工具思考题(简化)

第一章概论

2钻机的组成及各系统主要部件

1、起升系统

起升系统包括绞车、辅助刹车、天车、游车、大钩、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等各种工具。

2、旋转系统

由转盘、转盘变速箱、水龙头、方钻杆组成

3、循环系统

循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。

4、动力系统

钻机的动力设备有柴油机、交流电机、直流电机

5、传动系统

传动系统一般包括减速机构、变速机构、正倒车机构以及多动力机之间的并车机构等。6、控制系统

控制方式有机械控制、气控制、电控制和液控制等

7、井架和底座

8、辅助设备

防止井喷的防喷器组照明和辅助用电的发电机组空气压缩设备以及供水、供油设备井口机械化设备等

3钻机的分类

⑴按钻机深度分

浅井钻机：钻井深度L≤1500m；

中深井钻机：钻井深度L＝1500~3000m；

深井钻机：钻井深度L=3000~5000m；

超深井钻机：钻井深度L>5000m。

⑵按驱动设备类型分

机械驱动钻机，电驱动钻机

按采用的主传动副类型

胶带并车传动的胶带钻机链条并车传动的链条钻机圆锥齿轮一万向轴并车传动的齿轮钻机。

按使用地区和用途

海洋钻机浅海钻机陆地常规钻机沙漠钻机丛式井钻机连续柔管钻机

我国钻机系列及配套

1何为基本参数，主参数

反映钻机基本工作性能的数量指标称为基本参数

在基本参数中，应选定一个最主要的参数作为主参数。主参数应能：能直接反映钻机的主要性能；能用以标定钻机型号，并作为设计、选用钻机的依据；能影响和决定其它参数的性质

3名义钻机深度

在标准规定的绳数下，使用127mm(5〞)钻杆柱可钻达的最大井深。

反映钻机基本工作性能的数量指标称为基本参数

第三章石油钻机井架及驱传动

1井架的组成及功用

1. 功用

（1）安放天车，悬挂游车、大钩及专用工具（如吊钳等）。在钻井过程中进行起下钻具操作、下套管。

（2）起下钻过程中，用以存放立根，能容纳立根的总长度称立根容量。

2. 结构组成

石油矿场上使用各种井架，如图3-1-1所示。井架的组成主要有：

（1）井架主体：多为型材组成的空间桁架结构。

（2）天车台：安置天车和天车架。

（3）天车架：安装、维修天车之用。

（4）二层台：包括井架工进行起下操作的工作台和存靠立根的指梁。

（5）立管平台：装拆水龙带操作台

（6）工作梯。

2井架的分类及井架的优缺点

钻井井架按整体结构形式的主要特征可分为塔型井架、前开口井架、A型井架、桅形井架、动力井架等多种类型

1．塔形井架

优点：井架本体是封闭的整体结构，整体稳定性好，承载能力大。井架尺寸可不受运输条件限制，允许井架内部空间大，起下操作方便、安全。

缺点：单件拆装工作量大，高空作业，不安全

2．∏形井架

优点：地面或接近地面水平组装，整体起放，分段运输。

缺点：因受运输尺寸限制，井架本体截面尺寸比塔形井架小。

3．A形井架

优点：整个井架在地面或接近地面水平组装，整体起放，分段运输。A形井架的每根大腿都是封闭的整体结构，承载能力和稳定性较好。

缺点：因只有两腿，且腿间联系较弱，致使井架整体稳定性不理想。

4．桅形井架

优点：桅形井架结构简单、轻便

缺点：承载能力小，只用于车装轻便钻机和修井机。

3钻机传动的分类及其各种传动的特点

机械传动：机械驱动钻机的传动方案主要是由并车、倒车、减速增矩、变速变矩及转换方向等几部分所构成，将一台或几台驱动机组的动力及运动单独地或统一地传递给各工作机，以满足钻井工作的需要。

