钻井的八大件

钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘

钻井作业的八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统

循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出，经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。

起升系统是为起升和下放钻具、下套管以及控制钻压、送进钻具服务的，钻具配备有起升系统。 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。 起升时，绞车滚筒缠绕钢丝绳，天车和游车构成副滑轮组，大钩上升通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升。下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。在正常钻进时，通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升，下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。在正常钻进时，通过刹车机构控制钻具的送进速度，将钻具重量的一部分作为钻压施加到钻头上实现破碎岩层。

旋转系统是转盘钻机的典型系统，其作用是驱动钻具旋转以破碎岩层，旋转系统包括转盘、水龙头、钻具。 在钻井现场我们观察到的钻具包括：方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器以及配合接头等。其中钻头是直接破碎岩石的工具，有刮刀钻头，牙轮钻头、金刚石钻头等类型。钻铤的重量和壁厚都很大，用来向钻头施加钻压，钻杆将地面设备和井底设备联系起来，并传递扭矩。方钻杆的截面为正方形，转盘通过方钻杆带动整个钻柱和钻头旋转，水龙头是旋转钻机的典型部件，它既要承受钻具的重量，又要实现旋转运动，同时还提供高压泥浆的通道。

循环系统为了将井底钻头破碎的岩屑及时携带到地面上来以便继续钻进，同时为了冷却钻头保护井壁，防止井塌、井漏等钻井事故的发生，旋转钻机配备有循环系统。 循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出，经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。

动力设备。钻机的动力设备有柴油机、交流电机、直流电机，我们在钻井现场观察到的是柴油机动力。起升系统、循环系统和旋转系统是钻机的三大工作机组，用来提供动力，它们协调工作即可完成钻井作业，为了向这些工作机组提供动力，钻机需要配备动力设备。 柴油机适应于在没有电网的偏远地区打井，交流电机依赖于工业电网或者是需要柴油机发出交流电，直流电机需要柴油机带动直流发电机发出直流电，目前更常用的情况是柴油机带动交

流发电机发出交流电，再经可控硅整流，将交流电变成直流电。

传动系统。传动系统将动力设备提供的力和运动进行变换，然后传递和分配给各工作机组，以满足各工作机组对动力的不同需求。 传动系统一般包括减速机构、变速机构、正倒车机构等。由柴油机直接驱动的钻井多采用统一驱动的形式，传动系统相对复杂，由交直流电动机驱动的钻机多采用各机组单独或分组驱动的形式，传动系统得到了很大的简化。

控制系统。为了保证钻机的三大工作机组协调的工作，以满足钻井工艺的要求，钻机配备有控制系统。 控制方式有机械控制、气控制、电控制和液压控制等。钻井现场钻机上用的控制方式是集中气控制。司钻通过钻机上司钻控制台可以完成几乎所有的钻机控制：如总离合器的离合；各动力机的并车；绞车、转盘和钻井泵的起、停；绞车的高低速控制等。

井架和底座。井架和底座用来支撑和安装各钻井设备和工具、提供钻井操作场所。井架用来安装天车、悬挂游车、大钩、水龙头和钻具，承受钻井工作载荷，排放立根；底座用来安装动力机组、绞车、转盘、支撑井架，借助转盘悬持钻具，提供转盘和地面之间的高度空间，以安装必要的防喷器和便于泥浆循环。

辅助设备。为了保证钻井的安全和正常进行，钻机还包括其他的辅助设备，如防止井喷的防喷器组，为钻井提供照明和辅助用电的发电机组，提供压缩空气的空气压缩设备以及供水、供油设备等。

井

场

布

局

大

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如

下

：

钻井井场及设备示意图 1．天车 滤设备

2．井架

12．鼠洞（放方钻杆用） 22．管架

13．固定大钳

32．脱砂机

33．离心

11．鼠洞（接单根用） 21．管子坡道

31．（脱泥机）泥浆过

3．二层台 机

4．游动滑车 5．大钩

23．井架底座

14．接管用大钳 15．绞车

24．泥浆返回管线 34．泥浆泵

25．泥浆振动筛 35．干水泥储备罐

26．节流管汇

36．储水罐

6．水龙头 7．吊卡

16．指重表

17．司钻控制台 27．泥浆-天然气分离器

18．井场值班室

28．脱气装置

37．发电机

38．防喷器组

8．方钻杆

9．方钻杆补心 19．水龙带 10．方补心

20．蓄能装置

29．泥浆储备池

30．泥浆池

1.钻井上所说的一开，二开，三开是什么意思？怎么区分？

（1）第一次开钻（一开）：1. 钻表层，下表层套管，固井；2. 装井口；3. 试压；4. 防喷设备的安装。

（2）第二次开钻（二开）：1. 钻进；2. 中途测试；3. 下入技术套管并固井。 （3）第三次开钻（三开）：1. 安装井口，试压；2. 钻进，钻开油气层；3. 完井电测；4. 下生产套管并固井。

石油钻井主要设备、设施及其使用安全技术要求

石油钻井用的钻机是一套联合机组。钻机由井架、绞车、游车、大钩、转盘、钻井泵、动力机组、联动机组全套钻井设备及井控、固控设备、发电机组、液压和空气动力等辅助设备等组成。

钻机的最大井深、最大起重量、额定钻柱重量、游动系统结构、快绳最大拉力及钢丝绳的直径、起升速度及挡数、绞车功率、转盘开口直径、转盘转速及挡数、转盘扭矩及功率、泵压、泵组功率和钻机总功率等钻机的基本参数，反映了全套钻机工作性能的主要数量指标，是设计和选择钻机类型的基本依据。

