钻探设备概论资料
钻探工程概论(中国地质大学)
钻探工程概论（中国地质大学）1.根据岩石的变形特性，图示说明岩石的三种类型。
弹塑性岩石弹脆性岩石高塑性和高孔隙性岩石弹脆性岩石（花岗岩、石英岩、碧石铁质岩）在压头压入时仅产生弹性变形，至A点最大载荷为Pmax处便突然完成脆性破碎，压头瞬时压入，破碎穴的深度为h ［图 (a) ］。
这时破碎穴面积明显大于压头的端面面积，即h/δ＞5。
弹塑性岩石（大理岩、石灰岩、砂岩）在压头压入时首先产生弹性变形，然后塑性变形。
至B点载荷达Pmax时才突然发生脆性破碎［图 (b) ］。
这时破碎穴面积也大于压头的端面面积，而h/δ=2.5～5，即小于第一类岩石。
高塑性（粘土、盐岩）和高孔隙性岩石（泡沫岩、孔隙石灰岩）区别于前二类，当压头压入时，在压头周围几乎不形成圆锥形破碎穴，也不会在压入作用下产生脆性破碎［图(c)］，h/δ=1。
2.什么是岩石破碎的体积破碎？岩石的变形破碎形式表面破碎疲劳破碎体积破碎表面破碎：切削具与岩石的接触压力远远小于岩石硬度，切削具不能压入岩石。
切削具移动时，将研磨孔底岩石，岩石破碎是由接触摩擦功引起的，研磨的岩石颗粒很小，钻进速度低。
这种变形破碎方式称为岩石的表面研磨，这个区称为表面破碎区。
疲劳破碎：切削具上的轴向载荷增加，但接触压力仍小于岩石硬度，可使岩石晶间联系破坏，岩石结构间缺陷发展，特别是孔底受多次加载产生的疲劳裂隙更加发展，于是众多裂隙交错，仍可产生较粗岩粒的分离，这种变形破碎方式称为疲劳破碎，这个区称为疲劳破碎区。
体积破碎：切削具上的载荷继续增加，接触压力大于或等于岩石硬度，切削具可有效地切入岩石，结果是：切削具在孔底移动时不断克服岩石的结构强度，切下岩屑，这种变形破坏方式称为体积破碎，这个区称为体积破碎区。
体积破碎时，会分离出大块岩石，破碎效果好。
3.什么是岩石的各向异性？对钻进有哪些影响？岩石在不同方向上表现出不同的强度值称为岩石的各项异性。
岩石的各向异性分为两种：一种是由于微裂缝的存在以及在不同方向上的排列，分布不同而导致的，这种各向异性会随着岩石的应力变化而变化，可称为应力各向异性；另一种是由于岩石颗粒的定向排列引起的，这种岩石的各向异性不会随着岩石的应力变化而改变。
石油钻机概论.
4．按主传动副类型分（从动力并车角度分类） ① 胶带并车传动—胶带钻机；J ② 链条并车传动—链条钻机；L ③ 锥齿轮—万向轴并车传动—齿轮钻机C。 5．按地区和用途分 海洋钻机；浅海钻机（适用与0~5m水深或沼泽地区）； 陆地常规钻机；丛式井钻机；沙漠钻机；直升机吊运钻 机； 小井眼钻机（指 90% 井身直径小于 7” 或 70% 井身直径小 于5”的井。小钻机易运、钻速高、套管小、成本低。液压驱 动、配顶驱钻井装置、自动化高）； 连续柔管钻机（连续柔管代替单根钻杆，有绕管的卷筒 。成功地用于作业机，如冲洗、人工举升、测井和射孔、挤 水泥、井下扩孔、防砂及酸化增产。钻井配合井下动力钻具 。）
处理事故时，造扣、倒扣(上提)。
（2）转盘的结构 ①水平轴总成—传递动力 水平轴；小伞齿轮；轴承；输入链轮；制动装 置(制动棘轮)
②转台总成—驱动方钻杆
转台；大伞齿轮；主轴承；防跳轴承；方瓦；
方补心；泥浆密宫密封装置。
③壳体—连接，储油润滑（靠小锥轮旋转带油 ）
2. 水龙头 （1） 水龙头的作用 ①承重—承受钻柱重量 ②旋转—支承旋转的钻具 ③耐压—输送高压泥浆 （2） 结构组成与特点 ①承重部分：提环；壳体 ②旋转部分：中心管总成 主轴承，防跳轴承；扶正轴承（2个） ③轴承布置 两扶正轴承分置于主轴承两边（图2-2间距大，扶正好）。 ④耐压： 鹅颈管；冲管总成 冲管总成为快卸密封结构（易损件） 浮动冲管（工作时不转动，有轴向窜动。），Y形液压自密 封、快卸结构（参见图3-14）。
