一文搞懂鑽井系統工作原理及設備
石油鑽井工程是每個開發工作者需要了解的，本篇文章轉載自知乎，作者是梁chuck。诙諧有趣深入淺出的将複雜的鑽井系統講解的很清楚，絕對是了解鑽井工程的經典資料。如果作者覺得有任何冒犯，請及時聯系，會第一時間處理。下面是正文：
謝不邀，主動來答。
就讓我這個學院派來仔細捋捋吧，歡迎大家前來指正。（多圖殺貓）
由于鑽井設備的型号樣式的複雜和繁多，我在文章内舉例所使用的圖片都是示意用的，并不代表該類型設備隻有一種。
整套石油鑽機分為八大系統，它們是……
我知道這麼教科書式的内容大家一定沒有興趣看，我們直接來實際的吧。
我們來假設我們要打一口井采油。（也可以是氣，原理差不多，先忽略）
首先我們需要做什麼：
挖土。
大家想象一下我們敬愛的将軍拿起鏟子呼哧呼哧地揮舞的情景。将軍挖土用鏟子，石油鑽采我們用鑽頭，鑽頭是這樣的：
不好意思，我拿錯道具了，真·鑽頭是這樣的：
我們鑽機的鑽頭鑽進（挖土）的時候要上下起升（揮舞）。
所以我們需要一個起升系統。
來，大家記住了麼，第一個系統是起升系統。用做揮舞鑽頭的，用行話來說，起升系統是為了起下鑽具、更換鑽頭、控制鑽頭送進、下套管等。
起升系統包括的設備有：
井架，用以懸挂遊動系統；
遊動系統（天車遊車大鈎鋼絲繩）；
絞車、輔助絞車、輔助刹車；
其他（忽略）。
同學們不理解很正常，我們繼續拿将軍……身邊的小喽啰舉例：
相當于人體，井架的作用主要是承受重量，穩定設備的。
我們來張真·井架：
專業術語描述井架的功能是：用于安放和懸挂遊動系統、吊環、吊卡等，并承受井中鑽柱重量，在起下鑽作業時要存放鑽杆或套管。
說人話是：挂東西，放東西的。
OK，我們繼續往下，遊動系統。
首先由前面井架部分我們了解，遊動系統是被挂在井架上面的。然後遊動系統由天車、遊車、大鈎、鋼絲繩組成。（上下級關系混亂的同學可以回上面複習一下）
我們繼續請出喽啰同學：
天車由天車架和滑輪組以及一些輔助滑輪組成。
天車架就是一個架子，滑輪組就是初中物理裡面的滑輪組……
架子是固定用，滑輪組……問你物理老師去。（再次偷懶）
就不上實物圖了，那就講太細了。
遊車就是在井架内部上下動的動滑輪組，完。（偷懶*3）
大鈎就是大鐵鈎。我來示意一下：
嘶嘶……你怕了麼
真·鐵鈎我們可以在上面真·井架那張圖可以看到，黃色矩形物就是。來張高清素顔：
大鈎就是鈎東西的，我們鈎的是鑽杆和鑽頭之類，後面再講鑽杆鑽頭。
恩，然後是鋼絲繩。同學們可以結合一下滑輪組展開想象，我就不細講了。（偷懶）
遊動系統我們略過不少，我們往前走不回頭來看絞車。
我直接上一張真·絞車，大家就知道是啥玩意了。
黑色那根就是鋼絲繩，我們可以通俗地理解，絞車就是收放繩子的。行話裡絞車的功能很多很重要，種類也很多。但是我這裡就不講，你來打我啊。
還有輔助絞車和刹車，我們意會一下就好了。
起升系統，完。
我們來複習一下：
起升系統包括的設備有：
井架，用以懸挂遊動系統；
遊動系統（天車遊車大鈎鋼絲繩）；
絞車、輔助絞車、輔助刹車；
其他（忽略）。
下面我們來看旋轉系統。
旋轉系統是為了旋轉鑽頭破碎岩石，我們來示意一下。
旋轉系統包括的設備有：
轉盤+水龍頭/頂部驅動鑽井系統
鑽柱/鑽铤/方鑽杆
鑽頭
我畫一個寫實風格的示意圖：
我們首先來看頂部驅動系統（頂驅），它的下級關系是這樣的：
頂驅：
鑽井馬達
水龍頭
鑽杆上卸扣裝置
其他設備
我繼續飛快地略講内容：
馬達是轉動的動力源，轉動下方的機構；
水龍頭是注水的，在後文在講；
鑽杆上卸扣裝置是上下鑽杆的。什麼是上下鑽杆呢？
鑽井深度通常高達上千米。
我們石油行業的人一般會制造一根一萬米的管子，想打多深就割多長。
我就是在逗你。
一根鑽杆的長度通常是6~13m。我們鑽進去一定深度之後要接上一根鑽杆，行話叫接單根。鑽杆上卸扣裝置就是等于爪子，打開爪子，接一根，收爪子，往下鑽。
其他設備我們忽略。
旋轉系統我們講完了。
是不是有細心的同學發現了。
“老師，前面提到的轉盤還沒講。”
轉盤的作用和頂驅是一樣的，都是提供轉動的扭矩，其原理是錐齒輪：
馬達通過軸-錐齒輪-軸轉動鑽杆。
因為轉盤相對頂驅有很多劣勢，未來的趨勢是頂驅鑽機。因為轉盤太簡單不是重點我們不考。（其實并沒有考試）（經過
