《石油鉆采新裝備》PPT課件.ppt

1、1,第一章 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī),本章目錄 第一節(jié) 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的類(lèi)型及特點(diǎn) 一、ACAC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī) 二、DCDC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī) 三、ACSCRDC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī) 四、ACCFAC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī) 第二節(jié) 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 一、機(jī)械特性的分類(lèi) 二、電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性 三、直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性 四、鉆機(jī)用它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性 第三節(jié) ACSCRDC電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的可控硅電源簡(jiǎn)介 一、可控硅控制系統(tǒng)的主要作用 二、可控硅控制柜的電路,第一節(jié) 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的類(lèi)型及特點(diǎn) 從誕生到現(xiàn)在，電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)主要有四大類(lèi)。 一、ACAC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī) 最初的電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)為該類(lèi)型，目前已很少使用。 1、動(dòng)力分配 由柴油機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)

2、電機(jī)發(fā)電，通過(guò)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力并車(chē)，集中供電，驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)，從而帶動(dòng)工作機(jī)工作。 典型的動(dòng)力分配圖如下。,2,3,2、 ACAC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的特點(diǎn) （1）通過(guò)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力并車(chē)，省去了機(jī)械鉆機(jī)龐大復(fù)雜的動(dòng)力并車(chē)系統(tǒng)； （2）采用單獨(dú)或分組驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)效率提高； （3）采用電子調(diào)速，柴油機(jī)可以穩(wěn)定在高效區(qū)工作，壽命延長(zhǎng)，燃油消耗降低（降低1012%）； （4）交流電動(dòng)機(jī)為硬特性，絞車(chē)、鉆盤(pán)仍需設(shè)較多的機(jī)械檔，只能有級(jí)變速。,4,二、DCDC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī) 這是繼ACAC電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)后出現(xiàn)的類(lèi)型。 1、動(dòng)力分配 由柴油機(jī)帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)發(fā)直流電，驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)工作機(jī)工作。 典型的動(dòng)力分配

3、圖如下。,5,6,2、 DCDC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的特點(diǎn) （1）采用單獨(dú)或分組驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，傳動(dòng)效率提高； （2）采用電子調(diào)速，可使柴油機(jī)穩(wěn)定在最佳運(yùn)轉(zhuǎn)工況，壽命延長(zhǎng)，鉆機(jī)總?cè)加拖慕档停ń档?012%）； （3）直流電動(dòng)機(jī)，具有人為的柔特性，調(diào)速范圍寬，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，絞車(chē)、鉆盤(pán)只需設(shè)少量的機(jī)械檔； （4）用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，啟動(dòng)能力強(qiáng)。 (5)需要專(zhuān)門(mén)配置交流發(fā)電機(jī)組，提供輔助設(shè)備和照明電源； （6）直流發(fā)電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)成本高，壽命相對(duì)較短，維護(hù)困難，還需特別考慮防爆問(wèn)題； （7）動(dòng)力機(jī)不能互濟(jì)，總裝機(jī)功率大，影響可靠性。,7,三、ACSCRDC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī) 這是當(dāng)前世界最流行的電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)

4、類(lèi)型。 1、動(dòng)力分配 由柴油機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)交流電，通過(guò)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力并車(chē)，集中供電。再經(jīng)可控硅整流裝置將交流電變?yōu)橹绷麟?，?qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，從而帶動(dòng)工作機(jī)工作。 典型的動(dòng)力分配圖如下。,8,9,返回24,2、ACSCRDC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的特點(diǎn) （1）具有ACAC 、 DCDC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)； （2）用直流電動(dòng)機(jī)價(jià)格高、壽命短，還需特別需考慮防爆問(wèn)題。 （3）投資成本略高于DCDC電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)。 是當(dāng)今電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的主力機(jī)型之一。,10,四、ACVFAC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī) 基本原理 用柴油機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)出交流電，通過(guò)可控硅變頻器，得到可以改變頻率的交流電，驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)工作，從而帶動(dòng)鉆機(jī)各工作機(jī)

5、工作。 在可控硅變頻器的內(nèi)部，經(jīng)歷兩次電流性質(zhì)的改變：首先用晶閘管整流電路將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)電壓的直流電，再用逆變器將可調(diào)直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)頻率的交流電。 （見(jiàn)圖） 利用改變頻率，交流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可以人為地改變，得到人為的柔特性，滿足鉆機(jī)工作機(jī)的性能要求。人為特性曲線見(jiàn)圖。,11,返回11,12,特點(diǎn) ： 1、具有ACSCRDC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)所有優(yōu)點(diǎn)； 2、克服了ACSCRDC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的主要缺點(diǎn)； 3、變頻器價(jià)格稍高，傳動(dòng)效率稍低。 是當(dāng)今電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的最高水平。最終將全部取代ACSCRDC電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)。,第二節(jié) 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 一、機(jī)械特性的分類(lèi) 機(jī)械特性：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n隨轉(zhuǎn)矩M而變化的關(guān)

6、系。一般用曲線表示，稱(chēng)機(jī)械特性曲線。 按轉(zhuǎn)速n隨轉(zhuǎn)矩M變化的程度不同，機(jī)械特性可分為三類(lèi)： 1、當(dāng) 時(shí)，為特硬特性；在 nM曲線上，表現(xiàn)為一條水平線。 2、當(dāng) 時(shí)，為硬特性；在 nM曲線上，表現(xiàn)為一條略向下傾斜的直線。 3、當(dāng) 時(shí)，為柔特性；在 nM曲線上，表現(xiàn)為一條近似的雙曲線。 見(jiàn)下圖。,13,14,二、電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性 固有機(jī)械特性：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 隨轉(zhuǎn)矩 M 而自動(dòng)變化的關(guān)系。用曲線表示，則稱(chēng)固有機(jī)械特性曲線。 1、交流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性 a、同步交流電動(dòng)機(jī) 同步交流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性為 特硬特性。 特點(diǎn)：具有較高的功率因數(shù)，效率高； 啟動(dòng)性能很差；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壽命相對(duì)較短，價(jià)格

7、較高。 適用于：不經(jīng)常啟動(dòng)、轉(zhuǎn)速恒定的中、大功率場(chǎng)合。 用得較少。 b、異步交流電動(dòng)機(jī) 異步交流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性為 硬特性。 特點(diǎn)：過(guò)載能力較大；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便、便宜。 適用于：不需要調(diào)速的各種場(chǎng)合。 交流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性曲線見(jiàn)下圖。,15,16,2、直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性 直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速方便；啟動(dòng)力矩大。 缺點(diǎn)：價(jià)格高、維護(hù)困難。 按照勵(lì)磁方式，可以分為： 并勵(lì)、它勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，石油現(xiàn)場(chǎng)最常用的是它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。 a、并勵(lì)、它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 并勵(lì)、它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性均為硬特性。 電路原理與固有機(jī)械特性見(jiàn)下圖。,17,18,b、串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 串勵(lì)

