钻机设备简介
1 浅孔钻机简介
1.1 XY-1B型
1.1.1 使用范围
XY-1B型钻机由中国北京探矿机械厂生产，适用于铁路、水电、交通、桥梁、坝基等建筑物的工程地质勘察；地质岩芯钻探、物理勘察；小型灌浆孔、爆破孔的钻进；
小型水井钻进。
1.1.2 主要技术参数
1.1.
2.1钻机
钻孔直径：75,91,110,130,150 mm
钻孔深度：150,100,70,50,30m
钻杆直径：42 mm
钻孔倾角：90-75°
钻机外形尺寸：1433×697×1273 mm
钻机重量(动力机除外) ：525 Kg
1.1.
2.2 回转器
立轴转速(4档)：71,142,310,620 r/min
立轴行程：450 mm
立轴空载向上最大移动速度：0.05 m/s
立轴空载向下最大移动速度：0.067 m/s
立轴最大给进力：15 KN
立轴最大起重力：25 KN
立轴最大输出转矩：1.25 KN.m
1.1.
2.3 卷扬机
最大起重量(单绳)：15 KN
卷筒转速：19,38,84,168 r/min
卷筒圆周线速度(二层) ：0.166, 0.331, 0.733, 1.465 m/s
卷筒直径：140 mm；钢丝绳直径：9.3 mm
钢丝绳容量：35m；抱闸直径：252 mm
闸带宽度：50mm
1.1.
2.4 油泵
型号：YBC-12/80；额定压力：8 MPa
流量：8 ml/r；额定转速：1500 r/min
1.1.
2.5 水泵
类型 :单缸卧式双作用
排量(电动机) :77L/min；排量(柴油机) :95L/min
最大压力 :1.2Mpa；工作压力 :0.7Mpa
1.1.
2.6 动力机
柴油机（型号）:ZS1105-1
额定功率 :12.1 KW；额定转速:2200 r/min
电动机（型号）：Y160M-4；额定功率：11 KW，额定转速：1460 r/min
1.2 HZ-130Y型
1.2.1 使用范围
HZ-130Y型由山东聚龙液压机械有限公司生产，用于地质普查勘探，道路及高层
建筑物基础勘探，以及各种混凝土结构检查孔，江河堤坝，路基灌浆孔钻孔和直接灌
浆，民用水井及地温中央空调等。
1.2.2 主要技术参数
1.2.2.1钻机
钻孔深度：130m
最大开孔直径：220 mm；终孔直径：75 mm
钻杆直径：50 mm
钻孔倾角：90-75°
钻机重量(动力机除外) ：560 Kg
1.2.2.2 回转器
立轴转速(3档)：122,285,570 r/min
立轴行程：450 mm
1.2.2.3 卷扬机
最大起重量(单绳)：1600 KG
单绳提升速度：0.41,0.82,1.68 m/s
卷筒直径：140 mm；钢丝绳直径：13 mm；钢丝绳容量：27m
1.2.2.4 水泵
类型 :单缸卧式双作用
排量(电动机) :77L/min；排量(柴油机) :95L/min
最大压力 :1.2Mpa；工作压力 :0.7Mpa
进水管直径 :30mm；出水管直径 :20mm
2 深孔钻机简介
2.1 HZ-200YY型
2.1.1 使用范围
HZ- 200YY型钻机由山东聚龙液压机械有限公司生产，用于地质普查勘探，道路及高层建筑物基础勘探，以及各种混凝土结构检查孔，江河堤坝，路基灌浆孔钻孔和直接灌浆，民用水井及地温中央空调等。
2.1.2 主要技术参数
2.1.2.1钻机
钻孔深度：200m
最大开孔直径：300 mm；终孔直径：75 mm
钻杆直径：60 mm
钻孔倾角：90-75°
钻机重量(动力机除外) ：975 Kg
三角带：B950×4 B1700×3
主机移动距离：300mm
动力：柴油机/电机 22HP/15KW
2.1.2.2 回转器
立轴转速(3档)：64,128,287，557 r/min
立轴行程：450 mm
2.2.2.3 卷扬机
最大起重量(单绳)：2400 KG
单绳提升速度：0.41,0.82,1.64 m/s
抱闸直径：260 mm；钢丝绳直径：13 mm；钢丝绳容量：35m
2.2.2.4 水泵
类型 :单缸卧式双作用
排量(电动机) :150L/min；排量(柴油机) :170L/min
最大压力 :3Mpa；工作压力 :1.5Mpa
进水管直径 :40mm；出水管直径 :30mm；三角带：B1728mm
2.2 XY-3B型钻机
2.2.1 使用范围
XY-3B型钻机是北京探矿机械厂生产的新型600米立轴式钻机，可以选配柴油机或电动机作为动力。本钻机主要用于固体矿床的金刚石钻进和硬质合金钻进。同时也可以用于工程地质勘探钻进及基桩孔钻进。
2.2.2 主要技术参数
2.2.2.1 钻机
钻机直径：50,60 mm
钻孔深度：50,80,150,600 m
钻杆直径:42mm
钻孔倾角：90-75°
钻机外形尺寸：2500×1100×1700 mm
钻机重量(动力机除外) ：1300 Kg
2.2.2.2 回转器
立轴转速(8档)：（正转）74,163,240,337,440,617,743,1045 r/min
（反转）64,160 r/min
立轴行程：550 mm
立轴最大给进力：46 KN
立轴最大起重力：68 KN
立轴最大输出转矩：3.5 KN.m
2.2.2.3 卷扬机
最大起重量(单绳)：30 KN
卷筒圆周线速度(二层) ：0.53, 1.1, 2.0 m/s
卷筒直径：264mm；钢丝绳直径：15 mm
制动轮直径：460mm
制动带宽度：90mm
2.2.2.4 钻机移动装置
