石油钻采机械概论总结课件

石油钻采机械概论石油钻采机械概论课程总结课程总结石油钻采机械概论课程总结1引引言言本课程共上十章，分钻井机械和采油机械两大部分。一、油气藏与油气田一、油气藏与油气田二、含油气盆地二、含油气盆地三、油气勘探三、油气勘探目前油气勘探的主要方法和技术有四种：目前油气勘探的主要方法和技术有四种：即地面地质法、地球物理法、遥感技术和即地面地质法、地球物理法、遥感技术和钻探法。各自特点。钻探法。各自特点。引言本课程共上十章，分钻井机械和采油机械两大部分。2第一章钻井工艺概述钻井工艺概述1.1钻井方法钻井方法一、机械钻井法一、机械钻井法1.顿钻钻井法顿钻钻井法2旋转钻井法旋转钻井法二、钻井工艺过程二、钻井工艺过程1钻前准备钻前准备2钻进过程：起、下钻；正常钻进。钻进过程：起、下钻；正常钻进。3固井固井4完井完井5钻井事故的处理钻井事故的处理第一章钻井工艺概述1.1钻井方法3三、平衡压力钻井三、平衡压力钻井含义；目的；关键；技术保证。含义；目的；关键；技术保证。1.2钻井技术的新发展钻井技术的新发展一欠平衡钻井一欠平衡钻井(原理原理;优点优点;适用于地层条件适用于地层条件;方法方法;主要设备）。主要设备）。二、深、超深井钻井技术二、深、超深井钻井技术三、水平井技术三、水平井技术四、小井眼钻井技术四、小井眼钻井技术五、连续柔管钻井技术五、连续柔管钻井技术三、平衡压力钻井4第二章第二章石油钻机概论石油钻机概论2.1钻机的组成钻机的组成钻机包括：驱动与传动、旋转、起升、循钻机包括：驱动与传动、旋转、起升、循环设备，辅助设备和测量仪表。环设备，辅助设备和测量仪表。一、地面旋转设备一、地面旋转设备主要组成：转盘、水龙头、钻具，顶驱钻主要组成：转盘、水龙头、钻具，顶驱钻机配备有顶驱装置。机配备有顶驱装置。作用：转动钻具，带动钻头破碎岩石。作用：转动钻具，带动钻头破碎岩石。第二章石油钻机概论2.1钻机的组成5二、循环系统设备二、循环系统设备主要有：钻井泵，钻井液净化、处理调配装置。主要有：钻井泵，钻井液净化、处理调配装置。作用：清洗井底，携带岩屑，保护井壁，冷却钻作用：清洗井底，携带岩屑，保护井壁，冷却钻头。头。三、起升系统设备三、起升系统设备主要有：绞车、天车、游车、大钩、钢绳、井架。主要有：绞车、天车、游车、大钩、钢绳、井架。作用：起下钻具、下套管，控制钻压。作用：起下钻具、下套管，控制钻压。二、循环系统设备6四、动力驱动系统四、动力驱动系统有：柴油机组、发动机组、电动机组。有：柴油机组、发动机组、电动机组。作用：提供动力。作用：提供动力。五、传动系统设备五、传动系统设备联动机组联动机组动力并车。动力并车。作用：传递、分配动力。作用：传递、分配动力。六、控制系统和监测仪表六、控制系统和监测仪表司钻台、液、气、电控制、仪表司钻台、液、气、电控制、仪表各种钻井仪表及随钻测量系统（各种钻井仪表及随钻测量系统（MWD）。）。四、动力驱动系统7七、钻机底座七、钻机底座安装钻井设备。安装钻井设备。八、辅助设备八、辅助设备钻机钻机八大（系统）八大（系统）设备：旋转、循环、起设备：旋转、循环、起升、动力、传动、控制、底座、辅助。升、动力、传动、控制、底座、辅助。八大部件：八大部件：绞车；转盘；水龙头；大钩；绞车；转盘；水龙头；大钩；游车；天车；钻井泵；柴油机。游车；天车；钻井泵；柴油机。七、钻机底座82.2钻机分类与特点钻机分类与特点一、分类方法一、分类方法二、钻机特点二、钻机特点1.大功率、传动复杂，多工作机联合工作；大功率、传动复杂，多工作机联合工作；2.绞车、泵、转盘三大机组不同时工作；绞车、泵、转盘三大机组不同时工作；3.钻井过程不连续；钻井过程不连续；4.工作地区广阔，自然环境恶劣。工作地区广阔，自然环境恶劣。2.2钻机分类与特点92.3钻机基本参数钻机基本参数一、基本参数一、基本参数反映钻机工作性能的数量指标称为基本参反映钻机工作性能的数量指标称为基本参数。数。