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　　石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计第一节：概述第二节：钻井井身结构第三节：钻机基本参数第二节：起升系统参数第三节：旋转系统参数第四节：循环系统参数第五节：钻机总体参数设计第一节：概述第二节：钻井井身结构第三节：钻机基本参数第二节：起升系统参数第三节：旋转系统参数第四节：循环系统参数第五节：钻机总体参数设计学习目的：掌握石油钻机参数及总体参数设计与计算学习目的：掌握石油钻机参数及总体参数设计与计算第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计第一节：概述第一节：概述石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国钻机特点：钻机特点：1、起升、旋转、循环三个系统联合的工作机组1、起升、旋转、循环三个系统联合的工作机组由于各工作机组的作用、工作程序、载荷特性不一样，所以，钻机的传动与控制系统庞大复杂第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国2、钻井操作不连续。

　　2、钻井操作不连续更换钻头、下套管固井、处理事故等辅助性操作比重大：非钻进时的起下钻、搬家拆装、故障停机等起钻能耗大、下钻产生的能量不能回收，而且需要设备消耗3、钻机的工作场所周期性变化3、钻机的工作场所周期性变化第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国钻具组成钻具组成整套钻具由方钻杆、钻杆及其接头、钻铤和钻头组成有时候带有扶正器、减震器等井下工具1.方钻杆钻杆钻铤井下工具组合（BHA)2.立根：三立根（28m）；双立根（19m）整套钻具由方钻杆、钻杆及其接头、钻铤和钻头组成有时候带有扶正器、减震器等井下工具1.方钻杆钻杆钻铤井下工具组合（BHA)2.立根：三立根（28m）；双立根（19m）第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国提高钻井速度的技术措施提高钻井速度的技术措施“钻速”通常指机械钻速，即在纯钻进周期内每小时钻进的米数影响钻速的因素很多，除了组织因素和人的因素之外，主要有：地层特性、钻机性能、泥浆性能、钻头类型、钻压、转速以及水力因素“钻速”通常指机械钻速，即在纯钻进周期内每小时钻进的米数。

　　影响钻速的因素很多，除了组织因素和人的因素之外，主要有：地层特性、钻机性能、泥浆性能、钻头类型、钻压、转速以及水力因素钻压钻压转速转速水力因素水力因素第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国1、钻压1、钻压钻压：钻压：当钻压超过岩石抗压强度决定的临界值时，钻速随钻压的提高而直线增长单位钻压（）：每单位钻头直径的钻压普通铣齿牙轮钻头：1025 KN/inch；第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国“密封润滑、滑动轴承、镶齿、喷射密封润滑、滑动轴承、镶齿、喷射”四合一优质钻头，可采用大钻压2040 KN/inch；全钻压：W= D”四合一优质钻头，可采用大钻压2040 KN/inch；全钻压：W= D头头石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国2、转速2、转速传统经验：传统经验：对于一开，使用大尺寸钻头时，一般保持钻头周切线速度V为一常数min/15030060maxrnnDV常数常数始始头始始头=第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国单位钻压与转速n的乘积保持一个常数，比较经济。

　　mmrkNn=min/9060随着钻头质量的提高，钻机功率的增加，与转速n的乘积数可能增大，从而达到提高钻速的目的第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计钻压与转速钻压与转速石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国3、水力因素3、水力因素5.7PQN水水泵水功率泵水功率第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计传统钻井模式：传统钻井模式：大排量；小排量、高泵压；大排量、高泵压石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国喷射钻井：喷射钻井：提高钻头水马力，增加泥浆对井底地层的冲击力，加速井底钻屑的清除（喷射钻井当前应用较多的钻井模式）（喷射钻井当前应用较多的钻井模式）P头1/2 P泵时，泥浆对地层的冲击力最大；P头2/3 P泵时，钻头的水马力最大，所以，钻头压降：P头（1/22/3）P泵第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国喷射钻井三阶段特点和参数喷射钻井三阶段特点和参数4115631820三381416二2031012一钻速(m/h)排量(l/s)喷速(m/s)比水功率(KW/m钻速(m/h)排量(l/s)喷速(m/s)比水功率(KW/m2 2)泵压(MP)泵压(MPa a)阶段)阶段石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国70年代钻井泵泵压一般1012 MPa；80年代钻井泵泵压增加到1820MPa。

　　第二阶段比第一阶段钻速高60%；第三阶段比第二阶段高40%70年代钻井泵泵压一般1012 MPa；80年代钻井泵泵压增加到1820MPa第二阶段比第一阶段钻速高60%；第三阶段比第二阶段高40%石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国喷射钻井对钻井泵和循环系统提出了更高的要求喷射钻井对钻井泵和循环系统提出了更高的要求两点发展：两点发展：1、突破经济水功率限制（2313 5782 KW/m1、突破经济水功率限制（2313 5782 KW/m2 2，或25HP/IN，或25HP/IN2 2）；2、水射流不仅清岩，而且一定程度起破岩作用）；2、水射流不仅清岩，而且一定程度起破岩作用石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国环空返速环空返速环空返速是指钻进过程中，钻井液在钻杆柱和套管柱或井眼之间的环形空间的上返流速它是影响钻井速度和钻井质量的重要指标之一，是钻机设计中经常讨论的参数一般情况下，环空返速V0.251 m/s环空返速 V 1 m/s，对钻井不利环空返速是指钻进过程中，钻井液PG电子官方网站 PG电子网址在钻杆柱和套管柱或井眼之间的环形空间的上返流速它是影响钻井速度和钻井质量的重要指标之一，是钻机设计中经常讨论的参数。