因为钻机从动力机到各个工作机或井底钻具之间有着不同的能量转换方式和传递路线，它的

传动与控制系统比较复杂，因此，如何提高钻机操作的机械化和自动化水平一直是人们研究的一个重要课题。在生产过程中，钻机一般是在旷野、山地、沙漠、沼泽及水上、海上进行流动作业，其工作场所多变，要求钻机要具有高度的运移性，即拆装容易、部件的尺寸、重量都要在通用的汽车和吊车的工作范围之内，并适应在野外检修和更换易损件的要求。

一、钻机的提升系统

钻机的提升系统由绞车、井架、天车、游车、大钩及钢丝绳等组成。

(一)井架

井架由井架的主体、人字架、天车台、二层台、工作梯、立管平台、钻台和井架底座等几个部分组成，主要用于安放和悬挂天车、游车、大钩、吊环、液气大钳、液压绷扣器、吊钳、吊卡等提升设备与工具。

目前，在国内外石油矿场上使用的井架种类繁多，但就结构型式来讲，一般可分为塔型井架和A型井架两种。

塔型井架是从井架底座往上分层一次性组装完成的，依其前扇结构是否封闭，又可分为闭式和开式两类。闭式塔型井架的主要特征是：井架的横截面为正方形，立面是梯形。为了工作方便，在井架的前扇下部装有大门，因而前扇下部不能封闭，但是整个井架主体仍是一个封闭的整体结构，所以它的总体稳定性好，承载能力大。其缺点是拆装井架必须高空作业，安全系数小，拆装时间长。此类井架多用于深井钻机和海洋钻机。开式塔型井架的主要特征是：主体是由3—5段构架组成，各段均为焊接结构，段与段之间采用螺栓、销子或公母锥座螺栓等连成一体。这种井架采用分段地面拆装、整体起放和分段运输的方法，拆装方便、迅速、安全。一般多用于中深井钻机。

A型井架是从地面分段，在地面组装完成后，再用绞车、动力液压缓冲等辅助设施一次性起升完成。A型井架的主要特征是：从总体结构形式看，整个井架是由两个构架式或管柱式的大腿靠天车台和井架上部的附加杆件与二层台连接成“A”字形的空间结构，大腿前面和后面装有撑杆，以便起升和支撑井架用。A形井架的两个大腿可分为3～5段，并用螺栓连接成一个整体，因而整个井架可在地面分段拆装、分段运输和整体起放，方便而安全。由于这种井架主要靠两条大腿承载，承受载荷时能均匀分布，而每条大腿又是封闭的整体结构，所以承载能力和稳定性都较好，但其总体稳定性较差。

除了对井架要定期检测以外，井架的使用安全技术要求主要有：

(1)要经常教育职工爱护井架，合理使用井架，做好对井架的保养维护，时刻保持井架完好。井架在起升之后和下放以前，要进行彻底的检查，以证实没有部件发生变形和所有的螺栓齐全紧固并配备合适的锁定垫圈。没有办理安装质量验收和交接手续的井架不能使用。

(2)上下绞车时，必须由井队干部负责指挥，力求达到平稳施工。

(3)钻井队要定期、定人、定部位对井架进行检查和维护。定期检查要求每个白班和下套管

前各进行一次。定人检查要求每个班的井架工负责检查。定部位检查要求每个井架工各承包一部分井架结构进行检查。在风、雨多发季节，钻井队要班班对井架绷绳及绷绳坑进行检查。对天车、猴台、指梁，死绳固定器、转盘、钻机、钻杆盒大梁、立管台、二层台的固定情况，由井队安全员每周检查一次。对查出的问题，要立即组织整改。

(4)不准随便割、拆、换井架的横梁、拉筋、螺丝、卡子、零件、附件。

(5)下套管之前对井架进行全面检查、整改，钻具要分立两边矗立，尽可能使井架受力平衡。要封闭好指梁，防止大绳进入。下完套管时，若发现井架无安全保障，应立即将套管坐在转盘上，停止活动套管。

注：1500米以上钻具必须分靠井架两边，以防一边立钻具造成井架扭曲，没有猴台的立即整改安装。

(二)天车和游车

天车和游车组成提升系统的滑轮系。作为定滑轮的天车改变力的方向，作为动滑轮的游车起省力作用，减轻绞车的负荷，从而使提升系统获得很大的机械效能。

1．天车

天车一般是多个滑轮装在同一根芯轴或两根轴心线一致的芯轴上。现在的天车大都是滑轮通过滚柱轴承装在一根芯轴上。芯轴一般是双支承的，轴的直径较大，芯轴的一端或两端有黄油嘴，芯轴里有润滑油道。润滑脂从黄油嘴注入，以润滑轴承。常用的天车有TC—135、TC—130、TC—350、GF—400、TC—450、TC4—315等。

在天车工作前，必须有专人检查天车轮的灵活性。各滑轮的转动应灵活，无阻滞现象。当转动一个滑轮时，其相邻滑轮不应随着转动。所有连接必须固定牢靠，不得有松动现象。各滑轮轴承应定期逐个注满润滑脂。天车轴及天车层底座应固定牢靠；护罩和防条绳应齐全完好，固定牢靠。当出现顿钻或提断钻具等事故时，应仔细检查钢丝绳是否跳槽。滑轮槽严重磨损或偏磨时，应视情况换位使用或更换滑轮。轴承温度过高、发出噪声或滑轮不稳和抖动时，应及时采取降温措施和更换润滑脂或更换磨损的轴承。滑轮有裂痕或轮缘缺损时，严禁继续使用，应及时更换。

2．游车

游车的形状为流线型，以防起下时挂碰二层台上的外伸物。同时，游车要保证一定的重量，以便它在空载运行时平稳而垂直地下落。现在，钻机各型游车都是一根芯轴，滑轮在轴上排成一列，其结构与天车相似。常用的游车有TC—135、YC—130、YC—350、MC—400、YC—450、YC—315等。

