【正文】 泥漿，經過高壓管匯、立管、水龍帶，進入水龍頭，通過空心的鉆具下到井底，從鉆頭的水眼噴出，經井眼和鉆具之間的環(huán)行空間攜帶巖屑返回地面，從井底返回的泥漿經各級泥漿凈化設備，除去固相含量，然后重復使用。方鉆桿的截面一般為正方形，轉盤通過方鉆桿帶動整個鉆柱和鉆頭旋轉，水龍頭是提升、旋轉、循環(huán)3大工作組相交匯的“關節(jié)”部件，它的主要作用是：懸持旋轉著的鉆桿柱，承受大部分以至全部鉆具重量；向轉動著的鉆桿柱內輸入高壓鉆井液。鉆頭是直接破碎巖石的工具，有刮刀鉆頭、牙輪鉆頭、金剛石鉆頭等類型。為實現鉆頭自動給進，現代鉆機配備有鉆具自動送進裝置。如圖24所示。2. 旋轉系統(tǒng)旋轉系統(tǒng)是轉盤鉆機的必備系統(tǒng)，其作用是驅動鉆具旋轉以破碎巖層，旋轉是用包括轉盤，水龍頭（動力水龍頭），井內鉆具（井下動力鉆具）等組成。游動系統(tǒng)（如鋼絲繩、天車、游動滑車及大鉤）可以大大降低快繩拉力，從而大為減輕鉆機絞車在鉆井各個作業(yè)（起下鉆、下套管、鉆進、懸掛鉆具）中的負荷和降低起升機發(fā)動機應配備的功率。在正常鉆進時，通過吊環(huán)、吊卡等工具實現鉆具的提升，下放時，鉆具或套管柱靠自重下降，借助絞車的剎車機構和輔助剎車控制大鉤的下放速度。圖23 鉆機的起升系統(tǒng)起升時，絞車滾筒纏繞鋼絲繩，天車和游車構成副滑輪組，大鉤上升通過吊環(huán)、吊卡等工具實現鉆具的提升。起升系統(tǒng)主要包括絞車，天車，游車，輔助剎車等各種車輛及大鉤，鋼繩，吊環(huán)，吊卡，吊鉗，卡瓦等工具。為了滿足鉆井工藝要求，整套鉆機必須具備下列各系統(tǒng)和設備：1. 起升系統(tǒng)起升系統(tǒng)的作用是起升和下放鉆具，下套管以及控制鉆壓，送進鉆具。（3）循環(huán)洗井能力：為了保證正常鉆進、沖洗井底及攜帶巖屑等，循環(huán)鉆井液要有一定的壓力和排量。（2）旋轉鉆進能力：為了帶動鉆頭、鉆具旋轉鉆進等，石油鉆機要有一定的轉矩和轉速。十大部分 起升系統(tǒng)－旋轉系統(tǒng)－循環(huán)系統(tǒng)－動力系統(tǒng)－傳動系統(tǒng)－控制系統(tǒng)－底 座－井控系統(tǒng)－輔助設備－鉆臺操作設備圖2—2 鉆機八大系統(tǒng)示意圖鉆井工藝對石油鉆機的基本要求是：（1）起下鉆具能力：，由于可能的井下緊急作業(yè)，為了起鉆具或下鉆具，石油鉆機要有一定的起重能力和起升速度。圖 21 石油鉆機組成示意圖其中：1. 人字架； 2. 天車； 3. 井架； 4. 游車； 5. 水龍頭提環(huán)6. 水龍頭； ； 8. 航頂管； 9. 立管； 10. 水龍帶； 11. 井架腿； ； 13鉆臺； 14架腳； 15轉盤傳動；16. 填充鉆井液管； ； 18坡板； ；20. 大鼠洞； ； ； 23絞車底座；24. 井車箱； ； ；28. 鉆井液管線； ； ；31. 吸入管； ；； ；35. 空氣包； ； ； ；39. 動力帆組；； ；42. 鉆井絞車；； ； ；46. 斜撐； ； ； ；50. 鉆井液噴出口； ； ；；鉆機一般有八大系統(tǒng)：鉆具起升系統(tǒng)、鉆井液循環(huán)系統(tǒng)、旋轉系統(tǒng)、動力驅動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、鉆機底座和其他輔助設備等。 鉆機組成及分類 鉆機組成在石油鉆井中，帶動鉆具破碎巖石，向地下鉆進，獲得石油或天然氣的機械設備。我國已成為全球最大的鉆機制造國。同時，國產鉆機的出口量也在逐年增加，并進入國際高端市場或主油區(qū)作業(yè)。