井场布局及设备.docx

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井场布局及设备

井场布局及设备

井场布局及设备

1.钻井井场

钻井井场是施工作业的场地。

分为生产区和生活区两部分。

生产区在满足地质设计井底坐标要求条件下，应选择地形有利，少占耕地，少修公路，靠近水源，有利于安装防喷管线和污水处理地点作为井场生产区。

以使用的钻机型号作为井场生产区设计依据。

井架、柴油机、钻井泵、循环罐等设备的底座基础应建在井场挖方区域。

井场的生产区要建有足够容量的污水池和沉砂池，不能污染周围环境，特别是农田、鱼塘、水库和河流等。

生活区是钻井施工作业人员休息、食宿、学习和娱乐的活动场所。

主要包括：

更衣室和浴室、食堂和炊事间、会议室、休息室、卫生间等。

井场最小使用面积见下表1。

表1标准井场最小有效使用面积

钻机级别

井场面积m2

长度，m

宽度，m

20及以下钻机

6400

80

80

30

8100

90

90

40

10000

100

100

50

11025

105

105

70及以上钻机

12100

110

110

2.井场布局及设备

井场基本布局简介

井场布局如下图1所示（以70钻机井场布局为例）。

井场的设备布置应达到以下要求：

（1）井架底座以井眼为中心，在井架底座后方依次摆放绞车、传动轴、柴油机、钻井泵。

（2）钻井液固控设备通常布置在井场右边和右后方的循环罐上。

（3）发电机、油罐区应布置在井场的左后方，避开柴油机排气管出口的方

向，要与井口保持足够的安全距离。

（4）防喷器远程控制台，设置在井场左前方。

压井管汇设置在井架底座的

左侧，节流管汇设置在井架的右侧。

放喷管线接出井场，放喷口与井口保持安全距离。

（5）井场生产区设置明显的各种安全标志。

图170钻机井场布局简图（红色区域为司机属地）

井场基本设备简介

2.2.1井架的类型及基本参数

井架是钻机起升系统的组成部分。

它的主要作用是安装天车、悬挂游车、大钩、水龙头、方钻杆、钻杆及钻链等设备,相当于起重设备的支架,并可存放钻柱。

因此,钻井对井架的基本要求是：

必须有一定的高度和空间;便于安装、存放钻柱等设备和有利于安全快速地进行起下钻作业;应具有足够的承载能力,以适应井下情况的需要：

结构要简单、轻便、便于搬迁、拆装和维修。

目前国内常用的石油钻井井架有塔型和A型两种。

图2大修车载井架以及A型井架示意图

2.2.2钻机的基本组成

钻机是钻井地面设备的总称。

根据钻井深度分为浅井钻机、中深井钻机、深井钻机，根据驱动方式分为机械驱动钻机、电驱动钻机，根据搬迁方式分为撬装钻机和车装钻机。

钻机的综合功能：

完成钻进、接单根、起下钻、循环洗井、下套管、固井、完井和处理井下事故等作业。

概括地说钻机是由动力机组、传动机组、工作机组、辅助机组及控制机组等组成。

其主要设备有：

井架，它的主要作用是安装天车、悬挂游车、大钩、水龙头、方钻杆、钻杆及钻链等设备,相当于起重设备的支架,并可存放钻柱；天车和游车，钻机的天车和游车用钢丝绳穿起来,共同组成了钻机的复滑轮系统（或叫游动系统）。

天车是定滑轮组,固定在井架的顶部;游车是动滑轮组,在井架内部的空间上下往复运动。

它们的主要作用是省力,减轻钢丝绳和钻机绞车的负载,用十多吨的力可起升上百吨的钻柱，获得极大的机械效益；大钩，它是起升系统的设备之一,在正常钻进时悬挂水龙头、承受井下钻柱的重量,起下钻时悬挂吊环吊卡完成起下作业；钻井绞车，它是起升系统设备的起重部分,随钻机的类型不同,形式有所差异。

主要作用是传递动力，以不同的速度驱动转盘和滚筒。

其刹车机构，钻进时,通过施加在刹把上的压力大小，可以均匀控制滚筒的运动速度和大钩的负荷,从而向钻头施加钻压,确保正常钻进。

钻机详细设备由图2所示。

图3钻井现场基本设备及钻机组成示意图

1.天车；2.猫头绳架和起重绳；3.钻井钢丝绳；4.二层台；5.游车；6.顶驱；7.井架；8.钻杆；9.钻工房；10.防喷器；11.水罐；12.电缆槽；13.发电机房；14.燃油罐；15.电控房；16.泥浆泵；17.泥浆合成罐；18.泥浆罐；19.贮存池；20.除气器；21.振动筛；22.节流管汇；23.钻杆滑道；24.钻杆架；25.蓄能器

图4钻机底座及其俯视平面图

图5钻井泵及附件（活塞、缸套）

图6普通猫头和液压猫头（32和50钻机配带）

图7气动绞车和液压大

图8水龙头结构示意图及大钩

图9除砂器及振动筛

2.2.3钻机的八大系统

井场钻机一般有八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统），具备起下钻能力、旋转钻进能力、循环洗井能力。

