石油钻井装备的发展趋势培训讲义PPT.ppt

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1、主要内容上午：一、石油钻井装备的发展趋势二、顶部驱动钻井装置新技术三、石油钻机自动送钻技术下午：四、连续循环钻井技术五、膨胀管技术与应用六、几种新型提速工具石油钻井装备的发展趋势马青芳中石油钻井院2014.092014.09工程工艺技术发展提出需求指明方向石油装备工欲善其事必先利其器优先部署和发展石油装备支撑随着石油勘探开发的发展和技术的进步，石油钻井装备也在迅速发展，以便更适应钻井工艺技术要求，并推动钻井工艺技术的进步。前 言向自动化、数字化、智能化方向发展向研发、制造和服务一体化方向发展，且服务占的比重越来越大向满足客户个性化需求方向发展模块化、轻量化、高移运性方向发展发展发展方向方向前

2、言石油钻井装备石油钻井装备随着技术的进步，计算机技术和控制技术的发展，原来由人类完成的工作，可以由机械装置来替代。发展阶段：机械化自动化智能化机械化：由机械代替人类完成操作，把人从繁重、艰苦、危险的工作中解脱出来；自动化：机械装置按照一定程序来完成工作，减少人为失误，提高作业效率和施工的安全性。智能化：随着智能技术的进步，设备增加自适应和自诊断等功能，进一步提高了设备的作业效率和提前防御和处理风险的能力。一、自动化、数字化和智能化一、自动化、数字化和智能化自动化：是指机器或装置在无人干预的情况下按照程序或指令自动进行操作或者运行。数字化：是指利用计算机信息处理技术把声、光、电、磁等信号转化成数

3、字信号，或把语言、文字或图象等信息转变为数字编码，用于传输与处理。Eg.传感器技术。智能化：有两方面的含义，一是采用人工智能技术处理问题，二是具有拟人智能的特性，如，自适应、自校正、自协调、自诊断、自修复、自学习等。智能化是自动化当前和今后的发展动向之一。（一）数字化司钻操作台一、自动化、数字化和智能化具有电子司钻系统，可以实现自动送钻，并能控制游车在井架的位置和起下速度；具有操作系统和钻机工作参数监控系统两套人机界面，司钻可以实时操作和监控整个钻井过程，并且可以随时查询和打印钻井过程数据；配备有视频监控系统，在司钻房内可监控井场各位置的工作情况；具有先进的PLC控制技术和卫星通讯技术，提高钻

4、机的自动化控制水平，并可实现远程监控和后台钻井施工技术支撑。Flex4数字化司钻操作台（二）钻台操作自动化系统一、自动化、数字化和智能化钻机钻台操作自动化系统钻杆移运装置Catwalk Machine铁钻工Iron Roughneck管柱排放机械手Pipe Handling Machine钻台操作自动化系统安装在钻机上用于钻杆柱的移运、上卸扣和排放。减轻钻井工人的劳动强度，提高钻机的HSE水平和钻井作业的安全性。（二）钻台操作自动化系统一、自动化、数字化和智能化1.1.管柱移运装置（动力猫道）管柱移运装置（动力猫道）钻杆移运主要是指在钻井过程中钻杆和钻具上下钻台的操作。传统操作方式是以工人手工

5、操作配合钻台与猫道上的气动/液动小绞车拉、拽的方式进行，一般需要34名工人配合，操作效率低、工人劳动强度大、安全性差、也容易损坏钻具。动力猫道利用液压或电动将钻杆直接从地面运至钻台上，安全且快捷。（二）钻台操作自动化系统一、自动化、数字化和智能化2.2.铁钻工铁钻工在钻井作业过程中接立根/单根、起下钻都需要进行大量的上卸扣操作。传统的操作方法是利用悬吊在井架上的液压大钳，在钻台面人工上卸扣，如果卸不开，还需崩扣操作。辛苦且危险。铁钻工具有夹紧钳、旋扣钳和崩扣钳，利用旋扣马达进行旋扣，利用崩扣液缸完成崩扣操作。利用铁钻工可以自动完成大扭矩崩扣、旋扣、定扭矩上扣等操作，安全、可靠且快捷。（二）钻台

