石油生產(chǎn)及鉆采機(jī)械概論（第二版）

目錄
緒論(1)
0.1石油工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位及作用(1)
0.1.1什么是石油工業(yè)(1)
0.1.2石油是重要的戰(zhàn)略物資(1)
0.1.3石油工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)(2)
0.2石油工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(2)
0.2.1我國石油工業(yè)的簡要回顧與發(fā)展現(xiàn)狀(2)
0.2.2我國石油發(fā)展面臨的問題(3)
0.2.3我國石油工業(yè)的發(fā)展前景(3)
0.3本課程的性質(zhì)、內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求及方法(4)
0.3.1本課程的性質(zhì)(4)
0.3.2本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容(4)
0.3.3本課程的學(xué)習(xí)要求(5)
0.3.4本課程的學(xué)習(xí)方法(5)
思考題(6)
第1章石油生產(chǎn)基本知識(shí)(7)
1.1地層流體的性質(zhì)(7)
1.1.1石油的組成與性質(zhì)(7)
1.1.2天然氣的組成與性質(zhì)(10)
1.1.3地層水的化學(xué)組成與分類(11)
1.2石油地質(zhì)(12)
1.2.1地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)及地殼的組成(12)
1.2.2礦物與巖石(13)
1.2.3地層及地質(zhì)作用(17)
1.2.4石油與天然氣的生成(19)
1.2.5油氣運(yùn)移及油氣藏的形成(20)
1.3石油物探(23)
1.3.1油氣田勘探方法(23)
1.3.2地球物理測井(25)
1.4石油鉆井(27)
1.4.1鉆井方法(27)
1.4.2固井與完井(29)
1.5石油開采(32)
1.5.1油田開發(fā)方式(32)
1.5.2采油方法(34)
1.6油氣儲(chǔ)運(yùn)(35)
1.6.1礦場油氣集輸?shù)闹饕蝿?wù)(36)
1.6.2油氣的收集與輸送方式(36)
1.6.3油氣分離(37)
1.7石油煉制(37)
1.7.1石油煉制概述(37)
1.7.2原油的分類方法(38)
1.7.3石油的蒸餾(39)
思考題(40)
第2章石油鉆機(jī)總論及旋轉(zhuǎn)設(shè)備(42)
2.1石油鉆機(jī)(42)
2.1.1石油鉆機(jī)的組成(42)
2.1.2鉆機(jī)的類型及特點(diǎn)(45)
2.1.3鉆機(jī)的基本參數(shù)(47)
2.1.4我國石油鉆機(jī)標(biāo)準(zhǔn)(48)
2.2地面旋轉(zhuǎn)設(shè)備(50)
2.2.1轉(zhuǎn)盤(50)
2.2.2水龍頭(53)
2.3頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)(57)
2.3.1頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)的特點(diǎn)(57)
2.3.2頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成(58)
2.3.3國產(chǎn)頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)(62)
2.3.4頂驅(qū)鉆井裝置的操作(64)
思考題（65）
第3章柴油機(jī)（66）
3.1柴油機(jī)的工作原理與基本結(jié)構(gòu)（66）
3.1.1柴油機(jī)的工作原理（66）
3.1.2柴油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（71）
3.2柴油機(jī)的特點(diǎn)及型號編制（77）
3.2.1柴油機(jī)的特點(diǎn)（77）
3.2.2柴油機(jī)的型號編制（78）
3.3柴油機(jī)拆卸及裝配（78）
3.3.1拆裝時(shí)必要的專用工具和量具（78）
3.3.2柴油機(jī)的拆卸（82）
3.3.3柴油機(jī)的裝配技術(shù)要求（84）
3.3.4柴油機(jī)的裝配（85）
3.4柴油機(jī)裝配精度的保證措施及柴油機(jī)試驗(yàn)（90）
3.4.1柴油機(jī)裝配精度的保證措施（90）
3.4.2柴油機(jī)的試驗(yàn)（90）
3.5柴油機(jī)的使用、維護(hù)及保養(yǎng)（91）
3.5.1柴油機(jī)使用注意事項(xiàng)（91）
3.5.2柴油機(jī)的日常維護(hù)保養(yǎng)（92）
思考題（93）
第4章鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)（94）
