石油钻采试题.doc

慨论：*.转盘钻定向井时常用的造斜工具有:(变向器，常用套管焊成，下为楔形，便于插入地层)、（水力冲钻头：利用偏斜喷射流的冲刷作用使井眼产生偏斜，适用于软地层）、（射流钻头：三个水眼的尺寸不同，依靠不对称的射流冲出偏斜的井眼，软地层效果好）。从实现系统功能的角度看机械系统主要包括下列一些子系统：（动力系统）、（传动系统）、（执行系统）、（操纵和控制系统）等。旋转系统:*. 旋转钻井法包括： （ 转盘旋转钻井法 ）、（井下动力钻具旋转钻井法）、（涡轮钻具、螺杆钻具、电动钻具）、（顶部驱动旋转钻井法）。*.在钻进过程中，转盘的转台主要受到（ 方钻杆在下滑时与方补心之间的摩擦力）、（ 水平轴小齿轮的驱动力 ）和（ 轴承的支反力 ）力的作用。*.水龙头的防跳轴承用以承受钻井过程中（由钻柱传来的冲击和振动），防止中心管的轴向窜动。*.水龙头快卸式泥浆密封装置的特点：(1浮动冲管。冲管浮动于鹅颈管过渡接头和中心管之间，工作时不转动，但允许略有轴向窜动，使其磨损均匀)、(2Y形液压自封式密封，Y形密封圈与钢制隔环交迭布置。这种密封圈可借助钻井液压力自行封紧。它的唇部在钻井液压力作用下始终贴住冲管外壁，工作过程中，即使在密封圈不断磨损情况下，仍能靠液压涨开唇部而形成密封)、(3密封圈数目少(34个)。可通过密封盒进行黄油润滑，减小了摩擦和磨损)。(4冲管的径向定位由密封盒保证。密封盒与中心管用定位止口，圆柱面配合定位。这样可提高加工及配合精度，保证冲管与中心管有很好的同心性，不易产生偏离，延长了冲管与密封圈的寿命)。(5快卸结构，只需将上、下密封盒压帽旋出，就可取出冲管总成，更换密封圈或冲管。快速拆装，更换方便。)。*. 顶驱装置主要由以下几部分组成：（水龙头钻井马达总成）、（导向滑车总成）和（钻杆上卸扣装置）三部分组成。循环系统：*. 钻井泥浆的作用主要有：（ 冲洗井底）、（携带出岩屑）、（ 平衡地层压力）、（保护井壁）、（ 冷却钻具 ）、（泥浆录井）和（ 为井底动力钻具提供动力液 ）。*.钻井泵水力部分的功用是改变能量形式，将驱动部分传来的（机械能经活塞、泵缸转化为液体能），并输送液体。*.往复泵的排量不均匀度以单缸单作用的（Q3.14最大）、 三缸单作用（Q0.141最小）、双缸双作用的（Q0.325(旧书151页Q0.314)居中）*.为了改善泵的吸入性能，特别是提高泵的自吸能力，一般可采取如下措施：（1降低泵的安较高度ZO）、（2减小h阻。具体措施有：缩短吸入管线长度；适当增大吸入管直径；尽量少采用弯头和阀门等特殊管件）、（3在靠近吸入阀处安装吸入空气包，以降吸入空气包至吸入池间管中的惯性水头）、（4提高吸入池液面高度）、(5降低泵的冲次，以减小K阻和K惯值)、（6采用罐吸或用离心泵进行灌注）、（7)采用有效通流截面较大的通孔阀，以减小h阻和h惯）。*.空气包利用气体的压缩和膨胀特性来（贮存或释放）液体，使多缸往复泵吸入总管或排出总管内的液流（趋于均匀），惯性力减小，降低（压力波动），同时还可以防止或延缓泵在较高冲次下产生水击现象等。*.在往复泵的设计和使用过程中，一般受到两种条件的限制。一是（泵的冲次n不能超过额定值）、二是受泵的活塞杆、曲柄连杆机构等传动零件的强度限制。在这种情况下，主要是（限制活塞的面积和泵压的乘积PA不超过某常数）。*.更换钻井泵的缸套后，安全阀必须更换相应压力的（安全销 ）。*. 调节钻井泵流量的常用方法有：（ 更换不同直径的缸套 ） 、（ 调节泵的冲次 ）、 （ 减少泵的工作室 ） 、（ 旁路调节 ） 。