8、直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性為 柔特性。 該特性很好，滿足鉆機(jī)的絞車(chē)和轉(zhuǎn)盤(pán)的要求。但是，當(dāng)載荷很小時(shí)，轉(zhuǎn)速過(guò)高，有“飛車(chē)”危險(xiǎn)，不適合用鏈條、皮帶傳動(dòng)。這導(dǎo)致其不能用在石油鉆機(jī)上。,19,三、直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性 人為機(jī)械特性：人為地改變直流電動(dòng)機(jī)某些參數(shù)而獲得的機(jī)械特性。通常也稱(chēng)：調(diào)速特性。 現(xiàn)代石油鉆機(jī)廣泛使用它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，這里主要講它的調(diào)速特性。 它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的基本調(diào)速方式有： 1、在電樞電路中串電阻調(diào)速（見(jiàn)曲線） 特點(diǎn)：空載轉(zhuǎn)速不變；轉(zhuǎn)速只能下調(diào)；轉(zhuǎn)速越低，特性越軟； 調(diào)速方便；調(diào)節(jié)電阻長(zhǎng)期大量耗電，不經(jīng)濟(jì)。 適用場(chǎng)合：中小功率電機(jī)。石油鉆機(jī)不適用。,20,2、降低電樞電壓調(diào)速（見(jiàn)

9、曲線） 特點(diǎn)： 1）轉(zhuǎn)速只能下調(diào)；硬特性不變（固有特性曲線平移）； 2）調(diào)速方便；調(diào)速范圍大；經(jīng)濟(jì)性好。 可適用場(chǎng)合：石油鉆機(jī)。,3、在勵(lì)磁電路中串電阻調(diào)速（見(jiàn)曲線） 特點(diǎn)： 1）轉(zhuǎn)速只能上調(diào)；隨所串電阻增大，特性變軟； 2）調(diào)速方便；經(jīng)濟(jì)性較好。轉(zhuǎn)速不得超過(guò)額定值的20%。 可適用場(chǎng)合：石油鉆機(jī)。,四、鉆機(jī)用它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性 石油鉆機(jī)的工作主機(jī)是絞車(chē)、轉(zhuǎn)盤(pán)、泥漿泵。 一般情況下，工作機(jī)的轉(zhuǎn)速都是從額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)。對(duì)于絞車(chē)，當(dāng)大鉤空載上行時(shí)，為了減少上行時(shí)間，需要短時(shí)高速運(yùn)行，此時(shí)，可以高于額定轉(zhuǎn)速。 現(xiàn)代鉆機(jī)采用ACSCRDC 電驅(qū)動(dòng)方式，每臺(tái)（組）電動(dòng)機(jī)用一個(gè)可控硅控制柜，電樞

10、的輸入電壓易于調(diào)節(jié)，故鉆機(jī)中大都采用它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)復(fù)合調(diào)速： 降低電樞電壓 勵(lì)磁電路串電阻 。,22,23,ACSCRDC 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)電路,調(diào)速過(guò)程如下： a、當(dāng)勵(lì)磁電路中串入的調(diào)速電阻阻值Rf=0、電樞輸入電壓為額定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性為固有機(jī)械特性； b、當(dāng)需要增速時(shí)，增大勵(lì)磁電路中串入的調(diào)速電阻阻值Rf，固有機(jī)械特性曲線上移，且特性變軟； c、當(dāng)需要減速時(shí)，將勵(lì)磁電路中串入的調(diào)速電阻Rf調(diào)至0，然后通過(guò)調(diào)節(jié)可控硅晶閘管的觸發(fā)電路，降低電樞輸入電壓，電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線向下平移。 參見(jiàn)下圖。,第三節(jié) ACSCRDC電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的可控硅電源簡(jiǎn)介 現(xiàn)代鉆機(jī)采用ACSCRDC 電驅(qū)動(dòng)方式，每

11、臺(tái)（組）電動(dòng)機(jī)用一個(gè)可控硅控制柜，將交流電轉(zhuǎn)變成可調(diào)的直流電，驅(qū)動(dòng)它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。 一、可控硅控制系統(tǒng)的主要作用 柴油機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電，經(jīng)電力并車(chē)后進(jìn)入交流電網(wǎng)（見(jiàn)前圖）。可控硅控制系統(tǒng)完成以下主要工作： a、經(jīng)三相電力變壓器輸入600V交流電，經(jīng)晶閘管構(gòu)成的全控橋式整流電路轉(zhuǎn)換成可調(diào)電壓的直流電，供給它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞； b、用單相電力變壓器將電網(wǎng)中的交流電降壓，經(jīng)半導(dǎo)體二極管構(gòu)成的橋式整流電路轉(zhuǎn)換成直流電，供給它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁線圈。 c、利用觸發(fā)電路控制晶閘管的觸發(fā)角，從而調(diào)節(jié)電樞電壓。,24,二、可控硅控制柜的電路 可控硅控制柜的電路主要有： a、整流電路；b、觸發(fā)

12、控制電路；c、保護(hù)電路；,25, 本章完 ,2020/10/9,30,第二章 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng),本章目錄 第一節(jié) 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)的功能和類(lèi)型 一、頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)的功能 二、頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)的類(lèi)型 三、頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)的基本組成 第二節(jié) 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理 一、直流電驅(qū)動(dòng)的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng) 二、全液壓驅(qū)動(dòng)的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng) 第三節(jié) 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)的特點(diǎn),2020/10/9,31,第一節(jié) 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)的功能和類(lèi)型 一、頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)的功能 最早的頂部驅(qū)動(dòng)裝置是“動(dòng)力水龍頭”，即：在水龍頭上設(shè)置動(dòng)力裝置，驅(qū)動(dòng)水龍頭的中心管旋轉(zhuǎn)，中心管下部直接接鉆桿。這樣，在鉆井過(guò)程中，可以

13、省去轉(zhuǎn)盤(pán)。 現(xiàn)在的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)，無(wú)論在功能上，還是在結(jié)構(gòu)上，都發(fā)展得日益完善。它的主要功能有： 1、旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)； 2、循環(huán)鉆井液； 3、起吊鉆具； 4、上卸鉆柱。,2020/10/9,32,二、頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)的類(lèi)型 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)是在80年代末，由美國(guó)、法國(guó)、挪威相繼研制而成?；绢?lèi)型有三大類(lèi)： 1、全液壓驅(qū)動(dòng)（ 如Maritime Hydraulics 公司的產(chǎn)品） 驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源是液壓能。由兩臺(tái)軸向柱塞馬達(dá)經(jīng)齒輪減速箱帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。 2、直流電驅(qū)動(dòng) （如美國(guó)Varco公司的產(chǎn)品） 驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源是直流電。由直流電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪減速箱帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。直流電源是來(lái)自電動(dòng)鉆機(jī)的ACS

14、CR 系統(tǒng)。 3、交流電驅(qū)動(dòng) （如挪威的DDM型） 驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源是交流電。由交流電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪減速箱帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。調(diào)速則利用AC/AC變頻技術(shù)。 三種類(lèi)型，都把無(wú)級(jí)調(diào)速特性作為基本要求。,2020/10/9,33,三、頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)的基本組成 一個(gè)完整的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)由以下幾部分組成： 1、水龍頭鉆井馬達(dá)裝置總成 具體有：水龍頭、電動(dòng)機(jī)（或液壓馬達(dá)）、齒輪減速器、主軸； 作用：驅(qū)動(dòng)主軸正反轉(zhuǎn)、向鉆柱內(nèi)導(dǎo)入鉆井液。 2、導(dǎo)向滑車(chē)總成 具體有：導(dǎo)軌（立于井架內(nèi)，有單軌和雙軌兩種）、滑車(chē)框架（固定在頂部驅(qū)動(dòng)裝置殼體上）、導(dǎo)向輪（裝在滑車(chē)框架上，可沿導(dǎo)軌滾動(dòng)）。 作用：引導(dǎo)頂部驅(qū)動(dòng)裝置上下運(yùn)