4.1鉆機(jī)運(yùn)行基礎(chǔ)（94）
4.1.1工作機(jī)組對驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)的要求（94）
4.1.2典型驅(qū)動(dòng)方案（95）
4.1.3鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)類型（96）
4.2柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)-機(jī)械傳動(dòng)（97）
4.2.1柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)（97）
4.2.2國產(chǎn)Z190系列鉆井柴油機(jī)（98）
4.2.3電驅(qū)鉆機(jī)用柴油機(jī)（98）
4.2.4機(jī)械驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)（99）
4.3電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)（103）
4.3.1電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的發(fā)展歷程（103）
4.3.2國產(chǎn)電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)（104）
4.4柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)-液力傳動(dòng)（108）
4.4.1液力傳動(dòng)基本工作原理（108）
4.4.2液力傳動(dòng)特點(diǎn)（108）
4.4.3液力傳動(dòng)基本元件（108）
思考題（114）
第5章鉆機(jī)的起升系統(tǒng)（115）
5.1起升系統(tǒng)工作原理（115）
5.1.1起下鉆操作（115）
5.1.2游動(dòng)系統(tǒng)中鋼絲繩與滑輪的運(yùn)動(dòng)分析（116）
5.1.3游動(dòng)系統(tǒng)中鋼絲繩的拉力（117）
5.2鉆井絞車（117）
5.2.1絞車的功用與結(jié)構(gòu)組成（117）
5.2.2絞車的工作計(jì)算（120）
5.2.3絞車選用時(shí)應(yīng)考慮的因素（123）
5.2.4絞車的常見故障及排除方法（123）
5.3剎車機(jī)構(gòu)（124）
5.3.1機(jī)械剎車的功用與使用要求（124）
5.3.2帶式剎車（124）
5.3.3盤式剎車（126）
5.3.4輔助剎車（129）
5.4井架（132）
5.4.1井架的功用與基本組成（133）
5.4.2井架的使用要求及維護(hù)保養(yǎng)（133）
5.4.3井架的結(jié)構(gòu)類型及基本參數(shù)（134）
5.5游動(dòng)系統(tǒng)（137）
5.5.1天車（137）
5.5.2游車（140）
5.5.3大鉤（141）
5.5.4鋼絲繩（144）
思考題（146）
第6章往復(fù)泵與離心泵（147）
6.1往復(fù)泵工作特點(diǎn)（147）
6.1.1往復(fù)泵的工作原理及分類（147）
6.1.2活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律（148）
6.1.3往復(fù)泵的流量（149）
6.2往復(fù)泵工作參數(shù)（151）
6.2.1往復(fù)泵的有效壓頭（151）
6.2.2往復(fù)泵的功率（152）
6.2.3往復(fù)泵的效率（152）
6.3常用往復(fù)泵的典型結(jié)構(gòu)（153）
6.3.1雙缸雙作用活塞泵（153）
6.3.2三缸雙作用活塞泵（155）
6.3.3三缸單作用活塞泵（155）
6.3.4柱塞泵（157）
6.4往復(fù)泵的易損件及配件（157）
6.4.1活塞-缸套總成（157）
6.4.2柱塞-密封總成（158）
6.4.3介桿-密封總成（159）
6.4.4泵閥結(jié)構(gòu)（160）
6.4.5空氣包（162）
6.4.6安全閥（162）
6.5鉆井液凈化設(shè)備（164）
6.5.1鉆井液凈化系統(tǒng)（164）
6.5.2鉆井液振動(dòng)篩（164）
6.5.3水力旋流器（167）
6.5.4離心分離機(jī)（168）
6.6離心泵（169）
6.6.1離心泵的工作原理及類型（169）
6.6.2離心泵的整體結(jié)構(gòu)及主要零部件（172）
6.6.3離心泵的密封（174）
思考題（175）
第7章壓縮機(jī)（176）
7.1壓縮機(jī)的類型及應(yīng)用（176）
7.1.1壓縮機(jī)的型號及分類（176）
7.1.2壓縮機(jī)在油田中的應(yīng)用（179）
7.2活塞式壓縮機(jī)（180）
7.2.1活塞式壓縮機(jī)的構(gòu)造及工作原理（180）
7.2.2活塞式壓縮機(jī)的功率與效率（182）
