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簡介
液壓鉆機 -液壓鉆機和潛孔鉆機的區(qū)別 潛孔鉆機鉆進孔深相對較淺,無液壓提升裝置,鉆具起降*用卷揚機。一般采用空壓沖擊器,以空氣為介質(zhì)沖洗巖粉。動力系統(tǒng)一般為電機。
液壓鉆機鉆進孔深適應(yīng)范圍廣,有液壓提升裝置,起下鉆具用卷揚機??刹捎靡簤簺_擊器及空壓沖擊器。可采用液體及空氣等為介質(zhì)沖洗巖粉。動力系統(tǒng)可采用柴油機或電機。潛孔鉆機鉆進孔深相對較淺,無液壓提升裝置,鉆具起降*用卷揚機。一般采用空壓沖擊器,以空氣為介質(zhì)沖洗巖粉。動力系統(tǒng)一般為電機。
液壓鉆機鉆進孔深適應(yīng)范圍廣,有液壓提升裝置,起下鉆具用卷揚機。可采用液壓沖擊器及空壓沖擊器??刹捎靡后w及空氣等為介質(zhì)沖洗巖粉。動力系統(tǒng)可采用柴油機或電機。
原理
鉆井工程當然是用*的機械設(shè)備了,那就是水井鉆機,其特點是結(jié)構(gòu)*,輔助方便,使用時間短。它的良好的性能,大大提升了打井的速度和效率,特別是在農(nóng)業(yè)比較普及的地區(qū),由于農(nóng)業(yè)用水的需求,打井以及鉆井機的使用更為廣泛。水井鉆機的工作過程離不開泵的使用,利用泵進行反式循環(huán)操作。在大氣壓力的作用下,循環(huán)液由沉淀池經(jīng)回水溝沿著井孔的環(huán)狀間隙流到井底,因為此時的轉(zhuǎn)盤驅(qū)動鉆桿,帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)進行鉆進,由泥漿泵抽吸建立的負壓把碎屑泥漿吸入鉆桿內(nèi)腔,隨后上升至水,經(jīng)泥漿泵排入沉淀池,沉淀后的循環(huán)液繼續(xù)流入井孔,這樣如此周而復(fù)始,形成了反循環(huán)的鉆進工作。泥漿或水從鉆桿進入,從井口流出,為正循環(huán)鉆井機。泥漿或水從鉆桿吸出,從井口流入,為反循環(huán)鉆井機。正反循環(huán)是指鉆井液在鉆井機中的循環(huán)方式說的,鉆井機鉆頭在鉆進的時候會產(chǎn)生產(chǎn)生渣土,渣石等,通過正反循環(huán)可以由泥漿把這些帶出來。
鉆井平臺
主要用于鉆探井的海上結(jié)構(gòu)物。上裝鉆井、動力、通訊、導(dǎo)航等設(shè)備,以及安全救生和人員生活設(shè)施。海上油氣勘探開發(fā)*的手段。主要有自升式和半潛式鉆井平臺。①自升式鉆井平臺。由平臺、樁腿和升降機構(gòu)組成,平臺能沿樁腿升降,一般無自航能力。1953年美國建成*座自升式平臺,這種平臺對水深適應(yīng)性強,工作穩(wěn)定性良好,發(fā)展較快,約占移動式鉆井裝置總數(shù)的1/2。工作時樁腿下放插入海底,平臺被抬起到離開海面的安全工作高度,并對樁腿進行預(yù)壓,以保證平臺遇到風(fēng)暴時樁腿不致下陷。完井后平臺降到海面,拔出樁腿并全部提起,整個平臺浮于海面,由拖輪拖到新的井位。 ②半潛式鉆井平臺。上部為工作甲板,下部為兩個下船體,用支撐立柱連接。工作時下船體潛入水中,甲板處于水上安全高度,水線面積小,波浪影響小,穩(wěn)定性好、自持力強、工作水深大,新發(fā)展的動力定位技術(shù)用于半潛式平臺后,工作水深可達900~1200米。半潛式與自升式鉆井平臺相比,優(yōu)點是工作水深大,移動靈活;缺點是投資大,維持費用高,需有一套復(fù)雜的水下器具,有效使用率低于自升式鉆井平臺。
工作流程
鉆井機 包括鉆具、提吊系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、洗井系統(tǒng)及其他輔助設(shè)施。鉆具由鉆頭和鉆桿組成,用于破巖和傳遞轉(zhuǎn)矩,鉆頭刀盤上鑲嵌不同形式的*。鉆具由鉆塔和提升設(shè)備組成的提吊系統(tǒng)下放或提吊。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動鉆桿。洗井系統(tǒng)驅(qū)動洗井液(見鉆井流體)循環(huán)流動,沖洗巖渣并保護井壁。此外還有起重、打撈和測井儀表等輔助設(shè)備。鉆井的主要工序是鉆進、洗井和支護。中國礦山鉆井機起初由石油鉆機(見鉆井設(shè)備)改裝而成,以后制造出ND-1型、BZ-1型、SZ-9/700型等鉆井機。蘇聯(lián)生產(chǎn) 型擴孔鉆井機,型取心鉆井機,美國生產(chǎn)CSD型鉆井機
