钻机模块完整版本
钻机模块结构讲义
DES模块整体模型
DRILL FLOOR(45.5m)
挡风墙立柱
走道、工作道
DES 的箱形梁
棘爪装置相关 结构
振动筛排沙槽
平台上的T形梁 西
南
DES往平台南北方向移动的相关结构
往南北方向移动 的DES底部结构
XJ23-1钻机达到 4×5个井口槽
棘爪装置相关结构详图
临时杆件吊装 完成后拆除
平台上的T形梁（平台南北方向）
DES井架模型
SACS的合成模型
这个是吊装模型，所以 井架只保留下面部分
服务臂
服务臂Leabharlann 番禺钻机模块箱形梁
DSM模块
平面布置图（33.9m)
平面布置图（37.8m)
平面布置图（45.5m)
DSM模块的吊装
吊眼
P-TANK 模块
钻机模块结构讲义
西江钻机模块的概况
1、 钻机方位 XJ23-1模块钻机安装在南海西江23-1平台。钻 机模块由钻机设备模块（DES）和钻机支持模块（DSM）组成 和一个P-TANK橇组成 。 2、钻机基本参数
井架
钻井深度：5000 m 绞车功率：1500 HP 自升式井架载荷：315 MT 交流变频顶驱：1000 HP
限位孔
棘爪装置(液压移动）
吊眼
DES的箱形梁（平台东西方向）
DES箱形梁的主要作用
一、起支撑DRILL FLOOR 上结构和设备的作用； 二、起滑道的作用； 三、起DES模块吊装主杆件的作用
DRILL FLOOR
与箱形梁连接 一、支撑DRILL FLOOR 上的结构及设备。 的四个节点
二、起滑道作用。
钻机模块介绍
辅助设备 供气设备、辅助发电设备、钻鼠洞设备、辅助起重设备、工作间/控 制间/储藏间等、固井设备、测井设备、录井设备
SY/T 5323-92 SY/T 5244-91
The types and basic parameters for oil drilling rigs Specification for wire rope for petroleum and gas plant Main hoisting equipment for drilling rig Kill & choke manifold Drilling fluid manifold Safety rules for offshore fixed platform (PRC Economy and Trade Committee 2000)
2、钻前准备
3、钻进(Drilling)
根据不同的地层情况、钻进深度、钻头类型等，使钻头转速n（r/min ）、钻压P（t）、泵流量Q（L/min）和泥浆性能各自都处于最佳参数 值，以获得最快的钻进速度。
4、固井(Cementing) 在井眼内下入一层套管，并在套管与井壁的环形空间里灌注水泥浆进行封固。
钻井绞车、辅助刹车、游动系统（钢丝绳、天车、游动滑车及大沟） 、井架（热镀锌低合金钢制造）、起下操作的井口工具及机械化设备 （吊环、吊卡、卡瓦、动力大钳或“铁钻工”、立根移运机构）
动力驱动系统设备：为钻机相关设备提供动力
柴油发电机组及供油设备、或交流/直流电动机及其供电、保护、控制 设备等
传动系统设备：连接动力机与工作机，实现从驱动设备到工作机组的 能量传递、分配及运动方式的转换
钻机模块结构讲义
DES井架模型
SACS的合成模型
这个是吊装模型，所以 井架只保留下面部分
服务臂
服务臂
番禺钻机模块
箱形梁
DSM模块
平面布置图（33.9m)
平面布置图（37.8m)
平面布置图（45.5m)
DSM模块的吊装
吊眼
P-TANK 模块
限位孔
棘爪装置(液压移动）
吊眼
DES的箱ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ梁（平台东西方向）
DES箱形梁的主要作用
一、起支撑DRILL FLOOR 上结构和设备的作用； 二、起滑道的作用； 三、起DES模块吊装主杆件的作用
DRILL FLOOR
与箱形梁连接 一、支撑DRILL FLOOR 上的结构及设备。 的四个节点
钻机模块结构讲义
西江钻机模块的概况
1、 钻机方位 XJ23-1模块钻机安装在南海西江23-1平台。钻 机模块由钻机设备模块（DES）和钻机支持模块（DSM）组成 和一个P-TANK橇组成 。 2、钻机基本参数
