而使用液力加壓裝置司鉆可以“點(diǎn)送”，即間歇送鉆就可保持一定鉆壓鉆進(jìn)。如裝置設(shè)計(jì)行程為0.3米，天車(chē)、游車(chē)為5×6繩系，則絞車(chē)滾筒外緣轉(zhuǎn)動(dòng)3米相當(dāng)于鉆具下放0.3米。那么司鉆一次下放0.3米即可煞住剎把，讓工具自動(dòng)送鉆。這樣，不但便于司鉆觀察情況，也大大緩解了其精神緊張的壓力，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

5、增強(qiáng)了下部鉆具的剛性，有利于防斜打直，保證井身質(zhì)量

下部鉆具的彎曲是導(dǎo)致井斜的一個(gè)重要原因。為了保證下部鉆具的“直”，技術(shù)人員采取加大鉆具直徑、設(shè)計(jì)不彎鉆鋌等辦法。而采用液力加壓裝置即可增加下部“直”鉆具段的長(zhǎng)度，相當(dāng)于增強(qiáng)了下部鉆具的剛性。在常規(guī)鉆井中，下部鉆具由于自重而引起彎曲，其產(chǎn)生彎曲（一次彎曲）的長(zhǎng)度（重量）與施加的鉆壓密切相關(guān)。為了不使鉆具彎曲就要控制鉆壓。而使用液力加壓裝置后使鉆具彎曲的長(zhǎng)度（重量）只與該裝置與上部所連接鉆具的臺(tái)階處產(chǎn)生的上頂力有關(guān)，顯然，該上頂力小于鉆壓，因而增加下部“直”鉆具段的長(zhǎng)度。如在φ215.9mm井眼中使用φ158.75mm、內(nèi)徑為φ71.44mm的鉆鋌，鉆井液密度為1.2g/cm3，經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，鉆鋌長(zhǎng)度達(dá)到38.9 m時(shí)就發(fā)生彎曲（一次彎曲）。為保證井身質(zhì)量，可施加的鉆壓不能超過(guò)40.14kN。若使用φ165mm液力加壓裝置，鉆壓可控制在55.483 kN，提高了 38.22%。這樣，在可比常規(guī)鉆具組合加壓大的情況下，還能保持鉆具不發(fā)生彎曲，相當(dāng)于增強(qiáng)了鉆柱的剛度。

6、配以適當(dāng)?shù)你@具組合，可以起到良好的降斜作用

前已述及，平穩(wěn)加壓、保證鉆具的剛性，是防止井斜、保證井身質(zhì)量的重要因素。而在需要降斜時(shí)，采用液力加壓裝置配以適當(dāng)?shù)你@具組合，可以提高鉆具穩(wěn)定器的位置，增大鐘擺降斜力，從而起到較好的降斜作用。

四、注意問(wèn)題

現(xiàn)場(chǎng)使用水力加壓器，有幾個(gè)問(wèn)題需要注意。

1、鉆壓的調(diào)節(jié)

在鉆進(jìn)中，由于情況的變化需要調(diào)節(jié)鉆壓。在設(shè)計(jì)水力加壓器時(shí)，均考慮了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，根據(jù)不同鉆具組合及鉆頭尺寸設(shè)計(jì)了不同尺寸、不同級(jí)別（單級(jí)、雙級(jí)、多級(jí)）的工具。同時(shí)還可設(shè)計(jì)截流塞用于調(diào)節(jié)鉆壓的大小?，F(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)需要選擇不同規(guī)格、不同級(jí)別的液力加壓裝置。并根據(jù)實(shí)際組配鉆頭噴嘴，以使其產(chǎn)生所需要的壓降。另外，由于目前鉆井所用鉆 4 井泵，其功率、排量都較大，有調(diào)節(jié)的余地，可在鉆進(jìn)時(shí)適當(dāng)調(diào)節(jié)滿(mǎn)足鉆壓需要。在上述都調(diào)節(jié)不成時(shí)，水力加壓器允許在關(guān)閉或打開(kāi)狀態(tài)下鉆進(jìn)，即超過(guò)或小于液推力的情況下鉆進(jìn)，只是減震等效果稍差。

