一文搞懂钻井系统工作原理及设备
石油钻井工程是每个开发工作者需要了解的，本篇文章转载自知乎，作者是梁chuck。诙谐有趣深入浅出的将复杂的钻井系统讲解的很清楚，绝对是了解钻井工程的经典资料。如果作者觉得有任何冒犯，请及时联系，会第一时间处理。下面是正文：
谢不邀，主动来答。
就让我这个学院派来仔细捋捋吧，欢迎大家前来指正。（多图杀猫）
由于钻井设备的型号样式的复杂和繁多，我在文章内举例所使用的图片都是示意用的，并不代表该类型设备只有一种。
整套石油钻机分为八大系统，它们是……
我知道这么教科书式的内容大家一定没有兴趣看，我们直接来实际的吧。
我们来假设我们要打一口井采油。（也可以是气，原理差不多，先忽略）
首先我们需要做什么：
挖土。
大家想象一下我们敬爱的将军拿起铲子呼哧呼哧地挥舞的情景。将军挖土用铲子，石油钻采我们用钻头，钻头是这样的：
不好意思，我拿错道具了，真·钻头是这样的：
我们钻机的钻头钻进（挖土）的时候要上下起升（挥舞）。
所以我们需要一个起升系统。
来，大家记住了么，第一个系统是起升系统。用做挥舞钻头的，用行话来说，起升系统是为了起下钻具、更换钻头、控制钻头送进、下套管等。
起升系统包括的设备有：
井架，用以悬挂游动系统；
游动系统（天车游车大钩钢丝绳）；
绞车、辅助绞车、辅助刹车；
其他（忽略）。
同学们不理解很正常，我们继续拿将军……身边的小喽啰举例：
相当于人体，井架的作用主要是承受重量，稳定设备的。
我们来张真·井架：
专业术语描述井架的功能是：用于安放和悬挂游动系统、吊环、吊卡等，并承受井中钻柱重量，在起下钻作业时要存放钻杆或套管。
说人话是：挂东西，放东西的。
OK，我们继续往下，游动系统。
首先由前面井架部分我们了解，游动系统是被挂在井架上面的。然后游动系统由天车、游车、大钩、钢丝绳组成。（上下级关系混乱的同学可以回上面复习一下）
我们继续请出喽啰同学：
天车由天车架和滑轮组以及一些辅助滑轮组成。
天车架就是一个架子，滑轮组就是初中物理里面的滑轮组……
架子是固定用，滑轮组……问你物理老师去。（再次偷懒）
就不上实物图了，那就讲太细了。
游车就是在井架内部上下动的动滑轮组，完。（偷懒*3）
大钩就是大铁钩。我来示意一下：
嘶嘶……你怕了么
真·铁钩我们可以在上面真·井架那张图可以看到，黄色矩形物就是。来张高清素颜：
大钩就是钩东西的，我们钩的是钻杆和钻头之类，后面再讲钻杆钻头。
恩，然后是钢丝绳。同学们可以结合一下滑轮组展开想象，我就不细讲了。（偷懒）
游动系统我们略过不少，我们往前走不回头来看绞车。
我直接上一张真·绞车，大家就知道是啥玩意了。
黑色那根就是钢丝绳，我们可以通俗地理解，绞车就是收放绳子的。行话里绞车的功能很多很重要，种类也很多。但是我这里就不讲，你来打我啊。
还有辅助绞车和刹车，我们意会一下就好了。
起升系统，完。
我们来复习一下：
起升系统包括的设备有：
井架，用以悬挂游动系统；
游动系统（天车游车大钩钢丝绳）；
绞车、辅助绞车、辅助刹车；
其他（忽略）。
下面我们来看旋转系统。
旋转系统是为了旋转钻头破碎岩石，我们来示意一下。
旋转系统包括的设备有：
转盘+水龙头/顶部驱动钻井系统
钻柱/钻铤/方钻杆
钻头
我画一个写实风格的示意图：
我们首先来看顶部驱动系统（顶驱），它的下级关系是这样的：
顶驱：
钻井马达
水龙头
钻杆上卸扣装置
其他设备
我继续飞快地略讲内容：
马达是转动的动力源，转动下方的机构；
水龙头是注水的，在后文在讲；
钻杆上卸扣装置是上下钻杆的。什么是上下钻杆呢？
钻井深度通常高达上千米。
我们石油行业的人一般会制造一根一万米的管子，想打多深就割多长。
我就是在逗你。
一根钻杆的长度通常是6~13m。我们钻进去一定深度之后要接上一根钻杆，行话叫接单根。钻杆上卸扣装置就是等于爪子，打开爪子，接一根，收爪子，往下钻。
其他设备我们忽略。
旋转系统我们讲完了。
是不是有细心的同学发现了。
“老师，前面提到的转盘还没讲。”
转盘的作用和顶驱是一样的，都是提供转动的扭矩，其原理是锥齿轮：
马达通过轴-锥齿轮-轴转动钻杆。
因为转盘相对顶驱有很多劣势，未来的趋势是顶驱钻机。因为转盘太简单不是重点我们不考。（其实并没有考试）（经过
@周津捷
同学的指出，目前陆地钻机使用的还是转盘为主。但是我懒，就不加内容了。）
讲完上部，我们看连接的钻杆——一根中空的管子。
完。
讲完钻杆，我们看最下部的钻头——略。
完。
……
……
不要说我讲太少，我可以说一句无可奉告，但是你们又不高兴，我怎么办？我讲的意思，不是说这个设备是多先进多精密，你问我高端不高端，我说高端，你们又不满意。
……
……
