中国地质大学石油机械钻采概论试卷 (1)

一·判断
1.CYJ8-3-37HB型抽油机中型抽油机。

（）
2.ZJ32J-2Z钻机是深井钻机。

（）
3.三缸泵的排量不均匀度小于双缸双作用泵。

（）
4.快绳侧的滑轮转速要比死绳侧的滑轮转速快。

（）
5.井下复杂情况是指钻具连续连接，有活动能力。

井下事故是钻具不连续，失去活动
能力。

（）
6.交流电动机的固有机械特性是硬特性。

（）
7.盘式刹车比带刹车刹车片受力均匀，散热效果好。

（）
8.火成岩又名岩浆岩，是高热的岩浆冷凝后形成的岩石，呈块状，无层次，致密而坚
硬，如花岗岩、玄武岩、正长石等。

（）
9.钻杆的通称直径指的是钻杆本体外径，以毫米或英寸表示。

（）
10.空气包的作用是为了消除流量不均匀和压力波动。

（）
二．填空
1. 三除一筛是除砂器，除泥器，除气器，振动筛。

2. 钻机典型驱动方案是单独驱动，统一驱动，分组驱动。

3. 带刹车平衡梁的作用是均衡左右刹带松紧程度，保证受力均匀。

4. 离心泵的轴封密封填料密封，橡胶组合密封，机械密封，浮动环密封，迷宫密封。

5. 泵的分类容积式泵（三缸泵，螺杆泵，隔膜泵）和叶片式泵（离心泵）。

6. 往复泵的易损件活塞，密封件，缸套，阀芯。

7. 钻井事故分为井下复杂情况和井下事故。

8. 往复泵的性能调节包括流量调节（换缸套，调节泵的冲次，减少泵的工作室，旁
路调节）和并联运行。

9. 钻机的三大工作机组旋转设备，循环设备，起升系统设备。

10. 游梁式抽油机的分类常规型，前置式，异相曲柄。

11. 钻头的分类刮刀，牙轮，金刚石，其它用途。

12. 辅助刹车包括水刹车和电磁涡流刹车。

13. 自喷井采油的井口设备油管头，套管头，采油树。

14. 常见的抽油泵包括管式泵，杆式泵，套管泵。

15. 往复泵工作过程中的功率损失机械损失，容积损失，水力损失。

三．简答题
1. 顶驱钻井特点。

（1）立根（28m）钻进，节省2/3接单根时间。

（转盘钻以单根加长钻杆，以立根钻进井架不需加高。

)
（2）可随时压井（任意高度需循环井液，水龙头可立即接上），减少卡钻事故。

（3）实现：倒划眼起钻（钻头取不出时，边转边提）;
实现：划眼下钻（钻头下不去时，边转边放）。

（4）以立根钻水平井、斜井时，容易控制造斜方位。

（5）钻杆上卸扣操作机械化。

（6）立根钻进，提高取岩心质量。

2.井下动力钻具的特点。

涡轮钻具具有能提供低扭矩、高转速的特性。

钻进时钻杆柱是不转动的，节约了功率，磨损小，事故少，特别适用于定向井和水平井。

螺杆钻具结构简单，工作可靠；能提供大扭矩、低转速的特性。

电动钻具一般转速高，但寿命较短。

3.普通抽油杆与连续抽油杆的特点及区别。

常规抽油杆分为：C级，D级，J级，用接箍相连，具有活塞效应，长度一般为8m，需要一根一根起下。

连续抽油杆具有高的弹性模数和用来抽油时所需的足够刚度，还有很大的挠性，可以
绕到一个卷筒上。

连续抽油杆不用接箍，可以实现连续整体起下。

此外还具有重量轻，运输方便，抗腐蚀的特性，所以说连续抽油杆是比较理想的一种抽油杆。

4.钻机的驱动设备及其特点。

（可自己再整理优化一下）
按照采用的动力设备的不同，分为机械驱动与电驱动两大类。

机械驱动以柴油机为动力机；电驱动以直流或交流电动机为动力机。

a.柴油机驱动特点
1.不受地区限制。

2.产品系列化。

3.结构比较大。

b.柴油机驱动特性
柴油机驱动特性就是柴油机自身的特性，包括外特性、负荷特性和调速特性。

1）外特性
油泵齿条固定于供油量最大位置时，性能参数Ne、Me、ge、GT随n变化的规律性，即外特性。

外特性是正确选择及合理使用发动机的基础。

2）负荷特性
定转速下油耗ge随功率Ne而变化的规律，称负荷特性。

3）调速特性
油门手柄固定，油泵齿条由调速器自动控制时，Ne、Me与转速n的关系，称调速特性。

c. 直流电动机机械特性与人为特性
1）直流电动机固有机械特性
直流电动机固有机械特性与励磁方式有关。

并励(它励) 电动机具有硬特性，串励电动机具有软特性。

2）直流电动机的人为特性(调速方法)
通过调节电动机转速，获得人为特性，以适应绞车、转盘的调速要求。

