钻井泵基础知识
石油钻井机械基础知识
石油钻井机械基础知识目录一、基本概念 (2)1.1 石油钻井 (2)1.2 机械钻井 (3)二、钻井设备 (5)2.1 钻井泵 (6)2.2 钻井电机 (8)2.3 离心泵 (9)2.4 传动系统 (10)2.5 井架与底座 (11)三、钻井工具 (12)四、钻井工艺 (14)4.1 钻前准备 (15)4.2 钻进技术 (16)4.3 下井工具 (18)4.4 特殊钻井工艺 (19)五、安全与环保 (20)5.1 安全规定 (21)5.2 环保要求 (22)六、维护与保养 (23)6.1 日常检查 (25)6.2 定期保养 (26)6.3 故障排除 (28)七、发展趋势 (29)7.1 新技术应用 (31)7.2 节能减排 (32)7.3 智能化发展 (33)一、基本概念石油钻井机械是石油勘探开发过程中不可或缺的工具，其主要功能是用于钻探地层以获取油气资源。
这些机械包括钻头、钻柱、钻机、泥浆泵等关键设备，它们共同协作，确保钻井过程的顺利进行。
钻头：钻头是石油钻井过程中的关键部件，其设计与材料的选择直接影响到钻井效率和钻探成本。
现代钻头通常采用高强度材料制造，并经过精密的设计，以确保在复杂地层中的高效钻进。
钻柱：钻柱是由多根钻杆连接而成的圆柱形结构，用于传递钻井动力和承受钻井过程中的巨大扭矩。
钻柱的长度和强度对于钻井深度和安全性至关重要。
钻机：钻机是石油钻井机械的核心部分，负责提供钻井所需的动力和控制系统。
钻机的类型多样，包括旋转钻机、顶驱钻机、钻井泵等，它们各自适用于不同的钻井环境和需求。
泥浆泵：泥浆泵是石油钻井过程中的重要设备，其主要功能是将水和添加剂混合成泥浆，以润滑钻头、冷却钻具并携带出钻探产生的岩屑。
泥浆泵的性能直接影响到钻井的效率和质量。
1.1 石油钻井裸眼钻井：指在地表直接进行的钻井作业。
这种类型的钻井主要用于获取地表岩层的地质资料，以便为后续的开发提供依据。
牙轮钻井：采用牙轮钻头进行钻井作业，适用于软、中硬岩层的钻探。
钻井泵技术参数
钻井泵技术参数---1. 引言本文档旨在介绍钻井泵的技术参数，包括其主要参数、使用范围、性能特点等，以便用户能够更好地了解和选择适合自己需求的钻井泵。
2. 技术参数以下是钻井泵的主要技术参数：- 泵量 (Flow Rate)：钻井泵的泵量是指单位时间内泵送的液体体积，通常以升/分钟 (L/min) 或加仑/分钟 (GPM) 表示。
泵量的选择应根据钻井井深、井眼直径等因素进行合理计算和确定。
泵量(Flow Rate)：钻井泵的泵量是指单位时间内泵送的液体体积，通常以升/分钟 (L/min) 或加仑/分钟 (GPM) 表示。
泵量的选择应根据钻井井深、井眼直径等因素进行合理计算和确定。
- 压力 (Pressure)：钻井泵的压力是指泵送液体所产生的压力，通常以千帕 (kPa) 或磅力/平方英寸 (psi) 表示。
压力的选择应考虑到钻井井深、井眼直径、钻头类型等因素，以保证正常的钻井作业。
压力 (Pressure)：钻井泵的压力是指泵送液体所产生的压力，通常以千帕 (kPa) 或磅力/平方英寸 (psi) 表示。
压力的选择应考虑到钻井井深、井眼直径、钻头类型等因素，以保证正常的钻井作业。
- 功率 (Power)：钻井泵的功率是指供给泵所需的电力或燃料能力，通常以千瓦 (kW) 或马力 (hp) 表示。
功率的选择应根据钻井泵的工作条件、使用环境、电力供给能力等因素进行合理计算和确定。
功率 (Power)：钻井泵的功率是指供给泵所需的电力或燃料能力，通常以千瓦 (kW) 或马力 (hp) 表示。
功率的选择应根据钻井泵的工作条件、使用环境、电力供给能力等因素进行合理计算和确定。
- 转速 (Speed)：钻井泵的转速是指泵体每单位时间内旋转一周的次数，通常以转/分钟 (RPM) 表示。
转速的选择应根据钻井泵的设计参数和使用要求进行合理确定，以保证泵的稳定运行和长寿命。
转速 (Speed)：钻井泵的转速是指泵体每单位时间内旋转一周的次数，通常以转/分钟 (RPM) 表示。
钻井泵 多图讲解[知识荟萃]
![钻井泵 多图讲解[知识荟萃]](https://img.taocdn.com/s3/m/47292f866bd97f192279e9bb.png)
压力为 4.5MPa（650psi）