电传动：传动效率高；对负荷的适应能力强；安装运移性好；处理事故能力及对机具的保护能力强；易于实现对转矩、速度、加减速及位置的控制；易于实现钻井的自动化和智能化

液力传动：主动轴经离心泵将能量传给工作液，工作液又经涡轮将能量传给从动轴，即

（1）交流变频电驱钻机的绞车、转盘可实现无极调速范围宽，这样可省去绞车、转盘内变速系统，使绞车结构简化、质量减轻、体积缩小。

（2）电动机短时间过载能力强（1～2倍），提高可实现钻机提升和处理事故的能力。尤其是在带负载情况下，可平稳启动、制动和调速，具有软启动性能。

（3）采用计算机自动控制技术，对现场情况进行监控。对钻井泵排量、冲数、转盘转速、扭矩等参数进行全数字显示，实现钻机的自动化、智能化。

（4）与直流电驱动相比，交流电动机没有炭刷换向器，不需要采用防暴型，维护费用低、使用安全可靠、易于操作管理，可实现电动机的免费维护运行。

（5）负载功率因数高，能耗低，低传动效率低。

液体通过它在离心泵和涡轮机中的循环流动，实现运动的连续传递和能量的连续转换。

4简述电动钻机的分类

电驱动钻机按其发展历程可分为：

（1）交流电驱动钻机：即交流发电机（或工业电网）—交流发电机驱动（AC—AC）（2）直流电驱动钻机：即直流发电机—直流电动机驱动（DC—DC）

（3）可控硅整流直流电驱动钻机：即交流发电机—可控硅整流—直流电动机驱动（AC—SCR—DC）。

（4）交流变频电驱动钻机：即交流发电机—变频调速器—交流电动机驱动（AC—VFD—AC）。

第四章

1钻井绞车的功用

?⑴提供几种不同的起升速度和起吊质量，满足起下钻具和下套管的需要。

?⑵悬挂静止的钻具，在转进过程中送进钻柱、钻头，控制钻压。

?⑶利用绞车的猫头机构，可上卸钻具丝扣和起吊管子与重物。

?⑷作为转盘的变速机构和中间传动机构。

?⑸当采用整体起升式井架时，用来起放井架。

?⑹当绞车带捞砂滚筒时，绞车还担负着提取岩心筒、试油等工作。

?⑺安装钻台设备，完成其它辅助工作。

3钻井绞车的刹车

绞车的刹车机构包括主刹车机构和辅助刹车机构

带刹车机构主要由控制部分（刹把）、传动部分（刹带轴、刹把轴、曲拐、连杆）、制动部分（两根刹带、刹带块、刹带吊耳及机械换挡机构）、平衡梁和气刹车等组成液压盘式刹车，可分为常开型杠杆钳液压加压式、常闭型杠杆钳弹簧加压式、常开型固定钳液压加压式、常闭型固定钳弹簧加压式等四类。

辅助刹车的功用是帮助主刹车进行下钻，在下钻时通过制动滚筒轴来制动下钻载荷。电磁涡流刹车和伊顿盘式辅助刹车

5钻井泵的组成

往复泵一般分为动力端和液力端两大部分，动力端由曲柄、偏心轮、连杆、十字头等组成。

液力端由液缸、活塞、吸入阀、排出阀、吸入管、排出管等组成。

6钻井泵的空气包和安全阀的作用

空气包的作用：钻井泵的泵压会有波动，当泵压大于空气包预压力时，空气包会使泵压减小；

当泵压小于空气包预压时，空气包会补充泵压，从而使泵的出口压力更加平稳，有利于循环系统的稳定

安全阀的作用：使钻井泵的极限压力控制在允许的范围内

8转盘的功用

（1）在旋转钻井法中用来传递扭矩，带动钻具旋转钻进。

（2）起下钻过程中，悬挂钻具及辅助上、卸钻具丝扣。

（3）在井下动力钻井法中用来承受井下动力钻具的反向扭矩（将钻台锁死）。

（4）在固井工艺过程中协助下套管。

（5）协助处理井下事故。如倒扣、套铣等。

9水龙头的功用

水龙头是钻机的重要部件。作为钻机提升部件（不旋转）与旋转钻具之间的过渡部件，它上部的提环与大钩相连，下部中心管与方钻杆相连，在钻井过程中，中心管是由方钻杆带动的，它本身不能主动旋转。水龙头上的鹅颈管与水龙带相连接，在钻井过程中，中心管与钻具相连形成泥浆循环通道。带有旋扣器的水龙头，还具有在钻井作业过程中接单根或旋开方钻杆的功能。

