¿Qué es el equipo de perforación?
Equipos de perforación se refiere principalmente a plataformas de perforación. Una plataforma de perforación petrolera moderna es una unidad de trabajo combinada que consta de una máquina motriz, una caja de transmisión, un cabrestante, un bloque de corona, un bloque móvil, un gancho, un grifo, una plataforma giratoria, una bomba de perforación y un equipo de purificación de fluido de perforación, así como una torre de perforación, una base y otros. estructuras, así como equipos auxiliares como energía eléctrica, hidráulica y neumática. Actualmente, el método de perforación rotativa es ampliamente utilizado en nuestro país e incluso en el mundo, y su correspondiente equipo de perforación se denomina equipo de perforación rotativa, como se muestra en la Figura 4-1.
1. Composición del equipo de perforación
Según los diferentes requerimientos de cada proceso de perforación, un equipo de perforación debe contar con los siguientes sistemas y equipos.
(1) Sistema de elevación
El sistema de elevación incluye principalmente el cabrestante principal, el cabrestante auxiliar (o cabezal de gato), el freno auxiliar (freno de agua, freno electromagnético, etc.) y sistema de nado (incluidos cables metálicos, grúas, poleas móviles y ganchos), así como torres de perforación para sistemas móviles suspendidos, etc. Además, existen herramientas y equipos utilizados para levantar y accionar herramientas de perforación (anillos de elevación, elevadores, cuñas, tenazas, mecanismos de transferencia de raíces, etc.). El cabrestante es el componente central del sistema.
Figura 4-1 Equipo de perforación rotativo típico
①—Plato giratorio; ②—Grupo de prevención de explosiones (2) Sistema rotativo
El sistema de rotación de la plataforma de perforación se compone principalmente de Se compone de una plataforma giratoria, grifo, Kelly, tubería de perforación, collar de perforación, junta de ajuste, broca, etc. La plataforma giratoria impulsa la Kelly, la tubería de perforación y la broca para romper la roca y perforar el pozo. , por lo que el tocadiscos es el equipo principal del sistema. Además, los pozos en racimo o los pozos direccionales también deben estar equipados con herramientas de perforación eléctricas de fondo de pozo, lo que constituye un sistema de perforación rotativa.
(3) Sistema de circulación
El equipo del sistema de circulación de fluido de perforación consiste principalmente en bombas de perforación, cribas vibratorias, desarenadores, desarenadores, centrífugas, tanques de fluido de perforación y pistolas de fluido de perforación. agitador de fluido, embudo de mezcla, etc. La bomba de perforación es el equipo principal del sistema.
(4) Sistema de energía
El sistema de energía proporciona energía a la plataforma de perforación. Diferentes equipos de perforación están equipados con diferentes equipos de potencia. Las plataformas de perforación mecánicas utilizan principalmente motores diésel como equipo eléctrico, mientras que las plataformas de perforación eléctricas utilizan principalmente motores eléctricos como equipo eléctrico. En la actualidad, los motores diésel y los generadores diésel se utilizan principalmente como fuentes de energía para plataformas de perforación en el país y en el extranjero.
(5) Sistema de transmisión
La tarea principal del sistema de transmisión es transmitir y distribuir la energía mecánica del equipo de potencia a las máquinas en funcionamiento, como malacates, bombas de perforación y plataformas giratorias. El sistema de transmisión no solo transmite y distribuye potencia, sino que también tiene funciones especiales como desaceleración, puesta en paralelo y marcha atrás. Los modos de transmisión de las plataformas de perforación petrolera incluyen transmisión mecánica (incluido eje cardán, caja reductora, embrague, transmisión por cadena y transmisión por correa trapezoidal, etc.), transmisión mecánica de turbina (transmisión hidráulica), transmisión eléctrica y transmisión hidráulica.
(6) Sistema de control
Para coordinar los diversos sistemas de la plataforma de perforación, la plataforma de perforación está equipada con varios equipos de control, como control de gas, control hidráulico y control mecánico. y control eléctrico, así como Consolas e instrumentos de visualización centralizados, etc.