移机行程：420mm，离开孔口距离：300mm
2.2.2.5 油泵
型号：CBW320，额定排量：40L/min，额定压力：8MPa
2.2.2.6：钻机动力
柴油机
型号：CZ4102，额定功率：35.3Kw，额定转速：2000 r/min 电动机
额定功率：30Kw，额定转速：1450r/min
3 斜孔钻机简介
3.1 GY-200-1T
3.1.1使用范围
GY-200-1T型工程钻机是一种轻便多用途工程勘察施工钻机，主要适用于工业和民用建筑、铁路、桥梁、水电等部门的工程地质勘探,以及小口径的基桩孔施工。
3.1.2 技术参数
3.1.2.1 钻进能力
钻孔直径：300，76，46mm
钻孔深度：60，225，290m
钻杆直径：50mm
立轴倾角范围：0°～360°
3.1.2.2 转盘
转速
正转：900，475，388，205，157，68 r/min
反转：256，85 r/min
最大扭矩：2000 N·m，给进行程：400 mm
油缸最大给进力：29 KN，油缸最大上顶力：39 KN
3.1.2.3 升降机
卷筒直径：135 mm，钢丝绳直径：12.5 mm
卷筒容绳量：30 m，单绳提升力：30 KN
单绳最大提升速度（第二层）：0.27，0.64，0.83，1.58，1.64 m/s
3.1.2.4 油泵
型号：CBF-F420-ALPL齿轮油泵
排量：20 mL/r
额定转速：2500 r/min，额定压力：20 Mpa，最大压力：25 MPa
3.1.2.5动力机
3.1.2.5.1 电动机
型号：Y160L-4，功率：15 KW，转速：1460 r/min
3.1.2.5.2柴油机
型号：常柴ZS1110，功率：14.7 KW，转速：2200 r/min 3.1.2.6钻塔
垂高：7.2 m，钻塔调节角度：45°～90°，提升高度：6.8 m
第四节井下动力钻具的选用 一、动力钻具性能分析 1、工作特性的区别 下图分别给出了涡轮钻具和螺杆钻具的理论特性。由此可对比出二者在工作特性上的区别，从而直观认识二者在工作原理上的差异。 从对比中可以得出，螺杆钻具有硬的机械特性，过载能力强；而涡轮钻具有软的机械特性，过载能力差，随着钻压增大导致切削阻力矩增大时，会引起转速下降，易被“压死”而造成制动。从这方面来看，螺杆钻具用于钻井作业更为适用。 另一方面,螺杆钻具的压降随着扭矩的变化而变化,因而可通过泵压的变化检测螺杆钻具的工作情况。而涡轮钻具的压降不因载荷的变化而变化，对其在井底的工作状况无法在地表直接检测。 2、转速差异 涡轮钻具的转速明显高于螺杆钻具。一般涡轮钻具的空转转速多在1200rpm以上，其工作转速(即空载转速的一半)也多在600rpm以上，而单头螺杆钻具的转速一般在400rpm左右，多头螺杆钻具转速一般100rpm左右。 3、压降差异 对比外径相近、工况参数(排量、钻井液密度)相同的这两种钻具的压降可以发现，涡轮钻具的压降远远大于螺杆钻具的压降。涡轮钻具的高压降特性，在钻井水力设计中必须予以充分考虑，特别是在深井钻进的情况下。 例如Φ165mm的多头螺杆钻具，其额定工作压降?p一般为3MPa(空载起动压降一般小于1MPa)，而尺寸相近的涡轮钻具，其压降一般可达 5-7MPa。 4、耐温性能差异 井下动力钻具内的橡胶部件造成了钻具承温能力的门坎值。螺杆钻具的定子衬里是耐油丁腈橡胶，过高的工作温度会使定子橡胶脆化而造成先期破坏。一般的螺杆钻具工作温度不超过125℃。 涡轮钻具内部没有橡胶件，完全不受高温的限制。这是涡轮钻具的一大优点，也是近年来涡轮钻具又一度成为热门产品一个重要原因。 5、直径影响的差异 涡轮钻具与螺杆钻具相比，涡轮钻具的功率和扭矩受直径的影响甚大，而直径对螺杆钻具的影响较小。 在设计产品或规划产品系列时，对涡轮钻具宜发展大直径产品(过小尺寸会使扭矩太小)；对小直径动力钻具可主要发展螺杆钻具。 目前涡轮钻具产品的直径范围是Φ95～Φ320mm，而螺杆钻具产品的直径范围是Φ45-Φ244mm。 6、横振差异 螺杆钻具的转子在定子型腔内作平面行星运动，产生离心惯性力，从而造成钻具的横向振动。而涡轮钻具的转子作定轴转动不会引起离心惯性力和横向振动。 7、长度差异 在外径相近、扭矩相近的条件下，涡轮钻具的长度明显大于(甚至成倍于)螺杆钻具长度。长度过大对造斜作业不利。 涡轮钻具 优点： 1、涡轮钻具转速高(400rpm以上)，较适合于TSP钻头、金刚石钻头。 2、涡轮钻具定转子使用寿命长。 3、耐高温和高压，适用于高温高压井。 三、动力钻具的选用 目前，动力钻具的选用一般遵循以下准则： 常规定向井、大位移井、水平井的造斜以及复合钻井选用螺杆钻具。遇到高温情况，可选用减速器涡轮。 为提高钻井速度而采用井下动力钻具时，应根据钻头的特点选用动力钻具。一般可采用下列组合：PDC钻头或牙轮钻头+螺杆钻具； PDC钻头或牙轮钻头+减速器涡轮钻具； TSP钻头+高速螺杆或中速涡轮或减速器涡轮； 单晶金刚石钻头+中、高速涡轮。 第四章井下动力钻具 前言 1、井下动力钻具简介 将动力发动机置于井底直接与钻头相联驱动钻头破碎岩石进行钻井的井下动力装置，称为井下动力钻具。这种钻井方式称为井下动力钻具钻井。 其特点总结如下：
钻探工程概论复习题 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。 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？ 沉积岩在平行于和垂直于层理面方向上的岩石物理力学性质具有明显差异，即各向异性。