15、動(dòng)；承受鉆井過(guò)程中的反向力矩。 3、鉆桿上卸扣裝置（Pipehander） 具體有：吊卡、吊環(huán)、吊環(huán)連接器、吊環(huán)傾斜器、液壓扭矩鉗。 作用：通過(guò)吊卡、吊環(huán)、起吊鉆具；通過(guò)液壓扭矩鉗上、卸扣（將鉆具與頂部驅(qū)動(dòng)裝置的主軸連接或卸開(kāi)）。,2020/10/9,34,第二節(jié) 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理 一、直流電驅(qū)動(dòng)的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng) 這里介紹美國(guó)Varco公司的產(chǎn)品。 1、系統(tǒng)組成 Varco公司的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)主要由以下幾大部分組成： 1）水龍頭（借用鉆機(jī)原配的常規(guī)水龍頭）； 2）鉆井馬達(dá)總成由直流電動(dòng)機(jī)、一級(jí)齒輪減速箱、主軸、散熱裝置組成； 3）導(dǎo)向滑車(chē)總成由滑車(chē)框架、導(dǎo)向輪、導(dǎo)軌等組成；

16、 4）鉆桿上卸扣裝置由旋轉(zhuǎn)頭、吊環(huán)連接器、吊環(huán)傾斜器、液壓扭矩鉗等組成； 5）動(dòng)力系統(tǒng)由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、SCR控制房、液壓泵站、電力電纜、控制電纜、柔性液壓管匯等組成。 2、安裝布置（見(jiàn)圖）； 3、水龍頭鉆井馬達(dá)總成（見(jiàn)圖） 4、導(dǎo)向滑車(chē)（見(jiàn)圖）； 5、鉆桿上卸扣裝置（見(jiàn)圖）,2020/10/9,35,返回5,2020/10/9,36,返回5,要點(diǎn)： 1、水龍頭中心管經(jīng)錐管螺紋與主軸連接。 2、主軸與從動(dòng)大齒輪固連。 3、電動(dòng)機(jī)為雙出軸，下端通過(guò)花鍵與主動(dòng)小齒輪連接，上端與氣動(dòng)制動(dòng)器摩擦輪固連。 4、氣動(dòng)制動(dòng)器的作用有兩方面：需要主軸快速停止；使用井底動(dòng)力鉆具時(shí)制動(dòng)主軸。,2020/10/9,

17、37,返回5,2020/10/9,38,返回5,要點(diǎn)： 1、鉆桿上卸扣裝置利用上部旋轉(zhuǎn)頭固連在頂部驅(qū)動(dòng)裝置總成的減速箱殼體的下方； 2、吊環(huán)傾斜器靠液缸推動(dòng)而擺動(dòng)，通過(guò)鏈條帶動(dòng)吊環(huán)傾斜； 3、液壓扭矩鉗（扳手）通過(guò)吊架懸掛在旋轉(zhuǎn)頭上，有上、下兩個(gè)鉗。下鉗（夾持鉗）不旋轉(zhuǎn)，可由夾緊液壓缸驅(qū)動(dòng)，夾緊鉆具母接頭；上鉗可以靠?jī)蓚€(gè)液壓缸夾緊主軸下端連接的保護(hù)短接，靠另外兩個(gè)液壓缸推動(dòng)正、反轉(zhuǎn)，完成鉆具與主軸的緊扣和崩扣。低扭矩時(shí)，可用鉆井馬達(dá)旋轉(zhuǎn)主軸，實(shí)現(xiàn)上、卸扣。,2020/10/9,39,二、全液壓驅(qū)動(dòng)的頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng) 這里介紹挪威 Maritime Hydraulics 公司的產(chǎn)品。 1、系統(tǒng)組

18、成 PTD輕便式頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)主要由以下幾大部分組成（由上到下）： 1）水龍頭（借用鉆機(jī)原配的常規(guī)水龍頭）； 2）液控鉆具防噴器由鉆具防噴器、液壓缸組成； 3）鉆井馬達(dá)總成由兩個(gè)斜軸式軸向柱塞液壓馬達(dá)、兩級(jí)齒輪減速箱、主軸組成； 4）鉆桿上卸扣裝置由旋轉(zhuǎn)頭、懸掛桿（含彈簧）、吊鉤本體、吊環(huán)傾斜器、液壓扭矩鉗等組成； 5）液壓動(dòng)力系統(tǒng)由液壓泵站、液壓控制臺(tái)、柔性液壓管匯等組成。 2、安裝布置（見(jiàn)圖） 3、頂部驅(qū)動(dòng)裝置總成（見(jiàn)圖） 4、驅(qū)動(dòng)裝置減速箱總成（見(jiàn)圖） 5、導(dǎo)向滑車(chē)、吊環(huán)傾斜器、液壓扭矩鉗的安裝（見(jiàn)圖） 6、液壓鉆具防噴器的安裝（見(jiàn)圖）,2020/10/9,40,返回10,液壓頂驅(qū)安裝

19、圖,2020/10/9,41,返回10,要點(diǎn)： 1、水龍頭中心管經(jīng)錐管螺紋與主軸連接。 2、主軸與從動(dòng)大齒輪固連。 3、兩個(gè)液壓馬達(dá)的輸出軸通過(guò)花鍵與主動(dòng)小齒輪軸固連。 4、鉆桿上卸扣裝置懸掛在主軸下臺(tái)肩上。 5、導(dǎo)向滑車(chē)通過(guò)四個(gè)鉸鏈與減速箱殼體固連；,液壓頂部驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)原理圖,2020/10/9,42,返回10,要點(diǎn)： 該裝置采用了高速小扭矩液壓馬達(dá)。為使主軸獲得很大的扭矩，采用了兩級(jí)齒輪減速。為減輕齒面載荷，采用雙閉環(huán)齒輪傳動(dòng)。,頂驅(qū)減速器結(jié)構(gòu)原理圖,2020/10/9,43,要點(diǎn)： 1、觀察導(dǎo)向滑車(chē)安裝和工作狀態(tài)； 2、觀察吊環(huán)傾斜器安裝和工作位置； 3、鉆具機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)頭經(jīng)法蘭盤(pán)連接

20、在減速箱殼體上；吊鉤本體經(jīng)兩個(gè)含彈簧的吊桿懸掛在旋轉(zhuǎn)頭下；吊鉤承載后，吊鉤本體下坐在主軸下臺(tái)肩上，卸載后，在彈簧作用下上移而離開(kāi)主軸下臺(tái)肩。液壓馬達(dá)通過(guò)鏈條使旋轉(zhuǎn)頭可做360旋轉(zhuǎn)。利用鎖緊液缸可以制動(dòng)。 4、液壓扭矩鉗經(jīng)框架固連在吊鉤本體上，扭矩鉗工作原理見(jiàn)液壓扭矩鉗結(jié)構(gòu)原理圖,返回10,導(dǎo)向滑車(chē)、吊環(huán)傾斜器、扭矩鉗安裝位置,2020/10/9,44,要點(diǎn)： 1、液壓缸為單作用缸，夾緊靠液壓力，釋放靠彈簧力。 2、共有兩組液壓缸，處并聯(lián)狀態(tài)，輸入液壓油時(shí)，左右兩缸同時(shí)外伸，夾緊鉆具接頭。 3、鉗牙用螺釘固定，可以隨時(shí)更換。,液壓扭矩鉗結(jié)構(gòu)原理圖,返回14,2020/10/9,45,鉆具防噴器的