d. 交流电动机机械特性与人为特性
1）交流电动机固有机械特性
同步电动机具有特硬特性，异步电动机也具有硬特性。

由于交流电动机固有机械特性是硬特性，不能满足钻机工作机对调速的要求。

2）交流电动机的人为特性(调速方法)
应用AC变频技术实现变频调速。

5.带刹车与盘式刹车特点的比较。

带刹车的特点：
1）活动端和固定端的刹车块磨损不均衡。

2）刹车时滚筒轴受一弯曲力
3）只能用于单向制动
4）包角大，可达到270°甚至330°，其制动力矩可随包角的增大而增大。

5）采用双杠杆刹车机构既省力又安全。

6）机构简单紧凑，便于维修。

盘式刹车的特点：
1）摩擦快。

2）受力均匀。

3）磨损均匀。

4) 容易实现自动控制。

5）散热快。

6. 离心泵轴向力的平衡方法及其密封。

轴向力的平衡。

1）利用叶轮的对称性：对称布置和双吸叶轮平衡轴向力。

2）改造叶轮结构平衡轴向力平衡孔法，平衡管法，平衡叶片法。

3）安装专用的平衡装置。

离心泵的密封
1）叶轮密封
2）轴封结构离心泵常用的轴封结构有：填料密封、有骨架的橡胶密封、机械密封和浮动密封等。

四．计算（详细解题过程另附一张纸上）
1. 计算ZJ32钻机静车，起升，下放工况下的快绳拉力。

G=80KN, q钻柱=36kg/m.
其中用到的参数有：η=0.97，Z=8，g=9.8m/s，游车重量
r
图5-1游动系统的运动和钢绳拉力
在图5-1中，设Q t 、ηt 为起升时游动系统的起重量和效率，Q ′t 、η′t 为下钻时游动系统的起重量和效率，P f 、P d 为快绳和死绳拉力，P 1、……、P Z 为游绳的拉力。

(1) 当大钩静止悬重时，各段游绳拉力相等。

即：P f =P 1=…=P d
P f =Q t /Z
游钩G Q Q t +=
i i i
i i qL qL qL qL F qL Q 85.0)1(≈-=-=-=钢
液液钢浮钩γγγγ (2) 当起升时，由于滑轮轴承的摩擦阻力和通过滑轮时的弯曲阻力，使各绳拉力发生变化，即：
P f >P 1>P 2>……>P Z-1>P Z
i i i i
i i qL KqL f qL f qL qL F F qL Q ≈≈+-=-+-=+-=)1)(1()1(摩钢
液钢液摩液钢摩浮钩γγγγγγ K-起钻静载修正系数,近似取1。

设η为一个绳轮的效率，则：
P f =P 1η=P 2η2=……=P Z ηZ
因：Q t =P 1+P 2+……+P Z
所以：Q t =P f (η+η2+……+ηZ )
上式括号内为等比级数和，又可写为：
Q t =P f η(1-ηZ )/(1-η)
由于：
t
t f Z Q P η1= 所以起升时的游动系统效率为：
)
1()1(ηηηη--=z z t 可见游动系统的效率主要取决于游动系统有效绳数Z ，Z 愈多，ηt 愈低，其次与单轮效率η有关，η的大小则取决于滑轮轴承类型和纲丝绳特性。

当装滚动轴承、较大的滑轮和用较软的钢绳时η=0.98，当装滚动轴承用较硬的钢绳时η=0.96～0.97，当装滑动轴承和绳轮较小时η=0.95。

(3) 当下钻时，情况与起钻时相反，即：
P f <P 1<……<P Z-1<P Z
i i i i
i i qL qL K f qL f qL qL F F qL Q 7.0)1)(1()1(≈'≈--=-+-=--=摩钢
液钢液摩液钢摩浮钩γγγγγγ K '-下钻静载修正系数,近似取0.7。

Q ′t =P 1+P 2+……P Z =P f （1/η+1/η2+……+1/ηZ ）
)1(1ηηη--='z z f t P Q
由于t t z
Q P η''= 所以下放时的游动系统效率：
z z t z ηηηη--='1)
1(
通过以上对游动系统的钢丝绳拉力和效率的分析可见：在起钻和下钻时各游绳的拉力是不同的，其中起钻时快绳拉力P f 为最大，设计时应以P f 为绞车的基本参数，并作为选用纲绳的依据。

ηt 和η′t 虽然公式不一样，但当Z 相同时它们的值非常接近，因此取：ηt ≈η′t 也可以保证足够的准确度。

将起升和下放时的效率公式相乘，得：
ηt η′t =ηZ+1
21
+=z t ηη
一般取η=0.97。