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 钻井设备及工具检测要求(新 版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
钻井设备及工具检测要求(新版) 1范围 本标准规定了中原油田钻井队主要设备在使用过程中的现场检测重点项目、周期，使用单位、服务单位的检测职责。 本标准适用于中原油田钻井队主要设备现场探伤检测。 2引用标准 下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 SY/T5399-91石油钻井用钻杆动力钳 SY/T5200-93钻柱转换接头 SY/T5369-94石油钻具的管理使用方钻杆、钻杆钻铤 SY/T5716.1-95石油钻机大修理通用技术 SY/T6270-1997石油钻采高压管汇件的使用与维护
SY/T6357-1998提升设备的检验、维护、修理和修复程序 SY/T6367-1998钻井设备的检验、维护、修理和修复程序 SY/T6408-1999钻井和修井井架、底座的维护与使用 3现场检测要求。 钻井设备及工具现场检测部位、方法要求见表1。钻井设备、提升设备的检验、维护、修理和修复程序分别执行SY/T6357-1998、SY/T6367-1998。 4检测报告 检测机构应向钻井队出具检测报告。 5处置 根据检测结果，合格继续使用，否则采取修复、报废等措施。 6检测机构 检测机构应具备相应资质。 表1钻井设备及工具检测部位、方法及要求 序号 设备名称
钻井设备- Swivel & Top driver 前面我们已经知道了，钢丝绳穿过定滑轮组和动滑轮组，动滑轮组因此 可以上下自由的运动。但是问题出来了，上下垂直方面可以很方便的运动，但 是我们钻井，还需要旋转的力，也就是钻杆是旋转的，我们的滑轮组不可能跟 着一起转，否则之间的钢丝绳估计会绞得像麻花。 这是swivel的其中的一个作用，同时我们也知道，钻井需要钻井液，试 着想一想，钻杆在哪里高速的旋转着，我们如何把钻井液-泥浆送到钻杆的中空的空间去呢？这是swivel的另外一个重要作用- 泥浆进入钻杆的最初的通道。如下图，泥浆经高压软管—鹅颈管goose neck—进入swivel。 要起到以上两个作用，swivel的结构就基本上知道一二了。如下面的 彩图， 在swivel的本体中，下部的杆swivel stem通过滑动轴承-锥形和本体 形成相对运动，本体同时承受侧向力和向下的拉力。同时杆的顶部和本体上部 形成密封空间，泥浆经鹅颈管进入此密封空间，在经空心的杆进入钻杆。空心 杆下部为API螺纹接头，可以和钻杆拧接。 好了，我们现在可以把swivel改造一下---给它加上能够使swivel stem旋转 的动力。 如何改造，很简单，加电机和齿轮。怎么加？ 我们可以想象一下，既然要使swivel stem旋转，那么我们在swivel stem上加一个大的齿轮，如同汽车的轮子一样，中间杆是swivel stem，轮子是齿轮。在齿轮的一侧再加一个由电机带动的齿轮，它们啮合在一起。这样一来，swivel stem就可以在电机的带动下旋转起来。同样地，为了平横侧向力，
以及增加旋转的扭矩，在齿轮的另一侧也加一个电机带着的齿轮。下图是齿轮箱： 然后加上必要的润滑设施和结构部分，以及导向机构。它有了一个新的名字Top driver，也叫power swivel。很显然，Top driver与swivel的区别，swivel是它的一部分。 事实上，Top driver 要比上面写的复杂的多。 除了swivel以外，它还包含以下几个部分： 1.pipe hander – -用于处理钻杆。
常用打捞工具及工作原理 一、抓卡打捞工具 1、倒扣接头 2、 LT-T卡瓦打捞筒 （1）、概述 LT－T型可退式卡瓦打捞筒是抓捞井内光滑外径落鱼最有效的工具，如钻杆、钻铤、接头、接箍、随钻工具和测试仪器等，能承受大载荷，设计有落鱼密封结构，能高泵压循环，也可以在井内释放落鱼。带有铣鞋，用于修整落鱼的飞边破口，使落鱼顺利进入捞筒。根据用途的不同配有加长节、壁钩、加大引鞋等附件。卡瓦打捞筒结构如图。 （2）、原理 每套卡瓦打捞筒的最大抓捞直径用螺旋卡瓦，如钻铤、接头、接箍、随钻工具等，通常有三种抓捞尺寸。篮状卡瓦是抓捞管身或小一级的钻具用，有数种抓捞尺寸，因落鱼直径减小之后再用螺旋卡瓦则使卡瓦剖面增厚，形成刚度太大，影响胀缩效果。抓捞时选用与落鱼外径相适合的一级卡瓦装入捞筒。用螺旋卡瓦时配用螺旋卡键和A行盘根，用篮状卡瓦时配密封控制环，每个密封控制环的内孔粘衬有和篮状卡瓦打捞尺寸配套的R行盘根，O型密封圈是通用件。上接头是筒体和捞柱的中间连接件，若打捞部位距鱼顶较远时，在筒体和上接头之间连接加长节。筒体的下部和引写连接。 筒体带有特殊宽锯齿形内螺纹，它和卡瓦地锯齿形外螺纹配合，并约束卡瓦的胀大缩小，每种卡瓦打捞筒的筒体都能换装数种打捞尺寸的卡瓦。 螺旋卡瓦形似一个圆柱弹簧，锯齿形外螺纹与筒体配合，虽然螺距一致，但和筒体螺纹接触的工作面窄得多，内孔为多头锯齿形螺纹捞牙。篮状卡瓦形似花篮，为完整的锯齿行形螺纹与筒体的锯齿形内螺纹配合，内孔也是多头锯齿形螺纹捞牙。周向开有胀缩槽，似一个弹簧卡头。无论是螺旋卡瓦还是篮状卡瓦，受轴向压力后直径增大，受拉力后直径减小，它们的内外锯齿形螺纹均为左旋，顺时镇旋转是卸扣，这样就可以释放落鱼，卡瓦的胀大和缩小，是使落鱼能进入卡瓦并抱紧。 （3）、使用 ①、A型盘根必须装平到位，否则会形成上接头筒体的连接螺纹拧不到位，发生不密封或更为严重的事故。 ②、当卡瓦、控制环（或螺旋卡键）、引鞋等和筒体组装好后，必须检查卡瓦在筒体内的行程，要求上下运动十分灵活。