2、如何防止鉆鋌彎曲

通過(guò)前面分析，為了平衡液壓推力的反作用力，需要加入一定數(shù)量的鉆鋌。而在一定情況下，即反推力達(dá)到一定值后，鉆鋌也會(huì)彎曲。如在3.5所舉實(shí)例中，要施加70—80 kN的鉆壓，那么噴嘴壓降要達(dá)到70 MPa，此時(shí)產(chǎn)生的上頂力為50.057kN，超過(guò)了使鉆鋌產(chǎn)生彎曲最低壓力40.14 kN，鉆鋌自然會(huì)彎曲。解決的辦法：一是根據(jù)實(shí)際優(yōu)選、設(shè)計(jì)好水力參數(shù)，調(diào)節(jié)好鉆壓值，盡量不使上部鉆具彎曲；二是可在水力加壓器下面接少量鉆鋌調(diào)節(jié)鉆壓;三是在液力加壓裝置上面使用大水眼鉆鋌，通過(guò)減少大、小水眼過(guò)度臺(tái)階處的環(huán)形面積來(lái)減小反推力，以保證整個(gè)鉆具的不彎曲。

3、水力加壓器安放位置

從工具本身講，水力加壓器可以安放在鉆柱組合中的任何位置。但要使其有效發(fā)揮作用，原則是越靠近鉆頭效果越好。一般距離鉆頭不要超過(guò)3根鉆鋌的長(zhǎng)度。

4、水力加壓器的使用技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)使用技術(shù)，是一項(xiàng)新工藝、新技術(shù)成功并取得較好效果的關(guān)鍵，特別是對(duì)于還未推廣開(kāi)的技術(shù)，更要講究使用操作。液力加壓技術(shù)的推廣，不但要靠設(shè)計(jì)人員研制可靠、實(shí)用的工具，更要依賴(lài)于現(xiàn)場(chǎng)推廣技術(shù)人員的辛勤工作。在此不再贅述。

五、推薦鉆具組合

根據(jù)筆者參與水力加壓器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的體會(huì)，結(jié)合理論分析，推薦現(xiàn)場(chǎng)使用水力加壓器的幾種鉆具組合如下。

1、鉆頭+水力加壓器+鉆鋌

此種組合是常用組合?？梢杂行У姆乐固@，施加穩(wěn)定的鉆壓。下部鉆具的剛性較強(qiáng)，有利于保證井身質(zhì)量。若使用PDC鉆頭，因其所用鉆壓較小，因而更容易操作，使用效果更明顯。

2、鉆頭+水力加壓器+鉆鋌18—23m+穩(wěn)定器+鉆鋌

此種組合為鐘擺鉆具組合，有利于防斜打直。特別適合于糾斜、降斜時(shí)使用。因穩(wěn)定器以下鉆具均處于不彎狀態(tài)，且比常規(guī)組合長(zhǎng)（重），降斜力增大，可適當(dāng)增大鉆壓，在達(dá)到降斜效果的情況下，加快鉆井速度。

3、鉆頭+鉆鋌2根+水力加壓器+鉆鋌

這種組合一方面可調(diào)節(jié)由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制（如壓降有限），液壓推力不夠的情況，另一方面更增加了下部鉆具的剛性（鉆鋌少不易彎曲），能起到一定的穩(wěn)斜效果。

4、鉆頭+穩(wěn)定器+水力加壓器+穩(wěn)定器+鉆鋌1根+穩(wěn)定器+鉆鋌

在這種滿(mǎn)眼鉆具組合中，水力加壓器相當(dāng)于短鉆鋌的位置，可以在穩(wěn)斜鉆進(jìn)中使用。但近鉆頭穩(wěn)定器最好加兩個(gè)，以保證穩(wěn)斜效果。上述是推薦使用的液力加壓裝置的幾種常用鉆具 組合?，F(xiàn)場(chǎng)使用液力加壓裝置時(shí)，不只限于這幾種組合。應(yīng)根據(jù)鉆井實(shí)際，結(jié)合工具的結(jié)構(gòu)尺寸合理搭配鉆具，以使其發(fā)揮更好的作用。

