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钻井机械职培中心主讲：周进年江汉油田职工培训中心职培中心第一章钻机概论目录第二章钻机的起升系统第三章钻机的旋转系统第四章钻机的循环系统第五章钻机的驱动与传动系统第六章钻机气控制系统第九章液压、液力传动第七章离心泵第八章海洋石油钻井设备第十章钻井辅助设备职培中心第四章钻机的循环系统钻机的循环系统主要包括：钻井泵、地面管汇、钻井液净化设备等。泥浆泵号称钻机的“心脏”作用：清洗井底，携带岩屑，保护井壁，冷却钻头。在井下动力钻井中，循环系统还担负着传递动力提供高压动力液的任务。泥浆则被称为钻井的“血液”泥浆功能：1、悬浮和携带钻屑2、润滑和冷却钻具3、稳定井壁4、平衡地层压力5、传递水功率6、泥浆录井职培中心第四章钻机的循环系统废水池泥浆池钻屑下滑泥浆振动筛加重装置泥浆泵地面管汇立管水龙带水龙头方钻杆钻柱环空钻铤井眼钻头废水池泥浆池钻屑下滑泥浆振动筛加重装置泥浆泵地面管汇立管水龙带水龙头方钻杆钻柱环空钻铤井眼钻头泥浆的循环流程：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。职培中心第四章钻机的循环系统泥浆经井眼环空流回泥浆池泥浆回流管线泥浆通过立管经水龙带进入钻柱立管水龙带泥浆泵将泥浆打入循环管线地面管汇(至立管)泥浆泵泥浆的循环流程：职培中心第四章钻机的循环系统循环系统→分离装置职培中心第四章钻机的循环系统第一节钻井泵钻井泵的作用是为钻井液的循环提供必要的能量，以一定的压力和流量，将钻井液输进钻具，完成整个循环过程。职培中心第四章钻机的循环系统一、钻井泵结构及原理钻井泵多为卧式三缸单作用往复式活塞泵，由动力端总成、液力端总成和各部位的润滑系统及冷却系统组成。由动力机带动泵的曲轴回转﹐曲轴通过十字头再带动活塞或柱塞在泵缸中做往复运动。在吸入和排出阀的交替作用下﹐实现压送与循环冲洗液的目的。职培中心第四章钻机的循环系统职培中心第四章钻机的循环系统1、三缸单作用钻井泵的代号额定输入功率代号三缸单作用钻井泵代号3NB－□－□变形代号常用的钻井泵有NB—600、2PN—1258、3NB—900、3NB—1000、SL3NB—1300、3NB—1300、3NB—1600型等，前两个是双缸双作用泵，后三个是三缸单作用泵。职培中心第四章钻机的循环系统2、钻井泵结构图组成钻井泵结构图职培中心第四章钻机的循环系统职培中心第四章钻机的循环系统钻井泵的动力传动图3、钻井泵工作原理动力端通过皮带（或链条、万向轴）带动泵的主轴旋转，再通过曲柄连杆机构使活塞向右移动，缸内形成负压，上水池内的液体在大气压力作用下，顶开吸入阀进入缸内，直到活塞移到最右边位置完成吸入过程。活塞开始向左移动，缸内液体受到活塞的挤压而压力升高，吸入阀被关闭，排出阀被顶开，液体被活塞推出排出阀经排出管进入高压管汇，完成排出过程。职培中心第四章钻机的循环系统空气包被动轴连杆泵头输入管输出管活塞杆十字头钻井泵工作示意图拉杆职培中心第四章钻机的循环系统曲轴传动轴连杆职培中心第四章钻机的循环系统职培中心第四章钻机的循环系统4、钻井泵的工作图（1）职培中心第四章钻机的循环系统4、钻井泵的工作图（2）职培中心第四章钻机的循环系统4、钻井泵的工作图（3）职培中心第四章钻机的循环系统目前使用最广泛的钻井泵的空气包是球形隔膜式预压空气包。空气包的作用是减小因钻井泵瞬时排量变化而产生的压力波动，使泵压平稳，保护设备不致因剧烈震动而造成损坏。空气包胶囊内要求充氮气或惰性气体，在没有氮气或惰性气体的情况下可用空气代替，严禁充入氧气或可燃气体。充气压力为最高工作压力的20％～30％。二、钻井泵空气包钻井泵常用的安全阀有销钉式、杠杆销钉式和弹簧式安全阀三种。1、销钉式安全阀是利用不同直径的销钉来限制过高泵压的装置，当泵压达到销钉所限制的压力时，销钉被剪断，钻井液从阀的泄压口排出，泵压回零，从而起到安全保护作用。