第三节 钻机基本参数
一、基本参数 反映钻机工作性能的数量指标称为基本参数。 钻机基本参数十个： L（名义井深）； Qmax（最大钩载）；Qds（最大钻柱重）； Ndr（绞车功率）；
Z（Zmax）有效绳数；dw（钢绳直径）；
第2章 石油钻机概论
压井管汇
八大部件：绞车；转盘；
水龙头；大钩；游车；天 车；钻井泵；井架 十大部件：加—柴油机； 联动机组。
第二节 钻机分类与特点
一、分类
1． 按井深分
浅井（≤1500m）； 中深井（1500~3000m）； 深井（3000~6000m）； 超深井（6000~9000m）； 特深井（9000m以上） 机械驱动钻机（MD） 电驱动钻机（ED）。 单独驱动（各主要机组单独驱动） 统一驱动。
八、辅助设备
组成：
供气、供水、供油、供暖设备 辅助发电设备 井口防喷设备 钻鼠洞设备 辅助起重设备 ……
防喷器
Blowout Preventer（BOP） 功能：钻井过程中，钻井液柱静液压力小于地层流 体压力时，地层流体将进入井眼，引起井涌，此时 需要采用防喷器来防止井喷 种类：闸板、万能（环形）、旋转 要求：
q—钻柱线密度（单位长度质量）， g ≈ 10 L —最大井深，km。
3. 绞车输入功率 Ndr
输入轴最大功率，也称额定功率，绞车主参数
N dr
tbdr
Q1V1
V1—起升I档速度，（0.4～0.6m/s）； t —游动系统效率； b—滚筒轴传动与缠绳效率； dr —输入轴至滚筒前，传动效率。 Q1—起升I档游系载荷kN。 Q1= Qds+10 Gt Gt—游车、大钩、吊环、吊卡、钢绳的固定重量,t。
钻机的组成
旋转系统设备 循环系统设备
起升系统设备
动力驱动系统 传动系统设备 控制系统和监测仪表 钻机底座
钻探设备资料
钻探设备
钻探设备是用于地质勘探和工程勘测中的重要工具。
它们能够帮助工程师和地
质学家获取地下岩层和地质构造信息，以支持各种建设项目的规划和实施。
钻探设备通常包括各种类型的钻机、钻头、管柱等组成的系统，能够在不同类型的地质条件下进行钻探工作。
钻探设备的分类
钻探设备根据其工作方式和用途可以大致分为手持钻机、旋挖钻机、振动钻机
等多种类型。
手持钻机适用于较小规模的勘测工作，操作简便灵活；旋挖钻机适用于大型工程施工中对地下岩层的取样和勘探；振动钻机则主要用于土壤和软岩层的勘探。
钻探设备的工作原理
钻探设备通过旋转或震动等方式，使钻头在地下岩层中进行切削或冲击，从而
获取地下岩石样本或清理孔内泥浆。
在钻探作业中，通常还需要使用管柱来保持钻孔的稳定，并在必要时进行灌浆或压实操作。
钻探设备的应用领域
钻探设备广泛应用于地质勘探、石油天然气开采、地下水勘测、桥梁隧道工程
等领域。
在石油勘探中，钻探设备是获取地下油气信息的主要手段；在地下水资源开发中，钻探设备则能够帮助确定地下水层的分布和特性。
钻探设备的发展趋势
随着科学技术的发展和对地下资源勘探需求的增加，钻探设备的性能和功能不
断提升。
未来的钻探设备可能会采用更多智能化技术，提高自动化程度和勘探效率。
同时，环保和节能也将成为钻探设备发展的重要方向，推动其向更加清洁和高效的方向发展。
结语
钻探设备作为地质勘探和工程勘测中不可或缺的工具，扮演着重要的角色。
通
过不断的技术革新和应用拓展，钻探设备将在未来更好地服务于各类勘探工作，并推动地下资源的合理开发和利用。
第二讲 钻探设备工具管材及操作
