石油钻采机械 试卷 复习资料 含答案

石油钻采机械试题

一．石油工程

1.地层流体？

答：地层中的油气水称为地层流体。

2.天然气的主要成分？那种成分最多？

答：主要组成：甲烷（CH4）、乙烷（C2H4）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）。甲烷含量最多。

3.石油的主要成分？那种最多？

答：烃类（碳氢化合物）：包括碳、氢、氧、硫、氮等元素，占80％；非烃类：包括氧、硫、氮等元素。

4.有杆泵和无杆泵采油的工艺原理有什么主要区别？代表的设备有哪些？

答：无杆采油不需要用抽油杆传递地面动力，而是用电缆或高压液体将地面的能量传输到井下带动井下机组把原油抽到地面。无杆抽油设备：水力活塞泵，电动潜油离心泵，电动螺杆泵。有杆采油主要是动力机通过减速箱，曲柄连杆机构和游梁等，将高速旋转运动变为往复运动，通过悬绳器，光杆和抽油杆带动有游动阀的柱塞，在深井泵筒中往复运动完成抽油。主要设备：抽油机，抽油泵，抽油杆。

5.油井清蜡技术常用的油哪些？

答：机械清蜡，热载体循环清蜡，电热清蜡，化学清蜡。

6.油井防砂技术有哪些？

答：滤砂管防砂，防砂卡泵防砂，绕丝筛管砾石充填防砂，小直径气砂锚防砂，化学防砂。

7.提高钻进速度的主要技术措施有哪些？（影响因素）

答：“钻速”——通常指机械钻速，即在纯钻进周期内每小时钻进的米数。影响钻速的因素很多，除了组织因素和人的因素之外，主要有：地层特性、钻机性能、泥浆性能、钻头类型、钻压、转速以及水力因素。

8.环空返速是不是越大越好？

答：“小排量、低返速”可以降低循环管路压力降，提高钻头压力降；但是，携带岩屑能力差；反之，环空返速大，则循环管路压力损失大，而且对井壁冲刷严重，可能引起井壁不稳定。所以环空返速的控制，要依据地层的复杂性、钻井液的性能和钻机能力。

二．石油钻机

1.石油钻机？主要包括哪些系统和主要设备？

答：石油钻机是用于石油天然气钻井的专业机械，是由多台设备组成的一套联合机组。

包括：十大部分1、起升系统－2、旋转系统－3、循环系统－4、动力系统－5、传动系统－6、控制系统－7、底座－8、井控系统－9、辅助设备－10、钻台操作设备

2.钻机的三大工作组件？驱动机组的组合形式不同，可以分为哪几种驱动？

答：绞车，转盘，钻进泵三大工作机组。柴油机直接驱动、机械传动；柴油机发电机组驱动、电气传动；；SCR、VFD；液压驱动、传动；复合驱动

3.钻机的机械传动主要有哪几种？各有什么特点？

答：钻机的机械传动有：齿轮，胶带，链条：

齿轮传动允许线速度高，体积小，结构紧凑，方向轴结构简单，紧凑，维护保养方便，互换性好；胶带传动时传动柔和，并车容易，制造容易，维护保养方便。链条传动：传动功率大，结构紧凑，寿命长，适合于各级井深钻机.

4.钻机的主要参数有哪些？

答：名义钻深范围，最大钩载，绞车额定功率，单台钻井泵功率，游动系统绳数。

5.最大钩载？主要用于哪些工况？

答:最大钩载：钻机在规定的最多绳数下起下套管、处理事故或进行其它特殊作业时，大钩不允许超过的载荷。是大钩允许的最大静载荷。

发生工况：1、发生动载时，钩载为静动载之和；2、处理卡钻事故；3、下套管；4、下套管遇阻时，上提下放.

6.名义钻井深范围？

答：名义钻深范围：指钻机在规定的钻井绳数下，使用规定的钻柱时，能够达到的经济钻井

深度。是我国钻机主参数。依据4 1/2″、5 ″两种钻杆柱尺寸确定。

7.钻机型号表示？

答：钻机型号：ZJ-1-2-3 1表示钻机级别；2表示钻机特点：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，自行或车装钻机为T。3表示厂家代号及改型序号。

9.转盘的主要功能？主要结构组成、主要参数?主轴承和辅助轴承分别承受什么载荷?

