[發明專利]石油鉆采設備動力系統的分析方法

無效

• 申請號: 201110405025.6
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN103134684A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 歐陽才偉
• 申請（專利權）人: 歐陽才偉
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00;G01M15/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種石油鉆采設備動力系統的分析方法。

背景技術

石油鉆機隨著鉆井方法、鉆井工藝的出現而產生，又隨著鉆井技術的發展而發生相應變化。進入21世紀以來，石油鉆機自動化、數字化、智能化、信息化水平快速發展。鉆機整體向著交流變頻調速電驅動石油鉆機(AC-GTO-AC)方向發展。隨著交流變頻技術的迅速發展，交流變頻電驅動鉆機會取代可控硅直流電驅動鉆機，該型鉆機具有現代機械驅動鉆機和直流電驅動鉆機無可比擬的優越性能，將成為陸地和石油鉆機的換代產品。

石油鉆機是指用來進行石油與天然氣勘探、開發的成套鉆井設備。一般說來，整套鉆機由下述八大系統設備組成：

1.旋轉系統設備

為了轉動井中鉆具，帶動鉆頭破碎巖石，鉆機配備了旋轉系統。它主要由轉盤、水龍頭、鉆桿柱及鉆頭組成。另外，水龍頭、鉆桿柱和鉆頭也起著循環高壓鉆井液的作用。轉盤是旋轉系統的核心，是鉆機的三大工作機組之一。頂部驅動鉆機配備了頂部驅動鉆井裝置，代替轉盤驅動鉆桿柱和鉆頭旋轉。

2.循環系統設備

為了及時清洗井底、攜帶巖屑、保護井壁，鉆機配備了鉆井液循環系統。主要有鉆井泵、地面高壓管匯、鉆井液凈化設備和鉆井液調配裝置(固控設備)等。當采用井下動力鉆具鉆進時，循環系統還擔負著提供高壓鉆井液，驅動井下渦輪鉆具或螺桿鉆具帶動鉆頭破碎巖石的任務。鉆井泵是循環系統的核心，是鉆機的三大工作機組之一。

3.起升系統設備

為了起下鉆具、下套管、控制鉆壓及鉆頭送進等，鉆機配備了起升系統，以輔助完成鉆井作業。這套設備主要由鉆井絞車、輔助剎車、游動系統(如鋼絲繩、天車、游動滑車)、大鉤和井架組成。另外，還有用于起下操作的井口工具及機械化設備(如吊環、吊卡、卡瓦、動力大鉗、立根移運機構等)。絞車是起升系統的核心，是鉆機的三大工作機之一。

上述三大系統設備是直接服務于鉆井生產的，是鉆機的三大工作系統。絞車、轉盤、鉆井泵稱為鉆機的三大工作機組。

4.動力驅動系統設備

動力驅動系統設備是指為整套機組(三大工作機組及其他輔助機組)提供能量的設備，可以是柴油機及其供油設備，或是交流、直流電動機及其供電、保護、控制設備等。

5.傳動系統設備

傳動系統設備是指連接動力機與工作機，實現從驅動設備到工作機組的能量傳遞、分配及運動方式轉換的設備。它包括減速、并車、倒車及變速機構等。鉆機中常用的機械傳動副主要是鏈條、三角膠帶、齒輪和萬向軸。此外，不少鉆機還采用了液力傳動、液壓傳動、電傳動等傳動形式。

6.控制系統和監測顯示儀表

為了指揮、控制各機組協調地進行工作，整套鉆機配備有各種控制裝置，常用的有機械控制、氣控制、電控制、液控制和電、氣、液混合控制。機械驅動鉆機，普遍采用集中統一氣控制。現代鉆機還配備各種鉆井儀表及隨鉆測量系統，監測顯示地面有關系統設備的工作狀況，測量井下參數，實現井眼軌跡控制。

7.鉆機底座

底座包括鉆臺底座和機房底座，用于安裝鉆井設備，方便鉆井設備的移運。鉆臺底座用于安裝井架、轉盤，放置立根盒及必要的井口工具和司鉆控制臺，多數還要安裝絞車。鉆臺底座應能容納必要的井口裝置，因此，必須有足夠的高度、面積和剛性。機房底座主要用于安裝動力機組及傳動系統設備，因此，也要有足夠的面積和剛性，以保證機房設備能夠迅速安裝找正、平穩工作且移運方便。

8.輔助設備

成套鉆機還必須具有供氣設備、輔助發電設備、井口防噴設備、鉆鼠洞設備及輔助起重設備，在寒冷地帶鉆井時還必須配備保溫設備。

石油鉆機的型式多樣，可分為：驅動型式、傳動型式、移運方式。

按驅動型式分為：柴油機驅動、電驅動、液壓驅動。其中電驅動又分為：交流電驅動、直流電驅動、交流變頻電驅動。

按傳動型式分為：鏈條傳動、V帶傳動、齒輪傳動。

按移運方式分為：塊裝式、自行式、拖掛式。

40多年來，我國石油鉆機經歷了仿制、引進消化、吸收的過程，現已進入以自主開發為主的階段。近10年來，我國石油鉆機技術得到最為快速的發展，制造能力得到極大提高。我國鉆機制造廠制造的各種鉆機已基本滿足我國石油勘探開發工作自身的需要，先后開發了適于陸地、沙漠及海洋作業的石油鉆機，傳動技術已發展到機械傳動、直流電傳動、交流變頻電傳動及機、電復合傳動并舉。我國已形成年制造鉆機200臺的能力，已成為全球最大鉆機制造國。我國石油鉆機技術及制造能力的發展為我國石油工業實施低成本戰略，參與國際市場競爭及保證我國石油安全奠定了良好的基礎。