第二讲钻探设备、工具、管材及操作第一部分：岩心钻探设备一、钻探设备组成表岩芯钻探设备组成表组成功用钻机带动钻具破碎岩石，完成钻进工作，并通过升降机完成起下钻具工作。
泥浆泵向孔内输送冲洗液，用以清洗孔底，冷却润滑钻头、钻具，输送岩芯，还可作为液动钻具动力源装置。
钻塔用于起下钻具及套管、放靠立根，安放天车，悬挂滑车系统。
动力机向钻机、泥浆泵、辅助设备提供动力。
辅助设备搅拌机用于搅拌泥浆及其它冲洗液。
振动筛、旋流除砂器用于净化泥浆。
拧管机用于拧、卸钻杆。
二、钻机：、钻机的定义：借助动力机械的动力，带动钻具破碎岩石，向地壳钻进的机械装置。
、岩心钻机的基本构成及功用（见表）构成功用分类回转器带动钻具回转，进行钻进切削。
立轴式、转盘式、动力头式给进机构调节施加在钻头上压力。
油压式、绳索式、螺旋差动式升降机构用于升降钻具。
行星轮式、动力头倍速机构传动变速机构用于变速、变矩，将动力传递给给进和升降机构。
齿轮传动式动力头为液压式机架用来固定和支撑各机构。
固定式和移动式、钻机的分类、岩心钻机的基本参数①钻进能力参数：包括钻进深度、钻孔直径、钻杆直径和钻孔倾角等。
②回转参数：包括回转器的转速、通孔直径与让开孔口距离等。
③给进系统参数：包括立轴最大上顶力与给进力、给进速度、给进行程及倒立轴速度等。
④升降系统参数：包括升降机的最大起重量、提升速度等。
⑤钻机的重量指标、最大部件重量及动力机的功率等。
、岩心钻机主要技术参数及配套（见表）。
表岩心钻机主要技术参数及配套表技术参数代号额定钻孔深度() 动力配备（）泥浆泵配备钻塔配备－－8m三角塔12m铁塔、、、三、钻探用泵、泥浆泵的定义：泥浆泵是以水或其它液体为介质，将原动力机输入的机械能转化为液力能的一种机械装置。
、泥浆泵的作用：向孔内输送一定压力和流量的冲洗液。
、往复式泥浆泵的组成及工作原理及往复式泥浆泵的分类（略）、往复式泥浆泵的主要参数①流量（泵量、排量）：是指泵在单位时间内输出液体数量的多少，用表示，常用单位是升分钟、立方分钟。
石油钻采机械概论1-6
钻井泵类型
根据结构形式，钻井泵可 分为三缸单作用钻井泵、 五缸双作用钻井泵等。
钻井液净化设备
钻井液净化设备概述
01
钻井液净化设备用于清除钻井液中的固相颗粒，维护钻井液的
性能稳定。
钻井液净化设备组成
02
钻井液净化设备主要包括振动筛、除砂器、除泥器、离心机等
。
钻井液净化设备类型
03
根据处理原理，钻井液净化设备可分为机械式净化设备和水利
。
03 采油机械设备
有杆泵采油设备
抽油机
通过电动机提供动力，经过减速 箱将动力传递给曲柄连杆机构， 带动抽油杆做上下往复运动，从
而将原油从井底举升到地面。
抽油杆
连接抽油机与井下抽油泵的细长 杆件，主要承受拉应力。
抽油泵
安装在井下的工作部件，由柱塞 、泵筒、游动凡尔和固定凡尔组 成，当抽油杆带动柱塞上下运动
电气设备保养
检查电气线路和元件的绝缘性能，更换损坏的电器元件，保证电 气系统的安全可靠。
石油钻采机械维修技术
故障诊断技术
运用现代检测技术和故障诊断方法，准确判断设备故障的原因和部 位。
维修操作技术
掌握常用维修工具的使用方法，具备拆卸、安装、调试等维修操作 技能。
维修安全技术
遵守维修安全操作规程，采取必要的安全防护措施，确保维修过程的 安全。
燃气轮机类型
根据结构形式可分为轴流式、离心式等；根据用途可分为 航空燃气轮机、工业燃气轮机等。
燃气轮机在油田中的应用
主要用于驱动大功率注水泵、压缩机等油田设备，以及作 为联合循环发电系统的核心设备。
05 油田专用车辆与 工程机械
油田专用车辆
