石油钻机的最大钻柱重量与最大钩载的区别

石油钻机的最大钻柱重量与最大钩载的区分钻井机械第一章石油钻机是指用来进行石油与自然气勘探、开发的成套钻井设施盘钻机是成套钻井设施中的基本形式，也称常规钻机此外，为适应各种地理环境和地质条件加快钻井速度、降低钻井成本、提高钻井综合效益，近年来世界各国在转盘钻机的基础上研制了各种类型的具有特殊用途的钻机如沙漠钻机、丛式井钻机、顶驱钻机、小井眼钻机、连续柔管钻机等特殊钻机.现代钻机是一套大型的综合性机组，为了满意油气钻井的需要，整套钻机是由若干系统和设施组成的.本章从整体上，简要介绍关于钻机的基本概念和基本学问第一节钻井工艺对钻机的要求及钻机的特点

一、钻井工艺对钻机的要求钻机设施的配置与钻井方法亲密相关，目前世界各国普遍采纳的钻井方法是旋转钻井法即采用钻头旋转破裂岩石，形成井身；采用钻柱将钻头送到井底；采用大钩、游车、天车、绞车起下钻杆柱；采用转盘或顶部驱动装置带动钻头、钻杆柱旋转；采用钻井泵输送高压钻井液，带出井底岩屑，如右图明显，旋转钻井法要求钻井机械设施具有以下三方面基础力量

（1）旋转钻进的力量钻井工艺要求钻井机械设施能为钻具（钻杆柱和钻头）供应肯定的转矩和转速，并维持肯定的钻压（钻杆柱捉用在钻头上的重力I最大钻柱的质量Qstmax是钻机在标准规定的绳数下，正常钻进或进行起下作业时大钩所允许承的最大钻柱在空气中的质量Qstmax=qstL式中qst—每米钻柱质量，kg;L一名义钻井深度，m标准规定127mm5in钻杆，接80~100m的7in钻铤，平均取qst=36kg/m0化整及为系列钻机的Qstmax值是计算钻机的起升系统零部件疲惫强度和转盘、水龙头主轴承动载荷的主要技术依据Qhmax/Qstmax称为钩载储备系数，用Kh来表示一般Kh=L8〜

2.08钩载储备系数越大，表明该钻机下套管、处理事故力量越强；但钩载储备系数过大会导致起升系统零部件过于笨重不采用搬运3起升系统钻井绳数Z和最大绳数Zmax起升系统绳数Z是指正常钻井时游动系统采纳的有效提升绳数最大绳数Zmax是指钻机配备的游动系统轮系所能供应的最大有效绳数，用于下套管或解卡等重载作业此外，起升系统参数还包括绞车各挡起升速度VI、V2Vk;绞车挡数K;绞车最大快绳拉力Pe;钢丝绳直径Dw;绞车额定输入功率Nde;井架有效高度Hm;钻台高度Hdf等；旋转系统参数旋转系统参数包括转盘开口直径Dr;转盘各挡转速nl.n2nk;转盘挡数Kr;转盘额定输入功率Nre等循环系统参数循环系统参数包括钻井泵额定压力Pe;钻井泵额定流量Qe;钻井泵额定输入功率Npe等驱动系统参数驱动系统参数包括单机额定功率N;总装机功率Nt等

