钻井机械习题集

11第一章钻井概论一、名词解释:1、名义钻井深度：L是钻机在标准规定的钻井绳数下，使用127mm钻杆柱可达的最大井深。2、名义钻深范围：maxminLL是钻机可经济利用的最小钻井深度minL与最大钻井深度maxL之间的范围。3、最大钩载maxhQ：是钻机在标准规定的最大绳数下，下套管或进行解卡等特殊作业时，大钩上不允许超过的最大载荷。4、最大钻柱质量maxstQ：是钻井标准规定的钻井绳数下，正常钻进或进行起下作业时，大钩所允许承受的最大钻柱在空气中的质量。LqQstst*max二、填空1、目前，国内外的钻井方法主要是（旋转）钻井法。所用钻机主要是由（动力机）、（传动机）、（工作机）及辅助设备组成。2、钻机的三大工作机组，它主要是由（绞车）、（井架）、（天车）、（游动滑车）、（转盘）、（大钩）、(水龙头)及（钻井泵）等组成。3、起升系统是由（绞车）、（井架）、（天车）、（游动滑车）、(大钩和钢丝绳）等组成。游动系统（天车、游车、钢丝绳）及大钩悬挂在井架内。4、旋转系统是由（地面的转盘）、（水龙头）和（井下钻具）、（钻头）等组成。5、钻井液循环系统设备主要由（钻井泵）、（地面高压管汇）、（钻井液净化设备）和（钻井液调配装置）组成。三、判断对错正确（√）错误（×）（√）1、具有起下钻具的能力、旋转钻进的能力、清洗井底的能力是旋转钻井法对钻井机械设备应具备的三方面基本能力的要求。（√）2、一套大型的常规综合性机组是由整套动力与传动系统、工作系统、控制系统、辅助系统等若干系统和相应的设备所组成。（×）3、旋转系统设备的主要功用是起下钻具、控制钻压送钻、更换钻头和下套管等。有时还要处理井下复杂情况和辅助起升重物。（×）4、钻井液循环系统主要石油钻机底座、机泵底座及主要辅助设备底座等组成。第2页共53页-2-四、简述题1、钻井工艺对钻机有哪些要求？答：（1）起下钻具的能力；为了起下钻具及处理井下事故等，要有一定的起重能力和起升速度。由钻机的起升系统承担。（2）旋转钻进的能力；为了带动钻具、钻头旋转钻井等，要有一定的转矩和转速。由钻机的旋转系统承担。（3）清洗井底的能力；为了正常钻进、冲洗井底及携带岩屑等，循环钻井液要有一定的压力和排量。由钻机的循环系统承担。2、根据钻井工艺的要求和钻井场所的特殊性，钻机应具备什么特点？答：（1）为了完成钻进与起下钻等钻井作业，钻机必须是一套大功率的重型联合工作机组。（2）钻井作业是不连续的。（3）钻机的工作场所与一般机器不同。3、一部完整的陆地钻机由哪些系统组成？各系统由哪些设备组成？各系统的功用是什么？答：一部完整的陆地钻机由八大系统、设备组成。（1）起升系统起升系统是由绞车、井架、天车、游动滑车（游车）、大钩和钢丝绳（大绳）等组成。起升系统设备的主要功用是起下钻具、控制钻压送钻、更换钻头和下套管等。有时还要处理井下复杂情况和辅助起升重物。（2）旋转系统旋转系统是由地面的转盘、水龙头（动力水龙头）和井下钻具（井下动力钻具）、钻头等组成。该系统的主要功用是带动井下钻具、钻头等旋转破碎岩石（钻进）及连接起升系统和钻井液循环系统。（3）钻井液循环系统钻井液循环系统设备主要由钻井泵，地面高压（低压）管汇、立管、水龙带，钻井液循环、净化、处理、配置设备及井下动力钻具、钻头等组成。该系统的主要功用是通过钻井泵将钻井液送至立管、水龙带、方钻杆、井下钻柱及钻头后冲洗井底，携带岩屑从环空（即井眼与钻具之间的空间）带出地面，以利正常钻井。（4）动力驱动设备33钻机采用柴油机；交（直）流发电机及辅助设备。目前，深井钻机的动力驱动柴油机总功率已由几百千瓦发展到几千千瓦以上，动力机组一般由3~5台柴油机组成。（5）传动系统指的是动力机与工作机及中间的各种传动设备及部件。传动系统设备的主要功用不单是将动力传递给各个工作机，而且较合理的分配给三大工作机组，从而使三大工作机组能协调的正常工作。（6）控制系统钻机控制多以机械、电、气、液联合控制，也有专用机械控、气控、液控、电控制的。