运输车辆
用于在油田内运输原油、天然气、水 、砂土、化学药剂等物资，包括油罐 车、水罐车、砂土车等。
钻探机
地质钻探机械预防性维修的适用性。在地质工程进行钻探施工过程中，地质钻探机械往往需要连续工作三个 月左右，在这一工作周期内要想使机械设备不发生故障必须对这些地质钻探机械设备实行预防性维修，从而降低 其发生故障的频率。
地质钻探机械预防性维修的重要性。在地质工程开展的过程中，如果钻探设备发生故障会给钻探工作带来极 大的麻烦，导致钻探工作无法顺利进行。因而加强对地质钻探机械的预防性维修尤为必要，它可以保障钻探工作 的顺利进行，降低不低于的损失。
历史发展
中国在11世纪就已形成较完善的冲击式钻探设备和技术。最早的回转式钻机于19世纪后期出现于瑞士，当时 是靠人力驱动，后来才使用蒸汽机作动力。进入20世纪，内燃机和电动机取代了蒸汽机。最早的钻探机为机械传 动,结构比较简单,性能较差。自20世纪50年代初发展为机械与液压相结合形式，变速档次增多，有部分参数实现 仪表控制。自70年代以后，为适应高速金刚石钻探，液压化程度提高，钻具的转数最快可达1000～1500转/分， 有的高达2400转/分，钻探效率也大幅度提高。
自20世纪80年代以后，在世界范围内钻探机的发展比较迅速。由于液压技术具有部件间的连接机动性强，操 作集中省力，扭矩和转数变化范围大等特点，全液压钻机普遍得到研制与应用。为了适应各种钻探工艺参数的要 求，能实现多工艺钻探的多功能钻探机已陆续问世，它可以用一台设备代替几种不同性能的设备使用。随着矿产 开采深度的不断加大，新型深孔钻探机也不断出现，而且应用计算机进行控制，使打钻科学化成为现实。
地质钻探机械预防性维修的经济性。在地质勘探现场，钻探机械设备一旦出现故障，为了避免更大的经济损 失，施工企业往往会不计任何代价的对机械设备进行维修。对地质钻探机械实行预防性维修则可以减少这种现象 的发生，降低不必要的经济损失，增加施工企业的经济效益 。
第一章钻探设备
1)冲击式钻机；钢丝绳冲击式、钻杆冲击式钻机；
2)回转式钻机：立轴式、转盘式
3)振动式钻机；
4)无循环钻机：
（二）回转式钻机及其基本组成:根据钻机回转器的结构形式，回转式钻机可分为立轴式、转盘式二大类。
1、立轴式回转岩心钻机及其组成 :钻机由回转机构、给进机构、升降机构、传动机构、操纵装置及机座等基本部分组成。由于钻机类型不同，有些钻机还可能配备有控制测量仪表或其他附属装置。
3、
钻探用泵的类型及技术性能 :根据钻探工作对泵的要求，目前钻探主要采用往复泵。1）往复式泵的工作原理 :活塞在曲柄连杆的带动下，由左向右移动时，泵缸活塞左铡部分容积增大，压力降低，形成负压，水在外界大气压力作用下顶开吸水阀进入泵室，这一过程为吸水过程。当活塞由右向左运动时，泵缸活塞左侧部分容积减小，压力增大，顶开排水阀，水被排出，这一过程称为排水过程。形成了吸排水过程。 2）往复式泵的技术性能参数 :BW—250/40 B（泥浆泵）、W（卧式往复）、250（泵量 升/分）、40（泵压 公斤/厘米2）
3、钻机的技术参数:钻机的技术参数能综合反映钻机的经济、技术指标。某一时期钻机的技术参数也体现该时期机械科学技术水平、生产水平和钻探工艺水平。钻机的技术参数是选择钻机、使用钻机及评价钻机的重要依据。钻机的技术参数包括钻机的能力参数、各工作机构的工作参数，配备动力机的有关参数、钻机的重量及总体尺寸等。
3）往复式泵的主要优点 :① 能在冲洗液含有较高的固相含量及研磨性颗粒的条件下工作；② 能排送较大的泥浆中的颗粒；③ 容易使用与维护；④ 可靠性强；⑤ 可在较大的范围内调节泥浆压力及流量