鉆進 根據(jù)鉆機能力和井筒直徑的不同,分為一次全斷面鉆進和先鉆超前小孔然后分級擴孔鉆進。在松軟沖積層中多用或長齒滾刀,軟巖中用楔齒滾刀,硬巖中用盤形滾刀和球齒滾刀。*在鉆頭自重作用下壓入巖石,旋轉(zhuǎn)、擠壓、剪切、破壞巖石。影響鉆進速度的主要因素是鉆壓、轉(zhuǎn)速和洗井凈度。鉆頭重量作用在*上的垂直壓力稱鉆壓,其大小由*壓入巖石的條件決定。通常楔齒滾刀常用長度比壓,即*與巖石接觸的單位長度上的壓力;球齒滾刀常用面積比壓,即*與巖石接觸的單位面積上的壓力。為保證鉆井垂直度,常使鉆頭處于半懸吊狀態(tài),僅用鉆頭在洗井液中重量的40~60%作為鉆壓鉆進,稱減壓鉆進。*破巖的速度隨鉆頭轉(zhuǎn)數(shù)的增加而加快。轉(zhuǎn)數(shù)受鉆頭外緣線速度、*允許自轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)盤扭矩約束。鉆頭外緣線速度因護壁要求,在流砂層一般小于或等于0.7m/s,土層中小于或等于1.5m/s,基巖一般小于3m/s。
洗井 為減少巖渣重復(fù)破碎,提高鉆井效果,要求較好的洗井凈度。洗井液的性能、流量、流體的壓力和鉆頭結(jié)構(gòu)形式等,都對洗井凈度有直接影響表土層鉆進用泥漿作洗井液,其比重為1.15~1.25, 粘度17~25Pas,失水量每30分鐘6~12cm,泥餅厚0.5~1.5mm,pH值7~9,膠體率≥97%,含砂量≤2~3%。在巖石中鉆進時可用清水作洗井液。洗井方式一般采用洗井液自鉆桿內(nèi)流出的反循環(huán)方式,有的國家采用混合循環(huán),正循環(huán)洗井僅用于小直徑井筒鉆進。反循環(huán)時由壓氣排液器(也稱空氣吸泥機)驅(qū)動洗井液循環(huán)流動,把巖屑帶出井筒外。
支護 使用預(yù)制鋼筋混凝土、鋼或復(fù)合井壁。常用懸浮下沉法下放井壁。通過一個特制的井壁鍋底與井壁聯(lián)接。各節(jié)井壁用鋼制法蘭盤和螺栓聯(lián)結(jié),法蘭盤外側(cè)焊接密實并涂以防水涂料,以防漏水。井壁下沉?xí)r,井筒內(nèi)要適量灌水,以控制下沉速度。井筒外側(cè)也要注水,以減小下沉?xí)r的摩擦阻力。沉至井底后,再進行壁后注漿充填。深井可分段下放井壁,分段注漿充填或在zui后一次充填。
鉆井設(shè)備系統(tǒng)組成
鉆井設(shè)備由提升系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、鉆機底座及輔助設(shè)備等八大系統(tǒng)組成。鉆機的提升系統(tǒng)為了起下鉆具、下套管以及控制鉆壓、送鉆等,鉆機裝有一套起升設(shè)備,主要由絞車、輔助剎車、游動系統(tǒng)、井架等組成
目前,世界各國普遍采用的鉆井方法是旋轉(zhuǎn)鉆井法,即利用鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎巖石,形成井身;利用鉆桿柱將鉆頭送到井底;利用大鉤、游車、天車、絞車起下鉆桿柱;利用轉(zhuǎn)盤或頂驅(qū)帶動鉆頭、鉆桿柱旋轉(zhuǎn);利用鉆井泵輸送高壓鉆井液,帶出井底巖屑。顯然,鉆井工藝要求鉆機能為鉆具提供一定的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,并維持一定的鉆壓(鉆桿柱作用在鉆頭上的重力)同時鉆機要具有一定的起重能力及起升速度,能起出或下入全部鉆桿柱和套管拄。
根據(jù)鉆井工藝的要求和鉆井場所的特殊性,鉆機表現(xiàn)出與一般通用機械不同的特點。
1.鉆機是一套大功率的重型聯(lián)合工作機蛆
由于發(fā)動機是單一的特性,而工作機、底盤與井底鉆具則要求具有不同的特性,所以從發(fā)動機到工作機、底盤與井底鉆具間就有著不同的能量轉(zhuǎn)換、運動變化和很長的能量傳遞路線。這就必然造成了鉆機的傳動機構(gòu)寵大,整體效串低,控制機構(gòu)復(fù)雜、自動化程度低。
2.鉆井作生是不連續(xù)的
在深井鉆井中,起下鉆這一非生產(chǎn)性質(zhì)的輔助操作躍居首要地位,所以,起升機組變成了主要的工作機組。起鉆時必須付出很大的能量,而下鉆時所產(chǎn)生的能量又不能回收.造成很大的能量損耗。
3.鉆機的工作場所與一般機器不同
它是在礦場、山區(qū)、沙漠、沼澤地帶及海洋上進行流動性作業(yè)的。這就要求鉆機必須具有高度的運移性,即設(shè)備拆、裝簡易,尺寸和重量適于大塊裝運或整體拖運。
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