★ 注意：
☆ a.充气时仅能使用压缩氮气或压缩空气——不能用 氧气或氢气等易燃易爆气
体。
☆ b.在保养空气包时必须停泵，并保证空气包排空 气体。不能依靠压力表来判断，
因残余压力较小，压力表无法显示，但此低压
也会导致事故发生！ 行业重点
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3) 辅助管路及安全阀 辅助管路与排出 管汇是法兰连接， 此管汇与排出空 气包①剪销安全 阀③和压力表② 连接。
5－缸套压盖
6－缸套
7－缸套锁紧环
8－活塞杆
9－活塞
10－活塞密封
11－螺母
12－定位盘
13－阀杆导向器
14－插板
15－缸盖密封圈
16－缸盖堵头
17－缸盖
18－阀盖密封圈
19－挡泥盘
20－阀盖
21－液缸
22－吸入阀
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★ 泵阀与阀座
1－压紧螺母 2－橡皮垫 3－阀体 4－阀座 5－导向翼 6－弹簧
钻井泵工作原理示意图
1－曲柄或曲轴 2－连杆 3－十字头 4－活塞 5－缸套 6－排出阀 7－排出四通 8－排出空气包 9－排出管 10－阀箱（液缸） 11－吸入阀 12－吸入管 13－主动轴
行业重点
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（2）钻井泵代号：
★ F－1600
F――表示“F”系列卧式三缸单作用泵；
1600――表示泵的输入功率为1600 HP。
行业重点
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● 缸套、活塞组
缸套用缸套压盖与耐 磨盘连接。
活塞用螺母与活塞杆 连接。
活塞杆用卡箍与中间 拉杆连接，以传递直 线运动。
★注意：各处的连接 必须可靠。
行业重点
钻井泵知识
钻井泵一．钻井泵的结构；1. 液力端；（1）上水；缸盖，缸盖堵头，垫子，插板（斜铁），阀杆导向器，弹簧，阀尔体，阀尔座(2)排水; 缸盖，阀盖，垫子，弹簧，阀尔体，阀尔座(3) 缸套；（1）活塞；卡箍，活塞杆，密封圈，活塞，活塞螺母（2）缸套；缸套压盖（缸套丝扣圈），缸套锁紧环，缸套，缸套垫子，耐磨盘（4）阀尔箱(冷缸)（5）空气包总成；气囊，盖，截止阀，气压表2，动力端；传动轴，齿轮，曲轴连杆，十字拉杆，二，空气包的作用与要求；1，作用；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。
2. 要求；空气包胶囊要求充氮气或惰性气体，在没有情况上可用空气代替，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%，最高充气压力6MPa,最低为2.5MPa。
三，安全阀1.分类；(1).销钉式(2)，杆杆销钉式(3)，弹簧式2.使用要求；(1).泄压管因固定牢固，使用管径不小于60mm的无缝钢管，出口弯度因大于150度(2).安全销钉规格必须符合标准，不得以其它材料代替。
(3).销钉定位范围；10，15，20，26，32, 38 MPa .四，钻井泵使用要求；1），开泵前检查安全阀，泵压表是否符合要求，各连接螺丝是否上紧，润滑油是否加够，高低压管汇闸门是否开关正确，皮带轮护罩固定是否齐全牢靠，冷却水油道是否畅通空气包压力是否符合要求。
2），开泵时必须与操作人员联系，确认无误时才能开泵。
3），开泵时高压管汇,安全阀泄压管方向及传动部位不准有人，当钻井泵正常运转，水眼顶通，泵压正常后方可进入泵区。
4），泵运转过程中，要经常观察泵压表变化以及给个部位有无响声。
5），运转中常检查十字头划板油孔是否畅通。
6），开泵后若要修泵时，须摘开离合器，挂警示牌或专人监护。
7），泵运转中，各轴承部位温度最高不得超过80度。
8）启动后应做到“五观察”，“三不离”。
五观察；泵内有无杂声与刺声；十字头和各轴承润滑情况有无异常；泵压变化有无异常；活塞与缸套有无刺漏，冷却系统是否正常，三不离；井下不正常时不离岗位；每次摘挂泵时不离岗位；检修泵时不离岗位。
钻井泵
16－螺栓 (R1)－双头螺栓 (R2)－螺母 (R3)－双头螺径 (R4)－螺母
2) 空气包的结构原理