21、安裝,2020/10/9,46,第三節(jié) 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)的特點(diǎn) 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)是鉆井設(shè)備發(fā)展更新的重要成果之一。1982年，第一臺(tái)該系統(tǒng)投入礦場(chǎng)使用，目前，已經(jīng)廣泛用于海洋和陸地鉆機(jī)上。我國(guó)石油現(xiàn)場(chǎng)也開(kāi)始逐步采用該系統(tǒng)。中國(guó)鉆井隊(duì)要想到國(guó)外竟標(biāo)，在設(shè)備上的先決條件就是要有電動(dòng)鉆機(jī)和頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)。 頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)被如此看重，主要是其有如下特點(diǎn)： 1）可以用立根（三根鉆桿，長(zhǎng)27米多）鉆進(jìn)，減少2/3的鉆柱連接時(shí)間，提高了工作效率，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和傷亡事故； 2）在起、下鉆過(guò)程中，可以立即循環(huán)鉆井液，實(shí)行倒劃眼起鉆和劃眼下鉆，減少卡鉆事故和由此帶來(lái)的打撈作業(yè)； 3）主軸上連接有液壓鉆

22、具防噴器。當(dāng)起鉆中發(fā)現(xiàn)有井噴跡象，可遙控實(shí)現(xiàn)頂部驅(qū)動(dòng)裝置與鉆柱連接，立即循環(huán)鉆井液，避免井噴事故發(fā)生； 4）用27米鉆柱鉆定向井，可以減少井深測(cè)量次數(shù)，容易控制井底馬達(dá)造斜方位，節(jié)省鉆井時(shí)間； 5）用27米鉆柱取芯，可連續(xù)取芯27米，提高了巖心質(zhì)量。,2020/10/9,47,井 控 設(shè) 備 第一節(jié) 井控設(shè)備概述 一、井控設(shè)備的功用 二、井控設(shè)備的組成 三、液壓防噴器的特點(diǎn) 四、液壓防噴器的主參數(shù) 五、液壓防噴器的型號(hào) 六、井口防噴器的組合 第二節(jié) 液壓防噴器的結(jié)構(gòu)原理 一、環(huán)形防噴器 1、錐形膠芯環(huán)形防噴器 2、球形膠芯環(huán)形防噴器 3、環(huán)形防噴器的比較 4、環(huán)形防噴器的合理使用 二、閘板防噴

23、器 1、閘板防噴器結(jié)構(gòu)概況 2、閘板防噴器的工作原理與特殊結(jié)構(gòu) 3、閘板防噴器的合理使用 第三節(jié) 防噴器液壓控制系統(tǒng) 一、概述 1、防噴器液壓控制系統(tǒng)的組成 2、防噴器液壓控制系統(tǒng)類(lèi)型與型號(hào) 二、防噴器液壓控制系統(tǒng)的工作原理,2020/10/9,48,第一節(jié) 井控設(shè)備概述 井控設(shè)備是指實(shí)施油氣井壓力控制技術(shù)的所有設(shè)備、專(zhuān)用工具和管匯。 一、井控設(shè)備的功用 1、預(yù)防井噴保持井內(nèi)泥漿靜液柱壓力略高于地層壓力； 2、及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流對(duì)上返泥漿量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流征兆； 3、迅速控制井噴井噴一旦發(fā)生，迅速關(guān)井、并實(shí)施壓井。 二、井控設(shè)備的組成 1、井口防噴器組環(huán)形防噴器、閘板防噴器、四通等； 2、控制

24、系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制臺(tái)（儲(chǔ)能器裝置）、司鉆控制臺(tái)； 3、節(jié)流與壓井管匯； 4、監(jiān)測(cè)儀表泥漿罐液面監(jiān)測(cè)儀、有毒氣體監(jiān)測(cè)儀； 5、鉆具內(nèi)防噴工具方鉆桿球閥、鉆桿回壓凡爾、投入式單向閥等； 6、輔助設(shè)備加重泥漿配制設(shè)備、液氣分離設(shè)備。 參見(jiàn)下圖。,2020/10/9,49,返回39,圖1,2020/10/9,50,三、液壓防噴器的特點(diǎn) 防噴器是井控設(shè)備的核心組件。 最原始的防噴器是手動(dòng)的，開(kāi)關(guān)費(fèi)力，關(guān)井耗時(shí)多，承受壓力低，故障多，經(jīng)常在需要關(guān)井時(shí)封不住井，造成井噴失控，因而已被淘汰，取而代之的是液壓防噴器。 我國(guó)70年代初研制出液壓防噴器，它具有以下特點(diǎn)： 1、關(guān)井動(dòng)作迅速。閘板防噴器38秒內(nèi)可關(guān)井；環(huán)形防

25、噴器30秒內(nèi)可以關(guān)井。 2、操作方便。用液壓傳動(dòng)的方式迫使膠芯變形、閘板運(yùn)動(dòng)，操作省力、方便。 3、安全可靠。防噴器強(qiáng)度可靠；防噴器封井機(jī)能可靠，出廠前進(jìn)行嚴(yán)格試壓；防噴器的控制操作可靠，若司鉆操作控制失靈，可以用遠(yuǎn)程控制臺(tái)控制，若遠(yuǎn)程控制臺(tái)控制也失靈，閘板防噴器還可以用手動(dòng)關(guān)井。 4、現(xiàn)場(chǎng)維修方便。液壓防噴器的膠芯和閘板是最關(guān)鍵元件，最易損壞，若發(fā)現(xiàn)損壞，可以及時(shí)拆換。,2020/10/9,51,四、液壓防噴器的主參數(shù) 液壓防噴器的最重要的參數(shù)是最大工作壓力和公稱(chēng)通徑。 最大工作壓力封井時(shí)，防噴器能夠承受的最大井口壓力； 公稱(chēng)通徑防噴器上下垂直通孔直徑。該尺寸表明防噴器可以通過(guò)的最大鉆頭直徑

26、。（注：公稱(chēng)通徑是經(jīng)過(guò)圓整的，實(shí)際通經(jīng)與其有微小差異） 我國(guó)規(guī)定的防噴器最大工作壓力和公稱(chēng)通徑見(jiàn)下表。,2020/10/9,52,五、液壓防噴器的類(lèi)型及型號(hào) 1、液壓防噴器的類(lèi)型 液壓防噴器的類(lèi)型有三大類(lèi)： 1）閘板防噴器有單、雙、三閘板防噴器三種； 2）環(huán)形防噴器有錐形膠芯、球形膠芯防噴器兩種； 3）旋轉(zhuǎn)防噴器一種在封井的情況下允許鉆具旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的特殊防噴器。 2、液壓防噴器的型號(hào) 防噴器的型號(hào)要反映其類(lèi)型、最大工作壓力和公稱(chēng)通徑。 我國(guó)規(guī)定的防噴器型號(hào)表示如下： 1）單閘板防噴器： FZ 公稱(chēng)通經(jīng)最大工作壓力； 2）雙閘板防噴器： 2FZ 公稱(chēng)通經(jīng)最大工作壓力； 3）三閘板防噴器： 3FZ