二、我们我国石油钻机标准系列为了法律规范钻机的设计、制造与设施供应，以达到生产、使用的经济合理，并有利于开展国际技术沟通与合作，依据油气钻井的实际需要，选定主参数，将主参数系列，也就是将钻机分级再依据此拟定其它基本参数，形成钻机基本系列钻机级别型号GB1806-79ZJ32ZJ45ZJ60ZJ80GB1806-861520324560801999修订10/60015/90020/135030/170040/225050/315070/4500120/9000钻深H/m5英寸*钻杆200032004500600080005英寸*钻杆GB1806-86900~15001300~20001900~32003000~45004000〜60005000~80005英寸*钻杆1999修订500~800700~14001100~18001500~25002000~32002800~45004000~60005000~80007000~10000钻杆500~1000800~15001200~20001600~30002500~40003500~50004500~70006000~90007500~12000最大钩载W/tfGB1806120220300400600GB180690135225315450585-866090135170225315450675/585900绞车最大输入功率P/hpGB18065501000150020003000GB18064507001000150020003000-862起下钻具的力量钻井工艺要求钻井机械设施应具有肯定的起重力量及起升速度能起出或下入全部钻杆柱和套管柱I3清洗井底的力量钻井工艺要求钻井机械设施应具有清洗井底并携带岩屑的力量能供应较高的泵压，使钻井液通过钻杆柱中孔，冲击清洗井底并将岩屑带出井外此外，考虑到钻井作业流淌性大的特点，钻机设施要简单安装、拆卸和运输钻机的使用修理工作必需简便易行钻机的易损零部件应便于更换钻机设施的配置和各种设施的工作力量、技术指标都是依据钻井工艺对钻机的以上三项基本要求确定的在钻机的基本参数中对转盘的转矩与功率、大钩起重及功率、钻井泵的许用泵压与功率提出了要求在这三组参数中，转盘的转矩，大钩的起重量，钻井泵的许用泵压，都是受到机件强度限制的在强度满意使用要求的条件下，转盘应具有肯定的转速；大钩应具有肯定的提升速度；钻井泵应具有肯定的排量，否则钻井作业就不能顺当进行对转矩与转速，起重量与升速，泵压与排量的联合要求，就是工作机对功率的要求为了保证肯定的转速、升速、排量，应当供应肯定的功率

二、钻机的特点

三、依据钻井工艺的要求和钻井场所的特殊性，钻机表现出与一般通用机械不同的特点，概括起来如下

四、1为了完成钻进与起下钻等钻井作业钻机必需是一套大功率的重型联合工作机组

五、由于发动机是单一的特性，而工作机与井底钻具则要求具有不同的特性，所以从发动机到工作机与井底钻具间就有着不同的能量转换、运动变化和很长的能量传递路线27045055075010001500200030004000滚筒钢丝绳直径d/m（英寸）

28.

532.

532.5或

34.

534.

539.5GB1806-

862628.

532.

534.

53841.522/7/826/129/11/832/11/432/11/435/13/838/11/242/15/852/2游动系统绳数ndmax8/88/1010/1210/1212/14GB1806-868/88/88/1010/1210/1212/146/68/88/88/108/1010/1210/1212/1610/1412/16钻台h/m

2.

84.2~

4.

54.5668〜9GB1806-

8634.

54.

567.

567.

597.591999修订

45567.

57.

5910.512钻井泵单台功率不小于Pd/hpGB1806-79350500800100010001300130016001600GB1806-86350800800100013001300160016001999修订3505008001000130016001600钻机的驱动形式1机械驱动钻机以柴油机为动力，通过液力变矩器、链条、齿轮三角胶带等不同组合的传动方式所驱动的钻机2电驱动钻机用电动棚区动的钻机石油工业标准《SY/T5609-1999》石油钻机型式与基本参数把钻机分为9级，名义钻井深度和钻深范围按

114.3mm4l/2in钻杆柱qst=30Kg/m确定下表给出新的钻机型号级别及钻深范围和最大钩载两项基本参数钻机级别代号用双参数表示，如10/600前者乘以100为钻机名义钻深范围上限数值，后者是以kN为单位计的最大钩载在驱动传动特点的表示方法上增加了Y—液压钻机;DJ—沟通电动钻机;DZ一直流电动钻机；DB—沟通变频电动钻机其次章石油钻机的保养与维护