钻探工程考试重点 1.试叙述钻探方法的种类。 A 根据钻进时取心的特点分类——岩心钻探和不取心(无岩心、无心、全面)钻探。 B 根据钻孔用途分类——按钻探的应用范围分出相应类型。 C 根据钻孔中心线的倾角和方位角分类——垂直孔(上、下垂)、下斜孔、上仰孔、水平孔。 D 根据钻孔位置的分类——地表钻探、水上(河、湖、海)钻探、地下坑道钻探。 E 根据钻孔布置方法分类——丛状钻探、多井筒钻探、多孔底钻探 F 根据破岩形式分类 (1)物理方法破岩：①高温（1400℃～3500℃）、高压（200~250MP ａ）破岩；②用超声波和低声波破岩； ③用爆破、高压水射流等方法破岩。 (2)化学方法破岩：此法使用较少，如溶解、软化岩石等。 (3)机械方法破岩：使用最为广泛，其分类如图1.5所示 G 根据钻进使用的冲洗液分类 ◆ 清水钻进； ◆ 乳化液钻进； ◆ 泥浆钻进(含加重泥浆)； ◆ 饱和盐溶液钻进(钻盐井，以防溶解岩心和孔壁)； ◆ 空气钻进； ◆ 泡沫钻进； ◆ 雾化钻进； ◆ 充气泥浆钻进(降低泥浆比重，以防漏失) 2.为何大直径灌注桩需使用反循环成孔？（10分） 反循环：泥浆由孔口进入，利用泵吸、气举等措施抽吸泥浆，泥浆携带钻渣由钻杆上升进入泥浆池 反循环本身所具有的特点，给提高成孔效率、成桩质量和综合经济效益等方面带来一系列的好处。 3.试比较液动冲击钻进与风动冲击钻进的特点？ 液动冲击器与气动冲击器的比较 冲击钻进 手动冲击钻进 机械冲击钻进 冲击器钻进 钻机钻进 液动冲击器钻进 风动冲击器钻进 回转钻进 手动回转钻进 机械回转钻进 深井回转钻进 硬质合金钻进 钻粒钻进 金刚石钻进 螺旋钻进 震动钻进 转盘钻进 井底发动机钻进 涡轮钻进 螺杆钻进 电钻进 其它 冲击回转钻进 图1.5 机械破碎岩石的钻探方法分类
钻井设备
钻井设备- Belly board & Finger board 严格地来讲，Belly board 和 Finger board 似乎更像是一种结构，只不过它有一部分运动部件。 它们是什么？有什么用？ 我们已经晓得了为了提高钻进的效率，钻井工人都会把3根钻杆（也叫一个stand）先连接起来，竖直放在钻井甲板上的一个区域上，这个区域叫setback area。现在一个问题就出来了，钻杆和套管是圆柱形的，如果就那么靠在井架上，肯定很容易倒，出现伤人事故。怎么办？首先我们就会想到，如果把钻杆或套管的上部固定住，那么就不会倒了。那么怎么固定呢，而且固定后，它们还要很容易地取出来？ 一起来看看它的结构，Finger board的图片如下（图片来源于网络）：
Belly board 与 finger board 不同的是，他们的所处的位置不同，belly board 位置低一些，正好能够卡住pipe stand的在“腹部”，形象地有了这个名字。Finger board卡住的是stand 的“脖子”。我还在奇怪它为什么不叫 Neck board 。 很显然，它们主要有以下几个部分组成：
1、结构部分，上图除了“红色指头”的白色部分，它起到支撑钻杆，安装finger。 2、Finger，“机械指头”，它们由小小的气缸驱动打开，弹簧关闭。可以看看下面的图片，仅供参考。 3、电磁阀组控制系统。
除了卡住钻杆用的，类似的这种结构也用来卡住 其他的竖直放立的圆柱形的物体，如套管 casing，隔水套管 riser。它们的名字都叫 Finger board 钻井设备- Swivel & Top driver 什么是swivel？前面我们已经知道了，钢丝绳穿过定滑轮组和动滑轮组，定滑轮组因此可以上下自由的运动。但是问题出来了，上下垂直方面可以很方便的运动，但是我们钻井，还需要旋转的力，也就是钻杆是旋转的。我们的滑轮组不可能跟着一起转，否则之间的钢丝绳估计会绞得像麻花。 这是swivel的其中的一个作用，同时我们也知道，钻井需要钻井液，试着想一想，钻杆在哪里高速的旋转着，我们如何把钻井液-泥浆送到钻杆的中空的空间去呢？这是swivel的另外一个重要作用- 泥浆进入钻杆的最初的通道。如下图，泥浆经高压软管—鹅颈管goose neck—进入swivel。 要起到以上两个作用，swivel的结构就基本上知道一二了。如下面的彩图，
钻机设备简介 1 浅孔钻机简介 1.1 XY-1B型 1.1.1 使用范围 XY-1B型钻机由中国北京探矿机械厂生产，适用于铁路、水电、交通、桥梁、坝基等建筑物的工程地质勘察；地质岩芯钻探、物理勘察；小型灌浆孔、爆破孔的钻进； 小型水井钻进。 1.1.2 主要技术参数 1.1. 2.1钻机 钻孔直径：75,91,110,130,150 mm 钻孔深度：150,100,70,50,30m 钻杆直径：42 mm 钻孔倾角：90-75° 钻机外形尺寸：1433×697×1273 mm 钻机重量(动力机除外) ：525 Kg 1.1. 2.2 回转器 立轴转速(4档)：71,142,310,620 r/min 立轴行程：450 mm 立轴空载向上最大移动速度：0.05 m/s 立轴空载向下最大移动速度：0.067 m/s 立轴最大给进力：15 KN 立轴最大起重力：25 KN