第五章石油钻机起升系统及钻井液净化系统

1.天车，游车和大钩的基本组成。

天车组成：主要部件有天车架、主滑轮组和快绳轮；另外为完成其它一些辅助工作，一般还有辅助滑轮总成、起重架、防碰缓冲装置及挡绳架、围栏等部件。

游车组成：主要是由吊梁、滑轮、滑轮轴、侧板组、侧护板、下护板、提环销、提环等组成。大钩组成：主要由钩身、筒体、吊环座、内外弹簧、钩杆、吊环、安全锁紧装置和转动锁紧装置等组成。

3.钢丝绳的穿法和特点。

顺穿法：（1）天车轮自死绳端编号为1、2、3、4、5、6；游车自靠近井口一侧编号为a、b、

c、d、e。

（2）引绳的一端与钢丝绳相连，另一端穿过游车轮，用牵引设备按1-a-2-b-3-c-4-d-5-e-6的顺序完成穿绳。穿完绳后将钢丝绳放出约60m长。

（3 ）将钢丝绳一端固定在滚筒绳座上，死绳端用死绳固定器固定。

特点：天车轮轴线与游车轮轴线平行，保证为游车提供更大的运动空间并能有效利用井架高度。

交叉穿法：（1）天车轮自死绳端编号为1，2，3，4，5，6；游车自靠近井口一侧编号为a，b，c，d，e。

（2）背引绳上天车台，并把引绳搭在天车死绳轮（即天车1号轮）。

（3）引绳的一端与钢丝绳相连，另一端穿过游车轮（从井架2号大腿向1号大腿

方向穿），然后拴在上行的大绳上。第一次、第二次引绳头都拴在天车滑轮上行

绳上；第三次拴在a轮至6号轮的上行绳上；第四次拴在e轮至2号轮的上行

绳上；第五次拴在b轮至5号轮的上行绳上。

（4）穿完大绳，解去引绳，活绳头固定在滚筒上，另一端固定在死绳固定器上。特点：天车轮轴线与游车轮轴线垂直，使游车运动相对比较平稳。

4.钻井液净化系统的组成。

完备的钻井液净化装置一般由钻井液振动筛、旋流除砂器、旋流除泥器、离心分离机和除气器等组成。

第六章

1钻井控制系统的功用及对控制系统的要求

控制系统的主要功用应包括：

（1）动力机组的启动、停车、调速及并车；

（2）各气胎离合器的挂合、摘离；

（3）绞车的换档、刹车控制；

（4）转盘的换档、刹车控制；

（5）气动卡瓦、液压小绞车等机具及伊顿盘刹的操作控制。

对控制系统的要求

（1）反映灵敏，传递迅速，动作准确，平稳柔和；

（2）操作简便，安全可靠，容易实现集中控制；

（3）结构简单，维修方便，易造好修，成本低廉。

第七章顶部驱动钻井系统

1.什么是顶部驱动钻井系统？

所谓的顶驱，就是可以直接从井架空间上部直接旋转钻柱，并沿井架内专用导轨向下送进，完成钻柱旋转钻进，循环钻井液、接单根、上卸扣和倒划眼等多种钻井操作的钻井机械设备。

2.顶部驱动钻井系统装置的结构。

顶部驱动钻井装置主要有以下部件和附件组成:

1、水龙头－－钻井马达总成（关键部件）；

2、马达支架/导向滑车总成（关键部件）；

3、钻杆上卸扣总成（体现最大优点的部件）：主要部件（1、扭矩扳手2、内防喷器和启

动器3、吊环连接器和限扭器4、吊环倾斜装置5、旋转头）

4、平衡系统；

5、冷却系统；

6、顶部驱动钻井装置控制系统；

7、可选用的附属设备。

第八章

1井控装备的主要功用

2井控装备的组成

3防喷器的表示方法

第九章气体钻井装备

1.简答压缩机、增压机、固体注入泵、雾化泵、注剂泵、泡沫发生器的功用。

固相注入装置将固体处理剂注入到井内，以降低钻具与井壁之间的摩擦系数，减少摩擦力或干燥水层渗出的水。

雾化装置功用：在泡沫、雾化钻井过程中注入液体，并与气体混合形成雾化液和泡沫。

5.旋转控制头的功能及构成。

用于空气和气体钻井操作中让空气获气体携带岩屑进入排屑管线，即使在小钻机从环空出来的空气必须被导入排出管线，为钻工提供安全操作空间

第十章

2海洋钻井平台的分类

按功能分：

海洋平台的分类：

钻井平台；

生产平台；

生活平台；

储油平台等。

按运动方式，可分为固定式与移动式两大类

第一章井下动力钻具

1.井底动力钻具主要包括哪三种，它们的驱动形式有何不同？

主要包括电动钻具、涡轮钻具和正排量螺杆动力钻具三大类。

电动钻具需要建立地面和井下的电力通道，应用起来很麻烦。电动动力钻具已经基本淘汰涡轮动力钻具结构复杂、检修困难、造价高。

螺杆动力钻具结构简单、造价低、检修容易，所以目前应用最为广泛的是正排量螺杆动力钻具。

4.螺杆钻具的组成及工作原理。

传动轴总成功用：传动轴的作用是将马达的旋转动力传递给钻头，同时承受钻压所产生的轴向和径向负荷。

马达总成（定子和转子）功用：转子与定子相互啮合，是用两者的导程差而形成的螺旋密封线，同时形成密封腔。随着转子在定子中的转动，密封腔沿着轴向移动，不断的生成与消失，完成其能量转换，这就是螺杆马达的基本工作原理。

万向轴总成功用：万向轴的作用是将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，将马达产生的扭矩及转速传递给传动轴至钻头。万向轴大多采用瓣形，也有采用挠轴形式的。

防掉总成（防掉接头，防掉锁母，防掉连杆）功用：它的作用是由于异常原因造成壳体断裂或脱扣时防止落井并同时使泵压升高使地面及时发现问题避免造成事故。

旁通阀总成（主要由阀体、阀芯、阀套、弹簧、筛板、密封件、孔用挡圈组成）功用：它有旁通和关闭两个位置，在起下钻作业过程中处于旁通位置，使钻柱中泥浆循环绕过不经过马达进入环空，这样起下钻时泥浆不溢于井台上。当泥浆流量和压力达到标准设定值时，阀芯下移，关闭旁通阀孔，此时泥浆流经马达，使其转变成机械能。当泥浆流量值过小或停泵时，所产生的压力不足以克服弹簧力和静摩擦力时，弹簧把阀芯顶起，旁通阀孔又处于开启位置。

第二章定向井测量仪器

1.定向井测量仪器的分类

罗盘类：1. 罗盘单点照相测斜仪：（1. Φ35 mm 外径测斜仪（常规）2. Φ25 mm 外径测斜（高

温））

2. 罗盘多点照相测斜仪（1. Φ35 mm 外径测斜仪（常规）2. Φ25 mm 外径测斜仪

高温））

电磁类：1.有线随钻测斜仪2.无线随钻测斜仪（定向MWD、带地质参数MWD）

3.电子多点测斜仪

陀螺类：1.电子陀螺测斜仪（Φ60 mm 外径多点陀螺测斜仪、Φ35 mm 外径单点陀螺测斜仪、Φ35 mm 外径多点陀螺测斜仪）

2.照相陀螺测斜仪（地面记录定向陀螺测斜仪、框架式电子陀螺测斜仪、速率积分

电子陀螺测斜仪）

3.无线随钻测斜仪的组成

1.地面计算机及外部设备：终端、打印机、记录仪和电源等

2.数据检测设备：泥浆压力传感器、泵冲传感器等

3.司钻阅读器

4.测量探管总成

5.泥浆脉冲发生器和电池组

4.常用的无线随钻测斜仪数据传输方法

(1)连续波方法(2)正脉冲方法(3)负脉冲方法

第三章导向钻井工具

1.几何导向的基本概念

按照预先设计的井眼轨道钻井。任务是对钻井设计井眼轨道负责，使实钻轨迹尽量靠近设计轨道，以保证井眼准确钻入设计靶区。（由于地质不确定性带来的误差，原设计靶区可能并非储层）