27、公稱(chēng)通經(jīng)最大工作壓力； 4）環(huán)形防噴器： FH 公稱(chēng)通經(jīng)最大工作壓力。 例如： FZ 2321，代表單閘板防噴器，公稱(chēng)通經(jīng)為230mm，最大工作壓力為 21MPa。,2020/10/9,53,六、井口防噴器的組合 油氣井口所安裝的部件自下而上依次為： a）套管頭套管頂部的法蘭盤(pán)。 b）四通帶有四個(gè)通道和法蘭盤(pán)的管接頭；其下法蘭與套管頭連接，上法蘭與上部設(shè)備相連，左右兩法蘭分別接壓井管匯和接流管匯。 c）雙閘板防噴器一個(gè)為全封閘板，另一個(gè)為半封閘板。 d）環(huán)形防噴器也稱(chēng)萬(wàn)能防噴器，其即可以封零（封空井），也可以封環(huán)空（封閉井內(nèi)環(huán)形空間）。 e）防溢管其下部與防噴器相連，上部伸至鉆井平臺(tái)底面，中部

28、有一旁通管。井下上返泥漿由旁通管引至泥漿凈化系統(tǒng)。 根據(jù)所鉆井的深度不同，預(yù)期的井下地層壓力就不同，井口所配備的防噴器的類(lèi)型、數(shù)量、公稱(chēng)通經(jīng)、壓力等級(jí)就不同。這些是由多種因素決定的： 1、根據(jù)套管頭通徑確定防噴器的通徑 防噴器的公稱(chēng)通經(jīng)不得小于套管頭的通徑，以便可以通過(guò)所需的鉆頭和鉆具。,2020/10/9,54,2、根據(jù)預(yù)期井口最大壓力確定防噴器的壓力等級(jí) 預(yù)期井口最大壓力根據(jù)油氣井的性質(zhì)不同而不同。 a）對(duì)于生產(chǎn)井： 預(yù)期井口最大壓力 = 地層壓力 - 半井深鉆井液液柱壓力 b）對(duì)于深井、高壓氣井： 預(yù)期井口最大壓力 = 地層壓力 根據(jù)我國(guó)油氣田的地質(zhì)情況以及多年的鉆探經(jīng)驗(yàn)，得出如下規(guī)律：

29、 若井深小于2000m， 預(yù)期井口最大壓力一般低于14 MPa ，防噴器的壓力等級(jí)選14 MPa ； 若井深為20004000 m， 預(yù)期井口最大壓力為21 35 MPa ，防噴器的壓力等級(jí)選21或35MPa ； 若井深為40007000 m， 預(yù)期井口最大壓力可達(dá)70 MPa 或更高，防噴器的壓力等級(jí)選70 或105MPa ；,2020/10/9,55,3、防噴器類(lèi)型和數(shù)量的確定 為了提高關(guān)井的可靠性，井口所裝防噴器的數(shù)量不止一個(gè)，以保證在井內(nèi)有無(wú)鉆具的情況下都可關(guān)井。 防噴器的使用原則為： 井內(nèi)無(wú)鉆具時(shí)，用全封閘板防噴器封井； 井內(nèi)有鉆具時(shí)，用半封閘板防噴器封井； 井內(nèi)有不規(guī)則物體時(shí)，用環(huán)

30、形防噴器封井； 在封井狀態(tài)下又需要強(qiáng)行起下鉆時(shí)，用環(huán)形防噴器封井。 很明顯，在實(shí)際鉆井過(guò)程中，以上四種情況均可能產(chǎn)生，理論上講，各類(lèi)防噴器均應(yīng)有。但是，鉆機(jī)底座的高度是有限的，防噴器的數(shù)量也不能太多。 根據(jù)規(guī)定，在各種壓力等級(jí)情況下，防噴器的數(shù)量與類(lèi)型組合如下： 1）壓力等級(jí)為14MPa a）一個(gè)環(huán)形防噴器； b）一個(gè)雙閘板防噴器； c）兩個(gè)單閘板防噴器； d）一個(gè)單閘板防噴器與一個(gè)環(huán)形防噴器組合。,2020/10/9,56,2020/10/9,57,2）壓力等級(jí)為2135MPa a） 一個(gè)雙閘板防噴器與 一個(gè)環(huán)形防噴器組合 b） 兩個(gè)單閘板防噴器與 一個(gè)環(huán)形防噴器組合,2020/10/9,5

31、8,3）壓力等級(jí)為70105MPa a） 一個(gè)雙閘板防噴器、 一個(gè)單閘板防噴器與 一個(gè)環(huán)形防噴器組合 b） 一個(gè)三閘板防噴器與 一個(gè)環(huán)形防噴器組合 c） 一個(gè)雙閘板防噴器、 一個(gè)單閘板防噴器、 一個(gè)環(huán)形防噴器、與 一個(gè)旋轉(zhuǎn)防噴器組合,2020/10/9,59,第二節(jié) 液壓防噴器的結(jié)構(gòu)原理 國(guó)內(nèi)目前使用最廣泛的防噴器是閘板防噴器和環(huán)形防噴器，旋轉(zhuǎn)防噴器暫時(shí)還用得不多。但是，隨著欠平衡鉆井新工藝的出現(xiàn)和推廣，旋轉(zhuǎn)防噴器的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多。 一、環(huán)形防噴器 功用： 當(dāng)井內(nèi)無(wú)鉆具時(shí)，全封井口（簡(jiǎn)稱(chēng)封零）； 當(dāng)井內(nèi)有鉆具或其他物體時(shí)，封閉井口環(huán)形空間（簡(jiǎn)稱(chēng)封環(huán)空）。 類(lèi)型： 按照膠芯形狀的不同，環(huán)形防噴器

32、有以下幾種類(lèi)型： 1）錐形膠芯環(huán)形防噴器膠芯的主體呈錐臺(tái)形（見(jiàn)圖）； 2）球形膠芯環(huán)形防噴器膠芯的主體呈球形（見(jiàn)圖） ； 3）組合膠芯環(huán)形防噴器膠芯由內(nèi)膠芯（有金屬支撐筋）、外膠芯（純橡膠）組成。,2020/10/9,60,1、錐形膠芯環(huán)形防噴器 結(jié)構(gòu) 防噴器結(jié)構(gòu)：由殼體、活塞、膠芯、頂蓋、密封件等部分組成， 具體見(jiàn)裝配示意圖。 膠芯結(jié)構(gòu)：膠芯外形呈截錐狀，錐度40；沿圓周方向均布有1230塊相隔一定距離的鑄鋼支撐筋（通經(jīng)越大，筋越多），經(jīng)橡膠硫化成一個(gè)整體，見(jiàn)膠芯結(jié)構(gòu)圖。 工作原理： 1）液壓動(dòng)作 下油口進(jìn)油，上油口出油，活塞上行，推擠膠芯，封井；上油口進(jìn)油，下油口出油，活塞下行，膠芯靠彈性

33、恢復(fù)，開(kāi)井。 2）井壓助封 錐形膠芯環(huán)形防噴器在封井過(guò)程中和封井之后，井內(nèi)壓力流體可以進(jìn)入活塞上部環(huán)形槽內(nèi)，產(chǎn)生對(duì)活塞的上推力，協(xié)助液壓油推擠膠芯，幫助封井。 注：不能單靠井內(nèi)壓力流體封井。,2020/10/9,61,返回13,返回14,2020/10/9,62,膠芯壽命及其檢測(cè)： 一個(gè)膠芯可以封井多次。 有些錐形膠芯環(huán)形防噴器的頂蓋有一檢測(cè)孔，現(xiàn)場(chǎng)可以檢測(cè)膠芯的壽命，如下圖。 在防噴器開(kāi)啟時(shí)，測(cè)出 ；在最后一次封零時(shí)，測(cè)出 ； 則，活塞實(shí)際最大行程為： = - ， 在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中可以查出活塞應(yīng)有的最大行程 ，則，膠芯的剩余壽命為： = - 當(dāng) 為0時(shí)，膠芯壽命已盡，必須更換。 注：由于膠芯價(jià)