立轴最大输出转矩：1.25 KN.m 1.1. 2.3 卷扬机 最大起重量(单绳)：15 KN 卷筒转速：19,38,84,168 r/min 卷筒圆周线速度(二层) ：0.166, 0.331, 0.733, 1.465 m/s 卷筒直径：140 mm；钢丝绳直径：9.3 mm 钢丝绳容量：35m；抱闸直径：252 mm 闸带宽度：50mm 1.1. 2.4 油泵 型号：YBC-12/80；额定压力：8 MPa 流量：8 ml/r；额定转速：1500 r/min 1.1. 2.5 水泵 类型 :单缸卧式双作用 排量(电动机) :77L/min；排量(柴油机) :95L/min 最大压力 :1.2Mpa；工作压力 :0.7Mpa 1.1. 2.6 动力机 柴油机（型号）:ZS1105-1 额定功率 :12.1 KW；额定转速:2200 r/min 电动机（型号）：Y160M-4；额定功率：11 KW，额定转速：1460 r/min 1.2 HZ-130Y型 1.2.1 使用范围 HZ-130Y型由山东聚龙液压机械有限公司生产，用于地质普查勘探，道路及高层
钻井设备要害部位检测规定 第一章总则 第一条为及时清除隐患，减少钻井作业中各种事故的发生，特别是杜绝重大事故的发生，保证生产安全，公司决定建立钻机要害部门检测系统。 第二条在削减风险危害的措施中，硬件措施必不可少，削减钻井作业风险的硬件措施包括硬件配备控制和消除危害的设备、防护装置等硬件的配置和检测。在认真做好设备维护保养和巡回检查的基础上，针对部分设备要害部位的磨损、振动、变形、压痕、锈蚀、沟槽、裂纹、断丝等现象，采用便携式温度仪、振动仪、测厚仪等仪器定期到现场进行检测。结合局设备检测总站对井架底座的检测，逐步完善钻井队设备的检测和诊断手段，达到减少设备事故发生，提高设备利用率，延长设备使用寿命和安全生产的目的。 第二章要害部位分类及检测项点 第三条天车、游动滑车、大钩、水龙头、吊环的检测 （一）检验周期 定期检验周期按照表1要求，国家法规规定或标准有规定的，按照国家法规规定或标准执行。 表1 石油钻、修井用设备检查周期 表1-1 石油钻修井用部件检查周期
大钩及水龙头的销轴以及水龙头的中心管大修时检测。 （二）检验条件 除正常检测外，遇到下列情况应进行检验： 1．主承载件更换或修理后； 2．承受过重大冲击载荷后（如墩钻、顶天车等）； 3．存在较严重的变形、锈蚀、磨损、裂纹等缺陷时； 4．闲置时间超过半年以上没有使用的吊环。 （三）天车、游车，大钩、水龙头检验 1．外观检查 （1）游动滑车应具有防钢丝绳跳槽的装置且满足使用要求。 （2）轴、销轴、螺纹连接部位应有可靠的防松动、脱落措施。 （3）大钩主副钩钩口闭锁装置完善，且安全可靠、启闭灵活。 （4）钩体定位锁紧机构应灵活可靠，定位锁紧后，钩体方向保持不变。 （5）缓冲装置完善有效，如有损坏应停止使用。 （6）水龙头壳销孔体磨损量小于10mm时需修复。 （7）提环经无损检测有裂纹或提环与大钩结合处磨损量大于10mm时应报废，否则可修复。 （8）中心管经无损检测有裂纹时应报废。 （9）主承载件主要受力部位、挂合部位不得有裂纹和较严重的变形、磨损、锈蚀。
石油钻机drilling rig:用于钻油气井和开采地下石油天然气的成套设备。通常由起升系统、旋转系统、钻井流体循环系统、动力驱动系统、传动系统、控制系统、钻机辅助设备等构成。 功能：1.通过钻柱给钻头提供必要的钻速、扭矩、钻压，以破碎井下岩石达到钻探目的。 2.循环系统能及时清洗井底产生的碎屑，并使之携带出地面，以利于钻头在井下继续钻进。 3.起升系统能以一定速度起升井内钻柱和下放钻柱，并能下放套管。 4.钻井过程中，钻柱可能在井内发生遇阻、卡钻等情况，钻机必须有能处理以上事故的能力。 5.钻完一口井后钻机必须有移动性和拆装能力。 分类 按钻井能力不同分类：浅井钻机、中深井钻机、深井钻机和超深井钻机。 按驱动方式来分类：机械驱动钻机mechanical drive rig、直流电驱动钻机AC-SCR-DC drive rig、交流变频电驱动钻机AC-VFD-AC drive rig、机电复合驱动钻机和液压钻机hydraulic drilling rig； 按搬家rig move、安装、移动方式不同区分:撬装钻机skid-mounted rig、车装钻机self-propelled rig、拖挂式钻机trailer-mounted rig、整体移动钻机unitary move rig； 按使用场合分类：陆地钻机、海洋钻机、沙漠钻机、极地钻机；
此外还有区别与常规钻机的斜直井钻机。 基本参数 1.名义钻深：钻机在规定的钻井绳数下使用规定的钻杆柱时，钻机 的经济钻井深度。 2.最大勾载：在规定的最多绳数下，下套管、处理事故或进行其他 特殊作业时，大钩不允许超过的载荷。 3.绞车额定功率、游动系统绳数、钻井钢丝绳直径、钻井泵单台功 率、钻盘开口直径、钻台高度、井架高度。 井架derrick 树立于钻台上用于石油钻井时提升和下放钻具的起重架。主要有井架主体、天车台、立管操作台、下套管扶正装置和工作梯组成。 按主体结构可分为塔型架、K型架cantilever mast、A型架A-mast(具体包括伸缩式K型架telescoping mast和垂升式K型架bootstrap mast)。 井架底部derrick substructure:支撑井架的金属结构，底座上面为一个平台，称钻台，在钻台下应有井口装置（套管头、防喷器等）。 钻机起升系统rig hoisting system：石油钻机中完成起升功能的设备总成。由绞车、井架底座、天车、游车、钢丝绳及大勾组成。 缠绕在绞车滚筒上的钢丝绳，通过由天车和游动滑车组成的游动系统。把钻机动力系统的旋转运动钻换为游车、大钩的往复运动，配合一些辅助设备如吊环、吊卡、卡瓦、吊钳及其它钻杆移运设备完成起下钻杆、更换钻头、控制送钻和下套管作业等功能。