在游车工作前，应检查各滑轮是否旋转灵活及各连接部件是否紧固。在工作时，因为每个滑轮转动圈数不一，滑轮应定期“掉头”使用，以使滑轮的磨损情况趋于平衡。每周应将游车直放到钻台上仔细保养一次。保养时应检查下列内容：各条油路是否通畅；钢丝绳是否碰磨护罩；各固定螺栓有无松动；焊接钢板的焊缝有无裂纹等。各轴承应每周注润滑油一次，注油时注至少量油

脂挤出轴承外面为止。冬季，在寒冷地区，应使用防冻润滑脂。搬运游车时，应用起重机吊挂上横梁顶部的游车鼻子，不允许放在地面上拖运。

(三)大钩

大钩是提升系统的重要设备，它的功用是在正常钻进时悬挂水龙头和钻具，在起下钻时悬挂吊环起下钻具，完成起吊重物、安放设备及起放井架等辅助工作。目前使用的大钩有两大类。一类是单独的大钩，其提环挂在游车的吊环上，可与游车分开拆装，如DG—130型大钩；另一类是将游车和大钩做成一个整体结构的游车大钩，如MC—400型游车大钩。为防止水龙头提环从大钩中脱出，在钩口处装有安全锁体、滑块、拔块、弹簧座及弹簧等构成的安全锁紧装置。为悬挂吊环和提放钻具，钩身压装轴及挂吊环轴用耳环闭锁，用止动板防止两支撑轴移动。钩身与钩杆用轴销连接，钩身可绕轴销转一定角度。常用的大钩有DC—130、DG—350、MC—400、MC—200等。

(四)绞车

绞车是构成提升系统的主要设备，是组成一部钻机的核心部件，是钻机的主要工作机械之一。其功用是：提供几种不同的起升速度和起重量，满足起下钻具和下套管的需要；悬挂钻具，在钻进过程中送钻和控制钻压；利用绞车的猫头机构上、卸钻具螺纹；作为转盘的变速机构和中间传动机构；当采用整体起升式井架时用来起放井架；当绞车带捞砂滚筒时，还担负着提取岩心筒、试油等项工作；帮助安装钻台设备，完成其他辅助工作。常用的JC—50D型绞车为内变速、墙板式、全密闭四轴绞车，JC—45型绞车是五轴绞车，JC—14．5型绞车是三轴绞车。绞车一般由绞车传动部分、提升部分、转盘驱动箱部分、控制部分、润滑部分和刹车机构等组成。

绞车的刹车机构由控制部分(刹把)、传动部分(刹车曲轴)、制动部分(刹带、刹车鼓)、辅助部分(平衡梁)和刹车气缸等组成，它的任务是控制下放速度或停止被下放载荷所带动的滚筒的旋转速度，以达到调节钻压、送进钻具、悬挂钻具的目的。为此，要求刹车装置能平稳送钻、灵活省力和安全可靠。

绞车的辅助刹车机构有水刹车和电磁刹车两种。电磁刹车又可分为感应式电磁刹车和磁粉式电磁刹车。影响水刹车制动力矩的主要因素有：水刹车尺寸愈大，则制动力矩愈大；叶片越多，则制动力矩越大；水刹车转子转速越高，则水的流量越大；水刹车内液面越高，则制动力矩越大。所以，现场一般采用分级调水位的办法，来改变制动力矩的大小。使用水刹车时的安全技术要求主要有：

电磁刹车的尺寸和外型跟水刹车类似，它跟滚筒轴的连接方法也相同。当交流电通过整流器(变成直流电)和变阻器(改变和控制电流)通至电磁刹车线圈时，线圈变成电磁铁而产生磁场，旋转的转子通过磁场，在转子里面产生涡流电，从而在线圈和转子之间产生阻力(制动力)刹车。阻力的大小直接随电流的大小而变化。司钻通过调节变阻器来控制电流的大小，改变电磁刹车的制动力矩。

防碰天车装置是控制顶天车的一套应急刹车系统。常用的防碰天车装置有两种形式：一种为重锤式；另一种为过卷阀式。重锤式防碰天车工作原理：在天车以下的适当位置通过井架安装一根直径6．4mm钢丝绳作为限位绳，其下端用一只三通气开关与重锤相连，重锤与提环相连，

提环与2．5～3mm开口相连，开口销与限位绳相连。当游车上行碰到限位绳时，重锤与提环上的开口销脱落使气开关工作，常开继气器切断高、低速离合器气源，同时高压气直接进入刹车汽缸紧急刹车，使游车不能继续上行。过卷阀式防碰天车工作原理：过卷阀固定在绞车前部滚筒上部的绞车横梁上，横梁上有滑动槽，过卷阀可在滑动槽内左、右移动。当滚筒在缠绳过程中缠至游车相应升高到某一限定的高度时，缠在滚筒上的钢丝绳就会碰上过卷阀的套筒，套筒带动球杆偏摆，使过卷阀的气路接通。一路气进入司钻控制台内的常开两用继气器，使常开两用继气器关闭，这样就切断了滚筒高、低速离合器的气源，离合器通过快速放气阀放气，使滚筒停止工作。另一路气经换向阀和快速放气阀，进入刹车汽缸，带动刹把下落，刹住滚筒，使游车停止上升，避免碰撞天车。