● 空气包的结构类型
● 空气包的使用
正确安装及使用空气包，可以有效地减少排出系统 的压力波动，从而获得更加均匀的液流。为了使气 囊获得高的寿命，经常使泵的压力与气囊预充氮气 压力保持建议的比例。
的机械能转化为钻井液的液体能输出 对外做功，完成钻井液的吸入和排出。 ★ 主要结构：液缸、缸套、活塞、活塞杆、
吸入阀、排出阀
1－耐磨盘密封 2－耐磨盘 3－缸套法兰 4－缸套密封圈 5－缸套压盖 6－缸套 7－缸套锁紧环 8－活塞杆 9－活塞 10－活塞密封 11－螺母 12－定位盘 13－阀杆导向器 14－插板 15－缸盖密封圈 16－缸盖堵头 17－缸盖 18－阀盖密封圈 19－挡泥盘 20－阀盖 21－液缸 22－吸入阀
设备运行
★ 机油润滑泵的压力是否在要求以内。 ★ 听判液力端是否有水平或垂直方向异声。 ★ 观察卡箍螺栓是否松退，活塞运行时尾部
是否刺漏泥浆。 ★ 观察缸套法兰座、缸套压盖座、液缸上部
阀压盖三处警告显示孔是否 泄漏泥浆。 ★ 观察缸套是否晃动或松退、移动。
6)设 备 运 行 ★ 观察泵压是否稳定、水龙带是否摆动。 ★ 测试主动轴轴承、曲轴轴承处及机架有无局部过
最高频率 76 (Hz)
风机电机功率 15 (kW)
额定电压 600 (V)
电机尺寸：
额定电流 最大电流 额定转矩
1382.8 (A) 2073.4 (A) 11471.7 (N·m)
5钻井泵
一、往复泵的组成及工作原理 吸入过程： 曲柄逆时针旋转（00~1800）， 带动活塞向右移动，液缸内形成 真空，液体在液面压力Pa的作用 下，顶开吸入阀，进入液缸。 排出过程： 曲柄继续旋转（1800~3600）， 带动活塞向左移动，液缸内液体 被挤压，压力升高，吸入阀关闭， 排出阀顶开，液体进入排出管。 曲柄连续旋转，不断形成吸入 和排出过程。液体源源不断地排 出。
钻井机械
第五章 钻井泵
我国三大钻井泵生产厂家生产的三缸钻井泵有： 兰石：3NB-1300C 3NB-1600F 宝石：F-500 F-800 F-1000 F-1300 F-1600 成都石油总机厂：CSF-800 CSF-1000 CSF-1300 CSF-1600
钻井机械
第五章 钻井泵
三、钻井泵的基本参数
钻井机械
第五章 钻井泵
空气包气囊内一般充以惰性气体，如氮气或空气，充气预压力 视泵的工作压力而定。对于钻井排出空气包，充气压力一般为 4～7 MPa；对于吸人空气包，充气压力为排出压力的80％左右。
钻井机械
第五章 钻井泵
五、安全阀 往复泵在高压下工作，为保证安全，在排出口处安全阀，以便将泵的极限压 力控制在允许的范围内。 常见的安全阀有：销钉剪切式、膜片式、弹簧式等安全阀。 如图所示：其活塞或膜片下端作用着高压液体，当压力到达一定值后，活 塞推动连杆，切断销钉，活塞上移，或膜片破裂，高压液体由安全阀排出口 进入吸入池或大气空间，达到泄压保安全的目的。 杠杆剪切式安全阀只需要同一种材料和同一截面的销钉，对于不同的压力 规定值，改变安全销钉的位置即可；销钉距力的作用点越远，承受的压力越 高。 销钉剪切式安全阀的结构简单，拆卸容易，但安全销钉的材料、尺寸及加 工工艺必须恰当，还要防止安全阀的活塞和导杆在缸套内锈蚀，否则灵敏度 降低，不能准确地控制排出压力；当安全阀打开后，必须停泵更换安全销。
钻井泵 Microsoft Word 文档
泥浆泵一．泥浆泵是循环系统的关键设备，它的作用就是为钻井液的循环提供必要的能量，既以一定的压力和流量，将具有一定密度和粘度的钻井液输进钻具来完成整个循环过程。
二．泥浆泵的结构及工作原理：1，泥浆泵主要由液力端和动力端两大部分组成；液力端包括缸体、活塞、吸入阀、排出阀等部件。
动力端包括传动轴、齿轮、曲柄连杆机构等部件；动力通过皮带（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，直到活塞运动到行程顶端完成吸入过程。
活塞开始向凡尔端运动，缸内液体受到活塞的挤压而压力升高，吸入阀关闭，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。
2，空气包作用：泥浆空气包是为减小因泥浆泵瞬时排量变化而产生压力波动，使泵压平稳，保护设备不至因剧烈震动而造成损坏的装置。