(7) Sistema de base
La base de la plataforma de perforación es una parte importante de la plataforma de perforación, incluida la base del piso de perforación, la base de la sala de máquinas y la base de la bomba de perforación. La base de una plataforma de perforación montada en camión es el chasis de un automóvil o un tractor. La base de la plataforma de perforación se utiliza principalmente para instalar equipos de perforación y facilitar el transporte de equipos de perforación.
(8) Sistemas auxiliares
Además del equipo principal mencionado anteriormente, una plataforma de perforación completa también debe estar equipada con equipo de suministro de gas, equipo de prevención de explosiones en boca de pozo, perforación de agujeros de ratas. Los equipos, equipos auxiliares de generación de energía y equipos de elevación también deben estar equipados con equipos de aislamiento al perforar en áreas frías para garantizar que la plataforma de perforación pueda operar de manera segura y confiable.
2. Tipos de equipos de perforación
(1) Clasificación por profundidad de perforación
(1) Equipo de perforación de pozos poco profundos: se refiere a un equipo de perforación con una profundidad de perforación. de no más de 2500 m, utilizados principalmente para equipos de perforación para perforar pozos geológicos, equipos de perforación de núcleos, equipos de perforación de pozos de agua, equipos de perforación sísmica y de voladura, etc.;
(2) Perforación de pozos medianos y profundos plataformas: se refiere a plataformas de perforación con profundidades de perforación entre 2500 y 4500 m;
(3) Plataforma de perforación de pozos profundos: se refiere a una plataforma de perforación con una profundidad de perforación entre 4500 y 6000 m;
(4) Equipo de perforación de pozos ultraprofundos: se refiere a un equipo de perforación con una profundidad de perforación de más de 6000 ~ 9000 m;
(5) Equipo de perforación de pozos ultraprofundos: se refiere a un equipo de perforación con Profundidad de perforación de más de 9.000 m.
Las plataformas de perforación de pozos de profundidad media, las plataformas de perforación de pozos profundos y las plataformas de perforación de pozos ultraprofundos mencionadas anteriormente se utilizan principalmente para perforar pozos profundos, como pozos de producción, pozos de inyección de agua y pozos de exploración.
(2) Clasificación por tipo de equipo de accionamiento
(1) Equipos de perforación de accionamiento mecánico: incluidos los equipos de perforación accionados directamente por motor diésel o accionados por motor diésel-hidráulico, así como aquellos que utilizan correas triangulares, cadenas y engranajes Equipos de perforación donde los principales pares de transmisión están unificados, agrupados o accionados individualmente.
(2) Equipos de perforación accionados eléctricamente: incluidos equipos de perforación accionados por CA, equipos de perforación accionados por CC, etc. En la actualidad, se utilizan principalmente el variador de corriente alterna AC-AC, el variador de corriente continua con rectificador controlado por silicio AC-SCR-DC y el variador de frecuencia variable AC-DC-AC.
(3) Equipo de perforación hidráulico: equipo de perforación accionado por potencia y transmisión hidráulica.
3. Estándares de plataformas de perforación
Los estándares de plataformas de perforación petroleras incluyen principalmente estándares de parámetros de plataformas de perforación, estándares de profundidad máxima de pozo de plataformas de perforación, estándares de calidad de plataformas de perforación y estándares de modelos de plataformas de perforación.
(1) Estándares de parámetros de la plataforma de perforación
(1) Rango de profundidad de perforación nominal: el rango de profundidad de perforación económico de la plataforma de perforación cuando la plataforma de perforación está debajo del cable de perforación especificado y utiliza la sarta de perforación especificada.
(2) Carga máxima del gancho: La carga máxima permitida en el gancho cuando el equipo de perforación opera con el número máximo de cables especificado.