一、班维护保养

①将钻机外表面擦拭洁净，并留意钻机底座滑道，立轴等表面的清洁和良好润滑

②检查全部外露螺栓、螺母、保险销钉等是否坚固牢靠

③按润滑要求加注润滑油或润滑脂

④检查变速箱分动箱及液压系统油箱的油面位置

⑤检杳各处的漏油状况并视状况加以处理

⑥消退在本班内发生的其它故障

二、周维护保养

①彻底进行班维护保养所要求的项目

②清除卡盘及卡瓦齿面上的污垢、泥土

③清理洁净抱闸内表面的油、泥等

④排解在本周内发生的故障

三、月维护保养

①彻底进行班、周维护保养所要求的项目

②卸开卡盘，清洗卡瓦及卡瓦座如有损坏应准时更换

③清洗油箱内过滤器更换变质或被脏污了的液压油

④检查各主要零部件的完好状况，如有损坏应准时更换，不行带伤工作消退在本月内发生的故障

⑥若钻机长期不使用各表露部分（特殊是加工表露面）应涂以润滑脂第三章国内石油钻机进呈现状分析这就必定造成了钻机的传动机构浩大、整体效率低，掌握机机构简单、自动化程度低

六、2钻井作业是不连续的

七、在深井钻井中，起下钻这一非生产性质的帮助操作跃居主要地位，所以，起升机组变成了主要工作机组起钻时必需付出很大的能量，而下钻时所产生的能量又不能回收造成了很大的能量损耗

八、3钻机的工作场所与一般机器不同

九、它是在矿场、山区、沙漠、沼泽地带及海洋上进行流淌性作业的这就要求钻机必需具有高度的运移性即设施拆、装简易，尺寸和重量适于大块装运或整体拖运为了适应各地区的载运条件，钻机应具有不同的底座机构形式

十、其次节钻机的组成及类型

十一、

一、钻机的组成现代钻机，也就是目前世界各国通用的常规钻机，是一套大型的综合性机组，整套钻机是由动力与传动系统、工作系统、掌握系统、帮助系统等若干系统和相应的设施所组成一般说来，大型的综合性机组应包括

十二、1动力系统为整套机组供应能量的设施；

十三、2传动系统为工作机组传递、输送、安排能量的设施；

十四、3工作系统按工艺的要求进行工作设施；-.石油钻机进展趋势进入21世纪以来，石油钻机自动化、数字化、智能话、信息化水平快速进展钻机整体向着沟通变频调速电驱动石油钻机AC-GTO-AC方向进展随着沟通变频技术的快速进展，沟通变频电驱动石油钻机会取代可控硅直流电驱动钻机该型钻机具有现用机械驱动钻机口直流电驱动钻机无可比拟的优越性能，将成为陆地和海洋石油钻机进展的换代产品今后，石油钻机进展特点是1专业化钻机得到快速进展如适应各种环境和工艺技术进展的沙漠钻机、海洋钻机、斜井钻机、小井眼钻机、特深井钻机、连续管钻机等2规模向两极化方向进展深井石油钻机趋向大型化1500MMAX12500KN1轻巧钻机趋向小型化车载为主I3钻机掌握实现自动化、智能化顶驱、盘式刹车技术逐步成熟，电动掌握技术、液压驱动技术和牢靠性逐步提高4大力进展新型石油钻机，采纳人性化的设计，先进的机械自动化，高效的钻机操作和监控系统，装置模块化，以提高钻机运移性，最终达到提高钻井效率，大大降低钻井成本的目的二.国内外石油钻机进呈现状及水平1国外石油钻机进呈现状及水平石油钻机市场具有国际化的缘由是石油钻机结构简单，成套和技术难度大，价格昂贵，每台售价近千万元到几千万元不等，全世界总共才拥有各类陆地石油钻机4300多台海洋钻机200~300多台世界制造石油钻机的我国乃至厂商都不多，总计每年生产成套石油钻机的力量约600~800台左右2国内石油钻机进呈现状及水平我们我国的石油钻机是为开采国内石油进展起来的改革开放后，国内钻机市场面对世界钻机的竞争，各钻机制造企业充分熟悉到，必需以国际市场为研制的动身点才能站稳国内市场依据国内市场国际化，国际市场本土化”的大趋势，紧跟国内、国际市场需求，开发石油钻机前沿技术国内目前钻深1000~7000m的钻机已形成系列具备生产1000〜9000m机械传动、电驱动、顶部驱动陆地、沙漠、海洋各种成套钻机的力量全国现有大型钻机800台，中型钻机166台，其中87%的大中型钻机都是国产目前，我们我国成套石油钻机供应商的石油钻机制造技术在很多方面已经达到或接近国际先进水平近两年我们我国几家成套石油钻机制造厂经过体制改革，又不失时机地抓住我们我国为保证石油供应，加紧开发陆地、沙漠、海洋石油的同时乐观参加海外石油开发的良好机遇，得以进展壮大企业在技术进步、市场开拓、经济效益、出口多方面同步进展，成果非常显著总的来说，国内钻机进展水平如下