它主要由壳体和橡胶囊组成，胶囊上口被固定在壳体上，工作时随排出压力的变化，胶囊底部上下运动，以储存或挤出液体。
通过充气阀向空气包内充入一定压力的氮气，有气压表可显示充气压力的大小及工作时包内压力的变化情况。
空气包的工作原理：泥浆泵活塞处于排出过程时，排出管内流体流速加快，压力也随之升高，当压力大于空气包气室内的压力时，气囊被压缩，部分流体进入空气包。
当活塞处于吸入过程，排出管内液体压力小于空气包气室内的压力时，气囊开始膨胀，挤出空气包内的流体，随着排出和吸入过程的不断重复进行，空气包不断交替地储存和排出液体，自动调节排出管中的流体速度和压力，从而稳定流体的压力波动，达到稳定泵压的目的空气包只能充氮气，严禁充易燃易爆气体，充气压力为工作压力的30%；最高压力为6.0Mpa，最低压力不小于2.5Mpa，三．泥浆泵操作规程1、检查泵压表、安全阀剪切销钉应齐全、符合要求。
油位符合刻度范围内，冷却水量充足、管线无阻塞。
2、预压空气包内应充入氮气或空气，检查空气包的充气压力最大充气压力不应超过6.0MPa，最低不得低于2.5 MPa。
钻井泵基础必学知识点
钻井泵基础必学知识点
1. 钻井泵的定义：钻井泵是一种用于将钻井液从地面经钻井管道输送
到井底并通过钻杆、钻头喷洒到井底的工具。
2. 钻井泵的分类：根据泵的工作方式和结构特点，钻井泵可分为柱塞
式泵、螺杆式泵、离心式泵等。
3. 钻井泵的组成部分：
- 主泵：负责将钻井液从地面输送到井底。
- 驱动机构：提供动力给主泵，常见的有柴油机、电动机等。
- 液体循环系统：包括钻井液槽、搅拌器、泵送管道等，用于循环和
输送钻井液。
- 控制系统：用于控制和调节钻井泵的工作状态和参数，如流量、压
力等。
4. 钻井泵的工作原理：钻井泵通过主泵将钻井液从地面输送到井底，
再通过钻杆和钻头喷洒到井底形成循环。
钻井液经过井底的钻头，带
走岩屑和温度升高等，然后返回地面，再通过槽箱进行处理或重复使用。
5. 钻井泵的常见故障及解决方法：常见故障包括泵失效、泵产量不稳定、泵压力不稳定等。
解决方法包括检查主泵是否有漏水或堵塞、检
查驱动机构是否正常、检查液体循环系统是否正常等。
6. 钻井泵的应用领域：钻井泵广泛应用于石油、天然气、煤矿、地热
能等勘探和开采工程中，用于提供钻井液以保持井眼稳定，冷却钻头，输送岩屑等。
7. 钻井泵的关键技术：关键技术包括主泵的选型和设计、驱动机构的可靠性和高效性、液体循环系统的稳定性等。
此外，对钻井泵的操作和维护也十分重要。
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小齿轮轴总成 Pinion shaft assembly
钻井泵基础知识
曲轴总成 crankshaft assemble
钻井泵基础知识
十字头总成 crossing head assemble
钻井泵基础知识
液力端总成 hydraulic end assemble
钻井泵基础知识
排出管路总成 discharge pipeline assembly
钻井泵基础知识
Basic knowledge of drilling pump
钻井泵基础知识
本课主要内容 content
一、钻井泵的结构和特点 Structure and feature of drilling pump
二、钻井泵工作原理 working principle of drilling pump 三、钻井泵的使用 operation of drilling pump 四、钻井泵的日常维护和检查 routine maintenance
⑺ 应用施必牢防松螺母，拆装方便。
Adopts Spiralock self-locking nuts and easy to
assembly and disassembly
钻井泵基础知识
液力端hydraulic end ⑴ 液缸采用直通式布置，可使液流平稳、
结构紧凑、容积效率高。 The cylinder adopts the go-through
二、钻井泵的工作原理 Working principle of drilling pump
动力机 机械能
万向轴、 皮带等
小齿轮轴 曲轴
转动
液体能
连杆
液力端总成
十字头总成 往复运动
钻井泵基础知识
Power engine