十个：十个：L（名义井深）；（名义井深）；Qhmax（最大钩载）（最大钩载）；Qstmax（最大钻柱重）；（最大钻柱重）；Ndr（绞车功率）（绞车功率）；Z(有效绳数有效绳数)；dw（钢绳直径）；（钢绳直径）；Np（泵（泵功率）；功率）；Dr（转盘通径）；（转盘通径）；Hr（底座高度）（底座高度）；Hd（井架高度）（井架高度）。2.3钻机基本参数10二、主参数与钻机型号二、主参数与钻机型号1.主参数主参数我国钻机标准规定名义钻井深度我国钻机标准规定名义钻井深度L为主参数。为主参数。2.钻机型号钻机型号ZJ三、起升系统参数三、起升系统参数1输入轴最大功率，也称额定功率，绞车主参数。输入轴最大功率，也称额定功率，绞车主参数。kW式中：式中：Q1=Qstmax+Gt2游动系统结构游动系统结构钻井绳数钻井绳数Z：指钻井时采用的有效提升绳数。：指钻井时采用的有效提升绳数。最大绳数最大绳数Zmax：指钻机配备的提升轮系所提供的最大有效指钻机配备的提升轮系所提供的最大有效绳数，用于下套管或解卡作业。绳数，用于下套管或解卡作业。二、主参数与钻机型号113钢绳直径钢绳直径dw根据根据Qmax（最大钩载）的（最大钩载）的Pfmax（Zmax时快绳拉力）时快绳拉力）决定。决定。4快绳最大拉力快绳最大拉力起升时：起升时：5.井架高度：井架高度：取决于立根高度。取决于立根高度。6.钻台高度：钻台高度：取决于安装井口装置的高度。取决于安装井口装置的高度。3钢绳直径dw12四、旋转系统四、旋转系统1.转盘名义直径转盘名义直径2.最高转速最高转速3.最大静负荷最大静负荷4.最大工作扭矩最大工作扭矩五、钻井泵功率五、钻井泵功率Np输入轴功率，额定功率输入轴功率，额定功率kW四、旋转系统13第三章第三章石油钻机的驱动石油钻机的驱动3.1机械驱动钻机机械驱动钻机机械驱动钻机是指以柴油机为动力，通过机械驱动钻机是指以柴油机为动力，通过不同组合的传动形式所驱动的钻机。不同组合的传动形式所驱动的钻机。依据主传动副类型，分为齿轮、胶带和链依据主传动副类型，分为齿轮、胶带和链条钻机。条钻机。传动系统图分析方法。传动系统图分析方法。第三章石油钻机的驱动3.1机械驱动钻机143.2电驱动钻机电驱动钻机电驱钻机电驱钻机工作机用电动机带动。工作机用电动机带动。一、分类一、分类1.交流电驱钻机：即交流发电机（或工业电网）交流电驱钻机：即交流发电机（或工业电网）交流电动机驱动（交流电动机驱动（ACAC）；）；2.直流电驱钻机：即直流发电机直流电驱钻机：即直流发电机直流电动机驱动直流电动机驱动（DCDC）；）；3.可控硅整流直流电驱钻机：即交流发电机可控硅整流直流电驱钻机：即交流发电机可控可控硅整流硅整流直流电动机驱动（直流电动机驱动（ACSCRDC）；）；4.交流变频调速驱动钻机，即交流发电机交流变频调速驱动钻机，即交流发电机变频调变频调速器速器交流电机驱动。交流电机驱动。3.2电驱动钻机15二、二、优点优点1.传动效率高，较机械传动高传动效率高，较机械传动高16%；2.无级变速（在某机械档下，无级变速）；无级变速（在某机械档下，无级变速）；3.简化传动、控制，易装调整，自动保护。简化传动、控制，易装调整，自动保护。3.3电机驱动特性电机驱动特性一、一、电动机机械性能电动机机械性能1.机械特性机械特性电机转速电机转速n与电磁转矩与电磁转矩M之间变化关系，称机械特之间变化关系，称机械特性。性。二、优点162.特性硬度特性硬度转速转速n不随转矩不随转矩M变，为特硬特性；变，为特硬特性；n随随M增加而下降不大，为硬特性；增加而下降不大，为硬特性；n随随M增加而加速下降，为软特性。增加而加速下降，为软特性。3.固有机械特性固有机械特性电机的电压、频率（交流）、励磁（激磁）电流电机的电压、频率（交流）、励磁（激磁）电流为额定值，其电机回路上无附加电阻时所具有的为额定值，其电机回路上无附加电阻时所具有的特性。特性。4.人为特性人为特性人为调节电压、频率、电流所得到的特性，称人人为调节电压、频率、电流所得到的特性，称人为特性。