①成套石油钻机具有国际竞争力钻机总体质量、技术水平已与国际基本相当

②近几年，国产电驱动钻机进展快速，掌握水平从早期的模拟掌握提升到目前国际流行的典型三级掌握，即上位监控级、PLC过程掌握级和全数字级构成通信网络自动掌握技术在钻机上的应用已达到20世纪90年月中期国际钻机先进水平，电传动系统达到美国20世纪90年月第四代产品水平，沟通变频电驱动等钻机已达到90年月国际先进水平从钻机整体看，达到同期同类国际先进水平的5种，填补国内空白的12种

③钻机在适应性、成套性、品种多样性和系列化、自动化、智能化等方面与发达我国的先进水平相比还有相当大的差距我们我国沟通变频调速石油钻机的研制刚刚起步，国内生产的电驱动钻机，将司钻操作台和钻井仪表集中放置到司钻掌握房，但各系统仍旧是各自相对独立

④国产钻机的机械修理时间约占总生产时间的5%~10%，而美国的钻机修理时间只占2%~3%

⑤适应沙漠、戈壁、沼泽地等条件的钻机研制工作刚刚起步中型钻机的模块化程度很低

⑥需要加大进展小井眼石油钻机、连续管钻机、自动化钻机等先进钻井设施的投资，推广车载钻机，进展撬装钻机力度

三、国内主要生产厂家我们我国是全世界进展中我国中唯一能生产成套石油钻机的我国十年前，只有兰州石油化工机器厂、宝鸡石油机械厂、吉林重机厂三大国营企业生产成套石油钻机目前，生产成套石油钻机企业已进展到八家，年生产力量约200台的力量即国企三家宝鸡石油机械有限责任公司、南阳石油机械厂、江汉第四石油机械厂;中外合资企业二家兰石国民油井石油工程有限公司、上海三高石油设施有限公司；民营企业三家成功油田高原石油装备有限责任公司、成都瑜宏石化工程有限责任公司、川油广汉机械有限公司.钻机出口状况随着我们我国石油企业海外业务的增长和海外市场的开拓，石油装备出口贸易呈明显的增长势头出口产品遍布20多个我国和地区，为今后出口产品的大幅度增长奠定了基础由于国内钻机性价比较好已有100多台钻井、修井机由国内钻井承包商带到国外钻井、钻机需求从国际大环境看，一是西方发达我国受人工成本高等因素的影响，装备制造业正在逐步向外转移，中国已成为一个名副其实的“国际大工厂”二是国际油价持续走高，刺激投资者纷纷将资金投向石油勘探领域，形成了新一轮的石油投资高峰，导致石油装备需求剧增中国石油装备有些产品性价比优于发达我国，具有肯定的竞争优势目前国内三大石油公司都在大力实施“走出去战略，加快海外业务的拓展，这将带动了石油装备走向国际市场从钻机制造来看国内在用钻机近1300台经过8年的更新改造需求量大幅削减，到2004年底只有不足500台的市场空间按目前的钻机生产制造力量，再有三年多的时间国内钻机市场将基本饱和国际钻机市场的确有较大进展空间，但国内生产的钻机灵能化和质量水平与国外先进水平相比还有肯定差距，缺乏适应各种地貌环境和工艺要求的特种钻机的设计和生产力量而海洋钻机制造刚刚起步，基本不具备海洋平台和钻机船的设计、制造力量