井架
钻井深度：5000 m 绞车功率：1500 HP 自升式井架载荷：315 MT 交流变频顶驱：1000 HP
DES DSM P-TANK
泥浆泵：1600 HP× 2台
柴油发电机：1450KW× 4台 DES 780t；DSM 1165t
旅大钻机模块建造成型后照片
DES模块
DSM模块
P-TANK
钻机模块在平台上的布置
钻机模块在平台的布置
钻机模块的主要结构型式和作业路径
一、DES模块 二、DSM模块
三、P-TANK
DES模块整体模型
DRILL FLOOR(45.5m)
PEMEX可搬迁式小模块化钻机技术方案实施
PEMEX可搬迁式小模块化钻机技术方案实施作者：张绍营金志全李杰来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第11期【摘要】可搬迁式小模块钻机形式具有安装、拆卸灵活，搬迁方便，海上安装运输不依赖大型驳船、浮吊设备的特点，将是模块钻机未来的主要发展趋势。
墨西哥石油国家公司（PEMEX）可搬迁式小模块化钻机的建造，是我国利用国内的先进技术，进一步开拓海外模块钻机市场的机会。
本文介绍了PEMEX可搬迁式小模块化钻机的技术要求，总体布置方案及钻机的主要技术参数。
【关键词】模块钻机可搬迁小模块化总体布置技术参数自2006年中海油服成功完成墨西哥石油国家公司（PEMEX）四套模块钻机的建造后，中海油服在海洋钻机领域，凭借其技术和价格优势成功的打入了国际市场。
2012年，中海油服再次取得墨西哥石油国家公司（PEMEX）公开招标的一套可搬迁式小模块化钻机建造项目的合同。
此套模块钻机包含一个100人的生活楼及钻井深度可达9000米的可搬迁式模块钻机装置。
目前世界上在用的可搬迁式模块钻机绝大部分的钻进能力均为7000米以下。
此套钻机是我国第一套自由研发的钻进能力达9000米的可搬迁的小模块化钻机。
1 概述此套可搬迁式小模块钻机将应用于墨西哥石油国家公司（PEMEX）位于墨西哥湾墨西哥水域的“Tsimin-C”八腿固定平台。
将用于钻井、完井、修井以及其他有关工作。
该钻机必须满足墨西哥湾天气条件，按照最新MODU、IMO、API以及其他墨西哥政府执行的环保和安全规范设计。
2 技术要点本钻机具有以下技术要点：（1）小模块设计，钻机安装和拆除依靠自身资源完成，不需要动用浮吊；（2）750ST钻机提升能力和旋转系统、7500psi高压泥浆系统；（3）100人生活楼（医生除外）和相应的生活和救生设施；（4）钻机自带排放和污水处理系统，负责收集钻机的含油污水、黑水和灰水，经过相应的分离和处理达标后排海或外运；5.钻机自带海水和消防水系统，作为钻机公用和消防用。
钻机模块与组块同、异地建造的方案比选
钻机模块与组块同、异地建造的方案比选张妍【摘要】钻机模块肩负着海上平台整个服役周期内的钻井和修井作业,由于它的功能需求比较专业,所以钻机模块的设计、采办和建造工作由钻井方完成.文章依托中国南海某项目,以上部组块整体浮托安装、减少海上联调时间为契机,从工程公司总包(EPCI)的角度出发,针对钻机模块与上部组块同、异地建造的可行方案,结合场地施工方案,给出同、异地建造对项目工期和费用影响,以及在比选过程中需重点核实的内容,供其他工程项目决策参考.【期刊名称】《中国修船》【年(卷),期】2017(030)001【总页数】3页(P49-51)【关键词】海上平台;钻机模块;浮托安装;建造方案;安装【作者】张妍【作者单位】海洋石油工程股份有限公司,天津300461【正文语种】中文【中图分类】P75中国南海海域某平台设有上部组块、生活楼、火炬臂和钻机模块等，基本设计阶段平台采取分块吊装的施工方案。
但海上安装费用较高，使得该油气田的收益较低。
在持续低油价的背景下，油公司和工程公司优化技术方案，降低工程投资，将上部组块吊装的施工方案改为整体浮托模式，以此降低油田开发的工程费用，减少海上联调时间，推行工程一体化设计，实现工程利益最大化。
钻机模块按照新职责要求，往往由钻井方负责设计、建造和安装等工作，它与上部组块的建造、安装方案存在同、异地2种不同策略。
“同地建造”即“一体建造”，方案是从整体开发方案出发，配合整体浮托方案，将平台组块与钻机模块在同一场地一体建造、整体运输、浮托安装的方案。