六、水力加壓器應(yīng)用實(shí)例

由山東偉創(chuàng)石油技術(shù)有限公司研制的不同規(guī)格的水力加壓裝置，已在勝利、西部鉆探、川東北、長(zhǎng)慶、吉林、華北、塔里木等油田的數(shù)百口井使用，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果明顯，典型實(shí)例如下:

1、華北油田S50井 該井是一口重點(diǎn)探井，? 311mm鉆頭鉆至館陶底地層時(shí)跳鉆嚴(yán)重，為防止跳鉆使用水力加壓裝置（H437鉆頭），從井深2069.76米鉆至2307.70米，進(jìn)尺237.94米，純鉆時(shí)間78.16小時(shí)，平均機(jī)械鉆速3.14米/小時(shí)。鉆進(jìn)中鉆頭工作平穩(wěn)，綜合錄井儀顯示大鉤負(fù)荷、鉆壓、扭矩曲線平滑，明顯優(yōu)于上、下未使用水力加壓裝置時(shí)鉆頭工作曲線。且起出鉆頭新度較高（綜合評(píng)定75%），無(wú)一斷掉齒現(xiàn)象。與未使用水力加壓裝置的鄰井同井段相比，平均機(jī)械鉆速提 高28%，起到了很好的防跳、延長(zhǎng)鉆頭壽命、提高機(jī)械鉆速的效果。其鉆具組合為： 1/2 ″HA517+6 1/2 ″水力加壓裝置+6 1/4 ″NDC×1根+6 1/4 ″DC×1根+Φ214扶正器+6 1/4 ″DC×19根+5″DP

2、塔里木油田TZ1井

該井吉迪克組上部地層的蘭灰色泥巖，巖性致密堅(jiān)硬，可鉆性差。用? 444.5mm大鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，跳鉆極為嚴(yán)重，加之該地區(qū)地層傾角大，易井斜，無(wú)奈采用輕壓（80-100kN）、低轉(zhuǎn)（45rpm）的措施勉強(qiáng)鉆進(jìn)。此種情況下使用了水力加壓裝置，采用150-180 kN鉆壓、95rpm的轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，不但有效地避免了跳鉆現(xiàn)象，加快了鉆井速度，而且還保證了井身質(zhì)量，起到了較好的防跳、防斜、加快鉆速的作用。平均機(jī)械鉆速比同井上部井段未使用水力加壓裝置時(shí)提高了25%;單只鉆頭進(jìn)尺明顯高于相鄰兩口井同井段、同型號(hào)鉆頭，平均機(jī)械鉆速分別提高75.4%和132%;使用液力加壓裝置前的最大井斜為3.7°/358米，使用后最大井斜2°/844米。

3、華北油田WG2井

WG2井是一口重點(diǎn)預(yù)探井，設(shè)計(jì)井深5400 m。二開(kāi)? 311.1mm鉆頭鉆到2500 m時(shí)井斜已達(dá)7.5°，只好采用小鉆壓吊打糾斜，待井斜降下來(lái)以后，加大鉆壓鉆進(jìn)又斜了出去，這樣反復(fù)多次，不但降斜效果不明顯，而且嚴(yán)重影響了鉆井速度，不得已又采用螺桿鉆具＋彎接頭反摳降斜，到3100 m時(shí)井斜降至2.5°。為保證井身質(zhì)量，又加快鉆速，下入SJ229B水力加壓裝置。該裝置入井后采用正常參數(shù)鉆進(jìn)，鉆壓180-240 kN，鉆到井深3224 m時(shí)，井斜降為 0.5°。以后又連續(xù)兩次入井，最后鉆到3453 m中完井深后起出。該裝置累計(jì)入井3次共450.5 h，純鉆226.5 h，進(jìn)尺353 m，平均機(jī)速1.56 m/h（最快時(shí)4-5 m/h，錄井人員怕漏撈砂樣不允許鉆速太快），比上部600 m機(jī)械鉆速提高二、三倍（鉆上部600 m用了兩個(gè)月時(shí)間，平均每天10 m左右），同比WG1井機(jī)械鉆速提高51%。鉆頭壽命也有明顯提高，無(wú)崩斷齒現(xiàn)象。其鉆具組合為：

