邢台职业技术学院毕业论文邢台职业技术学院毕业论文TSJ2600/660型钻机的综合概述 专 业：机械制造与自动化班 级：机制101姓 名: 赵虎学 号：1003010109指导教师：赵玉清日 期：2013.06目录第1章 绪论I1.1 现代钻机的发展状况21.2 国内石油钻机发展现状31.3 钻探工作对钻机的性能要求31.3.1钻机的概述31.3.2进行钻探工作时，钻探工艺对钻机性能的要求是：3第2章 钻机的组成52.1 钻具起升系统52.2 旋转钻进系统52.3 钻井液循环系统52.4动力系统52.5 传动系统52.6 控制系统62.7 钻机灯座62.8 辅助设备6第3章 钻井工具73.1 钻头73.1.1 钻头破碎岩石的工作原理73.2 钻头的类型83.2.1 刮刀钻头83.2.2 牙轮钻头83.2.3 研磨型钻头83.3 钻井工艺对钻头的要求8第4章 钻机的安装、使用及维护保养94.1 钻机的安装94.2 钻机的使用及维护保养104.2.1 开车前的准备104.2.2 运转中的操作、维护及安全注意事项104.2.3 钻机的停车和停车后的维护114.2.4 钻机的润滑114.2.5 钻机的维护和保养124.3 钻机常见的故障机处理12结束语13参考文献14致谢16第1章 绪论1.1 现代钻机的发展状况钻机是石油钻井用的成套重型机械设备，是油田上各种机械设备中最强大、最重要并具有不可或缺重大作用的装备。可以毫不夸张的说，钻机是油气田的设备之王。随着石油工业的发展，钻机也在不断发展，钻井能力越来越强，功率越来越大，传动越来越先进，机械化、自动化程度越来越高。进入21世纪以来，石油钻机自动化，数字化，智能化，信息化水平快速发展，变流变频驱动钻机取代可控硅直流电驱动钻机，该型号钻机具有现用机械驱动钻机和直流电驱动钻机无法比拟的优越性能，将成为陆地和海洋石油钻机发展的换代产品。为了适应浅海、海滩、沙漠和丘陵等不同地带油气藏得勘探和开发，美国、德国、法国、加拿大、意大利、墨西哥和罗马尼亚等国先后开发可各种类型的石油钻机。其中美国的钻机技术和销售业绩在世界上稳居首位，所以与国际技术接轨。实际上是与以美国为代表的钻机技术及API规范接轨。近年来国外钻机在传动方式和结构形式方面发展很快，交流变频电驱动已经广泛使用，顶驱动发展也十分迅速。1.2 国内石油钻机发展现状自1998年中国石油及2000年中国石化钻井装备更新改造以来，国产钻机整体水平得到了提高，尤其是一些单元技术已经接近或赶上国际水平，基本满足了我过不同领域、各种钻井工艺对钻机的要求。1.3 钻探工作对钻机的性能要求1.3.1钻机的概述钻机是完成钻进施工的主机，它带动钻具和钻头向地层探部钻进，并通过钻机上的升降机完成起下钻具和套管、提取岩心、更换钻头等辅助工作。钻机的作用：是实施钻具的回转和给予轴向压力，以破碎岩石加深钻孔，完成从孔内起下钻具或升降套管等工作。 1.3.2进行钻探工作时，钻探工艺对钻机性能的要求是：1.提供使钻杆柱及碎岩钻具 (钻头)回转的动力；2.具有能使钻杆柱及碎岩钻头继续前进的能力，以达到不断破碎岩石、连续钻进的目的；3.当钻头磨钝后、需要提取岩心及处理有关井内事宜时，钻机具有使钻杆柱及钻进工具提出孔口及再下入孔内继续下一个回次钻进的能力。第2章 钻机的组成2.1 钻具起升系统起升系统主要包括主绞车、辅助绞车、辅助刹车（水刹车、电磁刹车等）、游动系统（包括钢丝绳、天车、游动滑车、和天钩）以及悬挂游动系统的井架等。另外还有起下钻具操作使用的工具及设备。2.2 旋转钻进系统为了转动井中钻具以不断破碎岩石，钻机装备有转盘和水龙头，井下配有钻杆柱和钻头。