6、操作自动化系统一、自动化、数字化和智能化3.管柱排放机械手（钻杆自动化处理装置）管柱排放机械手（钻杆自动化处理装置）在钻井作业过程中需要进行大量的钻杆处理作业。这里作业主要指：钻进时接立根、起下钻时排放立根以及完钻后卸立根等操作。传统钻机的钻杆处理作业是由二层台井架工、钻台钻工、司钻等多人协作完成，存在高危险性、高劳动强度、低作业效率等问题。利用管柱排放机械手进行机械手进行管柱排放，安全、可靠且快捷。（三）全液压钻机二、自动化、数字化和智能化全液压钻机又称自动化钻机，配备有钻台自动化操作系统，顶部驱动钻井系统等，一名操作者即可实现整台钻机的生产作业。DRILLMEC HH300 全液压钻机（一

7、）模块化钻机二、模块化、轻量化、高移运性模块化钻机是指将钻机按模块功能、便捷安装的要求,分装在不同的底座上,搬家移动时能快速分拆,分块运输,到井位后通过简单快捷的安装,即能恢复钻机功能。模块化设计，现场模块化组装，象堆积木一样，安装方便快捷。降低钻井辅助成本(运输成本和停工成本等）因为钻机需要经常搬迁，移运搬迁性能至关重要。（二）连续管钻机连续管钻井在国外已经应用多年，尤其在加拿大。连续管钻井由连续管代替钻杆进行钻井作业具有很大的优势，尤其表现在以下几个方面：可以连续钻进和连续循环，减少井下事故，提高钻井效率，可全过程欠平衡/过平衡钻井；可以连续快速起下钻，节约时间，提高效率；重量轻、尺寸小，

8、移运、安装快捷，具有高移运性能；安全性高，操作人员少。二、模块化、轻量化、高移运性（二）连续管钻机常规的连续管钻机，主要由注入头、滚筒、鹅颈导向器、井口装置（防喷器和防喷盒）动力与控制系统等组成。只能进行连续管作业；不能进行打表层、下套管等作业。适用：打侧钻井、老井加深。二、模块化、轻量化、高移运性注入头鹅颈导向器滚筒控制室井口装置动力系统（二）连续管钻机连续管复合钻机，在原来的基础上增加了井架系统和顶驱。能够进行连续管钻井；能够进行钻杆钻井；具有下套管作业功能。适用：打侧钻井、老井加深、也可以打新井。二、模块化、轻量化、高移运性注入头鹅颈导向器滚筒动力系统井口装置操作室顶驱（二）连续管钻机二

9、、模块化、轻量化、高移运性（一）极地钻机三、个性化钻井装备Yastreb滑道式钻机在滑道式钻机在Sakhalin岛现场图岛现场图 Cluster Slider-HR 5000轮轨式钻机轮轨式钻机-40正常作业，-60储存，特殊材料及工艺制造，为封闭式结构，用热空气和蒸汽封闭加热保温；移动方式：轮轨式和滑道式两种。针对高纬度寒冷区域，能够在高寒区域恶劣环境下进行钻井作业。个性化装备：一是个性化定制装备；二是特殊作业条件下的装备。尤其石油勘探开发向海洋、沙漠、丛林、极地等拓展。俄罗斯石油公司近日宣布，在北极地区发现了大型油气田，石油储量堪比墨西哥湾。（二）直升机吊装钻机主要用于高山、岛屿和丛林环境。控制每个模块的重量和体积。合理分配模块，快速高效组装。Nabors的Rig 119H钻机，钻深3200m，钩载1200kN，可拆装成33个直升机吊装模块。Nabors Rig 119H钻机钻机钻机模块吊装现场图钻机模块吊装现场图三、个性化钻井装备专项设备和专用工具，向研发、制造、服务一体化方向发展，且服务占的比重越来越大。NOV（全球最大的石油装备制造商，服务收入占30）代表企业：贝克休斯（Baker Hughes）哈利伯顿（Halliburton）威德福（Weatherford）斯伦贝谢（Schlumberger)目前中石油也成立了一些类似的服务公司。四、研发、制造和服务一体化