石油大學石油鉆采機械復習題

1、1.鉆機組成：旋轉、循環(huán)、起升、動力、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、鉆機底座、輔助設備。2. 三大工作機組：(1)旋轉系統(tǒng)-旋轉鉆具不斷破碎巖石。組成：轉盤、水龍頭、方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、鉆頭等。(2)循環(huán)系統(tǒng)-清除、攜帶井底已碎巖屑，潤滑井壁，冷卻轉頭。組成：鉆井泵、地面管匯、鉆井液池、鉆井液槽 、鉆井液凈化設備，調配鉆井液設備 。(3)起升系統(tǒng)-起下鉆具、更換鉆頭、控制鉆頭送進、完井時下套管等. 組成：主絞車、輔助絞車、輔助剎車、游動系統(tǒng)、井架、吊環(huán)、吊卡、卡瓦、大鉗、立根.3.鉆機八大件：絞車、轉盤、水龍頭、天車、游車、大鉤、井架、底座.4.鉆機驅動方式(1)單獨驅動：傳動簡單、安裝容易，但功率利用

2、率低、設備總重量大。N總=N發(fā)起+N發(fā)泵+N發(fā)轉+ N發(fā)輔(2)統(tǒng)一驅動：統(tǒng)一驅動的鉆機功率高，發(fā)動機有故障時可相互調劑，但它的傳動復雜,安裝調整費事，傳動效率低。N總=maxN發(fā)起,N發(fā)泵+N發(fā)轉+ N發(fā)輔（3）分組驅動：效率利用率比單獨驅動者高，傳動比統(tǒng)一驅動簡單，還可以將兩組工作機安裝在不同高度和分散場地上。a.轉盤與絞車一組，鉆井泵單獨: N總= N發(fā)泵+ max N發(fā)起，N發(fā)轉+ N發(fā)輔b.轉盤單獨，泥漿泵與絞車一組: N總= maxN發(fā)起，N發(fā)泵+N發(fā)轉+ N發(fā)輔5.鉆機的主參數(shù)(1)名義鉆井深度Lmax：指鉆機在規(guī)定鉆井繩數(shù)下用114mm鉆桿所能鉆達的最大井深。名義鉆深范圍是指該

3、級鉆機能夠經濟利用的最小井深至最大井深。(2)最大鉤載Qmax ：指鉆機在規(guī)定的最大繩數(shù)下，在解卡和下套管等非常規(guī)作業(yè)時不允許超過的載荷極限值，包括動載荷在內。(3)鉆機總功率N總 ：為三大工作機組、輔助設備總共配備的功率。7.轉盤的開口直徑D盤:指轉盤取出大方補心后轉臺內的通孔直徑 。D盤=D鉆max+10mm。消耗功率：帶動鉆頭破巖及克服鉆頭與井底摩擦所消耗的功率 ;旋轉鉆桿柱所消耗的功率；旋轉地面設備所消耗的功率.8.泵壓：循環(huán)管路壓力降和鉆頭噴嘴壓力降。即 P泵=P管+P頭 ；P管=P桿+P鋌+P環(huán)+P匯 。式中：P泵泵壓;P管循環(huán)管路壓降；P桿鉆桿(包括接頭)內的壓力降；P鋌鉆鋌內的

4、壓力降;P環(huán)環(huán)形空間的壓力降；P匯地面管匯壓力降； P頭鉆頭水眼的壓力降；單位MPa。最大泵壓出現(xiàn)在鉆井達最大井深時，此時泵使用的是最小直徑缸套，為滿足噴射鉆井的需要必須保證：P頭=(1/2 2/3)Pmax 和P管=(1/3 1/2) Pmax ， 即 Pmax =(2 3)P管。前者適用于超深井，后者適用于中深井。9.鉆機型號10現(xiàn)代鉆機表征：交流變頻驅動、液壓盤式剎車、頂部驅動裝置、自動送鉆系統(tǒng)1.井架的類型(1)塔形井架 （海洋鉆井），深井鉆機。特點：橫截面為正方形或矩形的四棱截錐體的空間結構。有閉式和開式兩種。閉式：井架前扇有大門 ，整個井架主體是一個封閉的整體結構 。總體穩(wěn)定性好，