答：转盘功能：（1）旋转钻具，传递足够大的扭矩和必要的转速；（2）下套管或起下钻时，承受全部套管或钻具重量；（3）完成卸钻头、卸扣，处理事故时倒扣、等辅助

工作；（4）井下动力钻具钻井时，转盘制动承受反扭矩。转盘的结构组成：（1）水平轴总成；

（2）转台；（3）主、辅轴承；（4）壳体。特性参数：通孔通径：转台通径＝一开钻头最大直径＋10mm；最大静负荷：匹配于钻机最大钩载；最大工作扭矩：最低工作转速时达到的最大工作扭矩；最高转速：轻载下的最高转速，一般为300r/min。主轴承起承载和承转作用，辅助轴承起径向扶正和轴向防跳作用。

10.刹车装置的类型有哪些?个有什么作用？

答：主刹车：盘式刹车，带式刹车。作用：下钻、下套管作业时：刹慢或刹住滚筒；控制下放速度；悬持钻柱。正常钻井时：控制滚筒转速，调节钻压，送进钻具。

辅助刹车：水刹车，电磁涡流刹车，作用:控制下钻速度.

11.游动系统的效率与哪些因素有关?起升和下钻时的效率是否相等？

答：与滑动轴承的摩擦阻力和通过滑轮时的弯曲阻力及钢丝绳的损耗有关。不相等。

12.快绳的拉力计算？

答：起钻时：Pf = Qt/Z /ηt 下钻时：Pf = Qt*ηt/Z

13.起钻过程分为那几个阶段?

答：加速，匀速，减速。

14.钻机设计时绞车档位是否越多越好？绞车档位与绞车形式的关系？一般为几档？

答：由档数越多功率利用率越高，但是绞车结构越复杂。由φmax=e/（e + 1）可知档位越高利用率变化也不明显所以不是越多越好，一般实用的档数少于6个。

15.起下钻过程中，天车个滑轮的转速是否一样？实际中应该注意些什么？

答：钢丝绳速度由快绳侧至死绳侧依次为：

v ' = v '1 = 6 v = zv

v ' 2 = v '3 = 4 v

v ' 4 = v '5 = 2 v

v ' n = v ' z = v d = 0天车滑轮的切向速度V″和转速n 依次为：

v"1 = zv, v"2 = 4v,v"3 = 2v

1、起钻时，快绳侧的滑轮转速要比死绳侧的高数倍；

2、快绳侧的钢丝绳的弯曲次数要比死绳侧钢丝绳多出数倍；

注意事项：检修、倒换——寿命均衡，设计依据——快绳工况；快绳侧钢丝绳提前疲劳——检查、补充新绳。

16.为什么游动系统中快绳侧的钢丝绳会提前疲劳？

答：同上题的后两点。

17.无

18.起下钻运动学公式M1-M2=Jｄｗ／ｄｔ，试解释各项的含义？

答：M1——主动力矩，M2——负载产生的阻力矩，J——工作件折算的转动惯量

ω——转轴角速度，Jｄｗ／ｄｔ——惯性力矩。

１９．无

２０在选择柴油机功率时，绞车和钻井泵分别按什么工况标定功率？为什么？

答：1、典型工况

1）起升作业时驱动绞车功率在0－100％范围内周期性变化。每提升一立根负载时间不长，工作是断续的即间歇受载。2）钻进时驱动钻井泵，或同时驱动钻井泵和转盘。接近或达到满功率运行，速度不变或变化很小。持续工作，每次可达10小时以上。2、功率标定

1）起升功率Ｎ与转速ｎ起升时驱动绞车。Ｎ取国际规定的12ｈ功率值，ｎ取额定转速；

2）钻进功率Ｎ与转速ｎＮ和ｎ取国标规定的持续功率，ｎ取经济转速。

２１．柴油机的１２人功率和持续功率那个大？

答：１２人功率大》

22．柴油机的外特性主要表示什么特性？表明哪些参数与柴油机的转速有关？

答：外特性：供油量最大时，性能参数Ne、Me、ge、GT随n变化的规律性。1）指明不同转速下的N、M、g。2）指明相应的经济转速、适应系数K和合理的工作转速范围。

23．钻机常用的传动类型有哪些？

答：并车，倒车，减速与变速，转换方向，带辅助调速的传动方案。

24．为什么柴油机作为钻机动力比较合适，试简述？

答：柴油机驱动特点1、具有自持能力，不受地区限制；2、系列化，“积木式”组合，满足不同功率的需要；3、驱动平稳，有一定的过载性能；4、移运性好，适于野外流动作业。

25．电驱动钻机中，直流电动机的励磁方式有哪几种？

答：有：并励，串励，它励，复励。

26．电驱动钻机中，直流电动机的励磁方式更希望采用并励还是串励，为什么？

答：并励，因为1.串励调速性好，但是低载时容易出现超速，而且串励调速特性不适应钻井泵工况2.它励电机容易实现反转，控制掉接容易，配置一定的机械变速能够很好地适应绞车工况。