该方案特点：维持基本设计钻机模块设计布置及分层方案；充分利用同一场地资源，发挥“一体化施工”的优势；采用“分层总装”方案，减少大型重物吊装风险，节约项目成本；与组块建造同步开展，交叉作业，优化陆地建造/海上联调进度。
而“异地建造”方案，相对于“一体建造”方案，主要区别在不同场地完成组块建造和钻机模块整装建造，待钻机模块完成主要工作后，由拖轮运至组块建造场地并吊装到组块上，之后与组块整体运输和浮托安装。
大庆油田模块钻机钻井液循环系统改进与应用
技术应用/TechnologyApplication大庆油田目前模块钻机常用的循环系统包括钻井泵、钻井液池、钻井液槽（罐）、地面管汇、钻井液净化设备和钻井液调配设备等装置。
井筒内返出的钻井液依次经过1#和2#循环罐，再由钻井泵泵入井内。
从以往现场施工经验看，每钻1口井循环罐内的沉砂都需要工人下入泥浆罐内用铁锹把泥砂从排砂口铲出。
这种方式工人劳动强度大，工作条件差，效率低，已限制了钻井技术的发展。
为满足环保要求，对循环罐进行改装，将立式砂泵换成卧式螺杆泵，再配合使用可拆卸的移动储集泥浆池，从而形成一套新的钻井液循环系统，在不影响钻井液性能条件下，节约了挖钻井液池成本，还减少了人工进行清砂排砂的劳动量，平均每口井能节约7~8t重晶石粉，具有较好的经济效益[1-2]。
1传统循环系统存在问题及解决方案1.1存在问题分析大庆油田模块钻机钻井工艺按不同开次分为两个阶段，一开钻导眼，采用老浆开钻与清水自然造浆工艺，井内返出的钻井液经过地面循环沟流入砂泵池，然后经过罐上振动筛进入循环系统；二开井段从表层底部至完钻井深，按需要用各种处理剂配置泥浆以满足施工要求，井内返出的钻井液经过地面振动筛（或直接经地面循环沟）流入砂泵池，然后经过罐上振动筛进入循环系统。
循环系统含有两个循环罐，其中1#循环罐安装一套振动筛，一个搅拌器，罐内有一个沉砂锥型罐，两个隔仓，留做沉砂用；2#循环罐布有一个除砂器，罐内有两个搅拌器，两个隔板，每一个隔板仓内都会有约20cm高的沉砂[3-4]。
这套传统循环系统存在以下几方面的问题：1）钻井液池是传统循环系统中必不可少的部分，且占地面积较大，会因为挖钻井液池增加一定成本，还会造成大量土地或者耕地污染，环保性差。
2）整个循环过程中，1#罐内的锥形罐及2#罐内的隔板底部会产生大量沉砂，均需要人工入罐进行清理，排入钻井液池。
增加人工劳动强度的同时，还存在一定的安全隐患。
3）传统循环系统中，泥浆罐上安装的电气电路也存在一定安全隐患，而且每次搬家的安装、架线和拆线工作量也比较大，还会造成部分电缆线损失。
钻机配件
摩擦片 摩擦片 磨擦片总成 磨擦片总成 磨擦片总成 磨擦片总成 弹簧片 弹簧片 气胎膜擦片总成 刹车块（闸瓦） 刹车块 刹车块（盘刹） 柱塞泵 齿轮油泵（带防爆电机） 齿轮油泵 齿轮油泵 齿轮油泵 齿轮油泵 齿轮油泵 齿轮油泵 齿轮油泵 双联齿轮泵 齿轮油泵 齿轮油泵 铁壳油封 铁壳油封 骨架油封 骨架油封 柱塞泵油封 双联筛油封 中心拉杆双唇油封 双唇油封 双唇油封 油封 油封
油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封（非标件） 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 油封 “O”型圈 “O”型圈 “O”型圈 “O”型圈 “O”型圈
340*380*18 250*290*18 220*260*18 180*220*18 180*210*15 150*180*12 75*100*12 60*90*12 60*80*8 55*85*12 50*75*12 52*72*12 60*82*12 45*70*12 85*130*12 85*110*12 10*25*8 75*55*12 70*45*12 56*35*12 80*55*12 180*150*12 380*340*20 220*180*18 40*25*10 260*220*18 240*280*18 85*55*12 75*50*12 60*82*12 135*5.7 120*5.7 135*7 15*1.9 60*5
个 只 只
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