三、钻塔及其附属设备:1、钻塔:钻塔的作用是提供足够的垂直高度，以供把钻杆下人孔内或从孔内提到地表。钻杆柱越长，钻杆越重，所需要的钻塔也越高越大。
岩土工程勘察之钻探设备介绍
3
钻头在旋转和 冲击的作用下， 破碎岩石，形
成钻孔
4
钻孔过程中，钻 头不断向下移动， 实现钻孔深度和
方向的控制
5
钻孔完成后，钻 头通过提升装置 提升至地面，完
成钻探任务
复合钻机的工作原理
1
复合钻机主要由钻 头、钻杆、钻铤、 钻柱等部分组成。
2
钻头负责破碎岩石， 钻杆负责传递扭矩 和压力，钻铤负责 支撑钻杆，钻柱负 责连接钻头、钻杆
岩土工程勘察之钻探 设备介绍
演讲人
目录
01. 钻探设备的类型 02. 钻探设备的工作原理 03. 钻探设备的应用领域 04. 钻探设备的发展趋势
钻探设备的类型
旋转钻机
工作原理：利用 旋转切削和压力 作用进行钻探
特点：效率高、 钻孔速度快、适 用范围广
应用领域：地质 勘探、石油钻探、 地下水开发等
钻探设备向节能、环 保方向发展，降低能 耗和污染
钻探设备向轻量化、 小型化方向发展，提 高便携性和灵活性
谢谢
主要类型：立轴 式、转盘式、冲 击式等
01
02
03
04
冲击钻机
工作原理：利用冲击器产生的冲 击力来破碎岩石
特点：效率高、适应性强、可应 用于各种地质条件
应用范围：广泛应用于地质勘探、 矿山开采、水利工程等领域
发展趋势：向智能化、环保化、 高效化方向发展
复合钻机
特点：集多种功能于一体，可 01 进行多种钻探作业
和教育
08
其他领域：如国 防、资源管理等
领域的应用
地质勘探
地质勘探：钻探设备用于勘探地下地质
01
情况，如岩石、土壤、地下水等。 矿产资源勘探：钻探设备用于探：钻探设备用于勘探地
钻井机械概论
ZJ45钻机传动图
27
3.4 电驱动钻机 3.4.1 发展历程 电驱动钻机发展历程可分为： (1)交流电驱动钻机 即交流发电机（或工业电网）-交流电 动机驱动（AC-AC）。 (2)直流电驱动钻机 DC）。 即直流发电机-直流电动机驱动（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)交流变频调速驱动钻机，即交流发电机-变频调速器-交 流电动机驱动(AC-VFD-AC)。
13
2.2.4 固井
在井眼内下入一层套管，并在套管与井壁的环形空间里 灌注水泥浆进行封固，称为固井。一般需下多层套管,因此， 经常需要进行数次固井作业。
2.2.5 完井
固井后，油层为水泥和套管封固， 必须设法使油层与井筒沟通，普遍采用 射孔完井法。对于岩石比较坚硬和稳 定的油（气）层也可采用不将油（气） 层用水泥封固的完井方法，如裸眼完井 法、贯眼完井法、衬管完井法等。
21
3.2.3 钻机的型号 行业标准SY/T5609规定了钻机型号的表示方法。
ZJ□/□□□-□
其中：ZJ表示钻机； 第一框为钻机级别，以100m为单位计算的名义个别深范 围上限（钻杆直径114mm）； 第二框为最大钩载，单位kN； 第三框为钻机特征，L—链条并车，J—V带并车，C—齿 轮传动，Y—液压，DJ—交流电动，DZ—直流电动，DB交流 变频电动； 第四框为移运方式，块装式符号省略，Z—自行式，T— 拖挂式； 第五框为改型序号，用阿拉伯数字表示，原型不写。
如：ZJ50/3150DZ-2 5000m块装直流电驱动钻机第二次改型
22
3.3 机械驱动钻机
机械驱动钻机是指以柴油机为动力，通过液力变矩器、 链条、齿轮、三角胶带等不同组合的传动形式所驱动的钻机。 依据所采用的主传动副类型，可分为皮带钻机、链条钻机和 齿轮钻机 。