27．直流电机人为特性是针对那种励磁方式的直流电机而言？钻机驱动的直流电机人为特性是通过那些参数实现调速的？答：从安全考虑，石油钻机中普遍应用并励（它励）电动机，为了实现并励电动机调速，就

必须采用人为特性（调速）。有三个方面的调节可以调速1、电枢串电阻；2、供电电压；3、减弱磁通．

28．试列举三种以上井架类型？当前陆地上钻机使用最多的井架是哪种？

答：塔型井架，前开口井架，A型井架，直立套装井架。最多的是前开口井架

29.井架的有效高度？

答：指钻台到天车梁底面的垂直高度。

30.双升式底座与旋升式底座有哪些区别？深井，超深井更要选择哪种？

答：双升式结构井架底座由上船、下船、四连杆等主要件组成。旋升式结构井架底座分为前台和后台，后台与双升式结构类似，结构为上船、下船、连杆、销轴连接。不同的是，井架大腿底板置于后台下船顶面。低位安装，首先起升井架，然后利用绞车将后台底座起升到位，最后起升前台底座。旋升式底座广泛应用于深井和超深井钻机、固定式海洋平台钻机。如7000m、9000m和2000m钻机。

31.底座的结构类型主要有哪几种？至少列举三种，分别叙述其优缺点？

答：1、块装结构井架底座：块装结构井架底座是有多个片状结构通过销轴拼装而成。

底座结构复杂、内部空间狭小；底座拆装工作量大；不适应于高钻台底座。

2、箱式结构井架底座：是有多个箱体结构搭接而成。箱式结构底座稳定性好，箱体内部可以容纳设备和工具，充分利用空间；拆装工作量大，尤其是高钻台底座拆装困难；适应于海上平台钻机（钻机搬家少，稳定性要求高）。

3、双升式结构井架底座：双升式结构井架底座由上船、下船、四连杆等主要件组成。

优点：底座结构分块少，低位安装，整体起升，销轴连接，移运性好；底座内空间大、通透，安全性好；适应于任意高度设计、制造。

缺点：1、先起升井架，后起升底座，底座起升负荷大；2、自升式底座稳定性较其它结构底座差；3、井架大腿置于底座上船顶平面（钻台平面），井架稳定性差。应用：自升式结构井架底座适应于中深井、深井钻机。当前，我国4000m、5000m 钻机和部分7000m钻机，尤其是电驱动钻机普遍使用该型结构底座。

4、旋升式结构井架底座：优点：1、井架大腿低位安装，整体稳定性好；2、底座结构分块少，低位安装，整体起升，销轴连接，移运性好；3、底座内空间大、通透，安全性好；

4、适应于任意高度设计、制造。

缺点：1、底座分前后台面，需要两次起升到位，起升井架、后台、前台需要两次倒换钢丝绳，操作劳动强度大于自升式底座；2、底座结构较自升式复杂，重量也大些。

32.除砂器的离心力场与离心机的离心力场有什么不同?

答：

33.螺旋沉降式离心机的排杂原理？

答：离心机分离的核心部件由转鼓和螺旋输送器组成，转鼓和螺旋输送器之间存有少量间

隙，采用行星差速器驱动，使得二者之间维持一定的转速差，泥浆经空心轴经入转鼓，转鼓高速旋转，形成离心力场，使得泥浆实现固液分离，固相在螺旋输送器的作用下推向固相排出口，液相在压力作用下从液相排出口排出。

34.解释底座高度与底座净空高度,为什么要求底座净空高度？

答:底座高度：底座上平面与地面之间的高度。底座净空高度：底座下平面与平面之间的高度。因为要保证井口设备安装空间。

35.机械采油设备可以分为哪几类？

答：分为有杆抽油设备和无杆抽油设备。

36.有杆采油和无杆才油的动力传动方式有什么不一样？

答：无杆采油不需要用抽油杆传递地面动力，而是用电缆或高压液体将地面的能量传输到井下带动井下机组把原油抽到地面。有杆采油主要是动力机通过减速箱，曲柄连杆机构和游梁等，将高速旋转运动变为往复运动，通过悬绳器，光杆和抽油杆带动有游动阀的柱塞，在深井泵筒中往复运动完成抽油。

37.有杆采油装置中的“三抽”指的是？

答:抽油机、抽油杆及抽油泵（三抽）。

38.游梁式抽油机通常分为几类？个有什么优缺点？

答：1、常规型游梁式抽油机；2、前置型游梁式抽油机；3、异相型游梁式抽油机4、双驴头型游梁式抽油机。前置型游梁式抽油机：特点：1、平衡效果好。实际静扭矩始终为正值，