为特性。2.特性硬度17二、交流电机特性二、交流电机特性（固有）（固有）1.同步电动机同步电动机（1）定义）定义转子转速（转子转速（n）与（定子）旋转磁场转速（）与（定子）旋转磁场转速（n0）相）相同（通交流电），故称同步电机，同（通交流电），故称同步电机，特硬特性。特硬特性。（2）工作原理：定子绕组通三相交流电产生旋转）工作原理：定子绕组通三相交流电产生旋转磁场，转子励磁绕组通直流电形成直流励磁磁场，磁场，转子励磁绕组通直流电形成直流励磁磁场，两磁场相互作用，使转子被旋转磁场拖（吸）着两磁场相互作用，使转子被旋转磁场拖（吸）着以同步转速一起旋转，即以同步转速一起旋转，即n=n0。二、交流电机特性（固有）18同步电机启动性能差，用于不常启动、不同步电机启动性能差，用于不常启动、不变速场合。变速场合。（3）同步电机采用异步启动法。）同步电机采用异步启动法。异步启动：定子通电形成旋转磁场，使转异步启动：定子通电形成旋转磁场，使转子线圈产生感应电流，使转子转起来，之子线圈产生感应电流，使转子转起来，之后转子再通直流电，实现异步启动，同步后转子再通直流电，实现异步启动，同步工作。工作。同步电机启动性能差，用于不常启动、不变速场合。192.异步电动机异步电动机一、定义一、定义转子转速小于磁场旋转速转子转速小于磁场旋转速度，称异步电机度，称异步电机。二、工作原理二、工作原理属于硬特性：属于硬特性：异步电机常用于驱动绞车异步电机常用于驱动绞车和转盘。和转盘。改变定子电压改变定子电压、电流频率、电流频率、定子和转子串阻都可改、定子和转子串阻都可改变特性。变特性。2.异步电动机一、定义20三、直流电机特性三、直流电机特性定子（通直流）形成固定磁极，转子电枢定子（通直流）形成固定磁极，转子电枢通电，磁力作用使转子转动。通电，磁力作用使转子转动。【左手定则判断：掌心对【左手定则判断：掌心对N，四指电流，四指电流，母指力】母指力】1.直流电机类型直流电机类型按励磁绕组（定子）与电枢绕组（转子）按励磁绕组（定子）与电枢绕组（转子）联接方式分：他励电机、并励电机、串励联接方式分：他励电机、并励电机、串励电机、复励电机。电机、复励电机。三、直流电机特性212.直流电机固有特性直流电机固有特性（1）他励或并励：硬特性；）他励或并励：硬特性；（2）串励：属软特性，）串励：属软特性，n随随M增加而下降；增加而下降；（3）复励：介于并、串联之间，属软特性。）复励：介于并、串联之间，属软特性。（4）适用场合）适用场合串励电机：适驱动绞车，载荷增大，转速自动下串励电机：适驱动绞车，载荷增大，转速自动下降，实现恒功率调节。降，实现恒功率调节。并、他励电机：适驱动钻井泵，实现定速恒转矩并、他励电机：适驱动钻井泵，实现定速恒转矩调节。调节。2.直流电机固有特性223.直流电机人为特性（用人工调节转速）直流电机人为特性（用人工调节转速）（1）电枢串阻）电枢串阻在电枢中串入可调电阻，保证电源电压在电枢中串入可调电阻，保证电源电压U和励磁和励磁电流（磁通）不变。相当于加大（电枢电阻）。电流（磁通）不变。相当于加大（电枢电阻）。（2）降低供电电压）降低供电电压U（降低电枢电压）（降低电枢电压）使固有特性使固有特性nM曲线下移。曲线下移。（3）减弱磁通调速）减弱磁通调速改变改变（定子励磁磁通），使（定子励磁磁通），使n0、n都变，都变，从而改变特性。从而改变特性。石油钻采机械概论总结课件23四、可控硅直流驱动四、可控硅直流驱动ACSCRDC由柴油机驱动由柴油机驱动AC发电机输出交流电，经可发电机输出交流电，经可控硅整流驱动控硅整流驱动DC电机。电机。可控硅驱动特点：直接由可控硅驱动特点：直接由SCR调节电压、调节电压、控制弱磁而调速。控制弱磁而调速。四、可控硅直流驱动ACSCRDC244.用用DC电机（不用电机（不用AC电机）原因电机）原因（1）直流电机：调速宽；能频繁启动；载）直流电机：调速宽；能频繁启动；载荷变化范围宽；启动制动平稳。