7.2.3活塞式壓縮機(jī)的操作與調(diào)節(jié)（183）
7.3透平式壓縮機(jī)（184）
7.3.1徑流式壓縮機(jī)（184）
7.3.2軸流式壓縮機(jī)（185）
7.3.3透平式壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)（186）
7.3.4透平式壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)（187）
7.4回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)（187）
7.4.1螺桿式壓縮機(jī)（187）
7.4.2滑片壓縮機(jī)（189）
7.5壓縮機(jī)的選擇（190）
7.5.1選擇原則（190）
7.5.2活塞式壓縮機(jī)的選擇方法和步驟（191）
思考題（191）
第8章鉆機(jī)氣控制系統(tǒng)（192）
8.1概述（192）
8.1.1鉆井工藝對控制系統(tǒng)的要求（192）
8.1.2鉆機(jī)控制系統(tǒng)的作用（192）
8.1.3鉆機(jī)氣控制系統(tǒng)的特點(diǎn)（192）
8.1.4氣控制系統(tǒng)的組成（193）
8.2氣源裝置（193）
8.2.1空氣壓縮機(jī)（193）
8.2.2空氣處理裝置（195）
8.2.3儲(chǔ)氣罐（195）
8.3執(zhí)行元件（195）
8.3.1氣缸（195）
8.3.2氣動(dòng)馬達(dá)（196）
8.3.3離合器（197）
8.4氣控制元件（199）
8.4.1壓力控制閥（199）
8.4.2流量控制閥（201）
8.4.3方向控制閥（202）
8.5輔助元件（206）
8.5.1導(dǎo)氣龍頭（206）
8.5.2酒精防凝器（207）
8.5.3甘油防凝器（207）
8.5.4輔助元件的故障及排除方法（208）
8.6鉆機(jī)氣控制系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)（208）
8.6.1鉆機(jī)氣控制系統(tǒng)的常規(guī)維護(hù)保養(yǎng)（208）
8.6.2鉆機(jī)高、低速氣路的檢查及處理措施（209）
8.6.3轉(zhuǎn)盤離合器氣路故障的判斷及排除（211）
8.6.4液氣大鉗氣路系統(tǒng)常見故障的判斷及排除（212）
思考題（214）
第9章海洋石油鉆井設(shè)備（215）
9.1海洋石油鉆井平臺(tái)（215）
9.1.1海洋石油鉆井平臺(tái)的組成（215）
9.1.2海洋石油鉆井的特殊問題（216）
9.1.3海洋鉆井平臺(tái)分類（217）
9.1.4海洋鉆井平臺(tái)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)（217）
9.1.5海洋鉆井平臺(tái)意外事故與應(yīng)急部署（220）
9.2海上鉆井井口裝置與升沉補(bǔ)償（221）
9.2.1海上鉆井井口裝置（221）
9.2.2升沉補(bǔ)償（224）
思考題（230）
第10章機(jī)械采油設(shè)備（231）
10.1機(jī)械采油設(shè)備及分類（231）
10.1.1機(jī)械采油設(shè)備的分類（231）
10.1.2抽油泵采油裝置（232）
10.2游梁式抽油機(jī)（233）
10.2.1游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)形式（233）
10.2.2游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)組成（236）
10.2.3游梁式抽油機(jī)的基本參數(shù)與系列（240）
10.2.4游梁式抽油機(jī)驢頭的懸點(diǎn)載荷（242）
10.2.5游梁式抽油機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)（243）
10.3無游梁式抽油機(jī)（243）
10.3.1鏈條式抽油機(jī)（244）
10.3.2寬帶型滾筒抽油機(jī)（244）
10.3.3曲柄連桿式抽油機(jī)（245）
10.3.4液壓無游梁抽油機(jī)（246）
10.3.5新型無游梁式抽油機(jī)（247）
10.4抽油泵（249）
10.4.1有桿抽油泵的用途及種類（249）
10.4.2其他類型的抽油泵（252）
10.4.3抽油泵的結(jié)構(gòu)形式及表達(dá)方法（254）
10.4.4抽油泵的選擇與使用（255）
10.4.5抽油泵的排量（256）
10.4.6抽油泵的常見故障及其檢修（257）
10.5抽油桿及輔助抽油裝置（258）
10.5.1抽油桿柱（258）
10.5.2抽油機(jī)懸繩器（262）
10.5.3抽油井光桿密封器（262）
10.5.4抽油井井口裝置（263）
10.5.5其他抽油輔助設(shè)備及工具（263）
10.6無桿泵采油設(shè)備（264）
10.6.1水力活塞泵（264）
10.6.2潛油電動(dòng)離心泵（269）
