石油生产及钻采机械概论

本书概括介绍了石油工业和石油生产过程基本知识，主要包括地层流体的性质、石油地质、石油物探、石油钻井及开采方法、油气储运及石油炼制等；重点讲述了石油钻机及旋转设备、石油钻井用柴油机、钻机的驱动与传动系统、钻机的起升系统、往复泵和离心泵、压缩机、钻机气控制系统、海洋石油钻井设备、机械采油设备、其他常用钻采工具和设备等。

孙庆群，1981年毕业于承德石油高等专科学校机械制造专业，1989年毕业于西南石油大学石油矿场机械专业本科，后又取得研究生学历。多年来一直从事机械类专业多门课程的教学（包括理论教学、实践教学等）工作，现为承德石油高等专科学校副教授、承德市专业技术拔尖人才及承德市专家协会会员。主编《机械加工技术》、《机械工程综合实训》、《化工制图》、《金属切削加工原理及设备》、《石油生产及钻采机械概论》）、《机械加工技术及设备》、《石油钻采设备》等多部著作。

绪论（1）
0.1石油工业在国民经济中的地位及作用（1）
0.1.1什么是石油工业（1）
0.1.2石油是重要的战略物资（1）
0.1.3石油工业是国民经济的基础产业（2）
0.2石油工业的发展现状及趋势（2）
0.2.1我国石油工业的简要回顾与发展现状（2）
0.2.2我国石油发展面临的问题（3）
0.2.3我国石油工业的发展前景（3）
0.3本课程的性质、内容、学习要求及方法（4）
0.3.1本课程的性质（4）
0.3.2本课程的学习内容（4）
0.3.3本课程的学习要求（5）
0.3.4本课程的学习方法（5）
思考题（6）
第1章石油生产基本知识（7）
1.1地层流体的性质（7）
1.1.1石油的组成与性质（7）
1.1.2天然气的组成与性质（10）
1.1.3地层水的化学组成与分类（11）
1.2石油地质（12）
1.2.1地球内部结构及地壳的组成（12）
1.2.2矿物与岩石（13）
1.2.3地层及地质作用（17）
1.2.4石油与天然气的生成（19）
1.2.5油气运移及油气藏的形成（20）
1.3石油物探（23）
1.3.1油气田勘探方法（23）
1.3.2地球物理测井（25）
1.4石油钻井（27）
1.4.1钻井方法（27）
1.4.2固井与完井（29）
1.5石油开采（32）
1.5.1油田开发方式（32）
1.5.2采油方法（34）
1.6油气储运（35）
1.6.1矿场油气集输的主要任务（36）
1.6.2油气的收集与输送方式（36）
1.6.3油气分离（37）
1.7石油炼制（37）
1.7.1石油炼制概述（37）
1.7.2原油的分类方法（38）
1.7.3石油的蒸馏（39）
思考题（40）
第2章石油钻机总论及旋转设备（42）
2.1石油钻机（42）
2.1.1石油钻机的组成（42）
2.1.2钻机的类型及特点（45）
2.1.3钻机的基本参数（47）
2.1.4我国石油钻机标准（48）
2.2地面旋转设备（50）
2.2.1转盘（50）
2.2.2水龙头（53）
2.3顶部驱动钻井系统（57）
2.3.1顶驱钻井系统的特点（57）
2.3.2顶驱钻井系统的结构组成（58）
2.3.3国产顶驱钻井系统（62）
2.3.4顶驱钻井装置的操作（64）
思考题（65）
第3章柴油机（66）
3.1柴油机的工作原理与基本结构（66）
3.1.1柴油机的工作原理（66）
3.1.2柴油机的基本结构（71）
3.2柴油机的特点及型号编制（77）
3.2.1柴油机的特点（77）
3.2.2柴油机的型号编制（78）
3.3柴油机拆卸及装配（78）
3.3.1拆装时必要的专用工具和量具（78）
3.3.2柴油机的拆卸（82）
3.3.3柴油机的装配技术要求（84）
3.3.4柴油机的装配（85）
3.4柴油机装配精度的保证措施及柴油机试验（90）
3.4.1柴油机装配精度的保证措施（90）
3.4.2柴油机的试验（90）
3.5柴油机的使用、维护及保养（91）
3.5.1柴油机使用注意事项（91）
3.5.2柴油机的日常维护保养（92）
思考题（93）
第4章钻机的驱动与传动（94）
4.1钻机运行基础（94）
4.1.1工作机组对驱动与传动系统的要求（94）
4.1.2典型驱动方案（95）
4.1.3钻机驱动与传动类型（96）
4.2柴油机驱动—机械传动（97）
4.2.1柴油机驱动的特点（97）
4.2.2国产Z190系列钻井柴油机（98）
4.2.3电驱钻机用柴油机（98）
4.2.4机械驱动钻机（99）
4.3电驱动钻机（103）
4.3.1电驱动钻机的发展历程（103）
4.3.2国产电驱动钻机（104）
4.4柴油机驱动—液力传动（108）
4.4.1液力传动基本工作原理（108）
4.4.2液力传动特点（108）
4.4.3液力传动基本元件（108）
