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第一章 概述 1

第一节 钻井设备的用途与分类 1

一、钻井设备的用途 1

二、钻机的分类 2

三、现代钻井设备的组成 3

第二节 钻井设备的发展 6

一、超深井钻机 7

二、微型钻机 9

三、顶部驱动钻机 9

四、自动化钻机 9

五、斜井钻机 10

六、丛式井钻机 11

七、自走式钻机 12

八、沙漠钻机 13

九、直升飞机吊运的钻机 14

十、封闭式钻机 14

第三节 80年代钻井设备技术的新进展 15

一、石油钻机推广采用液力变矩器 15

二、SCR电驱动钻机发展很快 15

三、钻机井架与钻台底座的发展 16

四、钻机转盘技术的发展 16

五、钻井泵的技术发展 17

六、钻机绞车盘式刹车的技术发展 17

七、钻机提升系统的技术发展 18

八、钻机窄型胶带传动技术的发展 18

九、密闭钻井液固相控制系统 18

第二章 我国石油钻机的应用与生产 19

第一节 我国石油钻机应用情况 19

一、钻机应用发展简况 19

二、目前国内在用钻机情况 20

第二节 我国石油钻机标准 22

一、钻机驱动型式 22

二、钻机型号 22

三、基本参数 23

四、名词、术语与钢丝绳的选用 25

五、推荐的柴油机转速 25

第三节 兰州石油化工机器厂生产的钻机 26

一、ZJ32J型钻机 26

二、ZJ45J钻机 26

三、ZJ45D丛式井钻机 29

四、ZJ60D电驱动钻机 33

第四节 宝鸡石油机械厂生产的钻机 43

一、1500m钻机 43

二、ZJ-20C车装钻机 43

三、ZJ-20A块装钻机 45

四、ZJ32A型钻机 49

五、ZJ-32B型钻机 49

六、沙漠钻机 52

第五节 待更新改造的钻机 54

一、大庆-130型钻机 54

二、F-320型钻机 59

三、Y2-4-5д钻机 59

四、罗马尼亚R-3200型钻机（5D型） 59

五、Бy-40型钻机 59

第三章 国外石油钻机生产 69

第一节 美国自走式钻机 69

一、自走式钻机结构 69

二、其他装备的配备 75

三、美国LTV公司车载钻机 75

四、美国IRI公司车载钻机 83

五、引进的LTV公司Willson 65B型车载钻机 83

六、引进的IRI公司Ingersoll-Rand 750型车载钻机 85

七、引进的IRI公司Ideco BIR 7056和BIR8085型车载钻机 89

八、引进的KREMCO公司车载钻机 89

第二节 沙漠钻机 94

一、沙漠环境对使用钻机的要求 94

二、沙漠钻机的发展与应用 95

三、沙漠钻机常采取的保护措施 97

四、改装的Ideco E-2100和E-3000型沙漠钻机 99

五、改装的Emsco公司C-2- 99

电驱动沙漠钻机 99

第三节 顶部驱动钻井系统 105

一、概述 105

二、顶部电驱动系统的组成 106

三、美国Verco公司顶部驱动装置 110

四、挪威DDM-650型顶部驱动装置 114

五、顶部液压驱动 116

六、侧驱动钻井系统 118

第四节（原）苏联钻机生产情况 121

一、修订钻机系列标准，指导钻机生产 121

二、原苏联钻机发展的特点 123

第五节 罗马尼亚石油钻机 137

一、罗马尼亚陆地柴油机驱动钻机 137

二、罗马尼亚电驱动钻机 137

第六节 加拿大斜井钻机 137

一、斜井钻机结构简介 137

二、加拿大部分公司斜井钻机技术性能 147

第四章 提升系统设备及钢丝绳 151

第一节 天车 151

一、结构特点 151

二、兰州石油化工机器厂生产的天车 152

三、宝鸡石油机械厂天车 152

四、美国LTV公司天车 152

五、美国IRI公司天车 156

六、罗马尼亚天车 157

第二节 游车 159

一、结构特点 159

二、兰州石油化工机器厂生产的游车 159

三、宝鸡石油机械厂游车 160

四、罗马尼亚游车 160

五、美国LTV公司游车 164

六、美国IRI公司游车 164

第三节 天车、游车可能发生的故障与排除方法 167

一、滑轮轮槽的磨损 167

二、可能发生的故障与排除方法 168

第四节 大钩 169

一、结构特点 169

二、兰州石油化工机器厂大钩 171

三、宝鸡石油机械厂大钩 171

四、美国BJ公司大钩 171

五、几种常用石油钻机大钩提升速度与负荷 175

六、大钩可能发生的故障与排除 178