20M 38” LW600*945W JZ500 JZ500 JZ400.1-8 Y100 1~40MPa YK-100 AF45001-08.04 AF45001-06.09 106.33.20.05 AF70020-04.05A AF50011-14.13 B17.63.61 106.04.20.02-1 106.04.20.24 106.03.01.03
海洋石油模块钻机井控系统设计
901 设计目的在钻井作业过程中，井控系统既能够有效控制井涌、井喷等突发情况，又能保护好油、气、水层，顺利完成井下作业施工，保证钻井作业的安全进行；同时，井控系统也是保证钻井作业人员自身安全、钻井设备财产安全、保护海洋环境的重要条件。
2 设计基础井控，顾名思义就是井涌控制和压力控制。
是利用一定的技术手段控制地层孔隙压力，使作用于井筒内的钻井液液柱压力始终大于地层孔隙压力，防止地层孔隙压力过高，造成井喷、井涌等意外情况，保证钻井作业的顺利进行。
井控系统设备需满足地层压力要求。
以南海某平台7000m模块钻机为例，配备一台压井泵，操作压力为69MPa；防喷器，操作压力69MPa；节流压井管汇，操作压力为69MPa；液气分离器，操作压力为常压。
3 井控系统流程及设备选型设计3.1 井控系统流程井控系统流程见图1。
图1 井控系统流程图当井筒内地层压力发生异常，迅速开启压井泵，通过压井管线向井筒内注入压井液，同时，迅速开启节流压井管汇的节流阀快速泄压，保证井筒内的钻井液液柱压力大于地层孔隙压力，防止井涌、井喷等事故发生。
当井底压力稳定后，井底被污染的钻井液通过节流管线被替换出来，被污染的钻井液中的固体泄放至泥浆回流槽，经振动筛等固控设备处理后回收利用；气体经过液气分离器碰撞、沉降分离后，气体放空到天车以上4m，液体返回至振动筛进行筛分处理。
其次，通过节流阀得快速泄压能够起到保护防喷器组的目的。
3.2 主要设备选型设计1）压井泵。
目前，海洋石油模块钻机压井泵一般都选用的是柱塞泵，压井泵出口压力选取原则是要高于最深层地层压力。
根据《SY /T 6918—2012 石油天然气行业钻井和修井设备 钻井泵》规定：压井泵出口压力分为5个级别：20.7 MPa、27.6 MPa、34.5 MPa、51.7 MPa、69 MPa。
由于本文介绍的模块钻机所在油田地层压力最高为55Mpa，故选择压井泵的出口压力为69 MPa。
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要特征是：主体是由3—5段构架组成，各段均为焊接结构，段与段之间采用
螺栓、销子或公母锥座螺栓等连成一体。这种井架采用分段地面拆装、整体
起放和分段运输的方法，拆装方便、迅速、安全。一般多用于中深井钻机。
A型井架是从地面分段，在地面组装完成后，再用绞车、动力液压缓冲等
辅助设施一次性起升完成。A型井架的主要特征是：从总体结构形式看，整个
好，固定牢靠。当出现顿钻或提断钻具等事故时，应仔细检查钢丝绳
是否跳槽。滑轮槽严重磨损或偏磨时，应视情况换位使用或更换滑轮。
轴承温度过高、发出噪声或滑轮不稳和抖动时，应及时采取降温措施
和更换润滑脂或更换磨损的轴承。滑轮有裂痕或轮缘缺损时，严禁继
续使用，应及时更换。
大钩
大钩
大钩是提升系统的重要设备，它的功用是在正常钻进 时悬挂水龙头和钻具，在起下钻时悬挂吊环起下钻具，完 成起吊重物、安放设备及起放井架等辅助工作。目前使用 的大钩有两大类。一类是单独的大钩，其提环挂在游车的 吊环上，可与游车分开拆装，如DG—130型大钩；另一类 是将游车和大钩做成一个整体结构的游车大钩，如MC— 400型游车大钩。为防止水龙头提环从大钩中脱出，在钩 口处装有安全锁体、滑块、拔块、弹簧座及弹簧等构成的 安全锁紧装置。为悬挂吊环和提放钻具，钩身压装轴及挂 吊环轴用耳环闭锁，用止动板防止两支撑轴移动。钩身与 钩杆用轴销连接，钩身可绕轴销转一定角度。常用的大钩 有DC—130、DG—350、MC—400、MC—200等。
l钻井支持模块（DSM）是为DES模块钻井提供电力，高压泥浆，设备仪表控制空气的机 电设备模块。主要设备： l 柴油发电机组，（4 x 1000KW） l 高压泥浆泵（HP Mud pumps）每台功率1200KW，约40吨。 l 空气压缩机及干燥器（Air compressors & air dryer） l 泥浆混合泵，输送泵，增压泵