近年來，以寶雞石油機械有限責任公司(以下簡稱寶石機械)為代表的我國石油裝備制造企業(yè)先后開發(fā)了適用于陸地、沙漠和海洋環(huán)境使用的石油鉆機，鉆機的鉆深能力也由10007000m 發(fā)展到9000m、12000m，傳動技術已發(fā)展到機械傳動、直流電傳動、交流變頻電傳動及機、電復合驅動等多種形式。近年來，全球經濟的快速發(fā)展對能源需求的不斷增加，促進了油氣資源的勘探開發(fā)快速發(fā)展，使石油裝備制造業(yè)進入了黃金發(fā)展期。陸用轉盤鉆機是鉆井設備的基本型式，通常所說的鉆機指的就是這種鉆機，也可稱為常規(guī)鉆機。第2章 鉆機及其可靠性石油鉆機是油、氣田開發(fā)的鉆井設備，隨著鉆井方法、鉆井工藝的發(fā)展，鉆機裝備和技術也得到不斷發(fā)展。第6章 結論。第5章 送鉆控制系統(tǒng)的改進及優(yōu)化。第4章 系統(tǒng)可靠性分析。第3章 鉆機送鉆系統(tǒng)分析。第2章 鉆機及其可靠性。具體內容包括以下幾個方面：第1章 緒論?；趯ψ詣铀豌@控制系統(tǒng)可靠性分析的結果，把送鉆控制系統(tǒng)分為硬件和軟件兩部分進行優(yōu)化。找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。針對鉆機的工作場所和工作環(huán)境的特殊性，本畢業(yè)設計采用了事故樹分析法對系統(tǒng)進行可靠性分析，通過分析，建立系統(tǒng)事故樹模型。通過數字給定裝置對送鉆變頻器進行設定和調節(jié)，送鉆變頻器通過其內部的處理器控制和調節(jié)送鉆電動機的電磁制動力矩并使之在鉆頭鉆進的過程中始終維持在預先設定的范圍，從而實現鉆頭的恒鉆壓自動送進，該裝置具有送鉆平穩(wěn)均勻、調控方便、反應靈敏、控制精度高優(yōu)點，而且能降低主剎車的磨損。 4. 獨立電機自動送鉆裝置天津瑞靈公司在2003年研制出獨立電機自動送鉆裝置,并將該控制系統(tǒng)應用在寶雞石油機械有限責任公司生產ZJ70DB鉆機上。這些都在一定程度上影響了自動送鉆的效果。PSZ1型自動送鉆裝置實現了盤式剎車的恒鉆壓自動送鉆作業(yè)，并在提高機械鉆速、減小鉆壓波動等方面取得了較好的效果。考慮到比例電磁鐵為電流驅動型負載，在PID調節(jié)器的電壓輸出端與比例溢流閥之間加裝了比例放大器，以進行電壓／電流轉換和功率驅動。PID調節(jié)器集參數設定、懸重控制、數據顯示、超限報警等多種功能于一體，具有緊湊、自帶穩(wěn)壓電源和便于面板安裝等特點。該裝置采用數字PID調節(jié)器為控制單元，以恒懸重控制方式代替恒鉆壓控制。 3. PSZl型液壓盤式剎車自動送鉆裝置中國石油大學(北京)于1997年研制出我國第一臺盤式剎車自動送鉆裝置(PSZ1型)。并于1986年11月在四川石油管理局川東礦區(qū)的F320型鉆機上進行了工業(yè)性試驗。傳動方式為氣動式，氣源既可利用鉆機原有的氣源，也可單獨另設。 2. ADE1型全氣動自動送鉆裝置ADE1型自動送鉆裝置是由蘭州石油化工機器總廠與吳忠儀表廠聯合開發(fā)的產品，適應鉆井深度1500m～9000m。反之，鉆壓精度下降?？刂沏@壓的精度可以通過調節(jié)支點的位置而實現。 1. QJI型自動送鉆裝置QJI型自動送鉆裝置由兩部分組成，即儀表(控制)部分和機械(執(zhí)行與反饋)部分，傳動方式為氣動式，鉆機己有的氣源儲量足以滿足本裝置使用。還引進了Emsco公司CIIII型、CII型鉆機，也均配備了鉆頭自動送鉆裝置。我國自1958年開始開展了自動送鉆裝置的研究工作，在60年代中期進行了試驗，1966年在山東4001隊首次進行了工業(yè)試驗。對于適應于低溫叢式井作業(yè)的列車軌道式極地鉆機和適應于淺稠油開采的斜井鉆機，目前國內也擁有其技術。