荷变化范围宽；启动制动平稳。（2）交流电机：硬特性，转速几乎不随载）交流电机：硬特性，转速几乎不随载荷而变化【只能由调频荷而变化【只能由调频f改变转速】。改变转速】。5.交流变频技术，用交流变频技术，用AC变频器变频器AC。4.用DC电机（不用AC电机）原因25第四章第四章起升系统工作原理与设备起升系统工作原理与设备4.1起升系统工作原理起升系统工作原理游动系统运动分析：快绳侧游动系统运动分析：快绳侧死绳侧钢绳速度分析；死绳侧钢绳速度分析；游动系统载荷：游动系统载荷：当大钩静止悬重时，各段游绳拉力相等：当大钩静止悬重时，各段游绳拉力相等：当起升时，各绳拉力：当起升时，各绳拉力：快绳拉力：快绳拉力：起升游系效率：起升游系效率：第四章起升系统工作原理与设备4.1起升系统工作原26下放时游系效率：下放时游系效率：游系效率近似计算式：游系效率近似计算式：滚筒缠绳层数确定：任意滚筒缠绳层数确定：任意层直径：层直径：半径增量系数半径增量系数0.9缠绳总层数计算式：缠绳总层数计算式：下放时游系效率：274.2钻井绞车钻井绞车绞车的作用；绞车的使用要求；绞车的结构类型；典型绞绞车的作用；绞车的使用要求；绞车的结构类型；典型绞车结构（车结构（JC45绞车）分析。绞车）分析。4.3刹车机构刹车机构一、刹车功用与使用要求一、刹车功用与使用要求二、带刹车结构与原理二、带刹车结构与原理三、最大制动力的确定三、最大制动力的确定下放时静力矩：下放时静力矩：最大制动力矩：最大制动力矩：最大制动力：最大制动力：式中：式中：动载系数；动载系数；b-滚筒效率；滚筒效率；Db刹车鼓直径，刹车鼓直径，m。4.2钻井绞车28四、刹带两端的拉力四、刹带两端的拉力死端拉力死端拉力T：制动力：制动力：制动力矩：制动力矩：四、刹带两端的拉力29五、刹车杠杆工作分析五、刹车杠杆工作分析1.单杠杆刹车机构单杠杆刹车机构刹把力：刹把力：增力倍数：增力倍数：2双杠杆刹车机构双杠杆刹车机构两套单杠杆组成。两套单杠杆组成。增力倍数：增力倍数：五、刹车杠杆工作分析1.单杠杆刹车机构30六、盘式刹车六、盘式刹车1.结构组成结构组成包括：刹车盘（滚筒两侧）、刹车液缸、刹车钳（或刹包括：刹车盘（滚筒两侧）、刹车液缸、刹车钳（或刹车杠杆）、刹车块、液控系统等。车杠杆）、刹车块、液控系统等。2.刹车钳类型：刹车钳类型：杠杆钳；杠杆钳；固定钳。固定钳。3.工作方式工作方式常开式：液压加压刹车；常开式：液压加压刹车；常闭式：用弹簧加压刹车，用液压松刹。常闭式：用弹簧加压刹车，用液压松刹。4.单钳制动力矩单钳制动力矩六、盘式刹车314.4辅助刹车辅助刹车一、水刹车一、水刹车1.作用作用下钻时刹慢滚筒，保持钻具均速下放。下钻时刹慢滚筒，保持钻具均速下放。2.结构结构定子、转子、各自之上有叶片。定子、转子、各自之上有叶片。3.作用原理作用原理下钻时，滚筒带水刹车转子旋转，运动中倾下钻时，滚筒带水刹车转子旋转，运动中倾斜的叶片，迎面切割水涡流，形成阻力矩。斜的叶片，迎面切割水涡流，形成阻力矩。4.4辅助刹车324制动力矩制动力矩5.制动功率制动功率6.水刹车水量调节方法水刹车水量调节方法分级调节法分级调节法调节水箱阀门，获得不同水位。调节水箱阀门，获得不同水位。水刹车水位自动调节器调节水刹车水位自动调节器调节4制动力矩33二、电磁涡流刹车二、电磁涡流刹车新型辅助刹车，利用电磁感应原理实现制动。新型辅助刹车，利用电磁感应原理实现制动。1.结构结构主要由左、右定子和转子组成，定子中固嵌线圈。主要由左、右定子和转子组成，定子中固嵌线圈。2.原理原理定子通直流，产生固定磁场。定子通直流，产生固定磁场。当滚筒带动转子转动时，转子产生涡流。当滚筒带动转子转动时，转子产生涡流。涡流形成旋转磁场，与固定磁场作用产生制动力涡流形成旋转磁场，与固定磁场作用产生制动力矩。矩。