φ 311 鉆頭＋水力加壓裝置＋φ203NDC ＋φ203短DC＋φ308F＋φ203DC＋φ178DC＋ φ127DP

4、塔里木油田KL204井

該井位于山前構(gòu)造帶，地層傾角大（45°?55°），極易井斜，為防井身質(zhì)量超標(biāo)，通常采用鐘擺鉆具結(jié)構(gòu)，小鉆壓吊打的方式鉆進(jìn)，以犧牲機(jī)械鉆速來(lái)保井身質(zhì)量。KL204井以防斜、加快鉆速為目的，在二開(kāi)第二只鉆頭下入SJ203B水力加壓裝置，使用井段為592?818 m，鉆壓為120-200 kN，既解放了鉆壓，又控制了井斜，在保證井身質(zhì)量的前提下機(jī)械鉆速比 上下兩只鉆頭分別提高70.3%和145.74%，比鄰井KL201井提高77.25%，起出鉆頭新度為60%。

結(jié) 論

水力加壓技術(shù)是一項(xiàng)投入小、見(jiàn)效快、操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)有效的實(shí)用技術(shù)。理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐都表明，使用液力加壓裝置能夠有效地起到平穩(wěn)、恒定加壓、吸震、防跳、保護(hù)鉆頭、鉆具，延長(zhǎng)其使用壽命、加快鉆井速度、保證井身質(zhì)量、減輕司鉆勞動(dòng)強(qiáng)度等作用，值得大力推廣應(yīng)用。由于液力加壓技術(shù)還是一項(xiàng)沒(méi)有被現(xiàn)場(chǎng)人員普遍認(rèn)識(shí)、接受的新技術(shù)，因此推廣應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，還需要科技人員大力宣傳其優(yōu)越性，需要研制人員和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員緊密結(jié)合，6 共同制定符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的使用措施，用實(shí)際使用的對(duì)比效果來(lái)表明其有效作用。科研人員要不斷完善液力加壓技術(shù)，研制使用范圍更廣、更加適合于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)的工具，以不斷拓展其 功能，使其發(fā)揮更大的作用。

第四篇：優(yōu)化石油鉆井工程技術(shù)應(yīng)用的措施探討（范文模版）

優(yōu)化石油鉆井工程技術(shù)應(yīng)用的措施探討

[摘 要]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)石油鉆井工程技術(shù)水平也不斷提高。由于石油鉆井工程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，如何選取合適的鉆井工藝和鉆井技術(shù)非常重要。本文主要從我國(guó)石油鉆井工程的發(fā)展歷程出發(fā)，分析我國(guó)石油鉆井工程技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合國(guó)際石油鉆井工程技術(shù)的特點(diǎn)，展望我國(guó)石油鉆井工程技術(shù)的未來(lái)發(fā)展情況。

[關(guān)鍵詞]石油開(kāi)采；鉆井技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：R284 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）28-0072-01

一、石油鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）機(jī)械裝備

伴隨著我國(guó)科技技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)石油行業(yè)的勘探技術(shù)也呈現(xiàn)了不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，當(dāng)前石油鉆井裝備在不斷更新?lián)Q代，并且我國(guó)科研能力的提升也讓石油鉆井裝備逐漸國(guó)產(chǎn)化，這些年來(lái)，我國(guó)石油鉆井設(shè)備也開(kāi)始向國(guó)外學(xué)習(xí)，或是引用先進(jìn)的鉆井設(shè)備如電動(dòng)鉆機(jī)或電動(dòng)鉆井泵等。我國(guó)現(xiàn)在在石油開(kāi)采中已經(jīng)熟練掌握了鉆井設(shè)備的運(yùn)用，隨著自主研發(fā)力度的不斷增強(qiáng)，我國(guó)在大型鉆井和相應(yīng)配套設(shè)備上也開(kāi)始走上了世界先進(jìn)水平，并且，一些氣體鉆井設(shè)備以及井下操作設(shè)備都已經(jīng)逐漸用上了國(guó)產(chǎn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。