(3) Número de cables de perforación: el número de cables efectivos en el sistema de nado (perteneciente al sistema de elevación mencionado anteriormente) utilizados para la perforación normal y el levantamiento de la sarta de perforación.
(4) Número máximo de cables en el sistema de desplazamiento: el número máximo de cables efectivos que pueden proporcionar la grúa y los trenes de ruedas de desplazamiento equipados con la plataforma de perforación.
(2) Estándares de calidad de las plataformas de perforación
Mi país ha estipulado nueve niveles de calidad de las plataformas de perforación petrolera, a saber, ZJ10/585, ZJ15/900, ZJ20/1350, ZJ40/2250, ZJ50/3150, ZJ70/4500, ZJ90/6750, ZJ120/9000.
Entre ellos, "ZJ" es el prefijo Pinyin chino de la plataforma de perforación. 10, 15, 20, 40, 50, 70, 90 y 120 son 1/100 de la profundidad máxima de perforación (unidad); : m); 585, 900, 1350, 2250, 3150, 4500, 5850, 6750 y 9000 son la carga máxima del gancho de la plataforma de perforación (unidad: kN).
(3) Estándares del modelo de plataforma de perforación petrolera
Los siguientes ejemplos ilustran los estándares del modelo de plataforma de perforación:
ZJ15/900DBZ-2, que representa una variable AC Plataforma de perforación montada en camión autopropulsada de frecuencia, la profundidad máxima de perforación es de 1500 m, la carga máxima del gancho es de 900 kN, el producto de tercera generación;
ZJ40/2250L, que representa el prototipo mecánico modular accionado principalmente por cadena. plataforma de perforación, la profundidad máxima de perforación es de 4000 m y la carga máxima del gancho es de 2250 kN;
ZJ50/3150DB-1, representa la plataforma de perforación modular de accionamiento eléctrico de frecuencia variable de CA, con una profundidad máxima de perforación de 5000 m y una carga máxima de gancho de 3150 kN, el producto de segunda generación;
ZJ70/4500DZ: representa la plataforma de perforación eléctrica con rectificador controlado por silicio modular DC-SCR-DC, con una profundidad máxima de perforación de 7000 my un máximo carga de gancho de 4500kN.
4. Malacate de perforación
El malacate de perforación no es solo un equipo de sistema de elevación, sino también el componente central de toda la plataforma de perforación. Es una de las tres máquinas de trabajo principales. la plataforma de perforación.
(1) Funciones que debe tener un malacate de perforación
De acuerdo a las características del proceso de perforación, el malacate equipado debe tener las siguientes funciones:
( 1) Tener suficiente Gran poder. Tiene la capacidad de levantar la sarta de perforación más pesada y desbloquearla a la velocidad más baja, el cable puede generar suficiente fuerza de tracción para garantizar la seguridad y confiabilidad del sistema de nado.
(2) Cada componente de elevación tiene suficiente resistencia y rigidez. El rodillo, el eje del rodillo, los cojinetes, los diversos mecanismos y las piezas de desgaste tienen una vida útil bastante larga.
(3) El tambor del cabrestante tiene el tamaño y la capacidad del cable suficientes para garantizar que el cable esté en buenas condiciones y prolongar la vida útil del cable metálico.
(4) Puede adaptarse a los cambios en el peso de levantamiento y tiene suficientes engranajes de elevación para mejorar la utilización de la energía y ahorrar tiempo de elevación.
(5) Tiene un mecanismo de frenado sensible y confiable y un potente frenado auxiliar, que puede ajustar con precisión la presión de perforación, alimentar las herramientas de perforación de manera uniforme, controlar la velocidad de descenso a voluntad durante el proceso de perforación y puede opere con menos esfuerzo. Frene la carga de sarta de perforación más pesada bajo la condición.
(6) Tiene una o dos cabezas de gato: una cabeza de gato de sujeción y una cabeza de gato con grillete para satisfacer las necesidades de sujeción y grilletes con alicates grandes y otros levantamientos auxiliares. A veces también debe venir con un muerto. cabeza de gato.