十五、

（4）掌握系统掌握各系统、设施按工艺要求进行工作的设施；

十六、

（5）帮助系统帮助主系统工作的设施

十七、钻机也不例外，也应包括这五大系统所不同的是，钻机的工作系统匕俄浩大各机组的工作状况和工作特点各不相同，因而人们依据钻机工作机组的工作特点，把钻机的工作系统分成三部分，即旋转系统、起升系统和循环系统，此外，还把钻机底座单独列为一个系统这样看来，整套钻机就是由下述八大系统设施组成的，如图1-2所示

十八、1旋转系统设施

十九、为了转动井中钻具，带动钻头破裂岩石，钻机配备了旋转系统它主要由转盘、水龙头、钻杆柱及钻头组成此外，水龙头、钻杆柱和钻头也起着循环高压钻井液的作用转盘是旋转系统的核心，是钻机的三大工作机之一顶部驱动钻机配备了顶部驱动钻井装置，代替转盘驱动钻杆柱和钻头旋转

二十、2循环系统设施

二十一、为了准时清洗井底、携带岩屑、爰护井壁，钻机配备了钻井液循环系统主要有钻井泵、地面高压管汇、钻井液净化设施和钻井液调配装置（固控设施）等当采纳井下动力钻具钻进时，循环系统还担负着供应高压钻井液驱动井下涡轮钻具或螺杆钻具带动钻头破裂岩石的任务钻井泵是循环系统的核心，是钻机的三大工作机之

一二十二、

3.起钻系统设施为了起下钻具、下套管、掌握钻压及钻头送进等，钻机配备了起升系统，以帮助完成钻井作业这套设施主要有钻井绞车、帮助刹车、游车系统〔如钢丝绳、天车、游动滑车〕大钩和井架组成此外，还有用于起下操做的井口工具及机械设施〔如吊环、吊卡、卡瓦、动力大钳、立根移动机构等绞车是起升系的核心，是钻机的三大工作机之

一二十三、上述三大系统设施是直接服务于钻井生产的，是钻机的三大工作系统统绞车转盘钻井泵称为钻机的三大工作机

二十四、

4.动力驱动系统设施动力驱动系统设施是指为整套机组〔三大工作机组及其他帮助机组〕供应能量的设施，可以是柴油机及其供油设施，或是沟通、直流电动机及其供电、爱护、掌握设施等

二十五、传动系统设施传动系统设施是指连接动力机与工作机，实现从驱动设施到工作机组的能量传递、安排及运动方式转换设施它包括减速、并车、倒车及变速机构等钻机中常用的机械传动副主要是链条、三角胶带、齿轮和万向轴此外，不少钻机还采纳了液力传动、液压传动、电传动等传动形式.掌握系统和监测显示仪表为了指挥掌握各机组协调的进行工作，整套钻机配备有各种掌握装置常用的机械掌握、气掌握、电掌握、液掌握和电、气、液混合掌握机械驱动钻机，普遍采纳集中统一气掌握现代钻机还配备各种钻井仪表及随钻测量系统，监测显示地面有关系统设施的工作状况，测量井下参数，实现井眼轨迹掌握.钻机底座底座包括钻台底座和机房底座，用语安装钻机设施，便利钻机设施的移运钻台底座用于安装井架、转盘，放置立根盒及必要的井口工具和司钻掌握台，多数还要安装绞车钻台底座应容纳必要的井口装置，因此，必需有足够的高度、面积和刚性机房底座主要用于安装动力机组及传动系统设施因此，也要有足够的面积和刚性，以保证机房设施能够快速安装找正、平稳工作且移运便利丛式井钻机底座必需满意丛式钻井的特殊要求.帮助设施成套钻机还必需具有供气设施、帮助发电设施、井口防喷设施、钻鼠洞设施及帮助起重设施，在寒冷地带钻井时还必需配备保温设施

