钻井机械标准答案1

《钻井机械》（标准答案及评分标准）

一、填空题（将正确答案填在横线上，每空1分、共20分）

1、顶驱钻井装置主要由（水龙头——钻井马达总成）、（导向滑车总成）、（钻

井上卸扣装置）三大部分组成。

2、石油矿场使用的井架主要有（A形井架）、（塔形井架）、（前开口井架）和（桅

形井架）四种结构类型。

3、盘式刹车主要由（刹车盘）、（刹车钳）和（液压系统）组成。

4、水龙头主要由（承载系统）、（钻井液系统）和（辅助系统）三部

分组成。

5、往复泵基本工作性能参数有（流量）、（泵压）、（泵的功率和效率）和（泵速）。

6.、井场常用的钻井固控设备有（振动筛）、（除砂器）、（除泥器）、（除气器）和

（离心机）。

二、判断题（在括号内对的打√，错的打×，每题1分，共10分）

1、（√）工作时，往复泵的排除法门绝对不能关闭。

2、（√）钻井绞车滚筒的缠绳层数一般不超过3层。

3、（×）三大工作机中转盘的载荷变化最大。

4、（√）旋转防喷器用于欠平衡钻井中。

5、（√）往复泵的有效压头H由沿程阻力损失决定。

6、（×）一般泵的吸入口直径与排出口的直径相同。

7、（√）电磁涡流刹车当转速降低时，仍能保证较大的制动力矩，完全能满

足低速重载下钻要求。

8、（×）螺杆钻具的转速与钻井液的排量无关。

9、（×）A形井架的稳定性最好。

10、（√）使用液力变矩器驱动绞车时，可明显提高钻机的起升功效。

三、简答题(共30分)：

1、三缸单作用往复泵的优缺点。（6分）

答：优点：1）三缸泵的缸径小，冲程短，冲次高，在功率相同的条件下，体积小，重量轻。

2）缸套在液缸外部用夹持器固定。活塞杆与介杆也用夹持器固定，因而拆装方便，无活塞杆密封，有利于快速维修和延长活塞杆寿命。

3）活塞单面工作，可以从后部喷进冷却液，对缸套和活塞进行冲洗和润滑，有利于延长缸套和活塞的使用寿命。

4）流量均匀，压力波动较小。

缺点：由于泵的冲次提高，导致自吸能力降低，通常情况下应配备灌注系统。

2、钻井绞车的功用。（6分）

答：（1）用以起下钻具，下套管；

（2）借助猫头上、卸钻具丝扣，起吊重物及进行其他辅助工作；

（3）钻进过程中控制钻压，送进钻具；

（4）作为转盘的变速机构或中间传动机构；

（5）整体起放井架。

3、简述前开口井架的结构特征。（6分）

答：（1）整个井架主体是3~5段焊接结构组成，段间采用锥销定位和螺栓连接。（2）通常采用水平拆装，整体起落和分段运输的办法搬迁井架。搬迁方便、安全、迅速。

（3）受运输尺寸限制，井架主体截面尺寸较小，使井架内部空间比较狭窄。（4）井架各段两侧桁架结构形式相同，背扇钢采用特殊腹杆布置形式，以保证司钻视野良好。

4、螺杆钻具的优缺点。（6分）

答：优点：（1）转速与泥浆排量成正比，而与扭矩无关，可通过调节泥浆排量获得钻头所需的低转速，具有低速大扭矩的硬特性；过载能力强，操作方便，这是涡轮钻具所部具备的。

（2）螺杆钻具的转矩随钻压变化，而转矩的变化又反映在钻井液的压力降变化上，故从泵压表上即可知道转矩的变化。

（3）结构简单，钻具较短，维修方便

缺点：需定排量工作，有横向振动；对油基钻井液敏感，不适应在高密度钻井液中工作；橡胶定子耐高温性差，不宜于深井作业

5、简述水力旋流器的作用和优点。（6分）

答：（1）作用：主要用于两种互不相容流体介质的液——液分离和气——液分离（2）优点：①水力旋流器有多种功能，可根据应用的需要在不同场合应用。

②水力旋流器的结构十分简单，内部没有运动部件。

③占地面积小，安装方便，运行费用低。

④水力旋流器使用方便、灵活，可以单台使用，也可并联使用增大处理量。又可以串联用，增加处理深度。

⑤处理工艺简单，运行参数确定后可长期稳定运行，管理方便，社会效益与经济效益都十分明显。

⑥其分离过程可在全封闭状态下进行，实现闭路循环，不会产生二次污染。

四、 问答题（15分）

1、描述钻机的下钻过程（15分）

1).加速段OC ）（5分）

开始下钻前要稍提钻柱，撤掉吊卡(或卡瓦)，摘开离合器，刹住钻柱。此时滚筒上作用为静悬持力矩MO 。司钻将刹把抬起，完全松开刹带，整个系统在钻柱作用下以接近自由落体加速度加速。到B 点开始刹车，由于制动装置即滚筒吸收了能量，随着制动力矩的增大，下落加速度逐渐减小。

在此阶段中有动静M M M -=

M －滚筒制动力矩；

动M －下钻系统产生的动力矩。

2).等速段CD （5分）

在此阶段，下钻系统受到的制动力矩与钻柱静力矩相等，钻柱匀速下钻。 静M M = 0=惯M

3).减速段DE （5分）

钻柱下放至D 点接近立根行程终点，司钻压住刹把减速下放，此时制动装置制动力矩大于钻柱静力矩，加速度为负值。到E 点，完全刹住钻柱。 动静M M M +=

五、计算题（共24分）

1、三缸单作用往复泵3NB －1300泵的缸套直径D 缸＝180mm ；冲程＝254mm ；冲次

＝140冲/分；排量系数α＝0.9；排出压力P 出＝19.3MPa ；泵的效率η泵＝0.85。 求：（1）、泵的实际排量Q 实＝？（6分）；（2）泵的输入功率Np ＝？（6分）

解：由题知

泵的缸数i=3 冲程 s=254mm=0.254m

冲次n=140（ 冲/分）排量系数α＝0.9

活塞面积 F=πD 2 /4=3.14×0.182 /4=0.0254(m 2 )

(1)Q 理均＝iF s n/60＝3×0.0254×0.254×140/60=0.045(m 3/s)

Q 实＝α×Q 理均＝0.9×0.045＝0.041(m 3/s)

(2) 泵的输出功率

N ＝P 出×Q 实×10－3＝19.3×106×0.041×10－3 =781.6(KW)

泵的输入功率

Np ＝N/η泵＝781.6/0.85＝919( KW)

答：（略）