沙漠鉆機自1987 年國內首臺6000m 直流沙漠鉆機研制應用以來，目前國內技術已基本成熟，并已有批量出口到中東高溫沙漠地區(qū)應用。 這類鉆機根據絞車、轉盤、鉆井泵的工作特點和性能要求，靈活選用相適應的動力驅動方式，有效地組合在一臺鉆機上，能以最經濟的動力配置獲得最佳的工作性能，目前在國內油田已作為替代大慶130 型、ZJ45 型鉆機的首選方案。該鉆機是中國鉆井深度最深的鉆機，是全數字控制的交流變頻電驅動鉆機。該產品已批量生產并開始出口。9000m 和12000m 鉆機由寶石機械分別于2005 年和2007 年研制成功，當時在國內外引起石油行業(yè)的強烈反響。該系列鉆機采用大功率ACVFDAC 交流變頻電傳動，電傳動系統(tǒng)對控制對象采用閉環(huán)控制，并對控制進行實時監(jiān)控，實現定量控制，對于鉆井工況，可以實現提升系統(tǒng)懸停以及轉盤堵轉；利用交流電機在零轉速下能夠承載全部負載的優(yōu)勢，實現再生制動，并可為絞車提供全動態(tài)制動；同時應用模糊控制理論，實現主電機或獨立自動送鉆電機自動送鉆；目前的絞車均為單滾筒軸結構。我國直流電驅動鉆機的傳動及控制技術達到了世界先進水平。鉆機的底座有塊裝式、自升式；井架形式有K 型、A 型；這類鉆機絞車和泥漿泵全部為獨立驅動，轉盤與絞車有聯合驅動也有獨立驅動。 目前已形成了20007000m 多種規(guī)格的產品。 這類鉆機已形成鉆深從10007000m 的多種規(guī)格的系列產品， 3000m 井深以下基本上是絞車和轉盤聯合驅動，鉆井泵組獨立驅動； 3000m 井深以上基本為多機組并車，并車方式有皮帶和鏈條兩種，目前己基本系列化。自1998 年以來，石油鉆機制造業(yè)發(fā)展迅速，國產鉆機的整體技術水平己得到了普遍的提高，尤其是一些單元技術己接近或趕上國際先進水平，這些鉆機基本上滿足了我國不同區(qū)域、各種鉆井工藝對鉆機的要求。目前，我國主流鉆機制造商已形成年產常規(guī)鉆機400 余臺的能力。我國石油鉆機基本滿足了國內油氣勘探開發(fā)的需要。我國石油鉆機的技術水平已由過去的仿制、引進、消化、吸收發(fā)展到了以自主開發(fā)為主的階段。DAASG型自動送鉆裝置，使用于最大鉆柱重量250t、～，自動送鉆速度為0. 3m/。電動機功率22KW，轉速1300r/min，減速器為直齒行星齒輪，；輸出軸扭矩為26600 N . m。電動機在處理事故時，可以22m/h提升速度提升鉆柱。、3. 羅馬尼亞DAASG型自動送鉆技術。經過現場使用效果較好，自動給進精度較高，使用安全可靠，但是結構復雜，造價高。有一個14KW的事故電動機，當鉆機傳動系統(tǒng)出現故障時，為了確保井下安全，可用該電機以較慢的速度將井下鉆具提起來，以防止可能發(fā)生的卡鉆事故。其中液壓盤式剎車自動送鉆裝置為目前主推產品。(5) 盤式剎車自動送鉆裝置盤式剎車裝置含氣動推盤盤式剎車與液壓盤式剎車兩種形式，兩種形式剎車均可由計算機系統(tǒng)通過電液比例控制，實現自動送鉆功能。在1983～1985年間，我國向美國多家公司購進了62臺2000m車裝鉆機，均配有Cat型自動送鉆裝置，鉆井效果也很好。GP公司自動送鉆裝置的主要特點是：氣驅動，氣反饋，是一種全氣動自動送鉆裝置。衛(wèi)星型自動送鉆裝置主要特點是：氣驅動，機械反饋，使用安全可靠，適應各種地層巖石鉆井的需要，可以連續(xù)自動鉆井。6B型自動送鉆裝置的主要特點是:鉆壓訊號的變化轉換為氣馬達轉速的改變，滾筒轉數采用機械式反饋系統(tǒng)，使用安全、可靠，不受環(huán)境的影響，能正常連續(xù)鉆井。近年來，6B型自動送鉆裝置已由MartinDecker公司生產。在新研制的陸