¿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 operativa conjunta que consta de una máquina motriz, una caja de transmisión, un cabrestante, una grúa, 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 otras estructuras. y eléctricos, hidráulicos, compuestos por aerodinámicos y otros equipos auxiliares. En la actualidad, el método de perforación rotativa es ampliamente utilizado en nuestro país e incluso en el mundo, y su correspondiente equipo de perforación se denomina plataforma de perforación rotativa, como se muestra en la Figura 4-1.
1. Composición de un equipo de perforación
De acuerdo con los diferentes requerimientos de cada proceso en el 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.), la conducción. (incluidos cables de acero, grúas, correderas y ganchos) y sistemas de suspensión de torre de perforación. Además, existen herramientas y equipos para las operaciones de elevación y descenso de perforación (anillas de elevación, pinzas de elevación, cuñas, pinzas grandes, mecanismos de elevación de raíz, 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 reventones (2) Sistema rotativo
Sistema rotativo de la plataforma de perforación Es compuesto principalmente por una plataforma giratoria, grifos, kelly, tubería de perforación, portamechas, juntas, brocas, etc. La plataforma giratoria impulsa la kelly, la tubería de perforación y las brocas para atravesar la roca y perforar el pozo. La plataforma giratoria impulsa la Kelly, la tubería de perforación y la broca para romper la roca y perforar el pozo, por lo que la plataforma giratoria 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., entre los cuales 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 funcionan principalmente con motores diésel, mientras que las plataformas de perforación eléctricas funcionan principalmente con motores eléctricos. En la actualidad, los motores y generadores diésel se utilizan principalmente como fuente de energía en 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 la maquinaria de trabajo, como malacates, bombas de perforación y plataformas giratorias. Mientras transmite y distribuye energía, el sistema de transmisión tiene funciones especiales como desaceleración, conexión 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 de turbina mecánica (transmisión hidráulica), transmisión eléctrica y transmisión hidráulica, etc.
(6) Sistema de control
Para coordinar los diversos sistemas de la plataforma de perforación, la plataforma de perforación está equipada con equipos de control como control neumático, control hidráulico, control mecánico y Control eléctrico, así como control centralizado. Escritorio e instrumento de visualización.
(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 un taladro montado en camión es el chasis de un automóvil o 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 la boca del pozo, perforación de agujeros de ratas. Los equipos, equipos auxiliares de generación de energía y equipos de elevación, etc., 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.
Tipos de equipos de perforación
(1) Equipo de perforación de pozos poco profundos: la profundidad de perforación no supera los 2500 metros y se utiliza principalmente para perforar pozos geológicos, equipos de perforación de núcleos y perforación de pozos de agua. plataformas, plataformas de perforación sísmica y plataformas de perforación de pozos, etc.
(2) Equipo de perforación de pozos de profundidad media: profundidad de perforación 2500-4500 m
(3) Equipo de perforación de pozos profundos: profundidad de perforación 2000-4500 m; >(4) Equipo de perforación de pozos profundos: profundidad de perforación 25000-4500 m, etc., etc.
(3) Equipo de perforación de pozos profundos: la profundidad de perforación es de entre 4500 y 6000 metros.
(4) Equipo de perforación de pozos ultraprofundos: la profundidad de perforación es de más de 6000 a 6000 metros; 9000 metros;
(5) Equipo de perforación de pozos ultraprofundos: se refiere a una profundidad de perforación de más de 9000 metros.
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) Dividido por tipo de equipo de conducción
(1) Equipos de perforación de transmisión mecánica: incluidos los equipos de perforación accionados directamente por motor diésel o motor diésel-transmisión hidráulica, así como los equipos de perforación Equipos accionados por correas triangulares, cadenas, engranajes Equipos de perforación con subsistemas de accionamiento principal accionados uniformemente, en grupos o individualmente.
(2) Equipos de perforación accionados eléctricamente: incluidos los equipos de perforación accionados por corriente alterna (CA) y los equipos de perforación accionados por corriente continua (CC). 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 energía hidráulica y un dispositivo de transmisión.
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 nivel de plataformas de perforación y estándares de tipos 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 se utiliza la sarta de perforación especificada debajo del cable de perforación especificado.
(2) Carga máxima del gancho: cuando la plataforma de perforación opera bajo el número máximo de cables especificado, la carga máxima que el gancho grande puede soportar.
(3) Número de cables de perforación: el número de cables efectivos utilizados para la perforación normal, elevación y descenso de la sarta de perforación (perteneciente al sistema de elevación antes mencionado).
(4) Número máximo de cables en el sistema de mecha: el número máximo de cables efectivos que puede proporcionar el puente grúa y el sistema de rueda de mecha equipado con la plataforma de perforación.
(2) Estándares de nivel de plataformas de perforación
Mi país ha estipulado nueve niveles de plataformas de perforación petrolera, a saber, ZJ10/585, ZJ15/900, ZJ20/1350, ZJ40/2250, ZJ50/ 3150, ZJ70/4500, ZJ90/6750 y ZJ120/9000.
Entre ellos, "ZJ" es el prefijo Pinyin chino de la plataforma de perforación; 10, 15, 20, 40, 50, 70, 90, 120 son 1/100 de la profundidad máxima de perforación (unidad: metros); 585, 900, 1350, 2250, 3150, 4500, 5850, 6750, 9000 son la profundidad máxima de perforación de la plataforma de perforación (unidad: kilonewton).