另外，丛式井或定向井还需配备井下动力钻具，这就构成了旋转钻进系统。2.3 钻井液循环系统钻井液循环系统包括钻井泵、地面高压管汇、钻井液净化及调配设备（固控设备）等。2.4动力系统动力系统是用来驱动绞车、钻井泵和转盘等工作组的动力设备。按驱动类别的不同。其动力设备可以是柴油机、交流电动机或直流电动机，也可以是燃气轮机。2.5 传动系统其主要任务是把动力设备的机械能传递和分配给绞车、钻井泵和转盘等工作机。传动系统在传递和分配动力的同时具有减速、并车、倒车等特种功能。石油钻机的传动方式有：机械传动（包括万向轴、减速箱、离合器、链传动和三角带传动等）；机械涡轮传动（液力传动）；电传动；液压传动。2.6 控制系统为了使钻机各个系统协调的工作，钻机上配有气控制、液压控制、机械控制和电控制等各种控制设备，以及集中控制台和显示仪表等。2.7 钻机灯座钻机底座是钻机组成之一，包括钻台底座、机房底座和钻井泵底座等。车装钻机的底座就是汽车和拖拉机的底盘。钻机底座的功用主要是用来安装钻井设备、方便钻井设备的移运等。2.8 辅助设备成套钻机除具有上述的主要设备外，还必须配备有供气设备、井口防喷设备、钻鼠洞设备、辅助发电及起重设备。在寒冷地区钻井时还应配备保温设备，以保证钻机能安全、可靠、正常的运行。第3章 钻井工具3.1 钻头 钻头质量的优劣及它与岩石和其他钻井工艺是否适应，将直接影响钻井速度、钻井质量和钻井成本。3.1.1 钻头破碎岩石的工作原理 钻头破碎岩石的工作原理与方式有以下三种： 切削利用轴向压力使破碎工具吃入岩石，随着钻头的旋转，岩石在挤压下破碎而进行切削，其方式类似金属切削。 冲压利用轴向载荷使岩石在冲击和挤压作用下达到破碎。 研磨利用抗磨性高的材料，在一定压力和适当的转速下，对岩石进行研磨破碎。 上述三种方式中，钻头对岩石的作用形式主要是挤压和切削。实际上钻头在井内破碎岩石钻进时，这三种破碎方式兼有，只是根据岩石的强度和钻头类型以某种破碎方式为主而已。塑性岩石一般强度较小，钻头以切削破碎为主；塑脆性和脆性岩石一般强度较高，以冲击和压挤破碎为主；对强度和硬度都很大的岩石，则以研磨破碎为主。3.2 钻头的类型 目前常用的钻头按其破碎岩石的方式和作用原理分为刮刀钻头（切削型）、牙轮钻头（冲压型）及研磨型钻头（金刚石钻头）三大类。其中牙轮钻头使用较多，而刮刀钻头使用量很小。钻头尺寸以其钻出的井眼内径为公称尺寸，国际上已形成基本统一的系列。3.2.1 刮刀钻头 刮刀钻头为切削型钻头，适用于软塑性岩层。这种钻头体上镶焊有几个刮刀片，在刮刀翼上加焊上耐磨的硬质合金材料。根据塑性岩石软硬的特点，刮刀钻头有两翼的（叫鱼尾钻头）、三翼的和四翼的。最常用的为三翼刮刀钻头。3.2.2 牙轮钻头 这种钻头在石油钻井中使用最多、适应性最广。它主要用于钻中硬至硬度较大的塑脆及脆性地层。牙轮钻头是在钻头体上安装几个能随钻头公转，又能绕着牙轮轴自转的牙轮。牙轮钻头有两牙轮的、三牙轮的及四牙轮的，用得最多的是三牙轮钻头。根据岩石破碎规律，牙轮钻头结构设计应满足在旋转动力及钻压作用下，牙轮在公转和自转运动中，具有滚动产生冲击和挤压作用，又有滑动产生刮削的作用，使岩石得到有效地破碎。一般用牙齿长，赤排少、刮削功能强、冲击力小的牙轮钻头钻硬度不大的地层；用牙齿短、齿排多、冲击力大、刮削功能弱的钻头钻硬地层。3.2.3 研磨型钻头 研磨型钻头用于钻坚硬的地质。它选用硬度大于岩石而耐磨性强的材料（如金刚石、特种硬质合金）镶焊在钻头体上，在钻头旋转和钻压作用下研磨岩层，如通用砂轮打磨铁器一样。