其实具体尺寸性能是一个很复杂的东西，只有真正专业的人员才有兴趣才能讲深入，我在这里科普一下大家领会精神就好了。
我们复习一下。
旋转系统：
顶部驱动钻井系统
钻井马达
水龙头
钻杆上卸扣装置
其他设备
方钻杆/钻铤/钻柱
钻头
下面是循环系统。我们顾名思义，循环就是circle嘛，就是毅种循环嘛……
我们先来设想一下，钻头钻出一个深深的洞（井），洞里面的土去哪了？
当然是运去了南海的珊瑚礁上面了！（并不是）
以前是打一段洞，运一筐土。挖着挖着，不对啊。我打了1千米的洞还得把1千米的管子拉上来捞泥土（岩屑）。
有人就问了：老师，能不能给力点？
于是有人就仿照血液循环的原理，用液体（钻井液）将泥土（其实是碎岩）带上来。
照例我们再来一发写实的示意图：
所以水龙头是进水的，然后往下压，从钻头射出，将岩屑带上来。
其专业术语就是：清除井底已破碎的岩屑和正常连续钻进。
我们同样来一张关系表：
循环系统：
钻井泵
地面管汇
钻井液池/槽
血液循环的重点是血液，钻井液循环的重点也是钻井液。
我们先从最开始说起，血液的产生是源自造血干细胞……不好意思走错片场了。
钻井液当然是人造的，它有气态的、液态的。它的成分很复杂种类也很多，有空气氮气，有淡水盐水原油乳状液化学药剂……
通常我们是根据地质条件来调配其成分的，而且先进的研究院有自家的秘方。
因此钻井液是石油工业里面较大较重要的一个分支。
这张经典的图片就是王进喜调配钻井液控制井喷的瞬间。
我们如果没压力没控制好，原油从地下喷上来，带着硫化氢和天然气，遇到明火，通常就是一场灾难。基本就是碰到人烧人，碰到机器熔机器。
王进喜当时跳进钻井液里面，用人体搅拌钻井液（泥浆）和水泥，为的是将增大比重，灌进井内把外部的压力提高，防止原油不受控制地喷上来。
好了，我们假设已经有了足够多的钻井液。
那么开始的起点就是心脏（钻井泵）。
心脏将血液泵入血管（管道）中；
路经各种分支（管汇）；
进入目标血管（钻杆）；
将坏死的细胞（岩屑）带上来。
然后我们痛痛快快地撒一泡尿排出体外。（并不是）
混合泥、沙、石头的钻井液通过分离、过滤等手段重新进入泵，循环使用。
我们的循环系统就随着钻头钻进，将岩屑排出，大大地提高了效率。石油公司的老总数着钞票，脸上都笑开了花。
然后是动力驱动系统。
柴油机、电动机等。
完。
下面是传动系统。
传动系统就简单啦。书上是这么说的：“传动系统是联接发动机，与前三个工作机组，把发动机的能量传递并分配给各工作机。”
说人话就是提供分配动力，传递正能量的。
同学们还记得前三个工作机组是什么吗，跟我来念一遍：
索尼大法好。
…………
……
起升系统；旋转系统；循环系统。
那么传动系统的结构是怎样的？
一般是差速器啊、万向传动装置啊、离合啊、主减速器啊等等。（我也是猜的因为这不是考试重点）
有车的同学可以拆开自己的座驾看看，没车的同学跟我看下图：
所以我们传动系统就酱啦。
再下面是控制系统。
我们管开车的叫司机，骑马的叫司马，那么下钻的就叫司钻啦。
司钻在司钻房里面看控制台、看仪表，控制钻头的动作。这些就是通过控制系统来控制的。
控制系统就是控制钻机控制设备的总称，包括了手柄、踏板、开关、继电器、控制台和记录仪等。
钻机底座
钻机底座就是底座啦，我们看看真·底座：
就是这样，喵。
钻机辅助设备系统
辅助设备就是供气供水防喷设备等，不是重点我们继续跳过。
…………
…………
到这里我已经讲了一半的内容了，撒花！
前面部分是陆地钻机的系统。
下面我们来讲海洋钻机的系统。
…………
…………
才不讲呢。
海洋钻机的原理基本就是陆地钻机的原理，只是根据海洋的特殊条件添加了一些装置。同学们自己体会。
真·完。
最新文章
-
王长绅紫微斗数之廉贞天相在子午守财帛宫，命宫为武曲星
19分钟前 -
磁共振扫描操作磁共振冠脉成像（一）
33分钟前 -
“病急乱投医”
50分钟前 -
择日——吊用“太阳、太阴”吉神到宫的方法
1小时前 -
古诗词中的十大人生境界，古今一付笑谈中
1小时前 -
史上最全K线图大全：70种+42个K线组合图解
2小时前 -
明朝最大遗憾：崇祯若答应李自成条件，明朝不会灭亡，还灭了满清
2小时前 -
孔子语录100句（附释文）国学经典
2小时前
热门文章
-
业医必修——孙思邈《大医精诚》
1周前 -
怎样从门口看房屋吉凶
1周前 -
低估了广东的“甘蔗马蹄茅根水”，喝完半个小时就舒服了！
1周前 -
痰湿体质如何调理 最全痰湿体质调理方法(8)
1周前 -
自制家庭小咸菜
1周前 -
七彩神龙指标源码（八戒神龙主图无未来函数）
7天前 -
《奇门遁甲预测术》奇门：格局庚
6天前 -
10种朝鲜咸菜的腌制方法
7天前
有话要说...