主磁路主磁路(右手定则右手定则);感应电动势与涡流感应电动势与涡流(右手定则右手定则);电磁力电磁力(左手定则左手定则);电磁转矩电磁转矩M=FR2Z=CnB2二、电磁涡流刹车343特性特性（M-n曲线）曲线）调节线圈的电流可改变调节线圈的电流可改变M-n曲线。曲线。当转速低时，仍有较大制动力矩。当转速低时，仍有较大制动力矩。滚筒转速较低时，滚筒转速较低时，M随随n增加迅速增大，中、增加迅速增大，中、高速段力矩几乎不变高速段力矩几乎不变(硬特性硬特性)。3特性（M-n曲线）354.5井架井架一、功用、组成与要求一、功用、组成与要求；钻井工艺对井架的基本要求。；钻井工艺对井架的基本要求。二、整体结构类型二、整体结构类型1.塔架塔架2.前开口井架前开口井架3A形井架形井架4桅形井架桅形井架三、井架基本载荷三、井架基本载荷1恒载恒载：井架自重、设备、工具重；：井架自重、设备、工具重；2最大静载最大静载:即最大钩载；即最大钩载；3工作绳拉力：快绳和死绳合力；工作绳拉力：快绳和死绳合力；4风载；风载；5立根载荷：立根载荷：立根重水平载荷；立根重水平载荷；立根风载。立根风载。4.6游动系统游动系统天车、游车、钢丝绳和大钩，统称为游动系统。天车、游车、钢丝绳和大钩，统称为游动系统。4.5井架36第五章第五章往复泵往复泵5.1概述概述一、结构与工作原理一、结构与工作原理二、往复泵的分类方法二、往复泵的分类方法三、基本性能参数三、基本性能参数泵的流量泵的流量指单位时间内泵所输送的液体量。指单位时间内泵所输送的液体量。泵的压力泵的压力p指泵排出口处单位面积上所受到的液体压指泵排出口处单位面积上所受到的液体压强强,单位为单位为MPa第五章往复泵5.1概述37泵的功率和效率泵的功率和效率输入功率（主轴功率）输入功率（主轴功率）Na单位时间内动力机传单位时间内动力机传到往复泵主动轴上的能量，到往复泵主动轴上的能量，kW；输出功率（有效功率）输出功率（有效功率）N单位时间内液体经泵单位时间内液体经泵作用后所增加的能量，作用后所增加的能量，kW。泵的总效率泵的总效率：输出功率与输入功率的比值。：输出功率与输入功率的比值。泵速泵速n指单位时间内活塞和柱塞的往复次数，简称冲次，指单位时间内活塞和柱塞的往复次数，简称冲次，单位为单位为min-1。泵的功率和效率385.2往复泵的流量分析往复泵的流量分析一、活塞的运动规律一、活塞的运动规律活塞位移；活塞速度；活塞加速度。活塞位移；活塞速度；活塞加速度。二、流量及流量曲线二、流量及流量曲线1平均流量平均流量Qm理论平均流量理论平均流量指往复泵在单位时间内指往复泵在单位时间内应输送的液体体积。应输送的液体体积。对于缸数为对于缸数为i的单作用泵的单作用泵:Qm=iFSn(m3/min)对于缸数为对于缸数为i的双作用泵的双作用泵:Qth=i(2F-f)Sn实际平均流量为实际平均流量为Q：Q=Qm5.2往复泵的流量分析392.瞬时流量瞬时流量Qcm多缸情况：往复泵一般都由几个液缸组成，多缸情况：往复泵一般都由几个液缸组成，在曲轴转动一周期内，几个液缸按一定规在曲轴转动一周期内，几个液缸按一定规律交替吸入和排出，泵的瞬时流量由同一律交替吸入和排出，泵的瞬时流量由同一时刻各缸瞬时流量叠加而成。计算时要根时刻各缸瞬时流量叠加而成。计算时要根据各曲柄间存在的角位差据各曲柄间存在的角位差决定公式中的角决定公式中的角参数。参数。2.瞬时流量Qcm403.往复泵的流量曲线往复泵的流量曲线以曲柄转角以曲柄转角为横坐标，流量为纵坐标，可为横坐标，流量为纵坐标，可作出泵的瞬时流量和平均流量随曲柄转角作出泵的瞬时流量和平均流量随曲柄转角变化的曲线变化的曲线。用途用途判断流量的均匀程度，考核指标：流量不判断流量的均匀程度，考核指标：流量不均度均度Q。确定泵输送的液体体积确定泵输送的液体体积曲柄转角范围内，流量曲线与横坐标所包曲柄转角范围内，流量曲线与横坐标所包围的面积为围的面积为A，此时泵输送的液体体积为，此时泵输送的液体体积为V。检验曲柄布置是否合理检验曲柄布置是否合理对于多缸往复泵，通过绘制流量曲线，可对于多缸往复泵，通过绘制流量曲线，可发现各液缸瞬时流量是否叠加合理，从而发现各液缸瞬时流量是否叠加合理，从而检验曲柄布置方案的合理性。