3.3 钻井工艺对钻头的要求 钻井工艺对钻头有两个基本要求：一是钻进速度要快，能直接缩短钻井时间；二是使用寿命要长，更换钻头次数要少，单个钻头钻进的总尺度要多。这两项分别称为钻头的机械钻速和钻头的总进尺，是钻头的两个主要技术指标。为了降低钻井成本，提高上述两项技术指标，石油科技人员一直致力于改善钻头结构，提高钻头破碎效率，延长钻头使用寿命的研究工作。自20世纪70年代末，开始采用高硬度、高耐磨性的聚晶金刚石钻头，将聚晶金刚石材料镶焊在牙轮上，因而成倍的提高了钻井效率。第4章 钻机的安装、使用及维护保养4.1 钻机的安装钻机安装于底座上，安装时，必须使钻机处于水平位置，并使转盘通孔中心、钻井中心及天车中心位于垂直水平面的同一直线上，安装应以牢固可靠为原则，不得随意减少地脚螺栓数量，或减小螺栓直径。当以柴油机组为动力时，柴油机组的安装基础要比钻机主机的安装基础高出200-220mm，以防止传动皮带和水刹车联接装置或钻机机身的底座相干涉。当以电动机组为动力时不需要加高基础。由于本机的主机和动力为分体安装，很多用户又自行配置动力和底座，安装基础相差较多，因此无法统一配备所有外露运动零件的防护罩，除钻机所带防护罩外，要求用户必须自行加装其余运动件的防护罩，防护罩的安装也必须以牢固可靠为原则。4.2 钻机的使用及维护保养钻机的正常工作对整套钻探设备的生产效率起着很大的作用。正确维护和使用钻机能提高钻进速度和纯钻进时间，保持孔内清洁，并能将井内壁坍和卡钻事故减至最小。因此我们应当做好钻机的使用，维护和保养工作。为保护钻机的寿命和正常工作，必须从包装运输保存开始，直至安装使用和维护保养都精心注意。4.2.1 开车前的准备a) 检查设备安装是否平稳，各部连接是否可靠。b) 向转盘、变速箱等所需润滑部位加注相应润滑油或润滑脂。c) 检查离合器是否灵活可靠。d) 检查钢丝绳质量及固定、联接是否良好。e) 变速手把、分动手把、离合器手把都处于“空”位，各手把操作灵活，无卡阻现象。f) 抱闸闸带刹紧时能在整个轮缘表面接触，松闸时应有均匀的间隙。g) 刹带与轮缘表面不准有油污、泥浆及影响制动性能的碰伤。h) 用电动机为动力时，使用前先点动电动机，检查转向是否正确。i) 刹车块磨损超过5mm时，应及时更换。4.2.2 运转中的操作、维护及安全注意事项（1）动力启动后将离合手把合上，使变速箱空转，再确认无杂音、运转正常后方可进入负荷作业。规定噪音值小于等于95分贝时，出现异常噪音应及时停车检查、排除。（2）运转期间不得无人看守，使用人员应注意各个部位的工作状态，及时清除出现的不正常现象。禁止病态运转！（3）运转中经常检查润滑部位的润滑情况，各部位轴承、齿轮使用温度不超过60。（4）当刹带块、离合器摩擦片磨损后，应及时调整，调整后刹带块与制动鼓之间的间隙在1-2mm之间，摩擦片之间的间隙在0.5-1mm之间。（5）摩擦离合器在正常结合状态下不准有打滑现象，在分离状态下不准有带车现象，否则应对摩擦片的间隙进行调整。（6）需要变换档位时，应首先将离合器脱开，然后再变换所需档位或转向确认手把到位，档位无误时，再将离合器接合。（7）使用水刹车时，首先将控制水刹车的手把移至接合位置上，同时控制抱闸刹把，两者配合使用，不得将制动刹把完全放开，防止因水刹车过载或损坏造成溜钻事故的发生。（8）冬季施工时，水刹车应采取防冻措施。注意事项：1. 使用抱闸时，禁止将提升抱闸和制动抱闸同时抱紧，否则会造成严重的机械事故。2. 应根据地层情况和钻进深度，选择合适的钻盘转速，依据钻具的重量，选择合适的提升速度，否则容易引起设备的超载，导致发热或损坏现象。3.