10.6.3其他無桿泵采油設(shè)備（273）
思考題（274）
第11章其他常用鉆采工具（275）
11.1鉆具與石油管材（275）
11.2井口及井下工具（284）
11.3井控設(shè)備（294）
思考題（303）
參考文獻(xiàn)（304）目錄
0.1石油工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位及作用(1)
0.1.1什么是石油工業(yè)(1)
0.1.2石油是重要的戰(zhàn)略物資(1)
0.1.3石油工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)(2)
0.2石油工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(2)
0.2.1我國石油工業(yè)的簡要回顧與發(fā)展現(xiàn)狀(2)
0.2.2我國石油發(fā)展面臨的問題(3)
0.2.3我國石油工業(yè)的發(fā)展前景(3)
0.3本課程的性質(zhì)、內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求及方法(4)
0.3.1本課程的性質(zhì)(4)
0.3.2本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容(4)
0.3.3本課程的學(xué)習(xí)要求(5)
0.3.4本課程的學(xué)習(xí)方法(5)
思考題(6)
第1章石油生產(chǎn)基本知識(shí)(7)
1.1地層流體的性質(zhì)(7)
1.1.1石油的組成與性質(zhì)(7)
1.1.2天然氣的組成與性質(zhì)(10)
1.1.3地層水的化學(xué)組成與分類(11)
1.2石油地質(zhì)(12)
1.2.1地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)及地殼的組成(12)
1.2.2礦物與巖石(13)
1.2.3地層及地質(zhì)作用(17)
1.2.4石油與天然氣的生成(19)
1.2.5油氣運(yùn)移及油氣藏的形成(20)
1.3石油物探(23)
1.3.1油氣田勘探方法(23)
1.3.2地球物理測井(25)
1.4石油鉆井(27)
1.4.1鉆井方法(27)
1.4.2固井與完井(29)
1.5石油開采(32)
1.5.1油田開發(fā)方式(32)
1.5.2采油方法(34)
1.6油氣儲(chǔ)運(yùn)(35)
1.6.1礦場油氣集輸?shù)闹饕蝿?wù)(36)
1.6.2油氣的收集與輸送方式(36)
1.6.3油氣分離(37)
1.7石油煉制(37)
1.7.1石油煉制概述(37)
1.7.2原油的分類方法(38)
1.7.3石油的蒸餾(39)
思考題(40)
第2章石油鉆機(jī)總論及旋轉(zhuǎn)設(shè)備(42)
2.1石油鉆機(jī)(42)
2.1.1石油鉆機(jī)的組成(42)
2.1.2鉆機(jī)的類型及特點(diǎn)(45)
2.1.3鉆機(jī)的基本參數(shù)(47)
2.1.4我國石油鉆機(jī)標(biāo)準(zhǔn)(48)
2.2地面旋轉(zhuǎn)設(shè)備(50)
2.2.1轉(zhuǎn)盤(50)
2.2.2水龍頭(53)
2.3頂部驅(qū)動(dòng)鉆井系統(tǒng)(57)
2.3.1頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)的特點(diǎn)(57)
2.3.2頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成(58)
2.3.3國產(chǎn)頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)(62)
2.3.4頂驅(qū)鉆井裝置的操作(64)
思考題（65）
第3章柴油機(jī)（66）
3.1柴油機(jī)的工作原理與基本結(jié)構(gòu)（66）
3.1.1柴油機(jī)的工作原理（66）
3.1.2柴油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（71）
3.2柴油機(jī)的特點(diǎn)及型號編制（77）
3.2.1柴油機(jī)的特點(diǎn)（77）
3.2.2柴油機(jī)的型號編制（78）
3.3柴油機(jī)拆卸及裝配（78）
3.3.1拆裝時(shí)必要的專用工具和量具（78）
3.3.2柴油機(jī)的拆卸（82）
3.3.3柴油機(jī)的裝配技術(shù)要求（84）
3.3.4柴油機(jī)的裝配（85）
3.4柴油機(jī)裝配精度的保證措施及柴油機(jī)試驗(yàn)（90）
3.4.1柴油機(jī)裝配精度的保證措施（90）
3.4.2柴油機(jī)的試驗(yàn)（90）
3.5柴油機(jī)的使用、維護(hù)及保養(yǎng)（91）
3.5.1柴油機(jī)使用注意事項(xiàng)（91）
3.5.2柴油機(jī)的日常維護(hù)保養(yǎng)（92）