绞车的使用安全技术要求主要有：

(1)下钻时，为节约时间，合理地利用绞车功率，应根据大钩负荷，按规定选择合理的起升速度和挡位。

(2)链条是绞车的主要传动件，更换链条时应整盘更换。

(3)挂合换档离合器时，动作要平稳，严禁猛烈撞击。

(4)绞车传动轴未停止转动前不得改变传动方向。

(5)挂合气胎离合器时动作要平稳。

(6)在上提钻具的过程中需要刹车时，必须先摘开低速或高速气胎离合器。

(7)下钻过程中严禁用水或油浇刹车鼓，以免造成刹车鼓龟裂或刹车失灵。

(8)起下钻前应先检查防碰天车。

(9)绞车运转过程中护罩必须整齐、装牢，严禁在运转过程中从事加注润滑脂或润滑油等进入绞车内部或挨近运转部位的作业。

(10)刹把在40～50°应能刹住。在负载条件下不得调节刹带。

(11)遇到游车下放速度过慢、刹带离不开刹车毂的情况时，应设法调节，但不允许用撬杠撬刹带。

(12)每班应检查一次活绳端固定情况。

(五)钻井用钢丝绳

钻机游动系统所用的钢丝绳称为大绳。它起着悬吊游车、大钩及传递绞车动力的作用。由于钢丝绳运动频繁、速度高、负荷大，并承受弯曲、扭转、挤压、冲击、振动等复杂应力的作用。

钢丝绳按绳中钢丝捻成股和股捻成绳的方向来分，通常分为右旋和左旋两种。按丝捻成股和股捻成绳的方法来分，通常分为顺捻(股中钢丝的捻向与股的捻向相同，一般只作拖拉或牵引绳)、逆捻(股中钢丝的捻向与股的捻向相反，适用于提升设备)和混捻(钢丝绳的各股中既有顺捻，也有逆捻)三种。

钢丝绳由于承受复杂应力的作用，而且这些应力与滑轮和滚筒直径、钢丝绳结构、钢丝绳润滑和操作条件密切相关。因此，使用时要满足其破断拉力和安全系数的要求(表2—1，表2—2)。表2—1 钻井用钢丝绳安全系数表

表2—2 常用钢丝绳破断拉力表

钢丝绳有一整股断裂或在一节距上断丝数量达到报废标准时，应予以更换，见表2—3。

表2—3钢丝绳报废标准表

钢丝绳的使用安全技术要求主要有：

(1)待用的钢丝绳必须缠绕在滚筒上。倒出时必须绷紧，避免打结。弯曲的钢丝绳应用人力拉直，禁止用锤子或其他工具敲击。

(2)使用时勿使钢丝绳与井架任何部位相摩擦。

(3)切割钢丝绳时，应先用软铁丝绑好两端，再用气割或剁绳器切断。

(4)卡绳卡时，两绳卡之间的距离应不小于绳径的6倍。特殊绳头卡固，可根据情况调整距离。

(5)绞车大绳每周应检查一次润滑状态，如浸油麻芯被挤出时，应立即换用新的钢丝绳。

(6)大绳在绞车滚筒上必须始终排列整齐(最好使用钢丝绳排绳器)。

(7)大绳加载操作要平稳柔和，以减少钢丝绳所受的冲击载荷。

(8)倒大绳时，应使新绳从滚筒上旋转下放，不允许钢丝绳扭劲。

(9)井深超过2000m以后，每次下钻前，要检查大绳的断丝和磨损情况。

二、钻机的旋转系统

旋转系统包括转盘和水龙头两大部分，其主要作用是在通过钻具不断向井底传送钻井液的同时，保证钻具的旋转。

(一)转盘

转盘主要由水平轴、转台、主轴承、壳体、方瓦及方补心等组成，其主要作用是带动钻具旋转钻进和在起下钻过程中悬持钻具、卸开钻具螺纹以及在井下动力钻井时承受螺杆钻具的反向扭矩。转盘的动力经水平轴上法兰或链轮输入，通过锥齿轮转动转台，借助转台通孔中的方瓦和方补心带动方钻杆、钻柱和钻头转动；同时，方补心允许方钻杆轴向自由滑动，实现边旋转边送进。常用转盘的主要有ZP—520、ZP—271／2、MRL—271／2、ZP—445、ZP—371／2等型号。

使用转盘前，应按规定检查机油的油质、油量，并使其符合要求。转盘启动前，其锁紧装置上的操纵杆或手柄应不在锁紧位置。启动转盘前，应检查轴上的密封圈密封是否可靠、转盘链条护罩或万向轴护罩是否齐全、牢靠。启动转盘要平稳操作，启动后要检查转台是否跳动，声音是否正常。每班应至少检查一次转盘的固定情况。在钻进和起下钻过程中，应避免猛蹩、猛顿，严禁使用转盘崩扣。新转盘使用一个月应更换机油，以后每使用三个月换油一次。防跳轴承和锁紧装置上的销轴每月应至少注入一次润滑脂。

(二)水龙头

在一部钻机中，水龙头既是旋转系统的设备，又是循环系统的一个部件。它悬挂于大钩之下，上接有水龙带，下接方钻杆。在钻进时，悬挂并承受井内钻柱的全部重量，并将钻柱与水龙带连接起来，构成钻井液循环通道。

水龙头主要由固定、旋转和密封部分组成。常用的水龙头有CH—400、SL—450、SL—130、SL—135等型号。现场使用的两用水龙头，是在一般水龙头的基础上，增加了旋扣装置。旋扣装置由气马达、伸缩机构及气路系统组成，接单根时，由气马达通过齿轮带动中心管旋转。

新水龙头使用前必须按高于钻进中最大工作压力1～2MPa的泵压试压15min，以不滋、不漏为合格。水龙头在搬运过程中，中心管必须带护丝。使用前，应按油池的油尺标记加足机油，并对冲管盘根盒和上、下机油盘根盒、提环销加注润滑脂，并检查上、下盘根盒压盖、冲管盘根盒是否上紧，用链钳转动中心管，确认无阻卡后方可使用。使用新水龙头或长期停用的水龙头时，必须先慢后快，用Ⅰ档启动转盘，待转动灵活后再提高转速。对新的水龙头或修理后第一次使用的水龙头，在使用满200h后应更换润滑油。工作中，每班应检查一次油位，并使之不得低于油标尺的最低刻度线。每两个月应更换一次润滑油。工作中，应在没有泵压的情况下，每班加注一次黄油。在水龙头运转过程中，要随时检查冲管密封盘根盒处是否刺漏钻井液、机油盘根处是否溢漏机油、水龙头壳体是否温度过高(油温不得超过70℃)、冲管螺纹压帽是否上紧、鹅颈管与水龙带连接油壬是否刺漏。接单根或起钻前，应检查冲管盘根磨损情况及盘根压帽的松紧程度。快速钻进或严重跳钻时，应检查鹅颈管法兰连接螺栓的固定情况。