（二）井下自動(dòng)化技術(shù)

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)當(dāng)前已經(jīng)掌握了很多井下自動(dòng)化技術(shù)，比如深度測(cè)量、能源信息傳輸以及安全控制等技術(shù)，隨著我國(guó)石油鉆井工程技術(shù)的不斷提升，以及我國(guó)石油工程行業(yè)對(duì)技術(shù)提升需求的不斷增長(zhǎng)，我國(guó)油氣勘探開(kāi)采行業(yè)中使用井下測(cè)量和傳輸?shù)牡匚辉絹?lái)越凸顯，井下自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)將成為未來(lái)我國(guó)石油鉆井技術(shù)的核心。我國(guó)已經(jīng)隨著辛苦的自主研發(fā)攻破了許多技術(shù)難題，并且現(xiàn)在已經(jīng)成功擁有了有線和無(wú)線兩種鉆井測(cè)量?jī)x，以及電磁波勘探技術(shù)，在不斷克服技術(shù)難題的同時(shí)，我國(guó)擁有了自動(dòng)化鉆井技術(shù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，也是現(xiàn)在世界上第三個(gè)運(yùn)用CGDS―1近鉆頭的先進(jìn)石油勘測(cè)開(kāi)采國(guó)家。

（三）小井眼鉆井技術(shù)

對(duì)于小井眼鉆井技術(shù)來(lái)說(shuō)，我國(guó)現(xiàn)在大部分石油公司都已經(jīng)掌握了此項(xiàng)技術(shù)，并且也研制出了更小和質(zhì)量更高的鉆頭，如金剛石類(lèi)鉆頭，和TSD以及PDC?@頭，而鉆井液的研發(fā)，能起到充分保護(hù)鉆頭的作用，并根據(jù)井下的實(shí)際構(gòu)造選擇合適的鉆頭，并起到保護(hù)油氣層的作用。此外，我國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)有很多學(xué)者對(duì)鉆井技術(shù)上有學(xué)術(shù)研究，比如小井眼噴涌監(jiān)測(cè)技術(shù)，水利學(xué)技術(shù)，以及早期預(yù)警技術(shù)等，并且在逐漸將這些研究付諸到實(shí)踐中去，我國(guó)大慶油田和勝利油田這兩個(gè)油田在技術(shù)上的應(yīng)用就是很好的例子，并且取得了十分顯著的成果。

二、石油鉆井工程技術(shù)的發(fā)展方向

（一）隨鉆測(cè)量與風(fēng)險(xiǎn)控制

在當(dāng)前石油鉆井工程技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，隨鉆測(cè)量和風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)于鉆井技術(shù)的發(fā)展是非常重要的，隨鉆測(cè)量技術(shù)作為鉆井技術(shù)的基礎(chǔ)，能夠充分收集井下信息，對(duì)于地質(zhì)情況作出分析，并將信息從后期研究轉(zhuǎn)成實(shí)時(shí)研究，然后從中提取出壓力數(shù)據(jù)來(lái)。在經(jīng)歷技術(shù)的不斷發(fā)展后，鉆井工程對(duì)于套管下井深度已經(jīng)可以準(zhǔn)確測(cè)量，并能讓鉆井液保持最合理的密度，大大提升了鉆井平臺(tái)以及各個(gè)設(shè)備之間的運(yùn)作效率，有效控制了石油鉆井工程過(guò)程中的各種風(fēng)險(xiǎn)，降低了鉆井工程的成本。除此之外，我們要充分認(rèn)識(shí)到鉆井工程開(kāi)展過(guò)程中可能會(huì)存在的各種風(fēng)險(xiǎn)，主要有以下幾個(gè)方面：第一，井下情況，比如可能遇到的崩塌、傾斜、跑漏等情況，第二，井下可以能遇到的各種事故，比如卡、斷裂，以及噴涌的情況，不論哪種井下風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)，都會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失和平臺(tái)安全性沒(méi)有保障，因此控制井下風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于減少鉆井費(fèi)用、縮短鉆井周期有十分積極的作用。

（二）油氣層保護(hù)鉆井液技術(shù)