(3) Estándares de modelos de plataformas de perforación petrolera
Ejemplos de estándares de modelos de plataformas de perforación son los siguientes:
ZJ15/900DBZ-2, que representa una variable de CA Equipo de perforación montado en camión autopropulsado de frecuencia con una perforación máxima La profundidad es de 1500 metros, la carga máxima del gancho es de 900 kN, el producto de tercera generación;
ZJ40/2250L, representa el prototipo de perforación mecánica modular con transmisión por cadena Equipo, la profundidad máxima de perforación es de 4000 metros, la carga máxima del gancho es de 1000 kN.
ZJ50/3150DB-1 representa una plataforma de perforación modular de accionamiento eléctrico de frecuencia variable de CA con una profundidad de perforación máxima de 5000 metros y una carga máxima de gancho de 3150 kN. Es un producto de segunda generación. >
ZJ70/4500DZ representa una plataforma de perforación eléctrica rectificadora controlada por silicio con módulo DC-SCR-DC, con una profundidad de perforación máxima de 5.000 metros y una carga de gancho máxima de 3.150 kN.
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 debe tener las siguientes funciones:
(1) ) Tener potencia suficiente . Tiene la capacidad de levantar la sarta de perforación más pesada y desbloquearla. El cable puede generar suficiente fuerza de tracción a la velocidad más baja para garantizar la seguridad y confiabilidad del sistema de desplazamiento.
(2) Cada componente de elevación tiene suficiente resistencia y rigidez. El carrete, el eje del carrete, los cojinetes, los diversos mecanismos y las piezas de desgaste tienen una vida útil suficientemente larga.
(3) El tambor del cabrestante tiene suficiente tamaño y capacidad de cable para garantizar que el cable esté en buenas condiciones de enrollado y prolongar la vida útil del cable.
(4) Puede adaptarse a los cambios en la cantidad de elevación, tiene suficientes engranajes de elevación, mejora la utilización de la energía y ahorra tiempo de elevación.
(5) Tiene un mecanismo de frenado sensible y confiable y un potente freno auxiliar, que puede ajustar con precisión la presión de perforación, alimentar las herramientas de perforación de manera uniforme, controlar la velocidad de descenso y ahorrar más esfuerzo durante la perforación. El Estado frena la carga más pesada de la sarta de perforación.
(6) Equipado con una o dos cabezas de gato: apriete la cabeza del gato y afloje la cabeza del gato para satisfacer las necesidades de apretar y aflojar con unos alicates grandes para ayudar a levantar, a veces también debe estar equipado con una Cabeza de gato muerta.
(7) Tiene soportes y bases estables; todo el cabrestante no debe tener sobrepeso, sobreancho, sobrelargo o sobrealto para evitar dificultades en el transporte; la parte de transmisión debe tener una cubierta protectora hermética. ser fácil de quitar y reemplazar.
(8) Control centralizado, de modo que la manija de control, manija de freno, plataforma de indexación, etc. se concentran en la consola de perforación para facilitar las operaciones de perforación.
(2) Tipos estructurales de cabrestantes
Existen muchos tipos de cabrestantes y existen muchos métodos de clasificación, como según el número de ejes, incluidos eje simple y eje doble. , cabrestante de tres ejes y de múltiples ejes según la cantidad de tambores, hay cabrestantes de un solo cilindro y de dos cilindros según la velocidad de elevación, hay de dos velocidades, de tres velocidades, de cuatro velocidades y de seis velocidades; y cabrestantes de ocho velocidades. Lo más utilizado es un cabrestante de tres ejes.
V. 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 el sitio. Generalmente se usa para convertir alta viscosidad, alta. Densidad y alto contenido de arena. El fluido de perforación de alta eficiencia se entrega al fondo del pozo a alta presión (también el fluido energético para las herramientas eléctricas de perforación de fondo) para enfriar la broca, transportar 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 comúnmente utilizada en las minas de petróleo tiene el pistón en el sistema hidráulico. El cilindro oscila una vez para aspirar o expulsar el líquido.
Las bombas de perforación utilizadas para la perforación de petróleo y gas en mi país se han estandarizado y serializado gradualmente, como 3NB××1000, 3NB××1300, 3NB××1600, etc. NB significa "bomba de perforación", el número delante de NB indica el número de cilindros de la bomba y ningún número indica una bomba de doble cilindro. El subíndice NB indica el número de serie del diseño y los siguientes datos indican la entrada nominal; Potencia de la bomba (en caballos de fuerza).
(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, carrera y bomba. presión.
1. Caudal
El caudal se refiere a la cantidad de líquido que sale a través de la tubería de descarga por unidad de tiempo. El caudal en una bomba de perforación se divide en caudal promedio y caudal instantáneo. El caudal mencionado en el sitio generalmente se refiere al caudal promedio. Las minas de petróleo están acostumbradas a llamar desplazamiento del caudal.
2. Altura de presión
La altura de presión se refiere a la energía aumentada por la presión de la bomba por unidad de masa de líquido, también conocida como altura.
3. Potencia y eficiencia
La potencia se refiere al trabajo realizado por la bomba en unidad de tiempo. En términos generales, la energía transferida por el motor al eje de la bomba por unidad de tiempo se denomina potencia de entrada o potencia del husillo. La energía agregada por el líquido que pasa a través de la bomba por unidad de tiempo se llama potencia efectiva de la bomba. La unidad de potencia es "kilovatio". La eficiencia de la bomba es la relación entre la potencia efectiva y la potencia de entrada.
4. Carrera
La carrera de la bomba se refiere al número de movimientos alternativos del pistón en la unidad de tiempo, y la unidad es "veces/minuto".
5. Presión de la bomba
La presión de la bomba se refiere a la presión del líquido cuando la bomba se descarga y la unidad es "MPa".