现在，石油钻井已部分使用顶部驱动钻井系统。顶部驱动钻井系统是集转盘、水龙头为一体，用电动钻机作旋转钻井动力，并能随提升系统而升降的钻井旋转系统，是对转盘钻井的一次重大改进。具有转盘钻无可比拟的优点，如可接立柱钻进、减少2／3的接单根时间、能倒划眼和下钻划眼、起钻时可旋转钻杆和继续循环钻井液、钻柱可顺利取出缩径井段、可以不接方钻杆即可钻过桥塞点和缩径点、上、卸扣扭矩得到控制、采用钻井电机接卸钻杆和钻进、操作人员只需打背钳、钻台上只有平稳旋转的钻杆、起下钻时在井架内任何高度的位置随时都可以将主驱动轴同钻柱上扣和关井等。

三、钻机的循环系统

钻机的循环系统主要包括钻井泵、地面管汇、钻井液净化设备等。在井下动力钻井中，循环系统还担负着传递动力的任务。

(一)钻井泵

钻井泵的作用是为钻井液的循环提供必要的能量，以一定的压力和流量，将钻井液输进钻具，完成整个循环过程。常用的钻井泵有NB—600、2PN—1258、3NB—900、3NB—1000、SJ3NB—1300、3NB—1300、3NB—1600型等，前两个是双缸双作用泵，后三个是三缸单作用泵。

目前使用最广泛的钻井泵的空气包是球形隔膜式预压空气包。空气包的作用是减小因钻井泵瞬时排量变化而产生的压力波动，使泵压平稳，保护设备不致因剧烈震动而造成损坏。空气包胶囊内要求充氮气或惰性气体，在没有氮气或惰性气体的情况下可用空气代替，严禁充入氧气或可燃气体。充气压力为最高工作压力的20％～30％。

钻井泵常用的安全阀有销钉式、杠杆销钉式和弹簧式安全阀三种。销钉式安全阀是利用不同直径的销钉来限制过高泵压的装置，当泵压达到销钉所限制的压力时，销钉被剪断，钻井液从阀的泄压口排出，泵压回零，从而起到安全保护作用。杠杆销钉式安全阀使用的销钉是同一直径，靠移动销钉在不同销孔中的位置来改变力臂距离，从而调节安全阀的压力，达到限制泵压的目的。弹簧式安全阀是利用弹簧的作用设计的一种安全阀。当泵压超过弹簧的压力时，弹簧被压缩，泄压口被打开，钻井液从泄压口排出，泵压下降。当泵压降至低于弹簧压力时，阀门在弹簧力的作用下自动关闭。调节弹簧压力的大小，就可达到限制不同泵压的目的。安全阀在安装时，所有螺丝必须安装齐全，紧固牢靠。泄水管应固定牢，并使用管径不小于60mm的无缝钢管，出口弯度应大于150°，严禁指向工人经常工作和走动的地方。安全阀销钉规格必须符合标准，不得以其他材料代替。弹簧式安全阀应按照限压标准调试合格。安全阀及泄水管不得堵塞。严禁以任何借口不装安全阀。开泵前应检查安全阀是否符合使用要求。开泵时，泵房人员必须远离安全阀及泄水管。冬季开泵前应对安全阀及泄水管进行预热。每口井开钻前，必须将安全阀拆下保养，以防锈死。对安全阀应定期校验。

开泵前，除了要检查安全阀和压力表以外，应检查各连接螺丝是否上紧，润滑油是否加够；高低压管汇各种闸门是否开关正确；皮带轮(链轮、万向轴)护罩的固定是否齐全、牢靠；冷却水(油)道是否畅通；空气包所充气体及压力是否符合要求。开泵时，必须与有关操作人员联系，确认无误操作人员要密切注意泵压表的压力变化，循环未正常前不许离开气开关。非工作人员应离开泵房。工作人员应离开危险区域。在运转过程中，要经常检查泵压表的变化，检查泵各部位有无响声，经常检查十字头滑板油孔及拉杆盘根冷却润滑流道是否畅通，观察拉杆盘根有无刺漏现象，并检查活塞和进、排水阀有无刺、漏现象。开泵后因出现故障若要修泵时，须摘开带泵离合器，挂标示牌或有专人监护气开关，以免误操作。在运转中，各轴承部位温度最高不得超过80℃。修泵时，应关闭高压闸门，防止钻井液倒流堵塞钻头水眼。

(二)钻井液净化设备

钻井液净化设备的主要作用是使从井内返出的钻井液能得到充分的净化。钻井液净化设备主要包括振动筛、旋流除砂器、离心分离机、除气器、循环罐和搅拌器等。

定子的橡胶套筒截面也是梅花瓣形的，但它比与之配合的转子多一个梅花瓣，就是通常说的多一个头。 当转子装入定子后，这两个零件的几何形状的差异形成了一系列空腔。当钻井液在泵的驱动下通过马达时，它流经转子与定子间的空腔，推动转子旋转。

单头马达的转速很高，多头马达的转速低，但多头马达的扭矩大，单头马达的扭矩小。

3，万向轴

由于马达的转子工作时做的是偏心旋转运动，而传动轴总成工作时做的时同心运动，要把这两个部件的运

动联合起来，就需要万向轴接头。螺杆钻具的万向轴采用的是两个万向接头组成一个万向轴。

4，传动轴总成

传动轴总成的作用是将马达转子的能量传给钻头，通过外壳与定子相连控制钻头的钻进方向。 传动轴总成是螺杆钻具中最要害的部位，因为传动轴总成内的轴承常常决定螺杆钻具的工作寿命，轴承组