思考題（93）
第4章鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)（94）
4.1鉆機(jī)運(yùn)行基礎(chǔ)（94）
4.1.1工作機(jī)組對驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)的要求（94）
4.1.2典型驅(qū)動(dòng)方案（95）
4.1.3鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)類型（96）
4.2柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)-機(jī)械傳動(dòng)（97）
4.2.1柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)（97）
4.2.2國產(chǎn)Z190系列鉆井柴油機(jī)（98）
4.2.3電驅(qū)鉆機(jī)用柴油機(jī)（98）
4.2.4機(jī)械驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)（99）
4.3電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)（103）
4.3.1電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的發(fā)展歷程（103）
4.3.2國產(chǎn)電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)（104）
4.4柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)-液力傳動(dòng)（108）
4.4.1液力傳動(dòng)基本工作原理（108）
4.4.2液力傳動(dòng)特點(diǎn)（108）
4.4.3液力傳動(dòng)基本元件（108）
思考題（114）
第5章鉆機(jī)的起升系統(tǒng)（115）
5.1起升系統(tǒng)工作原理（115）
5.1.1起下鉆操作（115）
5.1.2游動(dòng)系統(tǒng)中鋼絲繩與滑輪的運(yùn)動(dòng)分析（116）
5.1.3游動(dòng)系統(tǒng)中鋼絲繩的拉力（117）
5.2鉆井絞車（117）
5.2.1絞車的功用與結(jié)構(gòu)組成（117）
5.2.2絞車的工作計(jì)算（120）
5.2.3絞車選用時(shí)應(yīng)考慮的因素（123）
5.2.4絞車的常見故障及排除方法（123）
5.3剎車機(jī)構(gòu)（124）
5.3.1機(jī)械剎車的功用與使用要求（124）
5.3.2帶式剎車（124）
5.3.3盤式剎車（126）
5.3.4輔助剎車（129）
5.4井架（132）
5.4.1井架的功用與基本組成（133）
5.4.2井架的使用要求及維護(hù)保養(yǎng)（133）
5.4.3井架的結(jié)構(gòu)類型及基本參數(shù)（134）
5.5游動(dòng)系統(tǒng)（137）
5.5.1天車（137）
5.5.2游車（140）
5.5.3大鉤（141）
5.5.4鋼絲繩（144）
思考題（146）
第6章往復(fù)泵與離心泵（147）
6.1往復(fù)泵工作特點(diǎn)（147）
6.1.1往復(fù)泵的工作原理及分類（147）
6.1.2活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律（148）
6.1.3往復(fù)泵的流量（149）
6.2往復(fù)泵工作參數(shù)（151）
6.2.1往復(fù)泵的有效壓頭（151）
6.2.2往復(fù)泵的功率（152）
6.2.3往復(fù)泵的效率（152）
6.3常用往復(fù)泵的典型結(jié)構(gòu)（153）
6.3.1雙缸雙作用活塞泵（153）
6.3.2三缸雙作用活塞泵（155）
6.3.3三缸單作用活塞泵（155）
6.3.4柱塞泵（157）
6.4往復(fù)泵的易損件及配件（157）
6.4.1活塞-缸套總成（157）
6.4.2柱塞-密封總成（158）
6.4.3介桿-密封總成（159）
6.4.4泵閥結(jié)構(gòu)（160）
6.4.5空氣包（162）
6.4.6安全閥（162）
6.5鉆井液凈化設(shè)備（164）
6.5.1鉆井液凈化系統(tǒng)（164）
6.5.2鉆井液振動(dòng)篩（164）
6.5.3水力旋流器（167）
6.5.4離心分離機(jī)（168）
6.6離心泵（169）
6.6.1離心泵的工作原理及類型（169）
6.6.2離心泵的整體結(jié)構(gòu)及主要零部件（172）
6.6.3離心泵的密封（174）
思考題（175）
第7章壓縮機(jī)（176）
第8章鉆機(jī)氣控制系統(tǒng)（192）
第9章海洋石油鉆井設(shè)備（215）
第10章機(jī)械采油設(shè)備（231）
第11章其他常用鉆采工具（275）