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石油钻井系统

一般情况下，钻井系统被砍成了八大块：提升系统、旋转系统、循环系统、传动系统、驱动系统、控制系统、辅助系统。 
所谓提升系统，主要包括了Drawworks, crown block，travelling block，swivel, hook这几样东西,这几个货长相如下：

所谓旋转系统，以前讲的是水龙头和转盘，但是现在这个玩意儿基本是个摆设了，钻井都用顶驱
从上面这张照片上中间那一大坨黄色的东西就是顶驱了……

等一下，突然发现我并不擅长按着教材的思路去讲，还是按我自己的感觉随便讲比较
那个……大致是这样

王二麻子一大早就从床上爬起来，开着他50m³的柴油罐罐车高高兴兴的往二道沟三号井场去。他一边嚼着油条，一边盘算李队长这个月给他抽多少柴油。前天晚上他又请队长去旁边的白马村里喝了几斤江津五粮液。那天给马丽丽的钱没白花啊，据说把李队的腰都要崩断了，领导必须很满意啊！想到这，王二麻子不由得兴奋地搓起了手……苟曰的 ，老子今天晚上也要去会会这个妖精！
王二麻子到了队上，管后勤的老秦把车招呼靠到了柴油罐上，拉过管子接上泵就开始倒油了。王二麻子给他散了一根烟，就直接去队长板房敲门了。叫了几声，门支拉一声开了，王二麻子抢进去一看，李队正躺在床上抽烟呢。见他进来，领导开腔了 “ 苟曰的二麻子，你给老子那天晚上找的女娃是哪里来的，把老子的老腰都要盘断老”。

“嘿嘿，李队，那是你老人家身体好，雄起老撒“ 王二麻子脸都快笑裂了，”那个这个月的柴油钱，你看给返几个点？”
“ 曹，老子就晓得你一天净想得这些，老规矩20个点，你一天把事情给老子办利索了”
“ 要得，要的，领导你放心” ……………………
话分两头，书讲两边
这边柴油倒进了柴油罐，队上的人就开始把油往日用油罐里面倒，这个罐子小，一般就5,6个方，带了一套滤子，这样灌到柴油发电机的柴油就会比较清洁。上次滤子堵了，motor man 霍二哥这个懒怂半天没换，结果把柴油机都差点搞毁了，本来队上就穷，以前用的都是volvo,现在好不容易换了4台CAT 3512B柴油发电机，还弄这事，李队差点没把老霍给劈了。
CAT3512B好啊，用的电球都是KATO，输出的是600V的交流电。老霍把柴油机一起，就扯起嗓子喉了：
“高二娃！！ 高二娃！！ 你个憋怂快来把配电房打开！”
高二娃是队上电工，蓝翔技校毕业的，以前在另一个队上干。那个队用的钻机老，用的是SCR系统（可控硅整流），都是Rosehill经典的技术。
就是把从发电机房送过来的600V交流电一部分在SCR柜子里整流（rectify)整成直流电DC，然后直接给钻机上的大型直流电机(DC motor)供电（装在绞车，泥浆泵和钻盘上的几个主电机），另一部分600V交流进变压器，搞成一套480V，一套220V，然后再接到 MCC（motor control center)上，给钻机上的各种交流小电机(AC motor)使用（搅拌器，砂泵，油泵etc）
但是现在高二娃调到这个队上，不用SCR钻机了，用VFD钻机，所有钻机上的主电机都换成交流电机(AC motor)了。发电机房送过来的600V AC，都是先整流成DC，再送到逆变柜（inverter)里，变成AC，再送到绞车，泥浆泵，钻盘等设备上。小电机这一块，依然是靠MCC整体提供，主边变压器和副边变压器这套是没变。
另外高二娃还不会PLC，就会简单的操作一下电控房里面的HMI ( Human Machine Interface），让他苟曰的稍微看看PLC program他都不会，还是写了注释的program哦！

………… 写不动了，把我自己都搞晕了，换个风格…………

针对上图说话
最右侧蓝色的4个房子是柴油机房，一般标配应该还有2个房子：
1. 辅助发电机+辅助配电盘 Room
2. 空压机+冷启动 Room
红色的是电控房，一般要么是SCR房，要么是VFD房
如果只有一个，一般都是SCR系统。一般里面装的是
Generator cabin + SCR cabin + MCC + PLC racks + Trans Breaker + Main switch board
变压器都挂在屋外（上图可见，最右侧那两坨），因为需要散热，一般要求复合NEMA或IP要求
VFD系统设备较多，需要配2个40寸集装箱左右大小的电控房
一般的组合应该是这样的
Gene cabin + Rectify cabin + Inverter Cabin + Trans Breaker + MCC + PLC racks + Main switch board + Cooling Cabin (水冷这套一般都只有高档货才有）
Main switch board 整个东西很重要，如果说电控房是一个大电源，那么主配电盘就是这个大电源上的大插板了，一切用电设备的动力供电线，都是插在这个大插板上的；主配电盘一般都是装在电控房侧面的外墙上，所以一般也叫plug wall