机械设备控制有手柄、踏板、操纵杆等；气动（液动）控制设备有气（液）元件、工作缸等；电控制设备有基本元件、变阻器、电阻器、继电器、微型控制等。该系统设备的功用是根据钻井的要求，使每台工作机操作时反应迅速、动作准确可靠、便于集中控制和自动记录等，使操作者能够按自己的意愿保证钻机各部件的安全或正常工作。（7）钻机底座钻机底座主要石油钻机底座、机泵底座及主要辅助设备底座等组成。一般采用型钢或管材焊接成简单的几何体。钻机底座的功用是便于安装固定钻机的各种设备，满足搬迁或整拖的要求，深井钻机还应有利于安装井口放喷设施以及便于操作人员操作和维修等。（8）钻机的辅助设备现代化的钻机还必须有大批的辅助设备，如供电，供气，供油，器材储存，放喷设备，钻井液的配置、储存、处理设施及各种仪器和自动记录仪表。在边远地区或海上钻井，还要有工作人员生活、休息设施及电话或电台等通讯设备。在寒冷地区钻井，要有采暖等其他辅助设备。一般超深井钻机为了维修方便还配有数台起重设施等。4、目前石油钻机的分类标准是什么？答：按钻井用途、钻井方法、钻井深度及使用动力等分述如下。1）按用途分类（1）石油钻探用钻机（2）地质勘探及其它专用钻机2）按钻井方法分类（1）顿钻钻井钻机（2）转盘钻井钻机（3）井下动力钻机第4页共53页-4-3）按钻井深度分类（1）浅井钻机（2）深井钻机（3）超深井钻机4）按使用动力分类（1）柴油机驱动钻机（2）电驱动钻机（直流电驱动钻机DC--DC交流电驱动钻机AC--AC）5）按使用地区分类（1）陆地用钻机（2）海上用钻机（海洋钻机、浅海钻机）6）按使用的主传动副方式分类按使用的主传动副方式分为：胶带钻机、链条钻机、齿轮钻机。7）钻机按工作机分组分类：按工作机分组分类有：单独驱动、统一驱动、分组驱动等5、钻机的主要参数有哪些？答：起升系统参数、旋转系统参数、循环系统参数、驱动系统参数6、主参数应具备哪些特征？答：主参数应具备特征：能最直接地反映钻机的钻井能力和主要性能；对其他参数具备影响和决定作用；可用来标定钻机型号，并作为设计、选用钻机的主要技术依据。7、说明钻机系列中钻机型号各代表什么的意义？答：ZJ口口口ZJ—钻机代号口—钻机级别（以100米为单位计的钻机名义钻井深度范围的上限）；口—钻机特点：链条并车钻机无或为L；三角胶带并车钻机为J齿轮传动钻机为C；电驱动钻机为D；自行式车装钻机为Z半拖挂车装钻机为T；口—厂家代号及改型序号（厂家代号用一个汉语拼音字母表示；改型序号用阿拉伯数字表示）Y--液压钻机；DJ--交流电动钻机；DZ--直流电动钻机；DB--交流变频电动钻机。8、写出油田常用钻机主要设备的型号？答：ZJ30DB；ZJ70DB；ZJ—15；ZJ—45J；大庆Ⅱ—130等9、油田常用大庆Ⅱ—130钻机有什么特点？答：以大庆Ⅱ—130钻机为例其特点如下：大庆Ⅱ—130钻机的动力由三台柴油机组成的机组提供，采用三角皮带并车传动，柔性联结、传动简单、安装维修方便。与大庆Ⅰ55—130钻机相比较；绞车提升速度提高；天车取消了Ⅰ型钻机天车中间的轴承座，改剖分式轴为一根整体轴；传动方案仍然为统一驱动，但正车箱传动比有所改变；柴油机本身离合器、二号车并车离合器、钻井泵离合器由双500×125mm气离合器改为单600×125mm气离合器，直径增大但离合器厚度减小，缩短了传动距离，使其布置紧凑，钻井泵采用了3NB—800三缸单作用泵，泵压提高，便于高压喷射钻井。10、什么是转盘钻机三大工作机组的外载荷？答：起升系统载荷——大钩载荷；旋转系统载荷——转盘转矩；钻井液循环系统的载荷——泵压第6页共53页-6-第二章钻机的起升系统第一节井架一、名词解释1、起重量（大钩的最大起重量）：是指在正常风载下，丝绳固定在指定位置，二层平台不存放立根的条件下，大钩所能悬持的最大起重量。2、工作高度：是指从钻台平面到天车台面的垂直高度。井架的全高则是指井架大腿底面到天车架顶面的垂直距离。3、二层平台高度：是指从钻台平面到指梁的垂直高度。