第五节 组合式游车大钩 179

一、罗马尼亚游车大钩 179

二、美国BJ公司游车大钩 180

三、美国IRI公司游车大钩 183

四、美国LTV公司游车大钩 184

第六节 石油钻机提升设备配置与载荷 187

一、我国在用钻机提升设备配置情况 187

二、石油钻机主要生产国提升设备载荷值 188

第七节 钻机提升系统用钢线绳 189

一、钢丝绳的分类 189

二、我国国家标准 190

三、美国（API RP 9B）油田用钢丝绳 192

四、钢丝绳的选择 193

五、钻机滚筒直径和钢丝绳直径的关系 195

六、钢丝绳在滑轮组上的缠绕 195

七、提升系统钢丝绳使用注意事项 198

八、钢丝绳的损坏与换新 200

九、钢丝绳的安危鉴别 201

第五章 井架及底座 202

第一节 概述 202

一、井架的分类 202

二、井架结构形式评价 204

三、井架风载计算 206

第二节 现用井架技术性能 207

一、宝鸡石油机械厂生产的各型井架 207

二、兰州石油化工机器厂生产的井架 210

三、罗马尼亚“A”形井架 211

四、美国IRI公司井架 213

五、美国IRI公司车载钻机井架 213

六、美国LTV公司Emsco井架 213

七、美国LTV公司Wilson拖车式井架 215

八、美国Dreco公司井架 215

第三节 井架底座 220

一、底座的分类 220

二、宝鸡石油机械厂井架底座 222

三、罗马尼亚固定式井架底座 225

四、美国IRI公司车载底盘 226

第六章 转盘与水龙头 233

第一节 转盘 233

一、基本组成 233

二、转盘主、辅轴承布置 236

第二节 旋转钻井设备转盘的国际标准 239

一、术语 239

二、名称型式、规格和尺寸 239

第三节 常用转盘技术性能 247

一、兰州石油化工机器厂转盘 247

二、宝鸡石油机械厂转盘 248

三、罗马尼亚钻机转盘 249

四、美国LTV公司转盘 251

五、美国IRI公司转盘 253

第四节 转盘附件——方瓦 255

一、API标准方瓦与特殊方瓦的比较 255

二、API关于方瓦与转盘的磨损 256

第五节 转盘可能发生的故障与排除 257

第六节 水龙头 259

一、基本组成 259

二、结构特点对比 261

第七节 常用水龙头技术性能 263

一、兰州石油化工机器厂水龙头 263

二、上海东风机器厂两用水龙头 265

三、罗马尼亚水龙头 266

四、美国LTV公司水龙头 268

五、美国IRI公司水龙头 268

第七节 水龙头可能发生的故障与排除 270

第七章 绞车 272

第一节 绞车的结构与组成 272

一、绞车的分类 272

二、绞车轴类的组成 273

三、绞车的结构与组成 276

四、兰州石油化工机器厂JC-45绞车结构特点 276

第二节 常用绞车技术性能 279

一、兰州石油化工机器厂绞车 279

二、宝鸡石油机械厂绞车 282

三、罗马尼亚绞车 282

四、美国LTV公司绞车 284

五、美国IRI公司电动钻机绞车 288

六、美国钻机制造公司绞车功率分级 291

第三节 绞车轴类部件 292

一、猫头轴与猫头 292

二、滚筒轴 295

三、滚筒刹车鼓的磨损 296

四、输入轴与中间轴 296

第四节 绞车的机械刹车装置 298

一、刹带块材料及代号 300

二、 API刹车块规范 300

三、国产刹车鼓材料性能 303

四、刹车鼓摩擦表面温度 304

第五节 绞车水刹车装置 306

一、水刹车技术性能 306

二、水刹车的水位调节装置 310

第六节 电磁涡流刹车 312

一、涡流刹车的优点 312

二、结构特点 312

三、兰州石油化工机器厂涡流刹车 313

四、美国Baylor Brakes公司涡流刹车 315

第七节 绞车可能发生的故障与排除 317

第八章 钻井泵 321

第一节 概述 321

一、钻井泵的分类 321

二、钻井泵型号编制方法 322

三、往复泵的基本参数 322

四、基本组成 323

第二节 双缸双作用钻井泵 323

一、动力端轴的布置方案 323

二、兰州石油化工机器厂双缸双作用活塞泵结构 325

三、国产双缸双作用活塞泵 327

四、罗马尼亚双缸双作用泵 328

五、美国部分公司双缸双作用泵 330

第三节 三缸单作用钻井泵 332

一、三缸单作用与双缸双作用泵特点对比 333

二、国内新系列三缸单作用泵性能参数 334

三、基本组成 334