封闭，又可分为闭式和开式两类。闭式塔型井架的主要特征是：井架的横截
面为正方形，立面是梯形。为了工作方便，在井架的前扇下部装有大门，因
而前扇下部不能封闭，但是整个井架主体仍是一个封闭的整体结构，所以它
的总体稳定性好，承载能力大。其缺点是拆装井架必须高空作业，安全系数
小，拆装时间长。此类井架多用于深井钻机和海洋钻机。开式塔型井架的主
钻井八大件
1.天车 2.大钩 3.游车 4.水龙头 5.井架 6.绞车 7.转盘 8.泥浆泵
天车
天车
•
天车一般是多个滑轮装在同一根芯轴或两根轴心线一致的芯轴上。
现在的天车大都是滑轮通过滚柱轴承装在一根芯轴上。芯轴一般是双
支承的，轴的直径较大，芯轴的一端或两端有黄油嘴，芯轴里有润滑
油道。润滑脂从黄油嘴注入，以润滑轴承。常用的天车有TC—135、
井架是由两个构架式或管柱式的大腿靠天车台和井架上部的附加杆件与二层
台连接成“A”字形的空间结构，大腿前面和后面装有撑杆，以便起升和支撑
游车
游车
• 游车的形状为流线型，以防起下时挂碰二层台上的外伸物。同时，游
车要保证一定的重量，以便它在空载运行时平稳而垂直地下落。现在， 钻机各型游车都是一根芯轴，滑轮在轴上排成一列，其结构与天车相 似。常用的游车有TC—135、YC—130、YC—350、MC—400、YC— 450、YC—315等。
在游车工作前，应检查各滑轮是否旋转灵活及各连接部件是否紧 固。在工作时，因为每个滑轮转动圈数不一，滑轮应定期“掉头”使 用，以使滑轮的磨损情况趋于平衡。每周应将游车直放到钻台上仔细 保养一次。保养时应检查下列内容：各条油路是否通畅；钢丝绳是否 碰磨护罩；各固定螺栓有无松动；焊接钢板的焊缝有无裂纹等。各轴 承应每周注润滑油一次，注油时注至少量油脂挤出轴承外面为止。冬 季，在寒冷地区，应使用防冻润滑脂。搬运游车时，应用起重机吊挂 上横梁顶部的游车鼻子，不允许放在地面上拖运。
）,约7000米钢丝绳，挂游车大钩（Travelling block）,挂顶驱（Top drive）
顶驱是钻井核心设备，全自动液压驱动，价格昂贵。
钻台是一个约16米*18米重达5-6百吨的可以在基座上滑动确定井位的钢结构模块，主要
设备均安装在其上。如：
主绞车（Drawworks）用于提升大钩和顶驱。 转盘（Rotary table）旋转联接钻管。 高压管汇（High pressure manifolds）联接高压泥浆进出，固井高压水泥进出，防井
喷系统联接。
防井喷控制系统（BOP control system）. 泥浆回收系统（Mud treatment systems）有振动筛（Shale shaker）,除泥沙，除钻
屑，除害气柜 及设备。
l基座是一个可以在甲板轨道上滑动，支持钻台和井架的钢结构
lDES模块上，各种类型的机动，液动，气动和各个电气控制柜，用不同电缆，不同管线， 组成一座自动控制的钻井设备。
钻机模块
钻机模块简介
钻机模块是座落在井口平台（WHP）顶甲板上，完成油井钻井和修井的设备。钻机模块
由钻井设备模块（DES）,钻井支持模块（DSM）和散料储藏设备（BSF）组成。
钻井设备模块由井架（Mast），钻台（Drill floor）和基座（Substructure）构成。
井架是一个约50米高的钢结构，重100-200吨。顶部装有天车（Crown block assembly
井架
井架
•
井架由井架的主体、人字架、天车台、二层台、工作梯、立管平台、钻台
和井架底座等几个部分组成，主要用于安放和悬挂天车、游车、大钩、吊环、
液气大钳、液压绷扣器、吊钳、吊卡等提升设备与工具。
目前，在国内外石油矿场上使用的井架种类繁多，但就结构型式来讲，
一般可分为塔型井架和A型井架两种。
塔型井架是从井架底座往上分层一次性组装完成的，依其前扇结构是否
TC—130、TC—350、GF—400、TC—450、TC4—315等。
在天车工作前，必须有专人检查轮时，其相邻滑轮不应随着转动。
所有连接必须固定牢靠，不得有松动现象。各滑轮轴承应定期逐个注
满润滑脂。天车轴及天车层底座应固定牢靠；护罩和防条绳应齐全完