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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