1.提升系统设备

它是一套大功率的起重设备。

主要由钻井绞车、游动系（钢丝绳、天车、游动滑车及大钩）、悬挂游动系统的井架及起升操作用的工具（如：

吊钳、吊环、吊卡、卡瓦及上扣器等）组成（图3）。

它的主要作用是起下钻、换钻头、均匀送钻、下套管及进行井下特殊作业等。

图3起升系统示意图

2.泥浆循环系统设备

主要由泥浆泵、地面高压循环管汇、水龙带、水龙头、钻柱、泥浆净化及调配设备等组成（图4）。

它的主要作用是清洗井底、携带岩屑、在喷射钻井及井下动力钻具钻井顶部驱动钻井中，还起到传递动力的作用。

泥浆的循环流程：

泥浆泵－地面高压管汇－立管－水龙带－水龙头－钻柱（方钻杆、钻杆、钻铤）－钻头－环形空间－地面排出管线－固控设备－泥浆池－泥浆泵。

图4泥浆循环系统示意图

3.地面旋转钻进设备

主要由转盘、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤及钻头等组成。

它的主要作用是不断地破碎岩石,加深井眼及处理井下的复杂情况等。

图5地面钻进旋转系统示意图

4.动力驱动设备

它属于钻机的动力机组,是驱动起升、旋转和循环等三大工作机组的动力设备。

钻机用的动力设备主要是柴油机,其次是交流或直流电动机。

5.传动系统设备

它属示钻机的传动机组。

其主要作用是联结动力机与工作机组,并将动力传递到各工作机组（图2）。

传动系统设备主要由减速箱、离合器、传动皮带轮、传动链轮及并车、倒车机构等组成。

根据能量传递的方式不同,可分为机械、液压及液力传动。

6.控制系统设备

它属于钻机的控制机组。

控制的内容包括发动机的启动、停车、变速和并车等,绞车、转盘、泥浆泵等工作机组的启动、停车、调速和换向等。

控制的方式有机械、气动、液压和电力控制等,随钻机的类型不同而异。

控制系统的主要作用是远距离操作指挥和协调各机组正常工作。

6．井控系统及设备

井控系统由防喷器组、节流管汇、压井管线以及液、气压控制机构组成。

它的功能包括控制井内的压力，防止地层流体无控制地流入井中。

防喷器可实现的功能：

密封钻具；强行起下钻；悬挂钻具；手动、液动锁紧闸板用作分流系统可以剪断钻具。

节流管汇：

由一系列特殊的、可远程控制的管线组成，用井口防喷器组关井后，司钻可以通过它释放井底压力，不至于造成井下失控。

图6井控系统示意图

7.钻机底座

它属于钻机的辅助机组,包括井架、钻台动力机、传动系统和泥浆泵等的底座。

它主要用于安装钻机的各机组,是钻机不可缺少的组成部分。

8.辅助设备

它属于钻机的辅助机组,包括供气设备、供水设备、供电设备、钻鼠洞设备、防喷设备、防火设备、辅助起重设备及保温设备等。

它是为整套钻机服务的,是钻机不可分割的部分。

2.2.4钻机设备参数

石油钻机是石油钻井设备中十分复杂的大型成套设备，1956年我国开始研制第一台1200m轻型石油钻机。

1959年我国自行研究、设计、制造了“大庆型”3200m钻机，近几十年我国消化吸收了国外的先进技术，2005年研制了9000m钻机，2007年12000m超深井钻机顺利通过鉴定，标志我国石油钻机以达到一个新的水平，年生产大小钻机能力200台。

表1我国石油钻机基本参数表

钻机级别

10/600

15/600

20/1350

30/1700

40/2250

50/3150

70/4500

名义钻深范围H/m

127mm

500-800

700-1400

1100-1800

1500-2500

2000-3200

2800-4500

4000-6000

114mm

500-1000

800-1500

1200-2000

1600-3000

2500-4000

3500-5000

5000-8000

最大钩载W/KN

600

900

1350

1700

2250

3150

4500

绞车额定功率（P），kw

110-200

150-270

257-330

350-450

330-400

450-550

400-500

550-750

735

1000

1100

1500

1470

2000

游动系统绳数（n）

钻井

绳数

6

8

8

8

8

10

10

最多

绳数

6

8

8

10

10

12

12

钻井钢丝绳直径（mm）

22

26

29

32

32

35

38

钻井泵单台功率（hp）

350

500

800

1000

735

960

1600

钻台高度

3、4

4、5

4、5

5、6、

5、6、

、9、

井架

各级钻机均采用可提升28m立柱的井架，对10、15、20三级钻机也可采用提升19m立柱的井架，对120一级钻机可采用37m立柱的井架。

参考文献：

[1]《钻井监督技术手册》王胜启.石油工业出版社.