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，m20及以下钻机6400808030810090904010000100100501102510510570及以上钻机121001101102.井场布局及设备2.1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）2.2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10/60015/60020/135030/170040/225050/315070/4500名义钻深范围H/m127mm500-800700-14001100-18001500-25002000-32002800-45004000-6000114mm500-1000800-15001200-20001600-30002500-40003500-50005000-8000最大钩载W/KN60090013501700225031504500绞车额定功率（P），kw110-200150-270257-330350-450330-400450-550400-500550-75073510001100150014702000游动系统绳数（n）钻井绳数688881010最多绳数68810101212钻井钢丝绳直径（mm）22262932323538钻井泵单台功率(hp)35050080010007359601600钻台高度3、44、54、55、6、7.55、6、7.57.5、9、10.5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.