《钻探设备概论》课件
数据处理与分析
1
数据处理的方法
数据处理方法包括数据清洗、数据转换、数据聚合和数据分析等多种技术。
2
数据分析的方法
数据分析方法包括统计分析、机器学习、数据挖掘和人工智能等领域的技术。
3
数据处理与分析的应用
通过对钻探及测井数据的处理与分析，能够为油气勘探和工程决策提供重要依据。
钻井安全
钻井安全的意义
钻井设备
钻机的组成部分
钻机主要由井架、机械传动系统、控制系统等部分组成。
钻杆的种类
钻杆可以分为钢丝绳钻杆、钻杆组合等不同类型，用于传递钻具的转矩和推力。
钻头的种类
钻头有钻件钻头、PDC钻头、钢牙钻头等多种类型，用于实施钻井作业。
钻井液系统
钻井液的作用
钻井液用于冷却钻头、悬浮 钻屑、平衡地层压力等。
钻井液的分类
钻井液可以分为泥浆、水基 钻井液、油基钻井液等多种 类型。
钻井液系统的组成
钻井液系统由循环系统、处 理系统、储存系统等组成。
测井设备
Hale Waihona Puke 测井的作用测井仪器的分类
测井仪器的原理
测井用于获取井内地层的物理、 化学及电磁等信息。
测井仪器包括测井头、电测仪、 声波测井仪等多种类型。
测井仪器通过向井内发射信号 并分析反射信号来获取地层信 息。
新兴技术如智能钻井、 激光钻井等将逐渐应用 于钻井作业，推动钻井 技术的创新。
3 钻井的未来展望
钻井将更加高效、安全、 环保，为油气资源的开 发和利用做出更大贡献。
《钻探设备概论》PPT课 件
这份课件介绍了钻探设备的基本概念、组成部分及其分类。涵盖了钻井设备、 钻井液系统、测井设备、数据处理与分析、钻井安全以及钻井的未来。
第二章++钻机与泵
工程钻探与取样技术
第四节 冲击钻机
工程钻探与取样技术
CZ-22冲击钻机外貌
第四节 冲击钻机
工程钻探与取样技术
冲击机构
第四节 冲击钻机
冲击钻具组成： （1）冲击钻头 （2）冲击钻杆 （3）钢丝绳接头 （4）抽筒
工程钻探与取样技术
第四节 冲击钻机
工程钻探与取样技术
一字形钻头
十字形钻头
圆形钻头
工程钻探与取样技术
另外包括各种管材、工具、仪器仪表等。
第一节 钻机设备概述
二、钻机分类
1、按用途分
（1）石油天然气勘探开发钻机 （2）固体矿产勘探钻机 （3）水文地质调查和水井钻机 （4）工程地质勘察钻机 （5）工程施工钻机 （6）砂矿钻机
2、按钻进方法分
（1）冲击式钻机 （2）回转式钻机 （3）振动钻机 （4）复合式钻机
S（散装）
G（工程）
K（坑内）
Q（潜钻）
R(地热）
第一节 钻探设备概述
工程钻探与取样技术
水文地质与水井钻机
名义钻进深度, m 钻机型号
300
600
SPC-300 SPC-500 SPC-600SPC-1200 SPS-2000
勘察钻机系列
名义钻进深度，m 钻机型号
30 G-1 G-1A
第三节 转盘式钻机
工程钻探与取样技术
大小补心式转盘
第三节 转盘式钻机
工程钻探与取样技术
回转梁式转盘
第三节 转盘式钻机
工程钻探与取样技术
一级传动
两级传动
第三节 转盘式钻机
工程钻探与取样技术
三、GPS-15型钻机
大口径转盘钻机，适用于高层建筑、桥梁等的桩基孔和大 口径水井的施工。
地质钻探设备
地质钻探设备一、钻探设备组成和分类钻探设备是指钻探施工中所使用的机械设备和装置的总称,包括钻机、泥浆泵(或空压机)、钻塔、动力机、冲洗液制备与固控设备、钻进参数检测仪表和附属设备等。
钻机是钻探工作的主要设备,是驱动、控制钴具钻进,并能升降钻具的机械。
泥浆泵在鈷探中的主要作用是向孔内输送冲洗液以清洗孔底、保护孔壁、冷却钻头和润滑钻具。