11765钻探工程概论考试复习题 一、简答题每题10分 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。 对钻进的影响： 影响进效率的：由于在不同的层理结构上表现出不同的强度性质，在钻进这样的岩石层时会加大钻进的工作量，因此岩石的各向异性会影响钻进效率。 影响钻孔偏斜：由于存在岩石的各向异性，使得钻杆在钻进过程中出现受力不平衡的情况，使得钻杆发生一定角度的偏斜甚至弯曲，会影响钻孔的偏斜量。 4.影响岩石硬度的因素有哪些？ 岩石的硬度反映岩石抵抗外部更硬物体压入（侵入）其表面的能力。 硬度与抗压强度有联系，但又有很大区别。抗压强度是固体抵抗整体破坏时的阻力，而硬度则是固体表面对另一物体局部压入或侵入时的阻力。因此，硬度指标更接近于钻掘过程的实际情况。因为回转钻进中，岩石破碎工具在岩石表面移动时，是在局部侵入（可能非常微小）的同时使岩石发生剪切破碎。由前面的分析知道，工具压入岩石是很难的，而压入后剪切破岩却较容易。所以我们说，硬度对钻掘工程而言是一个主要力学性能参数。 （1）岩石中石英及其他坚硬矿物或碎屑含量愈多，胶结物的硬度越大，岩石的颗粒越细，结构越致密，则岩石的硬度越大。而孔隙度高，密度低，裂隙发育的岩石硬度将会降低。 （2）岩石的硬度具有明显的各向异性。但层理对岩石硬度的影响正好与对岩石强度的影响相反。垂直于层理方向的硬度值最小，平行于层理的硬度最大，两者之间可相差1.05～1.8倍。岩石硬度的各向异性可以很好地解释钻孔弯曲的原因和规律，并可利用这一现象来实施定向钻进。 （3）在各向均匀压缩的条件下，岩石的硬度增加。在常压下硬度越低的岩石，随着围压增大，其硬度值增长越快。 （4）一般而言，随着加载速度增加，将导致岩石的塑性系数降低，硬度增加。但当冲击速度小于10m/s时，硬度变化不大。加载速度对低强度、高塑性及多孔隙岩石硬度的影响更显著。
钻井设备及工具检测要求 1范围 本标准规定了中原油田钻井队主要设备在使用过程中的现场检测重点项目、周期，使用单位、服务单位的检测职责。 本标准适用于中原油田钻井队主要设备现场探伤检测。 引用标准 下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 SY/T5399-91石油钻井用钻杆动力钳 SY/T5200-93钻柱转换接头 SY/T5369-94石油钻具的管理使用方钻杆、钻杆钻铤 SY/T5716.1-95石油钻机大修理通用技术 SY/T6270-1997石油钻采高压管汇件的使用与维护 SY/T6357-1998提升设备的检验、维护、修理和修复程序 SY/T6367-1998钻井设备的检验、维护、修理和修复程序
SY/T6408-1999钻井和修井井架、底座的维护与使用 3现场检测要求。 钻井设备及工具现场检测部位、方法要求见表1。钻井设备、提升设备的检验、维护、修理和修复程序分别执行SY/T6357-1998、SY/T6367-1998。 4检测报告 检测机构应向钻井队出具检测报告。 5处置 根据检测结果，合格继续使用，否则采取修复、报废等措施。 6检测机构 检测机构应具备相应资质。 表1钻井设备及工具检测部位、方法及要求 序号 设备名称 承载特点 重点部位、部件
测要求 方法 检测机构及地点 周期 绞车 连续不匀均载荷 传动轴、滚筒轴、猫头轴 测量轴径、磁粉或超声波探伤 送机修服务单位检测或现场检测1年 其它检测要求执行SY/T5716.1-95 平衡梁 测量孔径、磁粉或超声波探伤 1年 刹带
钻探工程概论复习题 1.根据岩的变形特性，图示说明岩的三种类型。 弹塑性岩弹脆性岩高塑性和高隙性岩 弹脆性岩（花岗岩、英岩、碧铁质岩）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（岩、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。 高塑性（粘土、盐岩）和高隙性岩（泡沫岩、隙灰岩）区别于前二类，当压头压入时，在压头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。 2.什么是岩破碎的体积破碎？ 岩的变形破碎形式表面破碎疲劳破碎体积破碎 表面破碎：切削具与岩的接触压力远远小于岩硬度，切削具不能压入岩。切削具移动时，将研磨底岩，岩破碎是由接触摩擦功引起的，研磨的岩颗粒很小，钻进速度低。这种变形破碎式称为岩的表面研磨，这个区称为表面破碎