2. 地质导向的基本概念

以井下实际地质特征来确定和控制井眼轨迹。任务是对准确钻入油气目的层负责，具有测量、传输和导向三大功能。

3.MWD的中英文全称及其测量的参数

MWD—Measurement While Drilling；在钻井过程中进行井下工程信息实时测量，不需中断正常钻进操作将信息传送到地面上。信息的种类包括：井斜、方位、工具面、温度、振动。工程参数：井斜角、方位角、工具面角、井底钻压、井底扭矩、井底压力

4.LWD的中英文全称及其测量的参数

LWD—Logging While Drilling；在MWD基础上发展起来的一种功能更齐全、结构更复杂的随钻测量系统, 与MWD相比，LWD传输的信息更多，除工程参数之外，信息种类还包括地层特性(自然伽马、电阻率、中子、密度等）。

地质参数：电阻率、自然伽玛、岩性密度、声波、地层倾角

第四章扩眼及取心工具

2.取心工具的分类：按工具结构可分为：单筒式和双筒式取心工具；按割心方式可分为：自锁式、加压式、差动式和砂卡式取心工具；按取心长度可分为：短筒取心工具和中长筒取心工具；按取心方式与取心目的又可分为：常规取心工具和特殊取心的工具。

3.常见的特殊取心有哪些

（1）油基钻井液取心（2）密闭取心（3）海绵取心（4）保压密闭取心（5）疏松砂岩保形取心（6）定向取心

第五章套管开窗及整形工具

2开窗侧钻常用方法

1.拔套侧钻

使用水力割刀，将套管从某一深度割断，取出上部套管，然后注水泥塞，使用侧钻钻具组合进行侧钻，并钻达设计井深。

2. 段铣套管侧钻

段铣套管侧钻就是把原井眼的套管段铣掉15-20米左右，然后用带井下动力钻具的造斜钻具组合进行裸眼侧钻

3.斜向器开窗侧钻

在原井筒套管中预置斜向器，再用铣锥在套管上铣出窗口的方法，根据斜向器在套管内固定形式不同分为注水泥固定和卡瓦座封固定两种形式。

3套管段铣作业方式的基本工序

1、井口试验

2、组装和连接

3、切割

4、段铣

5、起钻

第六章固井装备及工具

1水泥车的功用

该设备主要用于油气田深井、中深井、浅井的各种固井作业，可完成自制水泥浆、注水泥、替泥浆、碰压等工作。也可用于洗井和一般浅井的压裂施工。

5常见套管附件的功用

固井常规井下套管附件有：引鞋（浮鞋）、阻流环（浮箍）、套管扶正器等。

一、引鞋作用：引导套管顺利入井

二、阻流环（又叫回压阀）

?阻流环作用：

1、下套防止钻井液进入套管，减重；

2、排挤管外钻井液，形成小循环；

3、注水泥结束，防止水泥浆回流；

4、承托套管胶塞，起到“碰压”指示。

三、水泥浮箍

?作用：用于技术套管或先期完井，作用等同回压阀（阻流环）

四、套管扶正器

?作用：

1）保持套管居中；2）保证环空均匀；

3）防粘卡，减磨损；4）刮泥饼提胶结等

6固井注水泥工艺流程

循环泥浆注隔离液注水泥浆开挡销道闸顶胶塞替水泥浆碰压注水泥结束

第七章常用井下事故处理工具

1震击器的作用

2井下落物的定义及分类

定义：凡由井口掉入或从管柱、测井装置上脱于井内的金属或其他有形物体。

分类

1）按落物种类分类

管类落物：油管、钻杆、封隔器、工具等。

杆类落物：抽油杆、测井仪器、加重杆等。

绳类落物：测井钢丝、电缆等。

小件落物：扳手、钳牙、钻头、阀球等类落物常用工具

2）按落物难易分类

简单落物：不需要倒扣、套铣、磨铣、爆炸、切割措施，简单打捞、解卡可捞出的落物。

复杂落物：需要倒扣、套铣、磨铣、爆炸、切割等措施，作业队设备及技术力量无法处理的落物。

专题讲座一

管材和井口工具

常见的井口工具有哪些，各种的功用

专题讲座二

1钻井新技术

2现代石油钻机技术发展动向P238

3现代石油钻井装备技术发展趋势P238