在使用液动锤、螺杆马达和涡轮马达等孔底动力钻具时,泥浆泵还作为提供液体动力的装置。
钻塔在钻进过程中主要用于起、下钻具、套管柱和悬挂钻具,要求钻塔有足够的承载能力及足够的刚度。
动力机是钻机、泥浆泵、固控设备及绞车等设备的动力源,一般使用电动机或内燃机作为动力驱动装置。
泥浆制备与固控设备是用以制备钻井液和清除冲洗介质中无用固相的地面设备。
钻参仪是检测钻进过程相关技术参数(钻压、转速、泵量、泵压、钻速等)的仪器仪表。
附属设备是为了完成钻探工作为钻机配备的辅助设备,主要包括提引装置水龙头、钻杆夹持器、拧卸装置、绳索取心绞车等。
岩石心钻机主要用于固体矿产地质勘探,也可用于工程地质勘查、水文地质勘探、水并钻探和科学钻探等。
岩心钴机一般都是回转式钴机,按回转器的形式可分为立轴式、转盘式和动力头式(移动回转器式)三种。
由于钻探目的和施工对象不同,常采用不同特点的钻探设备,钻机可按钻机的用途、钻进方法、结构形式、传动方式、装载方式等进行分类,见表3-1。
二、立轴式岩心钻机立轴式钻机是指回转、升降钻具等主传动为机械传动,给进、卡夹等辅助动作为液压传动,以立轴为主要结构特征的岩心钻机,简称立轴钻机。
立轴式钴机主要适用于使用金刚石或硬质合金钻进方法进行固体矿产勘探,也可用于工程地质勘查、浅层石油、天然气、地下水钻探,还可用于堤坝灌浆和坑道通风、排水等工程孔钻进。
机械传动、液压给进的立轴式岩心钻机是目前国内广泛使用的一种主要机型,已形成完整的系列(表3-2)。
现代立轴式钻机在兼顾硬质合金和钢粒钻进工艺要求的基础上,为适应金刚石钻进的需要,提高了立轴的转速,扩大了调速范围,增加了变速挡数。
第一章 钻机概论
《钻井机械》第一章 钻机概论
17
1）名义钻井深度L
名义钻井深度L定义为：钻机在标准规定的钻井绳数下，使 用127mm（5in)钻杆柱时可钻达的最大井深。它等于名义钻深 范围的上限Lmax。
2）名义钻深范围Lmin～Lmax
名义钻深范围是指钻机在规定的钻井绳数下，使用规定的钻 柱时钻机的经济钻井深度范围。即对于井深在Lmin～Lmax范围内 的井，采用该型钻机钻井是经济合理的。 名义钻深范围下限Lmin，在标准中是按名义钻井深度Lmax的 50～70％确定的，这与国外多数公司保持一致。
包括钻台、机房、钻井泵等底座。用以安装和运移设备。
8.辅助设备
成套钻机还必须具有供气、供水设备、辅助发电设备、辅助 起重、防喷设备等，高寒地区施工还需配备防冻保温设备。
《钻井机械》第一章 钻机概论
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1.2.2钻机的类型
1.按钻井方式分为：
1）冲击钻机（也称为顿钻钻机）。 2）旋转钻机，转盘旋转钻机，也称为常规钻机，是目前世界 各国通用的钻机。
钻井机械第一章钻机概论1第一章第一章钻机概论钻机概论钻井机械第一章钻机概论2埋藏在地下深处的石油天然气和地热等能源要开发利用必须要经过一个通道才能开采目前钻井是形成这个通道最有效的办法
第一章 钻机概论
《钻井机械》第一章 钻机概论
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埋藏在地下深处的石油、天然气和地热等能源要开发利用 必须要经过一个通道才能开采，目前钻井是形成这个通道最有 效的办法。而要钻井就需要一套完善、专业的机械设备，这套 专门用来钻井的设备通常称为钻机。 现代钻机是由现代机械技术、液压技术、气动技术、电气技 术和计算机控制技术等多种技术组成的联合工作机组，因此， 一些国家称之为钻井工厂。