减速齿轮无反向载荷；2、光杆最大载荷减小。曲柄上冲程转角大于下冲程转角（195°/165°），上冲程惯性载荷小；3、节能效果好。异相曲柄型游梁式抽油机：特点：1、减速箱静扭矩减小（40％～60％），扭矩峰值变化幅度小。连杆与游梁间的夹角几乎始终垂直；2、光杆最大载荷减小。与前置式相似，由于存在曲柄偏移角，使得上冲程转角大于下冲程转角（192°/168°）；3、井口操作范围大。曲柄远离井口；安全4、容易实现常规抽油机改造。异相曲柄抽油机在结构形式上与常规型抽油机相类似。

39.额定悬点载荷？

答：额定悬点载荷：悬绳器悬挂光杆处承受的光杆拉力的额定值。KW

40.光杆最大冲程？

答：光杆最大冲程是光杆能获得的最大位移。M

41.减速器额定扭矩？

答：减速器额定扭矩：减速器允许输出的最大扭矩，kN.m；

42.游梁式抽油机的平衡方式通常有哪几种？标准中的代号是什么？

答：B－曲柄平衡，Q－气平衡，Y－游梁平衡，F－复合平衡

43.游梁式抽油机悬点运动规律是近似为那两种机构分别得出的其运动方程？

答：1、简化为简谐运动时悬点运动规律：A点的位移sA为：s A =a s B/b =a r (1 ? cos ωt )/b，A点的速度为：v =ds A/dt=a ωr sin ωt/b，A点的加速度为：a A =dv A/dt=awwr cos ωt/b；2、简化为曲柄滑块机构时悬点运动规律：

44.无

45.上冲程和下冲程时液柱载荷对旋点载荷的影响？

答：上冲程中，游动阀关闭，作用在柱塞上的液柱引起的悬点载荷为：Wl = ( f p ?f r ) Lρl g f p －柱塞截面积在下冲程时，由于游动阀打开，固定阀关闭，液柱载荷通过固定阀作用在油管上，而不作用在悬点上。

46.有杆采油系统中，冲程损失指的是什么？为什么会产生冲程损失？试解释上下冲程中冲程损失的原因？

答：冲程损失时抽油机的冲程与泵的有效冲程之差S损=Smax-S油泵；由于液体载荷的转移造成的油杆，抽油杆弹性变形长

度。上冲程开始时，活塞以上液体载荷转移到抽油杆上，造成油管受力减小而缩短和抽油杆柱受力增加而伸长的长度。下冲程开始时，液体重量转移到油管上造成的抽油杆受力减小而缩短和油管受力增加而伸长的长度。

47.游梁式抽油机平衡和不平衡时减速器的扭矩特征？

答：平衡和不平衡时减速器的扭矩特征：平衡时，上下冲程的载荷几乎相等，工作循环中的最大扭矩比为平衡时大大减小，电动机基本上做正功。

48.游梁式抽油机为什么要做平衡设计，平衡的基本条件是什么？

答：原因：上、下冲程中电动机承受的载荷相差很大，上冲程电动机承受全部载荷；下冲程电动机处于发电状态；悬点运动速度和加速度的变化。结果：抽油机必须采取平衡措施，尽可能消除负功，使得电动机在上、下冲程过程中负载接近相等。平衡的基本条件：上、下冲程时，电动机都做正功，且做功相等。

49机械平衡（复合平衡）游梁式抽油机种哪些件事在下冲程过程中可以储能？

答：游梁平衡重，曲柄平衡重，游梁自重，曲柄自重。

50链条抽油机的悬点运动规律与游梁式抽油机的运动规律是否相同？使用速度和转角的关系做简要说明？

答：V=dsa/dt=a*wrsinwt/b

51有杆抽油机系统中，基本型抽油泵有哪几种？我国常用的是那一种？

答：管式泵，杆式泵，套管泵。常用的是管式泵。

52杆式泵和管式泵各有什么优缺点？

答;管式泵优点：泵筒和柱塞直径大，可以获得较大的产液量，缺点：检修工作量大，需要起出抽油杆和泵筒。

杆式泵优点：只要提起抽油杆，就可以提起内工作筒及其内的柱塞和游动阀、固定阀等全套抽油装置，检修方便。方便于过油管作业，缺点：泵径小，产量小。

53.杆式抽油泵可以分为哪两种？

答：分为定筒杆式泵和动筒杆式泵。