*.钻井泵并联工作时，总流量等于（ 各泵流量之和 ）、 当各泵的管路特性相同时，各泵的工作压力（ 相同 ），并联后各泵的泵压（ 高于 ）各泵单独工作时的泵压。*.更换钻井泵的缸套后，必须更换相应压力的（ 安全销 ）。*.混在泥浆中的钻屑带来以下危害：（1降低钻井液携带岩屑的能力和钻头的工作效率。如果井底岩屑不能及时排出或钻井液中含有害固相颗粒，将便岩屑重复破碎从而降低机械钻速，减小钻头进量。而且使泥浆携带岩屑的能力下降，有可能导致卡钻等事故发生）；（2增加钻井液的比重和粘度，加大钻井泵的压力和动力消耗）；（3固相颗粒加剧机械设备磨损、寿命缩短、维修工作量增大）。*.常用的固控方法有：（冲稀法），（替换法），（自然沉降法），（化学沉降法）及（机械清除法）。*.常用钻井液固控系统中的关键设备有 （ 振动筛 ）、（ 除砂器 ） 、（ 除泥器 ） 、（ 泥浆清洁器 ） 、（ 离心机 ） 及 （ 除气器 ）。*.气侵使泥浆的危害：（比重急剧降低，使井筒中泥浆的静水压力减小，可能导致井喷）、（泥浆的粘度增高，加大泵送设备的负荷）、（减小了钻井泵的泥浆吸入量）、（引起气蚀和震动）。除气的基本原理有：（冲击振荡）、（降低表面压力）、（静置）、（摊开变薄增大表面积）。5、当3NB1000泥浆泵的缸套直径D缸150mm；冲程254mm；冲次140冲/分；排量系数0.9；排出压力P出27.9Mpa；泵的效率泵0.85。求：（1）、泵的实际排量Q实？；泵的输入功率Np？解：Q理均i（F s n/60）3（1.52/42.54140）60 =31.42 升/秒Q实Q理均0.931.4228.28升/秒泵的输出功率NP出Q实10328.2827.9103788.96 KW泵的输入功率 NpN泵788.960.85928.18 KW1262.33 马力某双缸双作用钻井泵的缸套直径127毫米，活塞杆直径56毫米，活塞行程305毫米、转速50转/分，测出它的实际排量400升/分，问：该泵工作是否正常？解：Q理i（2Ff）SN（升/分） F0.1272/4=0.012668 M2。 f0.0562/40.002463 M2。Q理2（20.0126680.002463）0.30550 0.69763M3/分697.63升/分。 排量系数Q实Q理均400697.630.5730.85该泵工作不正常。某3NB1300型钻井泵冲程长度S254毫米，额定冲次n140次/分，最大缸径D大180毫米，最小缸径D小120毫米，泵的输入功率N轴956KW（1300马力），泵的总效率总0.8。求：该泵的最大理论排量Q大理和使用最小缸套时允许的最高压力Pmax。解：Q理max3Fsn/603（4）0.1820.254140）602.7146m3/60=0.04524 m3/s45.24 l/sQ实maxQ理max45.24 l/s0.940.718L/s。Q理min3Fsn/603（4）0.1220.254140）601.2065m3/60=0.0201 m3/s20.1 l/sQ实minQ理min20.1 L/s 0.918.09 L/sPmaxN/Q小理N轴总/Q小理9561030.8/0.018 MPa42.5 MPa起升系统*.最大钻柱重量Q柱定义为（在标准规定的钻井绳数下，正常钻井或进行起下作业时，大钩所允许承受的最大钻柱在空气中的重量(质量)）。1.游动系统由（天车 ）、（游车 ）、（钢丝绳 ）和（大钩 ）组成。