检验曲柄布置方案的合理性。3.往复泵的流量曲线4153往复泵的压头、功率和效率往复泵的压头、功率和效率一、有效压头一、有效压头往复泵的有效压头指泵供给单位重量液体的能量，往复泵的有效压头指泵供给单位重量液体的能量，被用于提高液体的总比能和克服全部管线中的液被用于提高液体的总比能和克服全部管线中的液体流动阻力。体流动阻力。二、往复泵的功率二、往复泵的功率N=QgH103pQ103泵的总效率泵的总效率：53往复泵的压头、功率和效率一、有效压头42三、往复泵的效率三、往复泵的效率1机械效率机械效率m转化功率为：转化功率为：NiHiQig10-3=piQi10-3泵的输入功率减去机械损失泵的输入功率减去机械损失Nm所剩余的功率称所剩余的功率称为转化功率为转化功率Ni；单位时间内获得能量的液体为转化流量单位时间内获得能量的液体为转化流量Qi；单位重量液体所得到的能量为转化压头单位重量液体所得到的能量为转化压头Hi；2容积效率容积效率v容积效率容积效率v反映因密封不严造成的液体漏失对流反映因密封不严造成的液体漏失对流量的影响。量的影响。3水力效率水力效率h4.泵的总效率泵的总效率三、往复泵的效率435.4往复泵的工作特性曲线往复泵的工作特性曲线一、往复泵的特性曲线一、往复泵的特性曲线往复泵的特性曲线主要反映泵的流量、输往复泵的特性曲线主要反映泵的流量、输入功率及效率等与压力间的关系。入功率及效率等与压力间的关系。二、与管路联合工作特性曲线二、与管路联合工作特性曲线5.4往复泵的工作特性曲线44三、钻井泵的临界特性三、钻井泵的临界特性钻井泵的临界特性曲线是根据冲次和钻井泵的临界特性曲线是根据冲次和压力的限制条件作出的，此条件为：压力的限制条件作出的，此条件为：p1F1=p2F2=pnFn=常数常数钻井泵的临界特性曲线钻井泵的临界特性曲线钻井泵的临界特性曲线用途钻井泵的临界特性曲线用途指导换缸套指导换缸套不论泵速能否调节，任何一级缸套不论泵速能否调节，任何一级缸套下的流量和压力都限制在一定的范围下的流量和压力都限制在一定的范围内。内。在泵的最大冲次不变的情况下，泵在泵的最大冲次不变的情况下，泵输出的最大水力功率（有效功率）为输出的最大水力功率（有效功率）为N=p1Q1=p2Q2=常数。常数。等功率曲线等功率曲线由各级缸套极限工作压力点由各级缸套极限工作压力点1，2，5的连线是一条等功率曲线，泵工的连线是一条等功率曲线，泵工作时所有工况点应控制在等功率曲线作时所有工况点应控制在等功率曲线下方。下方。三、钻井泵的临界特性45四、往复泵的性能调节四、往复泵的性能调节1.流量调节流量调节(Qth=i(2F-f)Sn)流量与泵缸数流量与泵缸数i、活塞面积、活塞面积F、冲次、冲次n、冲程、冲程s成正比，改变成正比，改变任何一个参数都可以改变流量。常用方法有：任何一个参数都可以改变流量。常用方法有：换不同直径的缸套，以改变流量；换不同直径的缸套，以改变流量；调节冲次，以改变流量；调节冲次，以改变流量；旁路调节。旁路调节。2.往复泵的并联运行：特点。往复泵的并联运行：特点。55往复泵的结构及特点往复泵的结构及特点一、双缸双作用活塞泵一、双缸双作用活塞泵二、三缸单作用活塞泵二、三缸单作用活塞泵四、往复泵的性能调节46第六章第六章采油工艺概论采油工艺概论6.1采油方法采油方法一、自喷采油法一、自喷采油法二、二、自喷井的设备自喷井的设备：井下和地面设备：井下和地面设备，井口装置，井口装置6.2机械采油法机械采油法气举采油和抽油法气举采油和抽油法注热蒸汽采油法注热蒸汽采油法6.3抽油法设备抽油法设备一、有杆抽油装置一、有杆抽油装置抽油机抽油机抽油泵装置，包括三部分。抽油泵装置，包括三部分。1.地面部分地面部分抽油机（驱动部分）抽油机（驱动部分）2.井下部分井下部分抽油泵（悬挂在油管尾部）抽油泵（悬挂在油管尾部）3.