合的功能主要有以下两个。

（1），把轴向载荷传递到钻头上，这是通过止推轴承实现的，止推轴承由钢球和包容钢球的弹性承载滚道

组成。为了提高螺杆钻具的轴向承载能力，采用的是多组止推轴承。

（2），使传动轴居中，以确保主轴平稳运转。这是通过使用径向轴承实现的。径向轴承是用弹性合成材料制成的套筒型轴承。在传动轴总成中，通常装有两个径向轴承，称为上径向轴承和下径向轴承。轴向轴承装在上下径向轴承之间。上径向轴承兼做限流器，控制一定的钻井液流过，就是靠这些少量的钻井液来润

滑径向轴承和轴向轴承的，这就是为什么使用螺杆钻具时要求钻井液的含砂量越小越好。

二，螺杆钻具型号的表示方法

新出厂的螺杆钻具它的型号都喷在定子上，这里以大港螺杆钻具标牌为主介绍如下：

G：代表高温定子 K：代表可调弯壳体 S：代表水平井专用 0：代表空心转子 1：代表改进型 2：代表短马达（挠轴） 3：代表单弯壳体 4：代表双弯壳体或弯接头

5: 代表扶正器 6：代表扶正器加单弯壳体 7：代表扶正器加双弯壳体或加弯接头

C：径向轴承是船用橡胶轴承 Y：径向轴承是硬质合金轴承 J：径向轴承是CC合金轴承

钻头最大水眼压降（Mpa） 钻具的外径尺寸（mm）

螺杆钻具的标志 马达转子头数（单头省略）

三，螺杆钻具的现场使用

1，地面检查

钻具下井前，应在钻台上按下述方法进行试验：

a．用提升短节将螺杆钻具提起坐入转盘卡瓦内，卡好安全卡瓦后携去提升短节。

b．检查旁通阀：用木棒下压旁通阀阀芯，从上部注满水，此时旁通阀应不漏，水面无明显下降，然后松开阀芯，阀芯能自动复位，部分水从旁通阀筛网中流出，这说明旁通阀完好，转子和定子的配合也完好。 c．接上方钻杆，卸去安全卡瓦，提出卡瓦，下放钻具式旁通阀筛孔处于转盘下易于观察的位置。 d。开泵：逐渐提高排量直到旁通阀关闭、马达启动为止，记下此排量（马达的最小工作排量）。不停泵上提钻具至能看见驱动接头（主轴）转动为止，观察钻具的运转情况，此时，应有少量的钻井液从驱动接头和压紧短节间隙流出。增大排量至本井准备使用排量（推荐排量内），记录下排量和泵压。停泵前应将旁通

阀筛孔位于转盘以下，停泵后片刻钻井液应从旁通阀筛网流出。

e。检查轴承间隙，待钻井液从钻具中全部流出后将螺杆钻具提出转盘面检查轴承间隙。通过将螺杆钻具提起和立着压在转盘上来测量驱动短节的上下移动值，若该值超过制造厂家所推荐的最大许用值时，应更换

轴承。 2，钻具下井

a．下放钻具及其组合应小心地控制下放速度，以防撞到砂桥、井壁台阶和套管鞋上使钻具损坏。下钻遇阻，应开泵循环，慢慢地转动钻具划眼通过。

b。对于深井和高温井，在下钻过程中要分段循环钻井液，这样可以防止钻具堵塞，或因高温造成对定子的

损坏。

c。不可顿钻和将钻具座入井底。

3，启动和钻进

a．钻具下到预先计划的井深位置，可以开泵循环，开始的排量要小，逐渐增大至准备使用排量，此时的循

环泵压（又称离井底泵压）应等于地面实验泵压加上循环压耗。

b。钻进：螺杆钻具是一种容积式马达，它的特性之一，马达所产生的扭矩与马达两端所产生的压力降成正比，钻头钻进时，随着钻压的升高，工作扭矩的增大，马达两端的压力降液成正比例的增加，循环系统压

力表能反映出该压力的增值。通过监视地面立管压力，便可以判断钻头的钻压；

钻进时的立管压力=循环泵压+钻具钻压压力降

送钻要均匀，严禁钻压大幅度变化，如遇泵压突然上升很多，是螺杆钻具被压死，应立即停泵，然后上提

钻具重新启动。

4，起钻

螺杆钻具正常时起钻与常规起钻相同，如出现钻杆内钻井液满管，是旁通阀未打开，此时应及时向环空灌

满钻井液，上下活动钻具，打开旁通阀。

四，螺杆钻具的故障分析与排除

使用任何一种井下工具，总会出现一些影响工具使用的问题，在使用螺杆钻具时，注意观察立管压力的变化，可发现和判断钻进过程中出现的许多问题。正确分析和采取适当的措施，往往可节省起、下钻所耗费

的时间和费用。

1，钻进时地面压力突然升高通常表示马达制动停转，如果马达处于制动状态，钻井液在高压下强行通过转子和定子间的空隙，对定子产生严重的刺坏，时间稍长，就会破坏转子和定子间的正常密封，造成马达失