它实质上是用钢丝绳把大车和游动滑车联系起来组成的动滑轮系统。它可以大大降低快绳拉力，从而大为减小钻井绞车上的载荷。2.游动系统结构为56，表明它有（ 6 ）个天车轮、（ 5 ）个游车轮、（ 10 ）根有效绳。3.下钻时，游动系统钢丝绳中的拉力从快绳端到死绳端逐渐（ 增大 ）、滑轮的转速从快绳端到死绳端逐渐（ 减小 ）。4.起钻时，游动系统钢丝绳中的拉力从快绳端到死绳端逐渐 （ 减少 ）、滑轮的转速从快绳端到死绳端逐渐 （减少）。*.从游动系统的运动特点出发，为均衡其滑轮及轴承的寿命，在对天车、游车进行检修时应（把靠近死绳侧的滑轮及轴承与靠近快绳侧的滑轮及轴承的位置进行对换）。*.由于天车轮和游车轮的转速从快绳端到死绳端逐渐变（ 慢 ），为了均衡滑轮的寿命，在检修天车和游车时，应把靠近死绳侧的滑轮及轴承与靠近快绳侧的滑轮及轴承的位置进行（对换）。*.在钻井时，如果快绳端第一个天车轮轴承损坏，为了不耽误生产，可采用（把天车掉头，即把把靠近死绳侧的一端换到靠近快绳端）的临时处理方法。当钢丝绳一个螺距上断丝数达到绳中全部钢丝数的（ 10 ）%，或钢绳断芯致使钢绳直径小于原始直径的（ 75 ）%时，应将此段钢绳报废。*.在起升开始阶段，起升系统不仅要承受钻柱的静载荷，还将承受（惯性载荷）、（冲击载荷）和（振动载荷）。钻柱的起升分为三个阶段：（加速段）、（匀速段）和（减速段）。滚筒离合器挂合后，滚筒轴的启动过程分成三个阶段：滚筒尚未开始旋转时的静止段，此时离合器处于（完全打滑状态），此时离合器传递的扭矩（小于）游动系统作用在滚筒轴上的静力矩；滚筒开始旋转的启动段，此时离合器处于（半打滑段），此时离合器传递的扭矩用于增加（摩擦损失、游动系统的势能、滚筒和游动系统的动能）；滚筒与离合器同步加速段BC，此时离合器处于（无打滑状态）此时离合器传递的扭矩用于增加（游动系统的势能、滚筒和游动系统的动能），随后进入匀速段。3.挂合绞车离合器时，主动离合器和被动离合器之间的转速要经历 （全打滑 ）、（ 半打滑 ） 和 （ 同步旋转 ） 阶段。 而绞车装置的辅助刹车的制动用于（吸收和转化钻柱下放时释放的位能）。控制下钻速度，保证下钻安全。*.钻机盘式刹车通常由（刹车盘）、（刹车钳）和（液压系统）三大部件组成，*.钻机绞车的功用有： （ 起下钻具、下套管 ） ；（控制钻压、送进钻具 ） ； （ 借助猫头上、卸钻具丝扣 ） ；（ 起吊重物及进行其它辅助工作 ）（作 为转盘变速机构 ）；（或中间传动机构 ）；（整体起放井架 ）；钻机井架上承受的载荷有：（恒载）、（大钩载荷）、（工作绳载荷）、（风载）、（立根载荷）、（绷绳载荷）、（动力载荷）。*.塔形井架适用于（较少搬迁而要求承载能力大，稳定性好）的钻机，如海洋钻机、超深井钻机。起升系统问答题：*.已知ZJ45钻机下钻至最大井深时，其Q柱160吨、G012吨、游动系统工作绳数Z8根、游动系统效率游0.81、滚筒效率筒0.95、滚筒缠上2层钢绳后其直径D2710mm、刹车鼓直径D鼓1200mm、刹车带的摩擦系数0.45、刹带包角280，动载系数2、刹车杠杆的增力倍数I35。求：司钻刹住滚筒时加在刹把上的力。解：由 Q游0.710（Q柱G0）0.710（16012）1204（KN）又 e e0.45*280/1809.017由t Q游D2游筒/（e1）ZD毂得 t（212040.710.810.95）（9.017-1）81.2 17.09 KN由 it/p 得 pt/i17.09350.488 （KN）*.