四、兰州石油化工机器厂三缸单作用泵 339

五、宝鸡石油机械厂三缸单作用泵 341

六、上海大隆机器厂钻井泵技术性能 342

七、山东益都石油机械厂三缸单作用泵 342

八、四川石油管理局成都总机厂三缸单作用泵 345

九、美国三缸单作用泵生产情况 346

十、美国LTV公司Ems co F系列三缸泵 346

十一、美国IRI公司Ideco T系列三缸泵 347

十二、罗马尼亚三缸单作用泵 349

十三、离心式增压泵 350

第四节 钻井泵冲数、排量、压力关系 353

一、双缸双作用泵冲数、排量计算 353

二、三缸单作用泵每冲次排量 359

三、益都石油机械厂SL系列钻井泵排量与压力关系 359

四、兰州石油化工机器厂3NB系列钻井泵 363

五、美国LTV公司F系列钻井泵 363

六、美国IRI公司T系列钻井泵 363

第五节 泵的安装、启动和运转中的监视与故障处理 379

一、安装 379

二、泵的启动 380

三、泵在运转中的监视 381

四、钻井泵可能发生的故障与排除 381

第九章 钻机传动装置 387

第一节 概述 387

一、钻机驱动类型 387

二、钻机驱动动力分类 389

三、钻机驱动设备特性 389

四、机械传动效率、速度 391

第二节 钻机机械传动 393

一、钻机传动系统速度与传动比 394

二、兰州石油化工机器厂钻机传动装置 396

三、罗马尼亚钻机传动装置 399

四、美国IRI公司Ideco传动装置 403

五、美国LTV公司Emsco传动装置 416

第三节 各型钻机传动系统图 418

一、C-1500和ЪY-40钻机 418

二、ZJ1-130和Y-5д钻机 420

三、大庆I-130钻机 420

四、ZJ32J-2钻机 420

五、ZJ45链条并车钻机 420

六、ZJ45J钻机总布置 420

七、F320-3DH钻机 420

八、ZJ45D钻机 420

九、ZJ60D钻机 420

十、美国Wilson 65车载钻机传动 420

第四节 钻机电驱动 427

一、电驱动的分类 427

二、电驱动钻机控制系统 431

三、兰州石油化工机器厂电传动钻机控制系统 432

第十章 钻井用动力设备 435

第一节 内燃机性能指标与型号编制 435

一、柴油机主要性能指标 435

二、我国内燃机型号编制方法 438

第二节 济南柴油机厂国产190系列柴油机 441

一、190系列柴油机型号、规格 441

二、190系列柴油机主要附件技术规格 441

第三节 济南柴油机厂柴油发电机组 450

一、柴油发电机组简介 450

二、200～700kW发电机组技术规格 451

第四节 美国Cat公司钻井用柴油机 458

一、Cat公司石油钻机用柴油机系列 458

二、Cat公司钻井用柴油机技术参数 458

三、Cat公司钻井柴油机的选用 459

四、Cat公司用于绞车提升用柴油机转速与功率的关系 459

五、Cat公司各系列柴油机技术性能 463

第五节 美国Cat公司柴油发电机组 472

一、Cat发电机组的选用指南 472

二、Cat柴油机配套发电机组技术性能 472

第六节 SCR电驱动钻机的柴油发电机与直流电动机 477

一、SCR电驱动钻机的交流柴油发电机组 477

二、美国Cat公司配用于SCR和DC的动力装置 478

三、罗马尼亚SCR电驱动钻机柴油发电机组 481

四、SCR电驱动钻机直流电动机 481

五、原苏联钻机用直流电动机 486

六、罗马尼亚钻机用直流电动机 488

第十一章 钻机常用传动元件 489

第一节 传动胶带 489

一、钻机用三角胶带的分类 489

二、标准型三角胶带 492

三、三角胶带轮 496

四、窄V型三角带 497

五、联组窄V带 501

六、窄V带使用的标准轮槽尺寸 504

七、国外窄型三角胶带标准 504

八、国内儿种常用钻机传动胶带规格 505

第二节 传动链条 507

一、链条传动的特点 507

二、近年制造链条采用的新技术 507

三、链条结构 508

四、上海大隆厂生产的套筒滚子链 508

五、套筒滚子链轮转速极限与功率传递值 520

六、国内几种常用钻机传动链条规格 530

七、套筒滚子链的安装与润滑 533

第三节 联轴器 534

一、各种联轴器的性能与使用条件 534

二、钻机用大型万向轴 537

三、钻机用万向轴的基本参数 537

四、整体叉头万向轴 538

五、分体叉头万向轴 538

第四节 轴承 543

一、国产滚动轴承的代号 543