效。如果发现这种情况，必须立即停泵，上提钻具使钻头处于自由状态。

2，钻井液中的岩屑堵塞马达、卡住轴承，也会引起立管压力升高。使用堵漏材料时，必须慎重选择颗粒尺

寸。如果钻头已提离井底的情况下，开泵的立管压力仍然很高，这就很可能时轴承被卡。

3，钻头喷嘴堵塞引起立管压力升高，钻进或循环过程中，泵压突然升高一个固定值，升后稳定不变，钻进

进尺正常，这种情况是堵塞了一个喷嘴。

4，钻进时，如牙轮卡死可能引起马达的重复制动，牙轮卡死后，钻头扭矩明显增大，且不稳定，这将造成

马达运转不正常，立管压力波动。

5，下钻到底后，在排量正常的情况下，循环泵压很低，有钻压无进尺，钻压对泵压无影响，可能是旁通阀

关不上或钻柱有严重漏失。

6，下钻到底后，在排量正常的情况下，循环泵压很低，或钻进过程中泵压突然下降一个固定值，但有钻压

就有进尺，钻压对泵压明显影响，这种情况是钻头喷嘴脱落。

7，提起钻具，泵压明显降低，加上钻压泵压升高，但无进尺，这种情况是转子脱落。

定向井测斜仪器

目前，定向井现场用的测斜仪器有；磁性单点测斜仪，磁性多点测斜仪，电子多点测斜仪，陀螺单点测斜仪，陀螺多点测斜仪。有线随钻测斜仪和无线随钻测斜仪。其中，陀螺单点测斜仪，陀螺多点测斜仪。有线随钻测斜仪和无线随钻测斜仪操作复杂，需要专业人员操作。在定向井现场应用最多的是磁性单点测斜

仪，这里注重介绍磁性单点测斜仪。

一，用途及特点

磁性单点测斜仪是目前定向井现场应用最多的测斜仪器，他的主要用途是；再定向井钻井过程中，用于测

定井眼的井斜角，井斜方位角和工具面角。通过这些数据为定向井下步施工采取措施提供依据。 磁性单点测斜仪，是一种操作简便，结构坚固的高精度测斜装置。它既可以在无磁钻铤中使用，也可以在裸眼中使用，该种仪器通过拍摄胶片，在胶片上能同时记录某一测点的井斜角，井斜方位角和工具面的方

位。这些胶片记录简单，容易阅读，并可永久性的保存。

二，磁性单点测斜仪的组成

1，外筒

磁性单点测斜仪的外筒根据功能的不同通常分两种，第一种是定向外筒组合；它包括，定向杆，抗压管（装

仪器的外筒），万向接头，扶正器，绳帽和打捞帽。

定向杆的作用是测定工具面的方位，外筒接触定向键时，依靠引鞋的作用，使引鞋的槽与定向键接触，这

样就能测出工具面（弯接头的弯曲方向）的方位。

抗压管是一个耐压的空心管，它的主要作用是给测斜仪内部元件提供一个工作场所。 万向接头也称旋转接头，它的主要作用是给该接头以下的外筒部分提供自由旋转的条件。 扶正器是一个插着扶正胶棒的短节，它的主要作用是扶正仪器外筒，是其在无磁钻铤的中间。

绳帽和打捞帽是连接钢丝绳和打捞用的。

定向外筒组合是定向和扭方位时用的，它的作用是测定测点的井斜角，井斜方位角和工具面（弯接头的弯曲方向）。测工具面角靠的是定向杆下边的引鞋装置。定向测斜时罗盘（有的称为角单元）是挂在定向杆上

的。

第二种外筒组合是正常测斜外筒组合，它是把定向外筒组合中的定向杆换成减震器并加一定的加长杆组成。这种外筒组合只能测井斜角和井斜方位角。它测斜时测斜仪器（也称内筒）是挂在抗压管内的。这种

组合的抗震性能较好，可进行投测。

2，内筒

单点测斜仪的内筒是相对外筒而言的，所谓的内筒实际是单点测斜仪器，也就是测斜的部分。 单点测斜仪的内筒主要有四部分组成，它们是电池筒，定时器，照相机和罗盘（也称角单元）。下面分别介

绍这四部分的功能及要求；

（1），电池筒

顾名思义电池筒是一个装电池的装置，由于单点测斜仪的工作状况比较复杂，对电池筒的要求非常高，主

要是防震，在强烈震动下不能断电。

‘Ρ’型单点测斜仪常用电池筒内装2号电池3节，个别定时器装2号电池4节。

‘E’型单点测斜仪常用电池筒内装5号电池3节。

由于单点测斜仪的电池筒是一个装电池的专用设备，为了提高电池筒的使用性，提高质量，市场上已有厂

家将电池筒和充电电池容为一体，效果很好。

（2），定时器

单点测斜仪定时器的作用是；在规定的时间内，接通电路，给照相机供电，使照相机按规定的时间暴光，

暴光完毕后，再关闭整个电路。

单点测斜仪定时器根据控制时间原理的不同，见到的有机械定时器，电子定时器，运动传感器定时器和无

磁传感器定时器四种。目前在现场使用最多是电子定时器。下面分别介绍这几种定时器；

a,机械定时器

机械定时器是早期的定时器，现在市场上已很少见，它就是一个带凸轮的机械时钟。由于体积的限制机械

时钟的定时都比较短，操作也不方便，现在已很少使用。

b,电子定时器

电子定时器是通过电子元件的工作来控制时间，其精度高，可控制的时间长，操作简便，所以被广泛采用。 电子定时器有靠开关选钮定时的，也有数字显示的。

C,运动传感器定时器

运动传感器定时器是通过测量自身的运动状况来控制电路的开启与关闭。一般设置是电路启动后4分钟，仪器进入自身测量状态，当它测量的结果认为仪器本身连续30秒处于静止状态时，便接通照相机电路，进

行单点照相，然后关闭电路。

D，无磁传感器定时器

无磁传感器定时器是通过测量仪器周围的磁通量来控制电路的开启与关闭。一般设置是仪器进入无磁钻铤

内60秒（或80秒）后，便接通照相机电路，进行单点照相，然后关闭电路。

（3），照相机

单点测斜仪的照相机装卸胶片，可以在露天进行，不需要暗室，这些工作由仪器本身和它的附件来保证。 单点测斜仪照相机装有三个灯泡，当灯泡亮时，光线通过不用调整焦距的镜头将罗盘上井斜数据和方位数