已知刹住滚筒时刹带所需总拉力t1400公斤，刹车杠杆的刹把长l1300毫米，曲拐臂长r50毫米，45，15，杆0.95。求刹住滚筒时需加在刹把上的力和刹车机构的增力倍数。it/pl/r*杆*cos/sin(+)i1.30.95cos450.05sin（4515）i1.30.950.7070.050.866i20.165t/p20.165pt20.165140020.16569.42公斤3、已知作用在绞车滚筒轴上的力矩为57820牛顿米，刹车鼓直径为1180毫米，刹车带的摩擦系数045，刹车带的包角1.5弧度，刹车杠杆的刹把长1300毫米，曲拐臂长50毫米，45，15，杆0.95,求刹住滚筒时需加在刹把上的力为多少？解： M=F制D鼓/2 F制2M/ D鼓又 F制Ttt（e1） tF制（e1）2M/ D鼓（e1） t2578201.18（e1）（e1）e0.451.518.33593-17.33593 t2578201.187.3359313358.9=13359（N）。 PtrSin（+）（LCos）0.95133590.05Sin（45+15）（1.3Cos45）0.95662.4（N）已知某钻机的游动系统的总重量为Q游135吨，滚筒第二层缠绳直径D2728毫米，刹车鼓直径D鼓1180毫米，游动系统56，动载系数K动2，游0.9,绞0.9，e8.34。求：下钻时刹住滚筒所需的最大制动力矩、刹带的最大制动力和刹带活端的拉力各为多少？解：Mmax（K动Q游D2游绞）（2Z）(20.71350000.7280.90.95)（210）5882公斤米Fmax（2Mmax）D鼓258821.189970公斤由 （ Tt）F制， T/te Tte得：（ Tt）（te）tt （e1）F制，tF制（e1）9970（8.341）1358公斤驱动和传动：*.石油钻机传动系统的基本组成和所承担的任务是：（并车）、（减速增矩）、（变速变矩）、（转换方向）、（倒车）。如（多台柴油机并车）、（泥浆泵减速增矩）、（绞车变速变矩）、（转盘有水平旋转变为垂直旋转转换方向）、（转盘倒车）。*.钻机用链条并车与用皮带并车相比，链传动在密封箱中采用油泵强制润滑，寿命较皮带（长）；在现场检修拆换链条比拆换皮带（方便）；链传动效率较皮带传动（高）。*.柴油机直接驱动的钻机采用皮带并车的原因：主要是因为皮带传动（结构简单），允许一定的（传动打滑）和具有（超载时自动打滑）的特性，起到了安全保护作用。缺点是常规V型皮带大功率传动时（根数较多），（结构不紧凑），（寿命不长）。柴油机变矩器驱动特点：*.液力变矩器的水力元件有：（ 泵轮 ）、 （ 涡轮 ） 、（ 导轮 ）。当变矩器处于稳定状态时，作用在循环圆中的液体上的外力矩M泵、M涡和M导之间存在如下关系：（ M涡 M泵M导 ） 。*.变矩器的主要优点是（ 随着外载的变化能自动无级地变矩变速 ）；主要缺点是（ 效率偏低 ）。*.钻机的并车方式主要有（ 链条并车 ）、（ 皮带并车 ）和（ 电动机并车 ）等形式。控制系统*. 当防碰天车的顶杆阀起作用后，同时有三方面的情况发生：（刹车汽缸进气而刹住滚筒 ）、（ 摘开滚筒离合器 ）、（摘开总离合器 ）。*. 钻机上常用的气离合器有：（普通型气胎离合器 ）、（ 盘式离合器 ）、（通风型气胎离合器 ）。离心泵*.调节离心泵排量的措施有 （ 改变管路特性 ） 、（ 改变泵轴转速 ） 、（ 车削叶轮外径 ）、（ 调节吸入阀门） 。*.