中间部分中间部分抽油杆抽油杆第六章采油工艺概论6.1采油方法47二、无杆抽油装置二、无杆抽油装置1.水力活塞泵水力活塞泵用压力液体为动力，使自身活塞往复运动吸排用压力液体为动力，使自身活塞往复运动吸排油（地面有动力液泵）。油（地面有动力液泵）。2.电动潜油离心泵电动潜油离心泵用井下电机驱动多级离心泵，实现抽油。用井下电机驱动多级离心泵，实现抽油。3.电动潜油单螺杆泵电动潜油单螺杆泵开采高粘度、高含砂、高含气原油。开采高粘度、高含砂、高含气原油。井下井下电机带动螺杆泵抽油。（容积式泵）电机带动螺杆泵抽油。（容积式泵）三、采油新技术应用三、采油新技术应用二、无杆抽油装置48第七章第七章机械抽油设备机械抽油设备7.1游梁式抽油机游梁式抽油机一、结构组成及分类一、结构组成及分类二、主参数二、主参数悬点载荷悬点载荷P：挂抽油杆处，反应下泵深度。取决：挂抽油杆处，反应下泵深度。取决于杆和液柱重量。于杆和液柱重量。最大扭矩最大扭矩M：曲柄轴最大扭矩。（用于选择电机：曲柄轴最大扭矩。（用于选择电机功率）功率）冲程长度冲程长度S：反应采油量。悬点冲程，受机构限：反应采油量。悬点冲程，受机构限制一般制一般34m，6m:长冲程。长冲程。S正比于曲柄半径。正比于曲柄半径。冲次：悬点冲程数（每分钟往复次数），反应采冲次：悬点冲程数（每分钟往复次数），反应采油量。油量。第七章机械抽油设备7.1游梁式抽油机49三、驴头悬点载荷三、驴头悬点载荷上下冲程悬点载荷不同。静载上下冲程悬点载荷不同。静载(3项：杆自项：杆自重、柱塞上油柱重、柱塞下端油压），动重、柱塞上油柱重、柱塞下端油压），动载（载（2项：惯性载荷、振动载荷），摩擦力。项：惯性载荷、振动载荷），摩擦力。三、驴头悬点载荷507.2链条抽油机链条抽油机结构及工作原理结构及工作原理7.3液压抽油机液压抽油机结构及工作原理结构及工作原理7.4抽油泵抽油泵结构组成；工作原理结构组成；工作原理7.5无杆抽油设备无杆抽油设备-水力活塞泵水力活塞泵井下机组结构及工作原理井下机组结构及工作原理7.6电动潜油离心泵机组电动潜油离心泵机组结构组成；工作原理结构组成；工作原理7.7抽油杆及辅助抽油装置概况抽油杆及辅助抽油装置概况7.2链条抽油机51第八章第八章常用钻采工具常用钻采工具8.1钻具：钻杆，方钻杆、接头、钻头钻具：钻杆，方钻杆、接头、钻头8.2套管套管井身结构与套管关系；套管在井下的承载情况；套管设计三井身结构与套管关系；套管在井下的承载情况；套管设计三准则；用等安全系数法设计套管柱；下套管固井方法与设备。准则；用等安全系数法设计套管柱；下套管固井方法与设备。8.3井口机械化设备与防喷器井口机械化设备与防喷器一、液气大钳结构及工作原理；一、液气大钳结构及工作原理；二、防喷器二、防喷器防喷器组：包括双闸板防喷器、万能防喷器、旋转防喷器及防喷器组：包括双闸板防喷器、万能防喷器、旋转防喷器及钻井四通。它们的结构与工作原理。钻井四通。它们的结构与工作原理。84油水井封隔器油水井封隔器封隔油、水层的井下封隔器，用于分层开采原油的配产器及封隔油、水层的井下封隔器，用于分层开采原油的配产器及注水井所用的配水器结构与工作原理。注水井所用的配水器结构与工作原理。第八章常用钻采工具8.1钻具：钻杆，方钻杆、接头、钻52第九章第九章海洋石油钻采工艺及设备海洋石油钻采工艺及设备9.1海洋钻井平台海洋钻井平台一、分类一、分类1.固定式钻井平台；固定式钻井平台；2.移动式钻井平台移动式钻井平台二、结构及特点二、结构及特点自升式钻井平台；半潜式钻井平台；步行式钻井平台；浮自升式钻井平台；半潜式钻井平台；步行式钻井平台；浮式钻井船式钻井船9.2海上钻井海上钻井一、钻井平台的选择原则一、钻井平台的选择原则二、钻井平台的定位二、钻井平台的定位目的：将钻井平台限制在一定的位置上，控制钻井平台的目的：将钻井平台限制在一定的位置上，控制钻井平台的纵荡和横荡运动，保证平台上的钻井设备对井口的定位，纵荡和横荡运动，保证平台上的钻井设备对井口的定位，保证钻井工作顺利进行。