2、杠杆销钉式安全阀使用的销钉是同一直径，靠移动销钉在不同销孔中的位置来改变力臂距离，从而调节安全阀的压力，达到限制泵压的目的。三、钻井泵安全阀职培中心第四章钻机的循环系统3、弹簧式安全阀是利用弹簧的作用设计的一种安全阀。当泵压超过弹簧的压力时，弹簧被压缩，泄压口被打开，钻井液从泄压口排出，泵压下降。当泵压降至低于弹簧压力时，阀门在弹簧力的作用下自动关闭。调节弹簧压力的大小，就可达到限制不同泵压的目的。职培中心第四章钻机的循环系统职培中心第四章钻机的循环系统1）安全阀在安装时，所有螺丝必须安装齐全，紧固牢靠。2）泄水管应固定牢，并使用管径不小于60mm的无缝钢管，出口弯度应大于150°，严禁指向工人经常工作和走动的地方。3）安全阀销钉规格必须符合标准，不得以其他材料代替。四、钻井泵安全阀使用技术规范：4）弹簧式安全阀应按照限压标准调试合格。5）安全阀及泄水管不得堵塞。6）严禁以任何借口不装安全阀。7）开泵前应检查安全阀是否符合使用要求。开泵时，泵房人员必须远离安全阀及泄水管。冬季开泵前应对安全阀及泄水管进行预热。8）每口井开钻前，必须将安全阀拆下保养，以防锈死。对安全阀应定期校验。职培中心第四章钻机的循环系统1）开泵前，除了要检查安全阀和压力表以外，应检查各连接螺丝是否上紧，润滑油是否加够；2）高低压管汇各种闸门是否开关正确；3）皮带轮(链轮、万向轴)护罩的固定是否齐全、牢靠；4）冷却水(油)道是否畅通；5）空气包所充气体及压力是否符合要求。职培中心第四章钻机的循环系统五、钻井泵使用技术规范：6）开泵时，必须与有关操作人员联系，确认无误，操作人员要密切注意泵压表的压力变化，循环未正常前不许离开气开关。非工作人员应离开泵房。工作人员应离开危险区域。7）在运转过程中，要经常检查泵压表的变化，检查泵各部位有无响声，经常检查十字头滑板油孔及拉杆盘根冷却润滑流道是否畅通，观察拉杆盘根有无刺漏现象，并检查活塞和进、排水阀有无刺、漏现象。职培中心第四章钻机的循环系统8）开泵后因出现故障若要修泵时，须摘开带泵离合器，挂标示牌或有专人监护气开关，以免误操作。9）在运转中，各轴承部位温度最高不得超过80℃。10）修泵时，应关闭高压闸门，防止钻井液倒流堵塞钻头水眼。职培中心第四章钻机的循环系统职培中心第四章钻机的循环系统六、开泵前检查项目点：1）检查油箱油质油位；2）检查高低压管汇各闸门是否开关正确；3）检查皮带轮(链轮、万向轴)护罩的固定是否齐全、牢靠；4）检查冷却水(油)道是否畅通，水(油)箱正常，喷淋泵、机油泵及油压表；5）检查空气包充气压力4-7MPa。检查方法？6）检查安全阀能否正常工作，紧固润滑等；7）检查机架缸套箱连接，紧固是否符合要求。松开卡箍，将活塞转动1/4圈上紧；8）检查缸盖和阀盖是否松动，上紧上到位，涂润滑脂。职培中心第四章钻机的循环系统七、开泵后检查项目点：听看摸1）检查各轴承部位的温度（700），有无异响；2）检查冷却、润滑泵工作情况，润滑油压表0.15-0.3MPa；3）观察泵压表变化；4）检查缸套、活塞工作情况，有无异响，松动，刺漏等；5）检查缸盖和阀盖密封情况，观察报警孔；6）检查进排水阀有无刺漏，有无异响；职培中心第四章钻机的循环系统（5分钟）视频（5分钟）视频（5分钟）视频（6分钟）视频钻井泵结构和工作原理更换钻井泵阀座、阀尔总成更换钻井泵活塞更换钻井泵缸套职培中心第四章钻机的循环系统第二节钻井液净化设备钻井液净化设备的主要作用是使从井内返出的钻井液能得到充分的净化。钻井液净化设备主要包括振动筛、旋流除砂器、离心分离机、除气器、循环罐和搅拌器等。振动筛职培中心第四章钻机的循环系统职培中心第四章钻机的循环系统除砂器循环罐振动筛职培中心第四章钻机的循环系统旋流除砂器除泥器职培中心第四章钻机的循环系统职培中心第四章钻机的循环系统离心分离机除气器职培中心第四章钻机的循环系统真空除气器一、振动筛职培中心第四章钻机的循环系统振动筛的结构示意图职培中心第四章钻机的循环系统振动筛主要通过电机带动激振器旋转，产生周期变化的惯性力，钻井液固相颗粒进入筛面，在筛面上做抛掷运动，将大小不等的固相颗粒分类去除。