(7) Tiene un soporte y una base estables; todo el cabrestante no debe tener sobrepeso, ser ancho, largo o alto para evitar dificultades en el transporte; la parte de transmisión debe tener una cubierta protectora ajustada para evitar daños; Las piezas deben desmontarse y sustituirse fácilmente.
(8) Se adopta un control centralizado, de modo que la manija de control, la manija de freno, el indicador de peso, etc. se concentran en la consola del perforador para facilitar la operación del perforador.
(2) Tipos estructurales de cabrestantes
Existen muchos tipos de cabrestantes y existen muchos métodos de clasificación. Por ejemplo, según el número de ejes, los hay de un solo eje. , tornos de doble eje, de tres ejes y de múltiples ejes Según el número de tambores, hay tornos de tambor simple y de doble tambor según la velocidad de elevación, hay de dos velocidades, de tres velocidades, de cuatro velocidades. Cabrestantes de seis y ocho velocidades. Lo más utilizado es un cabrestante de tres ejes.
5. Bomba de perforación
La bomba de perforación es un equipo clave en el sistema de circulación de fluido de perforación. Comúnmente se llama bomba de lodo en sitio. Generalmente se usa para transportar alta viscosidad y alta. densidad al fondo del pozo a alta presión y fluido de perforación con un alto contenido de arena (también el fluido energético para las herramientas de perforación eléctricas de fondo de pozo) para enfriar la broca y transportar los recortes, etc.
(1) Clasificación de las bombas de perforación
Existen muchos tipos de bombas de perforación. La bomba alternativa horizontal de tres cilindros y simple efecto se utiliza comúnmente en las minas de petróleo. La bomba se mueve en el líquido. El cilindro aspira o descarga líquido con un movimiento recíproco.
Las bombas de perforación nacionales de mi país utilizadas para la perforación de petróleo y gas natural se han estandarizado gradualmente en series, como 3NB××1000, 3NB××1300, 3NB××1600, etc. Entre ellos, NB significa "bomba de perforación". El número delante de NB significa el número de cilindros de la bomba. Si no hay ningún número, es una bomba de dos cilindros. El subíndice de NB significa el número de serie de diseño. Los siguientes datos significan la potencia de entrada nominal de la bomba (en hp).
(2) Parámetros básicos de las bombas de perforación
La capacidad de trabajo de las bombas de perforación se puede expresar mediante sus parámetros básicos, que son flujo, altura de presión, potencia, eficiencia, carreras y bomba. presión.
1. Caudal
El caudal se refiere a la cantidad de líquido que sale de la bomba a través de la tubería de descarga por unidad de tiempo. El caudal suele expresarse en unidades de volumen, también conocido como caudal volumétrico, y su unidad es L/s o m3/s. El caudal en la bomba de perforación se divide en caudal promedio y caudal instantáneo. El caudal mencionado en el sitio generalmente se refiere al caudal promedio. En las minas de petróleo, se acostumbra referirse al flujo como desplazamiento.
2. Carga de presión
La carga de presión se refiere a la energía agregada por unidad de masa de líquido a través de la presión de la bomba, también llamada carga.
3． Potencia y Eficiencia
La potencia se refiere al trabajo realizado por la bomba por unidad de tiempo. Generalmente, la energía transmitida desde el motor al eje de la bomba por unidad de tiempo se denomina potencia de entrada o potencia del husillo. La energía agregada después de que el líquido pasa a través de la bomba por unidad de tiempo se llama potencia efectiva de la bomba. La unidad de potencia es "kW". La eficiencia de la bomba es la relación entre la potencia efectiva y la potencia de entrada.
4. El número de carreras
El número de carreras de la bomba se refiere al número de movimientos alternativos del pistón en la unidad de tiempo, y la unidad es "veces/min".
5． Presión de la bomba
La presión de la bomba se refiere a la presión del líquido en el puerto de descarga de la bomba, la unidad es "MPa".