在石油鉆井工程技術(shù)中，將超低滲透鉆井液技術(shù)和廣譜型屏蔽暫堵保護(hù)油氣層技術(shù)相互融合，從而形成了環(huán)境友好油層保護(hù)鉆井液技術(shù)。該技術(shù)在性能上與普通鉆井技術(shù)相比有一定的優(yōu)越性，它能夠依據(jù)石油儲(chǔ)層孔喉分布的特點(diǎn)，篩選出合

適粒徑的油氣層保護(hù)添加劑，并且不斷調(diào)整鉆井液固定相粒度的分布，使得鉆井液能夠與油氣孔喉直徑分布相匹配，從而實(shí)現(xiàn)有效的暫堵功能。此外，為了提高油層孔喉的封堵效果，需要利用成膜劑膜的結(jié)構(gòu)調(diào)整，使其參與油孔封堵，擴(kuò)大安全密度窗口，保護(hù)油氣層。在深水鉆井中，需要的科技含量更加高，由于深水鉆井項(xiàng)目是一項(xiàng)高投入且高風(fēng)險(xiǎn)的工作，在鉆井技術(shù)上不易掌握，需要噴射下導(dǎo)管技術(shù)、動(dòng)態(tài)壓井鉆井技術(shù)以及隨鉆環(huán)空壓力監(jiān)測(cè)等技術(shù)的支持。

（三）石油鉆井技術(shù)的智能化

石油鉆井技術(shù)的智能化，即工作人員能夠通過(guò)操作設(shè)備完成鉆井工作，在設(shè)備操作室根據(jù)設(shè)備的相關(guān)操作流程完成鉆井操作，不用通過(guò)自身大量的體力勞動(dòng)進(jìn)行資源開(kāi)采，能夠大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低工作的危險(xiǎn)程度，逐步達(dá)到智能化。

通過(guò)不斷的實(shí)踐與探索研究，當(dāng)前我國(guó)在石油鉆井方面已推出了具有世界先進(jìn)水平的鉆機(jī)，今年7月，我國(guó)自主研發(fā)的管柱處理系統(tǒng)。其自動(dòng)化、智能化程度在國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，有創(chuàng)新、有特色，是我國(guó)鉆井作業(yè)能力提高的一個(gè)標(biāo)志性成果。有著我國(guó)自身知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并以此不斷加強(qiáng)研究，力圖將石油鉆井技術(shù)的每個(gè)工作流程均轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑刮覈?guó)石油鉆井的整體水平得到較大的提高。

（四）自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

由于傳統(tǒng)的石油開(kāi)采主要是依靠工作人員進(jìn)行，工作效率較低，為了提高石油的開(kāi)采效率，進(jìn)一步拓寬石油的開(kāi)采范圍，提高采油數(shù)量，我國(guó)加強(qiáng)對(duì)石油開(kāi)采相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行研究，集合多種的新技術(shù)致力于研發(fā)一項(xiàng)新型高、高校的技術(shù)，推動(dòng)石油鉆井技術(shù)向自動(dòng)化的方向發(fā)展。對(duì)于石油鉆井技術(shù)的研究，能夠?qū)崿F(xiàn)多學(xué)科的有機(jī)結(jié)合，既有利于提高石油開(kāi)發(fā)效率，也推動(dòng)著特殊油氣開(kāi)采的突破。在各種新型鉆井技術(shù)不斷涌現(xiàn)，并逐漸普及應(yīng)用的背景下，相關(guān)的自動(dòng)化設(shè)備也得到了不斷改進(jìn)與完善，為深海地區(qū)、地層深部的石油開(kāi)發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。就現(xiàn)階段的情況來(lái)看，我國(guó)石油鉆井技術(shù)、石油鉆井設(shè)備正在逐漸朝著大型化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，以便于在未來(lái)更好地適應(yīng)高難度的石油開(kāi)發(fā)作業(yè)。