两台相同的离心泵串联工作时，总扬程等于 （ 各泵在该流量下的扬程之和 ） 、 各泵的流量 （ 相同 ）；*. 两台离心泵相比，允许的吸上真空度越高的泵，其泵的抗汽蚀性能越（越好）。*.多级离心泵的轴向力平衡装置通常采用（ 叶轮对称 ）和（ 平衡盘 ）等形式。2、液力变矩器由哪几种水力元件组成？液力变矩器有何优越性？答：组成液力变矩器的水力元件有：泵轮、涡轮和导轮。液力变矩器的优越性表现在：（1）、随载荷变化自动无级变矩变速。（可提高绞车功率利用率）。（2）、使柴油机始终维持在经济合理的工况下运行，即使外载增大导致涡轮轴处于制动状态时，柴油机也不会被蹩熄火。（3）、K值大，使机组适应外载变化的能力大大增强。使钻机解除事故、负载启动能力强、操作平稳。（4）调速范围R增大，在高效工作区内R2，在重载、轻载区仍可以工作，只是效率较低。故一般只需4个机械挡，简化了传动，方便操作（5）传动平稳柔和、吸收冲击振动、延长了机械设备寿命。（6）、链条并车较皮带并车传动效率提供3，减少了并车损失。4、顶驱钻井法同转盘钻井法比较，顶驱钻井法有何优点？为什么？因为:提高取芯质量：可连续取芯27米。有理想长度的过钻短节，进一步节约辅助时间和增加施工的安全性。转盘钻井接单根时需提高钻柱9米以上，顶驱钻井系统因有过钻短节（如2米）。加接立根时钻柱只需提高3米，故节约了三分之二的提放钻柱时间、又因钻柱提离井底距离小，减少了井壁坍塌的可能性，使施工更加安全。（6）、转台上无传动部件，操作更加安全，减轻工人劳动强度，增加操作安全。电驱动钻机有哪些特点？通常采用何种方式进行调速?直流电动机调速方式：(1)电枢串电阻调速(2)降低电枢电压调速3)减弱磁通调速：保持电枢电压为恒定值而使励磁电流If减小则磁通减弱。交流电动机调速方式：交流电机的调速方法按调速原理可分为二大类：(1)在电机同步转速no不变的情况下调节转差率S；A、调压调速；B、转子串电阻调速；C、串级调速。它们或是改变定子磁场，或是改变转子磁场以达到改变转差率S而改变异步电动机的机械特性。当转差率S增大时，电动机机械特性变软，从而达到使其输出速度随负载变化而变化的目的。（2）调节电机旋转磁场的同步转速no。调节电动机同步转速的方法有两种：A、变极调速； B、变频调速。简述钻井井架所承受的载荷。对于桅形井架，需计入绷绳载荷，即井架受到上述载荷（桅形井架不承受立根载荷）而在绷绳中产生拉力，它的大小因井架的结构尺寸，绷绳数量和固定位置不同而异。7动力载荷 安装在海上浮式钻井装置上的井架，因风浪作用而产生纵摇，横摇和升沉运动，井架因而受到惯性力的作用而称为动力载荷。除上述载荷外，井架在起放过程中，井架各构件的内力因井架的不同位置而异，同时井架上还作用有安装绳载荷等。对于在地震区域工作的各类井架，还应考虑水平作用的地震载荷。判断题（对的在括号内打，错的在括号内打，）4、转盘主要由水平轴总成、转台总成、主辅轴承和壳体组成。 （ ）5、水龙头的防跳轴承用以承受钻井过程中由于转盘传动不平稳所带来的冲击和振动，防止中心管的轴向窜动。 （ ）6、空气包利用气体的压缩和膨胀特性来贮存或释放液体，使多缸往复泵吸入总管或排出总管内的液流趋于均匀，惯性力减小，降低压力波动，同时还可以防止或延缓泵在较高冲次下产生水击现象等。 （ ）7、泥浆泵的活塞杆、曲柄连杆机构等传动零件所承受的载荷取决于泵压和活塞面积的乘积，因此在钻井过程中传动零件所承受的载荷变化很大。 （ ）8、下钻时，游动系统钢丝绳中的拉力从快绳端到死绳端逐渐增大、