振动筛的分离颗径和处理量是振动筛选配的重要因素。职培中心第四章钻机的循环系统振动筛的选择振动筛的技术水平主要反映在处理能力（处理量≥50L/S和分离粒度75μm以上颗粒）、工作的稳定性．寿命的长短和操作的灵活性几个方面。振动筛的处理能力与振动筛的结构、运动轨迹、振动频率、振动强度、筛网面积和筛网的粗细有关。职培中心第四章钻机的循环系统为了使振动筛与钻机匹配，就必须考虑钻井泵的最大排量及钻进中产生的钻屑量，即：Q筛≥Q泵+Q屑式中：Q筛——振动筛处理量，L/s;Q泵——钻井泵最大排量,L/s;Q屑——钻进中的钻屑量，L/s。通常根据筛框的运动轨迹将振动筛分为圆筛、普通椭圆筛、直线筛、均衡椭圆筛四大类。普通椭圆筛：又称非均衡椭圆筛,是在筛箱质心的正上方固定有激振装置。它要求筛箱倾斜一个角度，利用重力强行排砂，以免砂粒有朝后抛掷的倾向。由此而来，筛箱倾斜确实改善了砂粒的移动性能，但振动筛处理钻井液的量减少了，这正是普通椭圆筛的主要缺点。激振中心质心职培中心第四章钻机的循环系统直线振动筛：两根带偏心块的主轴作同步反向旋转产生直线振动,由于直线筛振动方向不变，使得卡入的颗粒不易脱落，而出现“筛糊”现象，使得筛网的有效过流面积减小，造成处理量下降，而且当筛网目数增大时，筛糊现象会更严重。因而，直线筛在使用超细目筛网时，就不可能满足钻井液用量的要求。职培中心第四章钻机的循环系统均衡椭圆筛：是近几年发展起来的一种新筛型，筛箱上各点的运动轨迹如图,所有椭圆的运动轨迹的长轴和短轴相同，抛掷角的大小和方向完全一致。均衡椭圆筛结合了圆型振动筛和直线振动筛的基本优点，均衡椭圆筛的处理量较直线筛大20-30%，是一种比较先进的钻井液振动筛，代表着当今钻井液振动筛的发展方向。职培中心第四章钻机的循环系统（33分钟）视频职培中心第四章钻机的循环系统振动筛的结构：1泥浆分配槽，2电机，3偏心轴（激振器），4筛架（框）筛网，5弹簧振子，6底座。振动筛的型号：常用：Z4ZS-A-2；ZS2×1.15×1/3PZ4振幅4mm，ZS直线型，2个电机（2×1.5KW）。2×1.15表示2个1×1.15m2的筛网，1/3筛网结构（粘结叠层），P普通底座。其它参数：抛掷指数2.8-3.9；激振力23-31KN；筛网倾角0-50；处理量≥50L/S；电机型号YB112M-4(1440r/min，4KW)筛网目数1in2的网眼（10×20,12×12,20×20,40×80）职培中心第四章钻机的循环系统振动筛的检查维护保养和使用：1、检查保养：检查振动电机及护罩固定情况，要求螺丝齐全、固定可靠；振动弹簧或橡胶块无断裂脱落；检查皮带和筛网布的松紧度，要求松紧合适；偏心轴要注润滑脂；电机接线符合要求。2、启动：盘动2-3圈皮带，查看转动是否正常；两次挂合启动（3-5S）；振动筛进入正常工作状态。3、技术要求：严禁戴湿手套操作电源开关；要保持筛布清洁，不准用铁锹刮泥砂；严禁在筛布上站人或放重物。职培中心第四章钻机的循环系统二、除气器的工作原理除气器用来清除气侵钻井液中的气体，保证钻井液性能相对稳定，保证旋流器能正常工作。除气器分为两大类：常压式和真空式。常压式除气器利用离心机抽吸气侵泥浆，借助离心力使泥浆在其喷射罐内喷射、撞击内壁，使气体释放出去。真空除气器利用真空泵的抽吸作用，在真空罐内形成负压，钻井液在大气压的作用下，通过吸入管进入空心轴，再由空心轴四周的伞片总成，呈喷射状甩向罐壁，在碰撞、真空及气泡分离器的作用，浸入钻井液中的气泡破碎，气体逸出，通过真空泵抽出并排往安全地带。职培中心第四章钻机的循环系统职培中心第四章钻机的循环系统三、除砂、除泥器除砂、除泥器都是由一组水力旋流器和一个处理旋流器底流并回收钻井液的小型超细网目振动筛组成。结构示意图（29分钟）视频职培中心第四章钻机的循环系统液流从进液口切向进入后，由于离心力的作用，密度大的颗粒被甩向外壁，沿旋流器内壁螺旋