（五）加強(qiáng)與海外石油公司的合作

為了促進(jìn)石油鉆井技術(shù)更好地發(fā)展，我國(guó)石油企業(yè)應(yīng)該響應(yīng)“走出去”號(hào)召，通過(guò)與發(fā)達(dá)國(guó)家的海外石油公司互相合作的方式，提升石油鉆井技術(shù)水平，進(jìn)而提高我國(guó)在世界石油市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)我國(guó)的石油企業(yè)還需要與發(fā)展中國(guó)家的石油企業(yè)進(jìn)行合作，例如沙特阿拉伯，其石油產(chǎn)量豐富，有自身的優(yōu)勢(shì)，對(duì)作業(yè)環(huán)境比較熟悉，信息渠道暢通，但是技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)不足。我國(guó)通過(guò)與這些國(guó)家的合作，能夠借鑒其優(yōu)勢(shì)，提升我國(guó)石油開(kāi)采市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的地位，同時(shí)能更好的了解這些國(guó)家的政策、法律以及商業(yè)慣例等，為以后石油市場(chǎng)的拓展奠定基礎(chǔ)。此外，也使我國(guó)的鉆井工程技術(shù)通過(guò)不斷的試驗(yàn)，得到更好的發(fā)展。

我國(guó)石油鉆井工程經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展時(shí)期，石油作為重要的能源資源，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中有重要作用。當(dāng)前，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，如何提高石油開(kāi)采的效率，加強(qiáng)石油鉆井工程技術(shù)的創(chuàng)新，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供充足的能源，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中應(yīng)重視的問(wèn)題。我國(guó)石油鉆井工程技術(shù)發(fā)展較早，雖然經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的停滯時(shí)期，但在社會(huì)主義建設(shè)中取得了長(zhǎng)足發(fā)展。自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)石油鉆井技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，智能化自動(dòng)化的石油鉆井工程技術(shù)成為當(dāng)前石油開(kāi)采的重要發(fā)展方向。我國(guó)石油鉆井工程技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)立足自身優(yōu)勢(shì)，結(jié)合我國(guó)石油資源的現(xiàn)狀，注重自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)石油鉆井工程技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]沈江，邵爽.我國(guó)石油鉆井工程技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012，（27）.[2]蓋國(guó)忠.長(zhǎng)裸眼定向井鉆井技術(shù)研究――以勝利油田某區(qū)塊為例[J].科技傳播，2011，（15）.[3]陸其軍，李艷麗.欠平衡鉆井技術(shù)在阿曼北部油田的成功應(yīng)用[J].國(guó)外油田工程，2009，（2）.

第五篇：石油鉆井設(shè)備與工具-王鎮(zhèn)全 《石油鉆井設(shè)備與工具》說(shuō)明

《石油鉆井設(shè)備與工具》

(Oil drilling equipment and tool）

課程編碼：

課內(nèi)學(xué)時(shí)：32學(xué)分：2

課程性質(zhì)：選修

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本課程內(nèi)容主要包括石油鉆井設(shè)備的基本構(gòu)成，設(shè)備與工具的功能、種類(lèi)、工作原理和性能參數(shù)，石油鉆井設(shè)備與工具的優(yōu)選方法，石油鉆井設(shè)備與工具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)；涉及的鉆井設(shè)備與工具主要包括：鉆機(jī)、鉆頭、井下動(dòng)力鉆具、井眼軌跡測(cè)量與控制儀器等。這些教學(xué)內(nèi)容將為學(xué)生今后從事油氣井工程相關(guān)工作時(shí)正確地選擇、操作、維護(hù)及設(shè)計(jì)改進(jìn)鉆井設(shè)備與工具奠定基礎(chǔ)。

修課對(duì)象

石油工程專(zhuān)業(yè)。

先修課程

機(jī)械原理，電工學(xué)，工程力學(xué)。

教材及主要參考書(shū)

推薦教材：《石油鉆井設(shè)備與工具》多媒體課件，中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣井工程系王鎮(zhèn)全自編。

主要參考書(shū)：

1、鉆井工程理論與技術(shù)。陳庭根管志川主編。石油大學(xué)出版社，2000年8月。

2、鉆井工程設(shè)計(jì)。周開(kāi)吉 郝俊芳編。石油工業(yè)出版社，1996年2月。

開(kāi)課單位

石油天然氣工程學(xué)院。