@周津捷
同學的指出，目前陸地鑽機使用的還是轉盤為主。但是我懶，就不加内容了。）
講完上部，我們看連接的鑽杆——一根中空的管子。
完。
講完鑽杆，我們看最下部的鑽頭——略。
完。
……
……
不要說我講太少，我可以說一句無可奉告，但是你們又不高興，我怎麼辦？我講的意思，不是說這個設備是多先進多精密，你問我高端不高端，我說高端，你們又不滿意。
……
……
其實具體尺寸性能是一個很複雜的東西，隻有真正專業的人員才有興趣才能講深入，我在這裡科普一下大家領會精神就好了。
我們複習一下。
旋轉系統：
頂部驅動鑽井系統
鑽井馬達
水龍頭
鑽杆上卸扣裝置
其他設備
方鑽杆/鑽铤/鑽柱
鑽頭
下面是循環系統。我們顧名思義，循環就是circle嘛，就是毅種循環嘛……
我們先來設想一下，鑽頭鑽出一個深深的洞（井），洞裡面的土去哪了？
當然是運去了南海的珊瑚礁上面了！（并不是）
以前是打一段洞，運一筐土。挖着挖着，不對啊。我打了1千米的洞還得把1千米的管子拉上來撈泥土（岩屑）。
有人就問了：老師，能不能給力點？
于是有人就仿照血液循環的原理，用液體（鑽井液）将泥土（其實是碎岩）帶上來。
照例我們再來一發寫實的示意圖：
所以水龍頭是進水的，然後往下壓，從鑽頭射出，将岩屑帶上來。
其專業術語就是：清除井底已破碎的岩屑和正常連續鑽進。
我們同樣來一張關系表：
循環系統：
鑽井泵
地面管彙
鑽井液池/槽
血液循環的重點是血液，鑽井液循環的重點也是鑽井液。
我們先從最開始說起，血液的産生是源自造血幹細胞……不好意思走錯片場了。
鑽井液當然是人造的，它有氣态的、液态的。它的成分很複雜種類也很多，有空氣氮氣，有淡水鹽水原油乳狀液化學藥劑……
通常我們是根據地質條件來調配其成分的，而且先進的研究院有自家的秘方。
因此鑽井液是石油工業裡面較大較重要的一個分支。
這張經典的圖片就是王進喜調配鑽井液控制井噴的瞬間。
我們如果沒壓力沒控制好，原油從地下噴上來，帶着硫化氫和天然氣，遇到明火，通常就是一場災難。基本就是碰到人燒人，碰到機器熔機器。
王進喜當時跳進鑽井液裡面，用人體攪拌鑽井液（泥漿）和水泥，為的是将增大比重，灌進井内把外部的壓力提高，防止原油不受控制地噴上來。
好了，我們假設已經有了足夠多的鑽井液。
那麼開始的起點就是心髒（鑽井泵）。
心髒将血液泵入血管（管道）中；
路經各種分支（管彙）；
進入目标血管（鑽杆）；
将壞死的細胞（岩屑）帶上來。
然後我們痛痛快快地撒一泡尿排出體外。（并不是）
混合泥、沙、石頭的鑽井液通過分離、過濾等手段重新進入泵，循環使用。
我們的循環系統就随着鑽頭鑽進，将岩屑排出，大大地提高了效率。石油公司的老總數着鈔票，臉上都笑開了花。
然後是動力驅動系統。
柴油機、電動機等。
完。
下面是傳動系統。
傳動系統就簡單啦。書上是這麼說的：“傳動系統是聯接發動機，與前三個工作機組，把發動機的能量傳遞并分配給各工作機。”
說人話就是提供分配動力，傳遞正能量的。
同學們還記得前三個工作機組是什麼嗎，跟我來念一遍：
索尼大法好。
…………
……
起升系統；旋轉系統；循環系統。
那麼傳動系統的結構是怎樣的？
一般是差速器啊、萬向傳動裝置啊、離合啊、主減速器啊等等。（我也是猜的因為這不是考試重點）
有車的同學可以拆開自己的座駕看看，沒車的同學跟我看下圖：
所以我們傳動系統就醬啦。
再下面是控制系統。
我們管開車的叫司機，騎馬的叫司馬，那麼下鑽的就叫司鑽啦。
司鑽在司鑽房裡面看控制台、看儀表，控制鑽頭的動作。這些就是通過控制系統來控制的。
控制系統就是控制鑽機控制設備的總稱，包括了手柄、踏闆、開關、繼電器、控制台和記錄儀等。
鑽機底座
鑽機底座就是底座啦，我們看看真·底座：
就是這樣，喵。
鑽機輔助設備系統
輔助設備就是供氣供水防噴設備等，不是重點我們繼續跳過。
…………
…………
到這裡我已經講了一半的内容了，撒花！
前面部分是陸地鑽機的系統。
下面我們來講海洋鑽機的系統。
…………
…………
才不講呢。
海洋鑽機的原理基本就是陸地鑽機的原理，隻是根據海洋的特殊條件添加了一些裝置。同學們自己體會。
真·完。
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