二、部分国外主要轴承公司（厂）简称或商标索引 545

三、滚动轴承与滑动轴承性能对比 546

四、国内几种常用钻机轴承配备情况 548

第十二章 固相控制设备 561

第一节 振动筛 561

一、我国GB/T11648—89钻井液振动筛标准 562

二、钻井液振动筛技术性能 563

三、筛网 564

四、振动筛的选择与调节 570

第二节 旋流分离器 571

一、结构与用途 571

二、旋流分离器的分离效果 573

三、除砂器 573

四、清洁器 577

五、带振动筛清洁器 579

第三节 固控系统中的其他设备 581

一、除气器 581

二、离心分离机 585

三、搅拌机 588

四、砂泵 590

五、其他配套设备 590

第四节 现用钻机配用固控系统情况 591

一、NG3型钻井液三级固控系统 591

二、F320-3DH钻机固控系统 594

三、美国Swaco公司固控系统设备 594

第五节 美国Brandt公司ISCS固控系统 601

一、ISCS固控系统装置与流程 602

二、固控系统配套设备技术性能 604

第六节 水龙带 614

一、美国TAURUS公司水龙带技术性能 614

二、钻井水龙带的安装 619

第十三章 钻机气控系统元件 622

第一节 概述 622

一、气控系统的组成 622

二、气控元件工作环境 622

三、气源要求 625

第二节 石油钻机的空气压缩与处理装置 627

一、石油钻机常用空压机技术性能 627

二、罗马尼亚F320-3DH钻机空气处理装置 629

三、空压机可能发生的故障与排除 633

第三节 气动摩擦离合器 635

一、气离合器的分类 635

二、国产石油钻机用气离合器技术性能 637

三、罗马尼亚石油钻机用气离合器 641

四、美国Wichita公司盘式离合器技术性能 646

五、美国Emsco公司隔膜型盘式轴向离合器 648

六、美国Airflex公司普通型径向离合器 648

七、美国Airflex公司通风型径向离合器 659

八、几种常用钻机配用气离合器情况 659

九、美国、原苏联现代钻机气离合器负荷参数 659

十、气离合器的安装 659

十一、摩擦片的允许磨损量 659

第四节 石油钻机用气动元件 683

一、品种与图形符号 683

二、上海第三石油机械厂TM系列调压阀 686

三、气控、导气、排气阀 687

四、美国Airflex气动元件规格尺寸 690

五、气动元件故障与排除 705

第五节 气动马达与气动绞车 706

一、气马达的性能与分类 707

二、石油钻机常用气马达性能 709

三、JFH型系列气动绞车 711

第十四章 钻机液压传动元件 712

第一节 概述 712

一、液压元件的分类 712

二、液压元件基本参数 715

三、油泵、油马达 719

第二节 液力偶合器与变矩器 722

一、液力偶合器的组成与分类 722

二、液力变矩器的基本组成与作用原理 722

三、液力变矩器的分类 724

四、国产YB900变矩器结构与配套附件 726

第三节 液力变矩器性能规格 729

一、国产石油钻机液力变矩器 729

二、美国Allison变矩器 731

三、美国NSCO（国民供应）公司变矩器 731

四、美国Twin-Disc双盘公司变矩器 733

五、罗马尼亚CHC型液力变矩器 734

六、Cat公司柴油机与变矩器匹配情况 734

第四节 液力变速箱 739

一、美国Allison公司CLT 9880液力变速箱 740

二、美国Allison变速箱型号与技术性能 740

三、Cat公司柴油机与液力变速箱匹配情况 744

第五节 井口液压防喷器 747

一、组成 747

二、国产防喷器 750

三、罗马尼亚防喷器技术性能 753

四、美国NL shaffer公司防喷器型式尺寸 755

第六节 液压系统可能发生的故障与排除 759

第十五章 钻井用仪表 764

第一节 概述 764

一、钻井常用仪表 764

二、仪表的选择与误差 764

第二节 美国（MARTIN-DECKER）公司钻井仪表 766

一、钻井设备控制台 766

二、司钻仪表箱 767

三、钻井液中央控制台 770

第三节 国产钻井仪表 773

一、四川石油管理局重庆仪表厂产钻井仪表 773

二、第三石油仪表厂产品 775

第四节 6-B（熊猫）自动给进装置 781

一、基本结构原理 781

二、6-B型自动给进装置安装示意 786

第五节 钻井仪表可能发生的故障与排除 786