《钻井机械》第一章 钻机概论
钻机概述
二石油钻机的组成 1、旋转系统设备
转盘 水龙头 钻头 钻柱
功能： 保证在钻井液高压循环的情况下，给井下钻具提供足够的
旋转扭矩和动力，以满足破岩钻进和井下其它要求。
游车下部的大钩正 在锁住水龙头提环
钻工正(顺时针转)
旋转系统
→钻头
PDC钻头
取 芯 钻 头
2、循环系统
→循环介质
泥浆功能：
1、悬浮和携带钻屑 2、润滑和冷却钻具 3、稳定井壁 4、平衡地层压力 5、传递水功率 6、泥浆录井
2、循环系统
→流程
水龙带 泥浆泵 加重装置 立管 地面管汇 方钻杆 水龙头
泥浆的循环流程：
泥浆泵－地面高
压管汇－立管－水龙
带－水龙头－钻柱 （方钻杆、钻杆、钻
泥浆池
立管
2、循环系统→分离装置
第一章钻机概论
3、起升系统设备
主要作用为了起下钻具、下套管、控制钻压及钻头送 进、完成钻井辅助作业等。主要有钻井绞车、辅助刹 车、游动系统（如钢丝绳、天车、游动滑车）大钩、 井架和用于起下钻操作的井口工具及机械化设备（如 吊环、吊卡、卡瓦、气动绞车、动力大钳、立根移动 机构等组成。绞车是起升系统的核心，是钻机的三大 工作机之一。
制。司钻控制台或司钻控制房。机械控制设备有手柄、 踏板、操作杆等；气液控制设备有气动元件、液动元 件、工作缸、管汇等；电控制设备有电开关、继电器 等。
第一章钻机概论
（7）钻机底座
包括鉆台底座和机房底座。
作用：用于安装钻井设备，方便钻井设备的移运。鉆台
底座用于安装井架、转盘，放置立根盒及必要的井口 工具和司钻控制台，多数还要安装绞车。鉆台底座还 应容纳必要的井口装置，因此必须有足够的高度、面 积和刚性。机房底座主要用于安装动力机组及传动设 备，因此必须有足够的面积和刚性。
第二章钻探设备1
（三）给进机构
给进机构是回转钻进的主要执行机构之一。 给进机构是回转钻进的主要执行机构之一。
性能满足的基本要求： 性能满足的基本要求：
（1）能根据地层性质、钻进方法、钻头类型和直 ）能根据地层性质、钻进方法、 无极调节轴心压力。 径，无极调节轴心压力。 （2）能无极地调节钻进速度，最好能自动调节。 ）能无极地调节钻进速度，最好能自动调节。 （3）有快速提升和一定的其中能力。 ）有快速提升和一定的其中能力。 （4）应能准确迅速地反映孔内情况，以便及时掌 ）应能准确迅速地反映孔内情况， 握和分析孔内情况， 握和分析孔内情况，调整钻进工艺或采取处 理措施。 理措施。 （5）要尽可能缩短辅助工序时间。 ）要尽可能缩短辅助工序时间。
2、立轴（或转盘） 立轴（或转盘）
通孔直径与让开孔口形式， 通孔直径与让开孔口形式，立轴通孔直 径取决于所配机上钻杆的外径，一般比机 径取决于所配机上钻杆的外径， 上钻孔外圆直径大2 3mm 3mm。 上钻孔外圆直径大2—3mm。
（三）钻机给进系统参数
1、立轴最大上顶力与钻进力 （1）立轴最大上顶力 （2）立轴最大给进力 给进速度、 （3）给进速度、给进行程与倒立轴 速度。 速度。
卡盘一般有3个组成部分： 卡盘一般有 个组成部分： 个组成部分 夹紧元件、 夹紧元件、 中间传动结构 夹紧动力安置。 夹紧动力安置。 夹紧元件：是执行夹紧动作， 夹紧元件：是执行夹紧动作，传 递中间结构传来的夹紧力。 递中间结构传来的夹紧力。 形式有齿卡式和柱销式。 形式有齿卡式和柱销式。
中间传动结构： 中间传动结构：
变速分动箱一般均由变速部分、 变速分动箱一般均由变速部分、分动 部分、操作部分和壳体四部分组成。 部分、操作部分和壳体四部分组成。
（六）摩擦离合器