5、承載能力大。單件拆卸和運移，內部空間大，起下鉆方便安全。開式（K形）：前扇有開口，整個井架本體由數(shù)段(一般為三段)構架組成，各段均為焊接結構，段與段之間采用螺栓聯(lián)結。特點：水平分段拆裝，整體起放和分段運輸 ，拆裝方便、迅速、安全。 (2)A形井架 :兩個大腿通過天車臺 、二層臺及附加桿件 連成“A”字形，大腿的前面或后面接有一對撐桿。特點：工作載荷分布均勻，材料利用合理 ，承載能力和穩(wěn)定性都較好，但其總體穩(wěn)定性尚不夠理想。水平分段拆裝、整體起放和分段運輸?shù)姆椒?，拆裝方便，迅速、安全。鉆臺寬敞，視野良好。 (3)桅形井架 ( 車裝鉆機、修井機、作業(yè)機):橫截面為矩形或三角形的空間桿件結構。整個井

6、架是個整體的焊接結構，或是由二三段焊接結構所組成的半可拆結構。 井架向井口方向前傾，繃繩為基本支撐。結構形式分為單柱式和雙柱式 ，有的井架還可做成伸縮式或折疊式。 特點：承載能力小；固定在汽車、拖車上，整體運輸；安裝運輸方便。2.井架高度 :指井架的有效高度(從鉆臺大梁頂面到天車梁底面的垂直高度),由安裝設備和立根決定。 3.井架承受垂直載荷:(1)固定載荷：它是不隨時間而變動的載荷。包括有：天車重量及井架的自重；繃繩拉力在垂直方向的分力。(2)變動載荷：隨游動系統(tǒng)的有效繩數(shù)、死繩的固定位置、屈繩與死繩和井架中心垂直線所成的夾角以及鉆井的工作條件各種影響因素而變的載荷。包括：大鉤上靜載荷、大鉤

7、上附加動載荷，快繩與死繩的垂直分力。水平載荷：風作用在井架上的載荷、靠在指梁上的立根自重的水平分力、風作用在立根排面上的壓力、井架繃繩的水平分力 。 4.起升功率影響因素=/K：驅動設備軟特性高。傳動系統(tǒng)的繁簡。單獨驅動直接傳動的高。起升速度設計合理、擋數(shù)較多者高。司鉆在起鉆操作時及時換擋可提高 。起升離合器儲備能力較強，柴油機調速操作配合得好，啟動加速快，則值低、高。6.液壓盤式剎車4種功能：工作制動-用開式工作鉗在下鉆過程中控制速度,轉化能量。 駐車制動-用閉式安全鉗短時懸停管柱的載荷。 緊急制動-開式鉗和閉式鉗聯(lián)合工作,在緊急情況下剎停絞車及管柱。 防碰制動-根據(jù)絞車與游車位置給出的信號

8、,游車運行到上、下限位前閉式鉗剎車,以保證游車不上碰下砸。7.液壓盤式剎車優(yōu)點：(1)制動效能穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性均好。(2)剎車靈敏度高，操作輕便，調整、維修方便。(3)散熱性能好，受力狀態(tài)尤佳，比壓均勻。(4)結構緊湊，剎車力矩容量大，安全性和可靠性大大提高。1.水龍頭的功用：(1)鉆進時懸掛并承受井內鉆柱的全部重量。(2)改變運動方式。(3)作為循環(huán)鉆井液的通道。2.頂驅功能：旋轉鉆進、循環(huán)鉆井液、起吊鉆具、上卸鉆柱。 結構：水龍頭電機總成、滑動架和導軌、管子處理器、液壓和氣壓控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng).3.頂驅優(yōu)點 ：節(jié)省接單根時間 倒劃眼防止卡鉆 下鉆劃眼 人員安全 井下安全設

9、備安全 便于維修 節(jié)約泥漿 內部防噴器功能.5.絞車傳動原理圖 （例JC-40B）4.鉆頭類型：刮刀鉆頭 牙輪鉆頭 磨銑型鉆頭 特種鉆頭。1.吊卡與卡瓦的區(qū)別？吊卡是扣在鉆桿接頭或套管接箍下面，用來懸持、提升和下入鉆桿或套管的工具；卡瓦是放入轉盤方瓦中，用來卡住和懸持井中鉆柱的工具。2.井口操作機械化設備： (1)用于卡住管體的動力卡瓦、自動吊卡。(2)用于擰管扣的動力大鉗。 (3)用于移運立根的立根排放機構。3.動力卡瓦設計應考慮：(1)在提升管柱時卡瓦松開并升到一定高度。(2)能平穩(wěn)地下放卡瓦并卡緊管柱。(3)卡瓦能離開井口而不妨礙鉆進。(4)易損件卡瓦牙應便于拆換。5.防噴器：普通、萬能