二、钻机的类型世界各国的各大石油公司、各钻机制造厂家依据各自的特点，对石油钻机的分类不尽相同一般来说，可按以下方法对石油钻机进行分类按钻井方法分按钻井方法的不同可把钻机分为冲击钻机（也称为顿钻钻机，最初用来打水井1859年，美国人德雷克把它引入石油钻井\旋转钻机（其代表是转回旋转钻机，也成为常规钻机，是目前世界各国通用的钻机I按驱动钻头旋转的动力来源分按驱动钻头旋转动力来源的不同可把钻机分为转盘驱动旋转钻机、井底驱动旋转钻机（转回旋转钻机加井底动力钻具\顶部驱动旋转钻机（转回旋转钻机加顶部驱动钻井装置入按驱动设施类型分按驱动设施类型的不同可把钻机分为柴油棚区动钻机（柴油机驱动钻机又可分为柴油棚区动一机械转动钻机和柴油棚区动一液力传动钻机\电驱动钻机（电驱动钻机又可分为直流电驱动钻机和沟通电驱动钻机I直流电驱动钻机包括直一直流电驱动钻机（DC—DC）和交一直流电驱动钻机（AC—SCR—DCX沟通电驱动钻机包括沟通发电机（或工业电网）一沟通电动机驱动钻机（AC-AC）和正在进展中的沟通变频电驱动钻机，即沟通发电机一变频调速器一沟通电动棚区动钻机（AC—VFD—AC\按工作机分组分按工作机分组的不同可把钻机分为统一驱动钻机、单独驱动钻机、分组驱动钻机按主传动副类型分按主传动副类型的不同可把钻机分为胶带钻机、链条钻机、齿轮钻机按钻井深度的不同可把钻机分为浅井钻机（钻井深度不大于1500m\中深井钻机（钻井深度为1500~3000m\深井钻机（钻井深度为3000~5000m\超深井钻机（钻井深度大于5000m

17.按使用地区和用途分按使用地区和用途的不同可把钻机分为海洋钻机、浅海钻机（适用与0~5m水深或沼泽地区1常规钻机、丛式井钻机、沙漠钻机、直升机吊运钻机小井眼钻机、连续柔管钻机等第三节钻机的基本参数及我们我国钻机系列标准

一、钻机的基本参数钻机的基本参数指的是反映钻机基本工作性能的技术指标也称为特性参数如名义钻井深度、最大钻柱重量、最大钩载等基本参数是设计、制造、选择、使用、修理和改造钻机的主要技术依据钻机的基本参数按系统分类主要由主参数、起升系统参数、旋转系统参数、循环系统参数、驱动系统参数等构成

1.主参数在基本参数中，选定一个最主要的参数作为主参数主参数应具备以下特征能最直接的反映钻机的钻井力量和主要性能对其他参数具有影响和打算作用；可用来标定钻机型号，并作为设计选用钻机的主要技术依据我们我国钻机标准采纳名义钻井深度L（名义钻深范围上限）作为主参数由于钻机的最大钻井深度影响和打算着其他参数的大小1）名义钻井深度L名义钻井深度L是钻机在标准规定的钻井绳数下，使用127mm（5in）钻杆柱可钻达的最大井深2）名义钻深范围Lmin~Lmax名义钻深范围Lmin~Lmax是钻机可经济采用的最小钻井深度Lmin与最大钻井深度Lmax之间的范围名义钻井深度范围下限Lmin与前一级的Lmax有重叠，其上限即该级钻机的名义钻井深度

2.起升系统参数1）最大钩载Qhmax最大钩载Qhmax是钻机在标准规定的最大绳数下，下套管或者进行解卡等特殊作业时，大钩上不允许超过的最大载荷Qhmax打算了钻机下管和处理事故的力量，是核算起升系统零部件静强度及计算转盘、水龙头主轴承静载荷的主要技术依据2）最大钻柱质量Qstmax。