34、格較高，封井次數(shù)只有幾次，因此，環(huán)形膠芯防噴器不做“封零”實(shí)驗(yàn)。,2020/10/9,63,返回16,2020/10/9,64,膠芯的更換： 一般情況下，打開(kāi)頂蓋便可方便地更換膠芯； 在使用中需更換，則和用“切割法”(如圖)。,2020/10/9,65,2、球形膠芯環(huán)形防噴器 結(jié)構(gòu) 防噴器結(jié)構(gòu)：由殼體、“Z”形活塞、膠芯、頂蓋、密封件等部分組成， 具體見(jiàn)裝配示意圖。 膠芯結(jié)構(gòu)：膠芯外形呈球面狀；沿圓周方向均布有1220塊相隔一定距離的鑄鋼支撐筋（通經(jīng)越大，筋越多），經(jīng)橡膠硫化成一個(gè)整體，見(jiàn)膠芯結(jié)構(gòu)圖。 工作原理： 1）液壓動(dòng)作 下油口進(jìn)油，上油口出油，活塞上行，推擠膠芯，封井；上油口進(jìn)油，下油

35、口出油，活塞下行，膠芯靠彈性恢復(fù)，開(kāi)井。 2）井壓助封 球形膠芯環(huán)形防噴器在封井過(guò)程中和封井之后，井內(nèi)壓力流體可以進(jìn)入活塞上部環(huán)形槽內(nèi)，產(chǎn)生對(duì)活塞的上推力，協(xié)助液壓油推擠膠芯，幫助封井。 注：不能單靠井內(nèi)壓力流體封井。 球形膠芯環(huán)形防噴器的封井狀態(tài)見(jiàn)封井狀態(tài)示意圖。,2020/10/9,66,返回19,2020/10/9,67,球形膠芯的結(jié)構(gòu),返回19,返回13,2020/10/9,68,球形膠芯的封井狀態(tài),返回19,2020/10/9,69,3、環(huán)形防噴器的比較 公稱(chēng)通經(jīng)相同、最大工作壓力相同的環(huán)形防噴器，各有自己的優(yōu)劣。,2020/10/9,70,4、環(huán)形防噴器的合理使用 由于環(huán)形防噴器是

36、利用膠芯的強(qiáng)烈變形來(lái)完成封井、利用膠芯的彈性完成開(kāi)井的，膠芯的磨損、膠芯老化導(dǎo)致的彈性下降，都會(huì)降低膠芯的壽命，影響環(huán)形防噴器的封井效果。因此，合理使用環(huán)形防噴器，對(duì)保證其膠芯的壽命以及封井效果至關(guān)重要。 使用中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）在現(xiàn)場(chǎng)不做“封零”實(shí)驗(yàn)，但應(yīng)做“封環(huán)空”實(shí)驗(yàn)； 2）在封井狀態(tài)下，可以慢速上下活動(dòng)鉆具，但不允許旋轉(zhuǎn)鉆具； 3）不允許采用微開(kāi)防噴器的方法卸降套管壓力； 4）嚴(yán)禁將防噴器當(dāng)刮泥器使用； 5）強(qiáng)行起下鉆時(shí)，只能通過(guò)具有18度坡度的對(duì)焊鉆桿接頭； 6）封井的液控壓力不能太大。液控壓力一般為10.5MPa，最大不得超過(guò)15MPa； 7）不允許長(zhǎng)期處于關(guān)井狀態(tài)，否則，橡

37、膠會(huì)加速老化，彈力下降； 8）膠芯備件應(yīng)平放在27以下、干燥避光的場(chǎng)合，不要壓擠疊堆，還要遠(yuǎn)離產(chǎn)生電弧的設(shè)備，以防變形、老化。,2020/10/9,71,二、閘板防噴器 閘板防噴器是利用液壓力將兩塊帶有膠芯的閘板，從兩側(cè)推向井眼中心，封閉井口。該類(lèi)防噴器在國(guó)內(nèi)研制最早，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最多。 功用： 1） 當(dāng)井內(nèi)無(wú)鉆具時(shí)，利用全封閘板全封井口； 2） 當(dāng)井內(nèi)有鉆具時(shí)，利用與鉆具尺寸相應(yīng)的半封閘板封閉井口環(huán)形空間。 3）當(dāng)井內(nèi)有鉆具，又需要將鉆具剪斷全封井口時(shí)，可用剪切閘板迅速剪斷鉆具，全封井口。 類(lèi)型： 按照閘板形狀的不同，閘板防噴器有以下幾種類(lèi)型： 1）單閘板防噴器殼體內(nèi)只有一個(gè)閘板室，只能裝一副閘

38、板； 2）雙閘板防噴器殼體內(nèi)有兩個(gè)閘板室，能裝兩副閘板； 3）三閘板防噴器殼體內(nèi)有三個(gè)閘板室，能裝三副閘板。 國(guó)內(nèi)只有單閘板防噴器和雙閘板防噴器，其中雙閘板防噴器用得最多，一般裝一副全封閘板、一副半封閘板。國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)研制三閘板防噴器。,2020/10/9,72,1、閘板防噴器結(jié)構(gòu)概況 由于生產(chǎn)廠家不同，閘板防噴器的具體結(jié)構(gòu)有很大的差異。使用時(shí)應(yīng)熟悉所用閘板防噴器的具體結(jié)構(gòu)。這里介紹閘板防噴器的一般構(gòu)造。 基本組成： 閘板防噴器由殼體、側(cè)門(mén)、油缸體、端蓋、活塞與活塞桿、鎖緊桿、閘板等組成（見(jiàn)結(jié)構(gòu)圖）。 結(jié)構(gòu)要點(diǎn)： 1）殼體上有垂直通孔；上下端面有與其他部件連接的雙頭螺栓孔；體內(nèi)有閘板室，當(dāng)防噴

39、器開(kāi)啟時(shí)，閘板處于閘板室內(nèi)； 2）殼體兩側(cè)有上下雙鉸鏈座，鉸接著可以開(kāi)啟的側(cè)門(mén)； 3）鉸鏈座上有油口。其中，上鉸鏈座的油口與關(guān)閉閘板的油路相通；下鉸鏈的油口與開(kāi)啟閘板的油路相通（也有例外的，要注意）； 4）側(cè)門(mén)通過(guò)螺釘與殼體固連；卸掉螺釘，可以打開(kāi)側(cè)門(mén)，以便更換閘板。 5）側(cè)門(mén)的外側(cè)是液壓缸，液壓缸的活塞與活塞桿是整體結(jié)構(gòu)，活塞桿端部有“T”形鉤頭，鉤掛著閘板體； 6）活塞桿內(nèi)有左旋螺紋孔，中間旋有鎖緊桿。當(dāng)閘板關(guān)井后，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鎖緊桿，鎖死閘板，控制系統(tǒng)可以卸壓；當(dāng)關(guān)井前液壓系統(tǒng)出故障，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鎖緊桿，則可手動(dòng)關(guān)井。,2020/10/9,73,2020/10/9,74,返回26,返回29,