10、防噴器和旋轉防噴器。1.固控系統(tǒng)組成：密閉罐、凈化設備、輔助設備、各種功能型管線等。通過各部的聯(lián)合使用, 使從井口返出的帶有鉆屑的泥漿經過逐級凈化、配藥、加重等程序, 使達到重復利用的性能。2.主要固控設備工作原理：從井口返出的帶有大量鉆屑的泥漿經過井口返流管線依次經過振動篩、除氣器、除砂器、除泥器、中速離心機、高速離心機的處理, 對泥漿進行逐級凈化, 可以較好的去除其中的有害固相, 達到泥漿再循環(huán)利用的程度。此時泥漿泵可以直接吸入泥漿, 打入高壓管匯, 進入井口, 為鉆機進行正常的鉆井施工提供保證。3.雙驢頭游梁式抽油機在結構、功能上的特點：在游梁后端又裝了一個驢頭，驢頭弧面圓心與游梁擺動中

11、心重合，采用了“變參數(shù)四桿機構”的主傳動結構。功能：解決了常規(guī)機因平衡不佳而能耗大的問題，也解決了固定四桿有“死角”問題，有利于游梁擺角的加大，實現(xiàn)抽油機小結構、大沖程，從而提高整機的綜合效率，延長各部件使用壽命。2.非常規(guī)型游梁式抽油機（1）前置型游梁式（2）異相曲柄（3）旋轉驢頭游梁式（4）倍增程游梁式（5）雙驢頭游梁式（6）彎游梁式（7）兩級平衡游梁（8）下偏杠鈴型游梁復合平衡（9）斜直井抽油機（10）氣平衡游梁式（11）雙井游梁1.抽油機的基本參數(shù) 驢頭懸點的最大允許載荷Pmax 懸點最大沖程長度 Smax 懸點最大沖程次數(shù)nmax 減速箱曲柄軸最大允許扭矩Mmax （CYJY異相型；

12、YCYJ異型；CYJU彎游梁）7.游梁式抽油機的平衡原因：在抽油機未平衡時，上下沖程中發(fā)動機和減速器的載荷也是極其不均勻的，嚴重影響抽油機的四桿機構、減速器和發(fā)動機的效率和壽命，惡化抽油桿工作條件，增加了抽油桿斷裂次數(shù)。 方式：按照平衡重安裝的位置分為游梁平衡、曲柄平衡、復合平衡。準則：抽油機電動機上下沖程做功相等 懸點上下沖程中減速箱曲柄軸峰值扭矩相等、做功相等 整個沖程中減速箱曲柄軸扭矩均方根值最小8.扭矩因數(shù)：單位懸點載荷在曲柄軸上所產生的扭矩。1.無桿抽油設備種類：潛油電泵、螺桿泵、水力活塞泵、射流泵、氣舉泵。2.潛油電泵組成：潛油電機、保護器、分離器、多級離心泵。 特點：揚程高；可變

13、頻調速；地面設備占用面積和空間小；排量范圍大；使用壽命長；便于管理。3.保護器作用：(1)密封電機軸的動力輸出端，防止井液進入電機(2)在電泵機組啟、停過程中，為電機油的熱脹冷縮提供一個補償油的儲藏空間。(3) 通過連接電機驅動軸與泵軸,起傳遞扭矩的作用(4)保護器內的止推軸承可承受泵的軸向力。：4.水力活塞泵工作原理（1）下沖程：主控滑閥位于下死點。高壓動力液從中心油管經通道a進入液動機下缸，作用在活塞的環(huán)形端面上；同時，高壓動力液經過通道b進入腔室c，再由通道d進入液動機上缸，作用在活塞上端面上。由于活塞上、下兩端作用面積不同而產生壓差，使液動機帶動泵柱塞向下運動?；钊麠U實際上是一個輔助控制滑閥，在桿身的上、下部開有控制槽e和f。當活塞桿接近下死點時，上部控制槽e溝通了主控滑閥上、下端的腔室c和g，使高壓動力液由控制槽e進入主控滑閥的下端腔室g。因主控滑閥下端面的面積大于上端面的面積，在高壓動力液作用下便產生壓差，使主控滑閥推向上死點，從而完成下沖程。(2) 上沖程：主控滑閥位于上死點。高壓動力液從中心油管經過通道a進入液動機下缸。由于主控滑閥堵塞了通