区。 劳破碎：切削具上的轴向载荷增加，但接触压力仍小于岩硬度，可使岩晶间联系破坏，岩结构间缺陷发展，特别是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硬度，切削具可有效地切入岩，结果是：切削具在底移动时不断克服岩的结构强度，切下岩屑，这种变形破坏式称为体积破碎，这个区称为体积破碎区。体积破碎时，会分离出大块岩，破碎效果好。 3.什么是岩的各向异性？对钻进有哪些影响？ 沉积岩在平行于和垂直于层理面向上的岩物理力学性质具有明显差异，即各向异性。 岩在不同向上表现出不同的强度值称为岩的各项异性。 岩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向上的排列，分布不同而导致的，这种各向异性会随着岩的应力变化而变化，可称为应力各向异性；另一种是由于岩颗粒的定向排列引起的，这种岩的各向异性不会随着岩的应力变化而改变。 对钻进的影响： 影响进效率的：由于在不同的层理结构上表现出不同的强度性质，在钻进这样的岩层时会加大钻进的工作量，因此岩的各向异性会影响钻进效率。 影响钻偏斜：由于存在岩的各向异性，使得钻杆在钻进过程中出现受力不平衡的情况，使得钻杆发生一定角度的偏斜甚至弯曲，会影响钻的偏斜量。 4.影响岩硬度的因素有哪些？ 岩的硬度反映岩抵抗外部更硬物体压入（侵入）其表面的能力。
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。 对钻进的影响： 影响进效率的：由于在不同的层理结构上表现出不同的强度性质，在钻进这样的岩石层时会加大钻进的工作量，因此岩石的各向异性会影响钻进效率。 影响钻孔偏斜：由于存在岩石的各向异性，使得钻杆在钻进过程中出现受力不平衡的情况，使得钻杆发生一定角度的偏斜甚至弯曲，会影响钻孔的偏斜量。 4.影响岩石硬度的因素有哪些？ 岩石的硬度反映岩石抵抗外部更硬物体压入（侵入）其表面的能力。 （1）岩石中石英及其他坚硬矿物或碎屑含量愈多，胶结物的硬度越大，岩石的颗粒越细，结构越致密，则岩石的硬度越大。而孔隙度高，密度低，裂隙发育的岩石硬度将会降低。（2）岩石的硬度具有明显的各向异性。但层理对岩石硬度的影响正好与对岩石强度的影响相反。垂直于层理方向的硬度值最小，平行于层理的硬度最大，两者之间可相差1.05～1.8倍。岩石硬度的各向异性可以很好地解释钻孔弯曲的原因和规律，并可利用这一现象来实施定向钻进。（3）在各向均匀压缩的条件下，岩石的硬度增加。在常压下硬度越低的岩石，随着围压增大，其硬度值增长越快。（4）一般而言，随着加载速度增加，将导致岩石的塑性系数降低，硬度增加。但当冲击速度小于10m/s时，硬度变化不大。加载速度对低强度、高塑性及多孔隙岩石硬度的影响更显著。 5.钻探技术的基本构成是什么？ 设备：钻孔施工所使用的地面设备总称。包括钻探机、动力机、泥浆泵、钻塔等。 工艺：取心钻探技术，无岩心钻探技术，多介质反循环钻探技术，其它反循环钻探技术，水文水井钻探技术地质学基础、矿物岩石学、地层学、构造地质学、钻探工程、工程地质、工程与环境物探、钻探机械、6.简述硬质合金钻头的碎岩机理（文字与简图） 与刀具（切削类似）相联系：利用镶焊在钻头体上的硬质合金切削具，作为破碎岩石的工具，这种钻进方法通称为硬质合金钻进。但在实际使用中，硬质合金钻进只适用于钻进中等硬度以下的地层，即可钻性1 ～7 级和部分8 级地层。若在更为坚硬的岩层中钻进，则切削效果很差，切削具磨损很快或易折断而迅速失去钻进能力。当前，软的和中硬以下的地层，尤其是土层的钻孔工作，主要靠硬质合金钻进。 7.PDC钻头的碎岩机理 聚晶金刚石复合片的简称。是石油钻井行业常用的一种钻井工具。它是以金刚石为原料加入粘结剂在高温条件下烧结而成，复合片为圆片状，金刚石厚度一般小于1mm,切削岩石时作为工作层，碳化钨基体对聚晶金刚石薄层起支撑作用，两者的有机结合，使PDC既具有金刚石的硬度和耐磨性，又具有碳化钨的结构强度和冲击能力。由于聚晶金刚石内晶体间的取向不规则，不存在单晶金刚石固有个解理面，所以PDC的抗磨性及强度高于
bull nose：用来封住casing string的钢板（焊在下端部），球面形或半椭球形，像个牛鼻子。 有的直接用个带螺纹的塞子塞住的。好像是用来做泥浆循环实验。 cathead：在drill floor上的cat head用来辅助吊sand line的，如下图红色的cat head，顶部的轮子下面有个液压泵，旁边的轮子可以像合页一样转动，用来调整拉拽的角度。 还应该有根钢丝，一端绕过旁边的轮子和顶部的轮子，固定在另一端（和旁边轮子对过的一边），使用的时候顶部的轮子在液压泵的推动下向上移动，钢丝的来拽距离是上面轮子移动距离的两倍。 这种形式的cathead目前广泛应用在平台和钻井船上。
cat walk：在船上的catwalk大家都知道的吧，在平台上也有类似的结构。 在钻井系统中指的是和vee-door下面的pipe ramp链接的窄长平台，用来运送钻井所需的工具、管子等 这个图是陆地上catwalk。图中是工人在上面选管子准备运到drill floor上。 dog house：dog house 又叫boiler house 这个只有在陆地钻井时看的到，就是一个在拖车上的小房间，或是在卡车上分割出来的小房间。 里面摆放杂物或休息的地方，实在像个狗窝。 在陆地钻井的时候可以把设备、工具都装车上方便移动，就连derrick都可以装车上（横着放），运到指定地点后再竖起了。在平台上和船上是没有的。
finger board：在derrick上用来扶持接好的drill pipe和coller的。 因形状像人的手指而得名。这是陆地上的derrick。 在平台和钻井船上，finger board是在derrick的里面的。见下图这些大手指上还有些小手指，管子运过来的时候会自动打开，（图中正在打开，管子放好后会关闭）有了这套系统，就不需要monkey board了。这套系统既节省的大量时间，又不需要很多劳动力，据说可以提高25％的效率，而造价只占整个rig的1％。