40、2020/10/9,75,2、閘板防噴器的工作原理與特殊結(jié)構(gòu) 在了解了閘板防噴器的總體結(jié)構(gòu)后，下面將對(duì)其工作原理和一些特殊結(jié)構(gòu)問(wèn)題作進(jìn)一步的介紹。 1）液壓動(dòng)作（見(jiàn)結(jié)構(gòu)圖） 閘板防噴器的上、下鉸鏈座的兩個(gè)油口，分別與遠(yuǎn)程控制臺(tái)上的三位四通換向閥的工作油口相通。操作換向閥，使上鉸鏈座油口進(jìn)油，下鉸鏈座油口出油，則左右兩油缸通過(guò)活塞和活塞桿推動(dòng)閘板向中心運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)封井；反之，則實(shí)現(xiàn)開(kāi)井。 特別注意，有的閘板防噴器與上所述相反。 2）閘板結(jié)構(gòu) 閘板有全封、半封和剪切閘板三類(lèi)，最常用的是前兩類(lèi)。閘板由閘板體、密封膠芯、壓塊三部分組成，見(jiàn)結(jié)構(gòu)示意圖。 3）閘板防噴器的四處密封（見(jiàn)結(jié)構(gòu)圖） 為保證閘板防噴

41、器可靠封井，必須保證以下四處密封可靠： a、閘板前部與鉆具之間；b、閘板頂部與殼體之間； c、側(cè)門(mén)與殼體之間； d、側(cè)門(mén)腔與活塞桿之間。,2020/10/9,76,單面半封閘板,單面全封閘板,雙面半封閘板,返回29,2020/10/9,77,4）井壓助封 當(dāng)閘板封井后，井內(nèi)流體壓力可以協(xié)助液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可靠封井。這樣，可以減輕液壓系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。井壓助封可以體現(xiàn)在兩個(gè)方面： a）軸向助封。幫助完成上述第二項(xiàng)密封：閘板頂部與殼體之間； b）徑向助封。幫助完成上述第一項(xiàng)密封：閘板前部與鉆具之間。 注：不能單靠井內(nèi)壓力流體封井。,2020/10/9,78,5）鉆具自動(dòng)居中、自動(dòng)清沙 閘板防噴器工作中，可能

42、會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：a）當(dāng)需要封井時(shí)，鉆具有可能不在井眼中心，無(wú)法實(shí)現(xiàn)封井；b）鉆井液中的泥沙會(huì)沉積在閘板室內(nèi)，堵塞閘板，使閘板無(wú)法移動(dòng)。為防止這些問(wèn)題，在結(jié)構(gòu)上做了特殊考慮： a）閘板體上設(shè)居中撞塊（見(jiàn)下圖）； b）閘板室底部設(shè)計(jì)成向中心傾斜的斜面，以利泥沙沖入井內(nèi)。閘板則支撐在很窄的兩條支撐筋板上，保證閘板的水平移動(dòng)（見(jiàn)下圖）。,2020/10/9,79,6）閘板防噴器的機(jī)械鎖緊裝置 作用： 1、液壓封井后，鎖緊活塞，使液壓系統(tǒng)卸壓，保持長(zhǎng)時(shí)間封井； 2、當(dāng)液壓控制系統(tǒng)失效后，可以手動(dòng)封井。 組成： 活塞桿內(nèi)孔與鎖緊軸構(gòu)成的左旋螺紋副、止推軸承、手輪（未畫(huà)）。 操作要點(diǎn)： 1、液壓封井后，順時(shí)

43、針旋轉(zhuǎn)鎖緊軸，鎖緊軸退出，實(shí)現(xiàn)機(jī)械鎖緊； 2、在未封井情況下，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鎖緊軸，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)封井； 3、在鎖緊情況下要液壓開(kāi)井，必須先逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)鎖緊軸解鎖。,2020/10/9,80,7）閘板防噴器活塞桿的二次密封 閘板防噴器的側(cè)門(mén)體與活塞桿之間有兩組密封圈（如圖），右側(cè)一組防止液壓缸內(nèi)的油外泄，左側(cè)一組防止井內(nèi)泥漿進(jìn)入液壓缸。 兩組密封圈必須背靠背安裝。利用下部的觀察孔可以判斷何組密封圈失效。 在封井情況下，若密封圈失效，特別是左側(cè)密封圈失效，將造成嚴(yán)重的井噴失控。為此設(shè)計(jì)了以防萬(wàn)一的二次密封裝置。 該裝置由單向閥、二次密封脂、起推擠作用的內(nèi)六方螺釘、螺塞組成。 使用注意： 1、預(yù)先填滿二次密封

44、脂，專(zhuān)用扳手妥善放好，以備急用； 2、防噴器使用時(shí)，卸掉觀察螺塞，隨時(shí)觀察； 3、密封失效后，壓注二次密封脂，量以堵住泄漏為限，不可過(guò)多。,2020/10/9,81,3、閘板防噴器的合理使用 （1）半封閘板防噴器的尺寸應(yīng)與鉆桿桿身尺寸相對(duì)應(yīng)； （2）井中有鉆具時(shí)切忌使用全封閘板封井； （3）當(dāng)需要長(zhǎng)期封井時(shí)，應(yīng)手動(dòng)鎖緊，然后將遠(yuǎn)程控制臺(tái)上的換向閥手柄扳至 “中” 位，使液壓系統(tǒng)卸壓，也為下次開(kāi)井做好準(zhǔn)備； （4）閘板在手動(dòng)鎖緊操作時(shí)，兩手輪必須順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到位，再回轉(zhuǎn)1/41/2圈； （5）長(zhǎng)期封井后，開(kāi)井之前，應(yīng)首先解鎖，然后才扳動(dòng)液壓換向閥手柄至 “開(kāi)” 位，液壓開(kāi)井；未解鎖不得液壓開(kāi)井；未

45、開(kāi)井，不得上提鉆具； （6）閘板在手動(dòng)解鎖操作時(shí)，兩手輪必須逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到位，再回轉(zhuǎn)1/41/2圈；,2020/10/9,82,（7）半封閘板封井后不能旋轉(zhuǎn)鉆具； （8）進(jìn)入油氣層后，每次起下鉆前，應(yīng)開(kāi)、關(guān)活動(dòng)閘板一次； （9）半封閘板不得在空井情況下試開(kāi)、關(guān)； （10）防噴器在“待命”狀態(tài)下應(yīng)旋下二次密封觀察孔螺塞；在封井狀態(tài)下應(yīng)有專(zhuān)人負(fù)責(zé)監(jiān)視二次密封觀察孔是否溢流； （11）井噴后需要封井，應(yīng)先關(guān)環(huán)形防噴器短時(shí)阻斷液流，再關(guān)閘板防噴器，防止高速流體刺壞閘板密封；然后打開(kāi)環(huán)形防噴器。,2020/10/9,83,第三節(jié) 防噴器液壓控制裝置 一、概述 1、防噴器液壓控制裝置的組成 防噴器液壓控制系

46、統(tǒng)主要由三大部分組成： （1）司鉆控制臺(tái)(遙控裝置)安放在鉆臺(tái)上，由司鉆操作實(shí)現(xiàn)井噴控制； （2）遠(yuǎn)程控制臺(tái)（儲(chǔ)能器裝置）安放在井架大門(mén)側(cè)前方25米以遠(yuǎn)處，當(dāng)無(wú)法用司鉆控制臺(tái)時(shí)，可用其控制井噴。主要由電動(dòng)液壓泵、氣動(dòng)液壓泵、儲(chǔ)能器、油箱、各種液壓元件等組成。 （3）控制管匯液壓管匯排、氣壓管匯束。將遠(yuǎn)程控制臺(tái)與井口裝置聯(lián)系起來(lái)、將司鉆控制臺(tái)與遠(yuǎn)程控制臺(tái)聯(lián)系起來(lái)。 現(xiàn)代的防噴器液壓控制系統(tǒng)還增加了輔助控制臺(tái)，安放在值班室內(nèi)，用作應(yīng)急遙控裝置。見(jiàn)圖。,2020/10/9,84,2、防噴器液壓控制裝置類(lèi)型與型號(hào) （1）防噴器液壓控制系統(tǒng)的類(lèi)型 按照遠(yuǎn)程控制臺(tái)上主換向閥的遙控方式不同，防噴器液壓控制系