从上图我们可以看见很多红色的线从电控房出来，我们可以把这些红色的线都理解为动力电缆，这些电缆最终都接到了泥浆泵，绞车，司钻房，自动猫道等需要使用电能的设备上。

另外，除了动力系统的设备，电控房里还放有控制系统的设备，具体的讲就是仪表系统（这个我后面再具体描述）

左下角的几个灰色的罐子，就是循环系统的泥浆罐了

泥浆主要是由固相和液相的工业原料调配成的，学名是钻井液
固相： 主要是Barite和 Bentonite，根据情况还会添加相对少量的其他化学药剂，比如稳絮剂，酸
液相： 水，盐水（海水），饱和盐水，油等
把这些玩意用真空泵在漏斗里搅拌了，就可以往井眼里灌了，不过不能想灌多少就灌多少，得量化，胡乱灌，直接导致井漏，井涌或井喷；所以要结合trip tank使用，这个trip tank可以理解为一个带刻度的烧杯，你从烧杯里倒了多少泥浆，看着刻度你自己心里有数。在海上，除了trip tank,还有一个strip tank，区别是一个是烧杯，一个是量筒，量筒的量化更细
泥浆灌进去的时候要量化，等它从井里返回来的时候同样得量化，如果灌进去1L泥浆，返上来只有500ml，那么说明你的井可能漏了，500ml都渗到底层里去了。Mud return line上也装有流量计,这个玩意是钻井仪表的一部分……

就泥浆这一部分，针对不同基质泥浆的配置，牵带的地层性质，以及泥浆设备，太多了……先不说了

泥浆泵…… 无需多说，没什么技术含量，就是一个三缸曲轴高压泵，由1~2个 AC or DC motor 经皮带 or 链条驱动（或则直驱），作用是把泥浆高压注入到地下

接下来说说司钻房吧

这个就是司钻房了，所有钻井系统的控制，都是在这里完成的。
有没有很帅的感觉，那个椅子就是传说中的 cyber chair, 高端大气上档次就差把椅子本体做成按摩椅了
………………有没有不明觉厉…………
其实钻井很简单…………
……………… 司钻基本上就是个Bus driver……
…………我拷……哪里冒出来的定向司钻，不要打我，不要打我，我错了…你不是Bus driver…… 你是战斗机驾驶员…………
…………好吧，我承认我觉得以前的司钻才是脚踩大刹把，嘴叼红塔山，举头望天车，低头搓麻绳的英雄好汉……
现在技术进步了，设备提升了，司钻有了Cabin，不用再站在露天了
另外司钻手里握的那个大棍子，其实是绞车带刹车的控制把，要刹车，得把那玩意儿死命往下压
现在都不用带刹，而改用盘刹了，液气控制，刹车的时候只需要坐在椅子上轻轻带一下操控杆就行了

刚才好像说了仪表系统，本着思路混乱的原则，接下来具体讲讲钻井系统中的仪表控制系统，司钻天天没事坐在房子里看的就是这个
开讲前先放一张照片，保佑哪天我上船也能遇见这样的

仪表系统，相当于整个钻机/钻井系统的全身神经；
在陆地上，比较简单，仪表系统可以看做是略等于钻井仪表系统
而在海上，真的有点复杂，仪表可以分为钻井数据采集，安全系统数据采集，和marine system数据的采集（这个marine system我真的不知道中文的专业术语咋说的）
也可以这样理解，就是船上多了一套 DCS ( Distribute Control System），而这套系统里面可以包括的东西太多，采集点想做多少做多少，只要舍得花银子……
还是绕回来吧……

数据的采集都是由传感器来完成的，在钻井仪表系统中，主要的传感器包括：
1. 泥浆泵泵冲传感器 （采集泥浆泵的泵冲，并通过泵冲来大致了解泥浆泵的排出压力，比如双泵60冲，你的输出压力必然是在1，20个MPa了）
2. 立管压力传感器 （ 采集立管的压力，立管压力实际上就是泥浆被注入井眼时候的压力，熟练的司钻可以把这个数据和上面的泵冲数进行大致的cross-check）
3. 转盘转速、扭矩传感器（装在转盘电缆上的，用钻盘的时候才用，所以基本上就是废的）
4. 绞车编码器 （主要是EDMS系统，通过在滚筒上做10点标定，以及滚筒的直径，通过标定，作业时可判断井深，比如你要看你现在钻进了多少米，就得靠它，另外计算大绳的吨公里数也得靠他）
5. 泥浆罐液位传感器 （ Sounder的一种，不断向泥浆罐页面喷超声波，并通过反射时间来计算泥浆罐内当前的液面高度，包括储备罐，处理罐和计量罐等）
6. 死绳传压器（数字直接显示在指重表上，显示整个钻机的游吊系统的负荷，比如你正吊了200吨的钻杆，这个很重要，标定这个玩意儿也是个技术活，初次标定时传压包的游隙判断和放油量都是有讲究的）
7. 吊钳压力传感器（ 这个玩意儿基本没啥重要的……）
8. 泥浆回流 （ 这个就是前面说到的那个玩意儿，其实就是个流量计）
……………………………… 主要的基本就是这些吧,……
所有的传感器把数据完成采集后，都要送到一个处理中心，姑且就叫DAQ吧（因为MD是这样叫的，而业内马丁是行业老大…………）
DAQ其实就是一个不锈钢箱子，大小就在40英寸左右吧，里面是几块板子，上面有各种模块和端子，相信说出来大家也不感兴趣，就把它看成一个处理器吧
经过DAQ收集的数据，要显示在司钻的面前，就还需要一套面板（interface）
这套面板可以用比较先进触摸屏HMI,也可以使比较老的Drill Watch（就跟一块表一样，上面基本都是液晶显示）

上图是HMI的截图，可以看见hook weight 是233 lba （单位也很重要，这也是为什么中国人用老外的设备不习惯，老外用我们的设备也不习惯）
面板看着有没有很花哨？ 每个厂家做出来的 Interface的款式都不一样，你让他给你做成粉红kitty系列的风格也可以
至于drill watch
见下图

唉，这都7年前的照片了，感慨一下时光飞逝啊……
Drill Watch的主要参数如下

放上纪念照片一张