钻探工程概论复习题 一、简答题每题10分 1. 根据岩石的变形特性，图示说明岩石的三种类型。 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？ 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？ 沉积岩在平行于和垂直于层理面方向上的岩石物理力学性质具有明显差异，即各向异性。 岩石的强度具有明显的各向异性。垂直于层理方向的抗压强度最大，平行于层理的抗压强度最小，在与层理斜交方向上的抗压强度介于两者之间。 （2）岩石的硬度具有明显的各向异性。但层理对岩石硬度的影响正好与对岩石强度的影响相反。垂直于层理方向的硬度值最小，平行于层理的硬度最大，两者之间可相差1.05～1.8倍。岩石硬度的各向异性可以很好地解释钻孔弯曲的原因和规律，并可利用这一现象来实施定向钻进。 （2）造岩矿物的颗粒越细，岩石越致密，岩石的弹性模量越大。岩石的弹性模量也具有各向异性，平行于层理方向的弹性模量大于垂直于层理方向的弹性模量。 沉积岩在平行于和垂直于层理面方向上的岩石物理力学性质具有明显差异，即各向异性。 4. 影响岩石硬度的因素有哪些？ （1）岩石中石英及其他坚硬矿物或碎屑含量愈多，胶结物的硬度越大，岩石的颗粒越细，结构越致密，则岩石的硬度越大。而孔隙度高，密度低，裂隙发育的岩石硬度将会降低。 （2）岩石的硬度具有明显的各向异性。但层理对岩石硬度的影响正好与对岩石强度的影响相反。垂直于层理方向的硬度值最小，平行于层理的硬度最大，两者之间可相差1.05～1.8倍。岩石硬度的各向异性可以很好地解释钻孔弯曲的原因和规律，并可利用这一现象来
钻探设备的组成 按工作的性质又可分为八个部分：提、循、旋、动传、控、钻、辅 1.提升系统 2.循环系统 3.旋转钻进 4.动力系统 5.传动系统 6.控制系统 7.钻机底座 8.辅助系统钻孔结构是指钻孔由开孔至终孔，各孔段的深度和口径的变化情况。一般来说，钻孔换径次数越多，钻孔结构越复杂。 但有下列情况之一者必须下套管： （1）下孔口管，以保护孔口处岩土层不被冲坏，并将冲洗液导向循环槽，孔口管的另一个重要作用正是导正钻孔方向； （2）加固很难用泥浆护壁的不稳定地层； （3）隔离漏水层与涌水层； （4）当设备负荷能力不足或处理孔内异常需要缩小一级孔径，而上覆地层又有坍塌掉块、缩径危险时。 钻塔按照结构特点可以分为：三脚钻塔、四脚钻塔、A型钻塔和桅杆四种类型 平均机械钻速 H—钻进进尺/ t—纯钻进时间 回次钻速 表示从钻具开始下入钻孔，进行钻进，直到把钻具从钻孔提出的工序中（即一回次）单位时间的进尺。 技术钻速 一台钻机在一个月期间内用于完成基本工序、辅助作业和其他补充作业的总时间与同期的钻进进尺H之比。 经济钻速 在国外叫做商业钻速，表示一台钻机在一个月（季）可计入成本时间（基本工序时间t、辅助工序时间t1、补充作业时间T1和非生产工序所用的时间T2）与同期钻进进尺H 之比。循环钻速 循环钻速指的是从开孔到终孔整个生产大循环的平均钻速 金刚石钻进的特点(1)主要用于钻进硬岩和坚硬岩石(2)钻进效率高(3)钻孔质量好(4)施工劳动强度比较低(5)钻探成本比较低 钢粒钻进的基本原理 岩心管的下端接有钢粒钻头(钻头刚体),钻头上有开口.孔底投有一定量的”自由钢粒”受周围岩石限制,钢粒压在钻头的底唇之下和两侧.钻进中钻头向下施加一定的轴向压力,并做回转运动.随着钻头的钻动,钢粒在钻头与岩石之间不断滚动,对孔底岩石进行碾压,达到破碎岩石的目的.同时,泵送的冲洗液由钻头内间隙流经孔底,再由钻头外间隙上返流出,排冲岩屑和磨损失去工作能力的钢粒屑.
石油钻井机械培训教材(DOC 53页)
教材：石油钻井机械 （程旭王存喜主编） 一、教学目的、要求 1.熟悉钻机的结构原理。 2.掌握常规钻井基本方法流程。 二、教学重、难点 1.钻机的应用。 2.钻井方法。 三、复习旧课 沟通了解学生校外实习教学心得，畅谈内陆现场石油钻井的工艺流程，加以引导，导入我国常规石油钻机的过去、现在与未来发展。 四、导入新课 石油钻井是一项系统工程，涉及到石油地质、油田化学、岩石力学、钻井机械与工具的现代设计技术，以及电子技术、计算机技术与人工智能等在钻井测量及自动化、智能化钻井方面的应用。 五、讲授新课 第一章钻机概论 第一节钻井工艺对钻机的要求及钻机的特点（一）钻井方法
根据钻探目的，当钻机需要在荒野、沙漠、海滩、沼泽、湖泊、山区、森林等艰苦的地方钻井时，必需拆装搬迁方便。 （三）钻井设备的发展 现代深井转盘钻机装备情况如图1-6所示 截止到目前，国外已研制与应用的新型石油钻机如下。 1．超深井钻机 2．微型钻机 3．顶部驱动钻机4．自动化钻机 5．斜井钻机 6．丛式井钻机 7．移动式钻机 8．沙漠钻机9．直升飞机吊运的钻机 10．封闭式钻机 11．80年代以来钻井设备的新进展 （四）目前国内在用钻机情况 １．钻井方法２．钻井设备的用途３．钻井设备的发展 （五）钻井工艺对钻机的要求 1.具有旋转钻进能力。 2.具有起下钻具的能力。 3.具有清洗井底的能力。 （六）钻机的特点 1.一套钻机就是一套联合机组。 2.钻井作业是不连续的。 3.钻机的工作场所比较特殊。 六、小结 １．钻井方法有几种？ ２．钻井设备有什么用途？ ３．钻井设备发展的现状怎样？ 七、作业