Mechanical energy
Universal shaft ,belt, etc.
Structure and Feature of Drilling Pump
钻井泵基础知识
钻井泵基本组成
Structure of Drilling Pump
钻井泵基础知识
钻井泵的结构图 structure of Drilling pump
机架总成
曲轴总成 小齿轮轴总成 十字头总成
液力端总成
钻井泵基础知识
Pinion
crankshaft
rotation
Hydraulic energy
Fluid end Assembly
Connection rod
Crosshead assembly
reciprocating
钻井泵基础知识
钻井泵的工作过程 working procedure of drilling pump
Adopt roller bearing and improve the running stability and load capacity
⑸ 中间拉杆盘根采xtension rod adopts advanced packing structure with good seal performance.
钻井泵基础知识
排出空气包总成 discharge air dampener assembly
钻井泵基础知识
HHF系列钻井泵主要特点
feature of HHF series Drilling pump
动力端power end
⑴ 机架采用钢板焊接件，强度高，刚性好，重量轻。
The frame adopts the steel plate weldment with high strength, good rigidity and lighter weight.
laying (over & under valves-front loading) to make the flow smooth, structure compact and with high volumetric efficiency. ⑵ 三个液缸具有互换性。 The three cylinders are interchangeable. ⑶ 缸盖和阀盖能快速旋紧，装拆方便。 The cylinder cover and valve cover can be screwed down quickly and convenient to disassembly and assembly ⑷ 吸入阀和排出阀能通用互换。 Suction valve and discharge valve can interconvert. ⑸ 采用敞开式的活塞与缸套内腔结构， 便于观察。 Adopt the opened piston and cylinder liner structure and convenient to observe.
and check-up of drilling pump 五、钻井泵常见故障判断及排除方法Frequent failure
and solution of drilling pump 六、钻井泵易损件及其更换方法 consumable and
replacing
钻井泵基础知识
一、钻井泵的结构和特点
⑹ 动力端齿轮、轴承、十字头等部位采用强制润滑 和飞溅润滑相结合的润滑方式。
Gear, bearing, crosshead and some other parts at power end adopts forced lubrication and splash lubrication mode.
钻井泵基础知识
钻井泵的基本性能参数 the basic
performance parameter of drilling pump
泵的理论排量：泵在单位时间内排出的介质体积称为泵的理论平均排量，简称为泵的 理论排量，以Q表示。
⑵ 整体人字齿轮传动，运转平稳.
One-piece herringbone gear drive with smooth running
⑶ 合金钢曲轴。可更换的十字头导板。
Alloy steel crankshaft and changeable crosshead guide
⑷ 采用滚子轴承，提高了运转时的平稳性和承载能 力。