47、統(tǒng)的類(lèi)型可分為三類(lèi)： 液控液型利用液壓傳動(dòng)的方式來(lái)遙控主換向閥。由于遙控距離很長(zhǎng)，液壓阻力大，該法不太好。 氣控液型利用氣壓傳動(dòng)的方式來(lái)遙控主換向閥。由于氣體流動(dòng)阻力小，反應(yīng)靈敏，使用安全，該方法很適合。陸地鉆機(jī)大都用此法。 電控液型利用電磁方式來(lái)控制主換向閥（主換向閥是電磁換向閥）。該方法要用電，因此防止電火花成為主要問(wèn)題。海洋鉆機(jī)采用較多。 （2）防噴器液壓控制系統(tǒng)的型號(hào) 型號(hào)由字母與數(shù)字組成： FKQ 400 5 A,2020/10/9,85,二、防噴器液壓控制裝置的工作原理 這里以陸地鉆機(jī)使用較多的FKQ4005型為例介紹。（見(jiàn)下頁(yè)圖） 介紹順序： 1、液壓源的制備、儲(chǔ)存與補(bǔ)充； 電動(dòng)

48、泵三缸單作用臥式柱塞泵；氣動(dòng)泵由往復(fù)式氣馬達(dá)驅(qū)動(dòng)抽油泵（與井下抽油泵原理相同，由游動(dòng)閥和固定閥保證液體單向流動(dòng)）；儲(chǔ)能器10個(gè)氣囊式鋼瓶組成，有效工作總?cè)莘e400升；油箱850升立式油箱。 2、液流方向、壓力的控制； 主換向閥5個(gè)三位四通O型手動(dòng)換向閥（鋼球定位），可控制5個(gè)對(duì)象； 減壓閥2個(gè)先導(dǎo)式手動(dòng)減壓閥，其中一個(gè)專(zhuān)為環(huán)形防噴器油路設(shè)；旁通閥1個(gè)二位二通手動(dòng)換向閥；溢流閥2個(gè)先導(dǎo)式手動(dòng)溢流閥；壓力繼電器一個(gè)，調(diào)定21MPa，控制電動(dòng)泵自動(dòng)啟停車(chē)； 3、氣壓遙控 每個(gè)主換向閥的手柄上都連一個(gè)氣缸，由司鉆臺(tái)上的二位四通Y型手動(dòng)換向閥（彈簧復(fù)位）控制；利用氣動(dòng)變送器將液壓力轉(zhuǎn)換為氣壓力，司鉆臺(tái)上

49、的氣壓表顯示相應(yīng)液壓力。,2020/10/9,86,紅色高壓液壓源管道；藍(lán)色氣壓管道；黑色控制液壓管道,2020/10/9,87,第三章 自動(dòng)送鉆裝置,本章目錄 第一節(jié) 自動(dòng)送鉆裝置的類(lèi)型及特點(diǎn) 一、自動(dòng)送鉆裝置的類(lèi)型 二、自動(dòng)送鉆裝置的特點(diǎn) 第二節(jié) 自動(dòng)送鉆裝置的工作原理 一、摩擦式自動(dòng)送鉆裝置 二、液壓式自動(dòng)送鉆裝置 三、電動(dòng)式自動(dòng)送鉆裝置,2020/10/9,88,第一節(jié) 自動(dòng)送鉆裝置的類(lèi)型及特點(diǎn) 一、自動(dòng)送鉆裝置的類(lèi)型 根據(jù)自動(dòng)送鉆裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和控制方式，可以分為三大類(lèi)： 1、摩擦式自動(dòng)送鉆裝置 該裝置象司鉆一樣，通過(guò)控制絞車(chē)的剎把，改變剎帶與滾筒摩擦鼓之間的摩擦力，平衡鉆具自重產(chǎn)生

50、的力矩，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送進(jìn)鉆具。 注：該類(lèi)型又有機(jī)械摩擦式（如6B型）、氣動(dòng)摩擦式（如Bear Cat）、液壓摩擦式等種類(lèi)。該類(lèi)型的最大優(yōu)點(diǎn)是：易于安裝到任何鉆機(jī)上，不需改變?cè)@機(jī)的結(jié)構(gòu)。,2020/10/9,89,2、液壓式自動(dòng)送鉆裝置 該裝置通過(guò)控制與滾筒相連接的液壓馬達(dá)的回油壓力， 從而產(chǎn)生反力矩，平衡鉆具自重產(chǎn)生的力矩，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送進(jìn) 鉆具。 3、電動(dòng)式自動(dòng)送鉆裝置 該裝置通過(guò)控制與滾筒相連接的直流電動(dòng)機(jī)的輸入電壓， 從而產(chǎn)生反力矩，平衡鉆具自重產(chǎn)生的力矩，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送進(jìn) 鉆具。,2020/10/9,90,二、自動(dòng)送鉆裝置的特點(diǎn) 自動(dòng)送鉆裝置是一個(gè)機(jī)械手，可以代替司鉆，自動(dòng)送進(jìn)鉆具，實(shí)現(xiàn)正常的鉆

51、進(jìn)工作。 在正常鉆井過(guò)程中使用自動(dòng)送鉆裝置，具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1、控制鉆壓穩(wěn)定，可以保證優(yōu)化設(shè)計(jì)的鉆井方案得到實(shí)施，提高鉆井速度； 2、控制鉆壓穩(wěn)定，可以大大提高鉆頭的使用壽命，提高鉆頭進(jìn)尺； 3、鉆壓調(diào)節(jié)方便、且準(zhǔn)確，根據(jù)不同的地層，采用最佳的鉆壓，可以防止井斜，提高井身質(zhì)量； 4、可以減輕司鉆的勞動(dòng)強(qiáng)度（包括精神和體力方面）。,2020/10/9,91,第二節(jié) 自動(dòng)送鉆裝置的工作原理 一、摩擦式自動(dòng)送鉆裝置送鉆裝置 這里介紹美國(guó) 6B型機(jī)械摩擦式自動(dòng)送鉆裝置送鉆裝置。其裝配在我國(guó)引進(jìn)的1320UE鉆機(jī)上。 1、基本組成 1）鉆壓傳感器把死繩拉力信號(hào)轉(zhuǎn)化為液壓信號(hào)； 2）給定鉆壓調(diào)節(jié)器給出預(yù)定的氣壓形式的鉆壓信號(hào)；注意：“氣壓形式的鉆壓信號(hào)”不是絕對(duì)壓力，而是壓力增量，絕對(duì)壓力要隨鉆具長(zhǎng)度增加而增加。 3）液氣信號(hào)轉(zhuǎn)換器將上述液壓信號(hào)和氣壓信號(hào)相比較后，輸出一個(gè)控制氣壓信號(hào)；轉(zhuǎn)換器的輸出氣壓與鉆壓傳感器輸入的壓力成正比關(guān)系，與給定鉆壓調(diào)節(jié)器輸入的壓力成反比關(guān)系；,2020/10/9,92,4）功率