据投影到胶片上感光成象。 （4），罗盘（也称角单元）

罗盘是磁性单点测斜仪的最主要的部件，它是将罗盘和测角指示装置密封在一个充满透明液体的圆形筒里

而构成。它能准确的指示出井斜角和方位角，若与定向杆配合使用，可测出井底弯接头键的方位。

罗盘常见的有三种规格，既0~10度；0~20度；15~90度

三，磁性单点测斜仪的技术指标

1，测量范围 （1） 井斜角，0~90度 （2） 井斜方位角，0~360度 （3） 工具面角，0~360度

2，测量精度

（1），10度罗盘，方位误差0、5度；井斜误差0、2度 （2），20度罗盘，方位误差0、5度；井斜误差0、2度 （1），90度罗盘，方位误差0、5度；井斜误差0、25度

3，允许最高工作温度

常规仪器工作温度100度，一般地区3000米以上井深不用加隔热套。加隔热套的仪器据说明书介绍能达

到260摄氏度，实际使用中五千多米没问题。

4，仪器外筒允许耐压

常规的多是70Mpa，也有140Mpa的。

43，斜口管鞋定向法

是一种井下定向法，通过测斜仪器（如单点照相测斜仪）下部的斜口管斜使仪器坐在标记井下造斜工具面

的定向键上，由测斜仪直接测出造斜工具面角，而后转动钻具把造斜工具面转到预定方位上。

44，扭方位

调整井眼方位的工艺过程。

45，工具面

造斜工具弯曲角所决定的平面称为工具面。

46，工具面角

反映造斜工具面所在的相对位置的参数。它有两种表示方法：高边工具面角和磁性工具面角。

47，井眼高边

过井底井眼轴线的铅垂面与井眼截面的交线的上倾方向为井眼高边。

48，高边工具面角

高边所在的铅垂面与工具面的夹角。又称重力工具面角。

49，磁工具面角

以磁北方向线为基准量度的工具面角，即工具面平面与井底平面的交线在水平面上的投影线同磁北方向线

之间的夹角（按顺时针计算）。

50，装置角

在使用造斜工具定向和扭方位时，为了得到预期的新井眼，钻进中设置或保持的工具面角。

51，动力钻具反扭角

由井底动力钻具反扭矩产生的扭转角。

52，井眼方位漂移

由于地层和钻头旋转等原因的影响而产生井眼方位的变化。

53，造斜

利用造斜工具钻出一定方位的斜井段的工艺过程。

54，增斜

使井斜角不断增加的工艺过程。

55，降斜

使井斜角不断减小的工艺过程。

56，稳斜

使井斜角保持不变的工艺过程。

57，下部钻具组合

控制钻头轨迹的，接近钻头的那部分钻柱。

58，倒装钻具组合

在钻头或动力钻具之上，接加重钻杆（或承压钻杆），加重钻杆之上接钻铤的钻具组合。

59，井斜变化率

单位长度井段井斜角变化值。通常以相邻两测点间的井斜角变化值与两测点间井段长度的比值来表示。

60，方位变化率

单位长度井段方位角变化值，通常以相邻两测点间的方位变化值与两测点间井段长度的比值来表示。

61，全角变化率

单位井段长度井眼轴线在三维空间里的角度变化。又称狗腿严重度。

62，造斜率

表示造斜工具的造斜能力大小的指标。

63，侧钻

在已钻的井眼内，另钻新井眼的工艺过程。

64，定向要素

定向井基本要素，包括井斜角，方位角和井深。

65，井斜角

井眼轴线上某一点的切线（钻进方向）与该点铅垂线之间的夹角。

66，方位角

井眼轴线上某一点的切线（钻进方向）在水平面上投影线，与真北方向线之间的夹角（沿顺时针方向）。

67，测深

自钻机转盘面（参照点）至井内某测点间的井眼轴线的实测长度。

68，垂深

井眼轴线上某点至井口转盘面所在水平面的垂直距离。

69，测点

在井内某处进行定向井参数测量的井深。

70，平衡正切法

此法假设相邻两测点间的井眼轴线是一条折线，折线的上下两半段长度相等，上半段各点的井斜角和方位

角与上测点相同，下半段各点的井斜角和方位角与下测点相同。

71，平均角法

此法假设相邻两测点的井眼为一直线，该直线的井斜角和方位角等于两测点井斜角和方位角的算术平均值。 72，曲率半径法

此法认为相邻两测点间的井眼轴线为一空间曲线，该段曲线在其两端点处与上，下两测点处的井眼方向线相切，并且该段曲线在垂直投影面上的投影和在水平投影面上的投影各是一段曲率不变的圆弧；又称圆柱

螺线法。 73，最小曲率法

此法假设两测点间的井段是一段斜平面上的圆弧，圆弧两端点处与上下两测点处的井眼方向线相切。

74，井身垂直投影图

实钻井眼轴线在设计方位线所在垂直平面上的投影。

75，井身水平投影图

井眼轨迹投影到井口所在平面上的图。

76，水平位移

井眼轨迹上某测点至井口垂线的距离，称为该点的水平位移；又称闭合距。

77，视平移

水平位移在设计方位线上的投影长度。

78，闭合方位角

真北方位线与水平位移方向之间的夹角。

79，靶心距

井眼轨迹偏离目标点的距离。 80，丛式井水平投影图

平台上所有井的井眼轨迹在水平面上的投影图。

81，丛式井垂直投影图

平台上所有井的井眼轨迹在某铅垂面上的投影图。

82， 安全圆柱防碰扫描图

表示参照井（或正钻井）井眼轴线距邻井井眼轴线的距离及其方位的平面投影图。

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