　　一般情况下，环空返速V0.251 m/s环空返速 V 1 m/s，对钻井不利第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国“小排量、低返速”“小排量、低返速” 可以降低循环管路压力降，提高钻头压力降；但是，携带岩屑能力差；反之，环空返速大，则循环管路压力损失大，而且对井壁冲刷严重，可能引起井壁不稳定所以环空返速的控制，要依据地层的复杂性、钻井液的性能和钻机能力可以降低循环管路压力降，提高钻头压力降；但是，携带岩屑能力差；反之，环空返速大，则循环管路压力损失大，而且对井壁冲刷严重，可能引起井壁不稳定所以环空返速的控制，要依据地层的复杂性、钻井液的性能和钻机能力石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计第二节：钻井井身结构第二节：钻井井身结构石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计钻井井身结构钻井井身结构井身结构包括套管层数、直径和下入深度，以及套管直径与井眼（钻头）直径之间的关系1、导管2、表层套管3、技术套管4、油层套管一、钻井井身结构一、钻井井身结构石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国各层套管尺寸确定：各层套管尺寸确定：基于油管油层套管技术套管表层 套 管导管D头D套外50 （mm)；第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计钻井井身结构钻井井身结构石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国oil zone 中间套管中间套管(技术套管技术套管)表层套管表层套管生产套管生产套管(油层套管油层套管)主要内容主要内容: 井身结构设计井身结构设计 套管柱设计套管柱设计 注水泥技术注水泥技术 套管损坏与防护一开二开三开套管损坏与防护一开二开三开石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国井身结构井身结构油井基础，全井骨架油井基础，全井骨架固井工程固井工程套管柱设计和注水泥套管柱设计和注水泥不仅关系全井能否顺利钻进完井，而且关系能否顺利生产和寿命。

　　不仅关系全井能否顺利钻进完井，而且关系能否顺利生产和寿命2006年年3月月25日，重庆开县罗家日，重庆开县罗家2井，套管破损，地下井漏，井，套管破损，地下井漏， H2S喷出，喷出，12000人紧急疏散，人紧急疏散，2口井报废口井报废石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国70年代以来，我国油气田套管损坏现象十分严重1998年底大庆、吉林、中原、胜利、辽河等10多油田套损井达14000多口，若按每口井较低成本150万元计，仅套损直接损失210亿元，还不计油井损坏停产损失2005年，套损严重油田累计套损井数和占投产井数比例：大庆：8976口，占16%以上；吉林：2861口，占30%以上；胜利：3000多口，占多口，占10%以上以上；中原：占投产井数投产井数23.3%；并且各油田套损井数有上升趋势石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计第二节：钻机基本参数第二节：钻机基本参数石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国名义钻深范围最大钩载绞车额定功率单台钻井泵功率游动系统绳数钢丝绳直径转盘开口直径转盘功率钻台高度井架高度名义钻深范围最大钩载绞车额定功率单台钻井泵功率游动系统绳数钢丝绳直径转盘开口直径转盘功率钻台高度井架高度第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计钻机基本参数钻机基本参数石油钻机基本参数设计石油钻机基本参数设计石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国钻机基本参数：钻机基本参数：是反映钻机能力的主要参数，也是作为设计和选用钻机的主要技术依据。

　　1、名义钻深范围：1、名义钻深范围：指钻机在规定的钻井绳数下，使用规定的钻柱时，能够达到的经济钻井深度是我国钻机主参数依据4 1/2、5 两种钻杆柱尺寸确定第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计钻机基本参数钻机基本参数石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国2、最大钩载：2、最大钩载：钻机在规定的最多绳数下起下套管、处理事故或进行其它特殊作业时，大钩不允许超过的载荷是大钩允许的最大静载荷第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计钻机总体参数钻机总体参数发生工况：1、发生动载时，钩载为静动载之和；2、处理卡钻事故；3、下套管；4、下套管遇阻时，上提下放石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国3、绞车额定功率：、绞车额定功率：指绞车的额定输入功率4、单台钻井泵功率：4、单台钻井泵功率：指单台钻井泵配备功率5、游动系统绳数：钻井绳数：5、游动系统绳数：钻井绳数：在正常起下钻柱即钻进时的有效绳数；最多绳数：最多绳数：钻机配备的轮系所能提供的最大有效绳数第二章：石油钻机总体参数设计第二章：石油钻机总体参数设计钻机总体参数钻机总体参数石油钻采机械石油钻采机械主讲：马卫国主讲：马卫国6、钢丝绳直径：6、钢丝绳直径：钢丝绳的外接圆的直径。

　　7、转盘开口直径：7、转盘开口直径：也称转盘通孔直径，是转盘能够通过最大钻头或隔水套管的直径系列有60、70、100、125、175、205、275、375、49。

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