它取决于立根或单根的长度以及井架工操作台的位置，二层台的高度增大，可减少起下钻操作的次数。目前，为了操作方便使用立根长度应高于操作台地面1.8m~2m。另外，为了适应不同长度的单根或立跟操作的需要，二层台往往具有两个或三个不同高度的安装位置。4、上、下底尺寸：是指井架上底（大腿顶端）两大腿中心之间的水平距离，通常用长×宽来表示，即天车台面积。同样井架下底两大腿之间的水平距离表示下底尺寸，即钻台面积。5、二层台管子容量：是指梁内能存放管子（钻柱）的数量。对于一定直径的管子，通常用总长度来表示井架管子的容量。6、井架大门高度（仅限于闭式塔形井架）：井架大门的高度应满足钻杆单根拉上钻台的高度，以及方钻杆、鼠洞管等超长管柱也能拖上钻台。7、井架承压面：是指整个井架外廓面积在垂直于风向的平面上的投影面积。二、填空1、钻机起升系统是钻机的核心，主要由（井架）、（天车）、（游车）、（大钩）、（游动系统钢丝绳）和（绞车）等设备组成。2、井架是钻机（起升系统）的重要设备之一。3、定期向井架旋转部位加锂基润滑脂，注油期限为每次起升前及每次下放前必须各注油（一次）。每（三）个月必须注油（一）次。三、判断对错正确（√）错误（×）（√）1、对井架承载能力的要求是既能承受长期起下钻所需的钻柱载荷，还能经受住短时期内突然增加的特殊载荷。（×）2、对井架的工作高度与空间的要求是工作高度井架内部空间狭窄，不影响司钻77的视野，并相应的减少了钻台的工作面积，这些都不会影响起下钻操作的速度和安全。（√）3、井架的工作高度取决于使用钻具单根或立根的长度，以及安放在其上的有关设备的外形尺寸。立根长度愈长，要求的工作高度愈高。（√）4、塔形井架的主体是由四扇平面桁架组成，而每扇平面桁架又分为若干桁格，因此整个井架也可看作是由许多层空间桁格组成。（√）5、井架基础应满足最大钩载对加在它上面的全部载荷而不下沉。（√）6、井架的主要功用是安放天车，悬吊游动滑车、大钩、吊环、吊卡、吊钳等起升设备与工具，并存放钻具。四、简答题1、井架的功用有哪些？答：在钻井过程中，用于安放和悬挂游动系统、吊环、吊卡等，并承受井中钻柱重量，在起下钻作业时要存放钻杆或套管。2、钻井工艺对井架有哪些要求？答：应具有足够的承载能力；应具有工作高度与空间；应具有便于拆装、运移和维修及整体的稳定性；应具有抗腐蚀能力；3、一般大型钻机井架有哪几部分组成？各组成部分有什么用途？答：基本上都是井架主体、天车台、二层台、立管平台、工作梯等部分组成。井架主体：由型钢材、横、斜拉筋组成的空间桁架。天车台：用来安放天车及天车架，天车架是供安装、维修天车时起吊天车之用。二层台：是由天车台和指梁组成，是起下钻作业时井架工工作场所。立管平台：是装拆水龙带的操作台。工作梯：是井架工上下井架通道。4、现场上井架结构型号分几种？答：目前，石油矿场上使用的井架，按结构不同一般分为塔形、前开口井架、A形井架、桅形井架等基本类型。5、常用塔形井架的结构特点有哪些？答：一般塔式井架是一种横截面为正方形或矩形的四棱锥体的金属空间桁架结构。井架的主要特征是：整个井架主体是一个封闭的整体结构，总体稳定性好，承载能力大。整个井架由单个构件用螺栓连接而成的可拆结构。井架第8页共53页-8-尺寸可不受运输条件限制，内部空间大，起下操作方便、安全。但单间拆装工作量大，高空作业不安全。6、常用“A”形井架的结构特点有哪些？答：主要特点是：两个大腿通过天车台、二层平台及井架上部的附加件连接成A字形的空间结构，大腿可以是空间杆件结构或管柱式结构，分成3—5段。7、常用前开口井架的结构特点有哪些？答：前开口井架又称K形井架其特点：（1）整个井架本体分成四五段，各段一般为焊接的整体结构，段间采用锥销定位和螺栓连接，地面或接近地面水平拆装、整体起放和分段运输。（2）因受运输尺寸限制，井架本体截面尺寸比塔形井架小。（3）井架各段两侧扇桁架结构形式相同。8、井架的基本参数有哪些？答：起重量（大钩的最