保证钻井工作顺利进行。方法：锚泊定位和动力定位。方法：锚泊定位和动力定位。第九章海洋石油钻采工艺及设备9.1海洋钻井平台53三、钻井水下装置三、钻井水下装置目的：需要在海底井口与平台之间装置一套隔绝目的：需要在海底井口与平台之间装置一套隔绝海水、适应平台摇晃、控制井口的装置，以保证海水、适应平台摇晃、控制井口的装置，以保证正常钻井作业。正常钻井作业。钻井水下装置包括：钻井导向装置、套管头组、钻井水下装置包括：钻井导向装置、套管头组、防喷器组、隔水管柱、连接器等。防喷器组、隔水管柱、连接器等。它们的结构及它们的结构及特点。特点。四、升沉补偿装置的结构及工作原理四、升沉补偿装置的结构及工作原理。9.3海上采油海上采油一、平台采油的方法与特点；一、平台采油的方法与特点；二、水下采油的方法与特点二、水下采油的方法与特点三、钻井水下装置54第十章第十章 石油机械新进展石油机械新进展第十章石油机械新进展551、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。7月-247月-24Tuesday,July 23,20242、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。13:23:0913:23:0913:237/23/2024 1:23:09 PM3、越是没有本领的就越加自命不凡。7月-2413:23:0913:23Jul-2423-Jul-244、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。13:23:0913:23:0913:23Tuesday,July 23,20245、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。7月-247月-2413:23:0913:23:09July 23,20246、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。23七月20241:23:09下午13:23:097月-247、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。七月241:23下午7月-2413:23July 23,20248、业余生活要有意义，不要越轨。2024/7/2313:23:0913:23:0923 July 20249、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。1:23:09下午1:23下午13:23:097月-2410、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。7/23/2024 1:23:09 PM13:23:0923-7月-2411、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。7/23/2024 1:23 PM7/23/2024 1:23 PM7月-247月-2412、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。23-Jul-2423 July 20247月-2413、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。Tuesday,July 23,202423-Jul-247月-2414、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自己眷恋了。7月-2413:23:0923 July 202413:23谢谢大家谢谢大家1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。8月-238月-256