思考题（114）
第5章钻机的起升系统（115）
5.1起升系统工作原理（115）
5.1.1起下钻操作（115）
5.1.2游动系统中钢丝绳与滑轮的运动分析（116）
5.1.3游动系统中钢丝绳的拉力（117）
5.2钻井绞车（117）
5.2.1绞车的功用与结构组成（117）
5.2.2绞车的工作计算（120）
5.2.3绞车选用时应考虑的因素（123）
5.2.4绞车的常见故障及排除方法（123）
5.3刹车机构（124）
5.3.1机械刹车的功用与使用要求（124）
5.3.2带式刹车（124）
5.3.3盘式刹车（126）
5.3.4辅助刹车（129）
5.4井架（132）
5.4.1井架的功用与基本组成（133）
5.4.2井架的使用要求及维护保养（133）
5.4.3井架的结构类型及基本参数（134）
5.5游动系统（137）
5.5.1天车（137）
5.5.2游车（140）
5.5.3大钩（141）
5.5.4钢丝绳（144）
思考题（146）
第6章往复泵与离心泵（147）
6.1往复泵工作特点（147）
6.1.1往复泵的工作原理及分类（147）
6.1.2活塞运动规律（148）
6.1.3往复泵的流量（149）
6.2往复泵工作参数（151）
6.2.1往复泵的有效压头（151）
6.2.2往复泵的功率（152）
6.2.3往复泵的效率（152）
6.3常用往复泵的典型结构（153）
6.3.1双缸双作用活塞泵（153）
6.3.2三缸双作用活塞泵（155）
6.3.3三缸单作用活塞泵（155）
6.3.4柱塞泵（157）
6.4往复泵的易损件及配件（157）
6.4.1活塞—缸套总成（157）
6.4.2柱塞—密封总成（158）
6.4.3介杆—密封总成（159）
6.4.4泵阀结构（160）
6.4.5空气包（162）
6.4.6安全阀（162）
6.5钻井液净化设备（164）
6.5.1钻井液净化系统（164）
6.5.2钻井液振动筛（164）
6.5.3水力旋流器（167）
6.5.4离心分离机（168）
6.6离心泵（169）
6.6.1离心泵的工作原理及类型（169）
6.6.2离心泵的整体结构及主要零部件（172）
6.6.3离心泵的密封（174）
思考题（175）
第7章压缩机（176）
7.1压缩机的类型及应用（176）
7.1.1压缩机的型号及分类（176）
7.1.2压缩机在油田中的应用（179）
7.2活塞式压缩机（180）
7.2.1活塞式压缩机的构造及工作原理（180）
7.2.2活塞式压缩机的功率与效率（182）
7.2.3活塞式压缩机的操作与调节（183）
7.3透平式压缩机（184）
7.3.1径流式压缩机（184）
7.3.2轴流式压缩机（185）
7.3.3透平式压缩机的主要性能参数（186）
7.3.4透平式压缩机的调节（187）
7.4回转式压缩机（187）
7.4.1螺杆式压缩机（187）
7.4.2滑片压缩机（189）
7.5压缩机的选择（190）
7.5.1选择原则（190）
7.5.2活塞式压缩机的选择方法和步骤（191）
思考题（191）
第8章钻机气控制系统（192）
8.1概述（192）
8.1.1钻井工艺对控制系统的要求（192）
8.1.2钻机控制系统的作用（192）
8.1.3钻机气控制系统的特点（192）
8.1.4气控制系统的组成（193）
8.2气源装置（193）
8.2.1空气压缩机（193）
8.2.2空气处理装置（195）
8.2.3储气罐（195）
8.3执行元件（195）
8.3.1气缸（195）
8.3.2气动马达（196）
8.3.3离合器（197）
8.4气控制元件（199）
8.4.1压力控制阀（199）
8.4.2流量控制阀（201）
8.4.3方向控制阀（202）
8.5辅助元件（206）
8.5.1导气龙头（206）
8.5.2酒精防凝器（207）
8.5.3甘油防凝器（207）
8.5.4辅助元件的故障及排除方法（208）
8.6钻机气控制系统的维护保养（208）
8.6.1钻机气控制系统的常规维护保养（208）
8.6.2钻机高、低速气路的检查及处理措施（209）
8.6.3转盘离合器气路故障的判断及排除（211）
8.6.4液气大钳气路系统常见故障的判断及排除（212）
思考题（214）
第9章海洋石油钻井设备（215）
9.1海洋石油钻井平台（215）
9.1.1海洋石油钻井平台的组成（215）
9.1.2海洋石油钻井的特殊问题（216）
9.1.3海洋钻井平台分类（217）
9.1.4海洋钻井平台的结构及特点（217）
9.1.5海洋钻井平台意外事故与应急部署（220）
9.2海上钻井井口装置与升沉补偿（221）
9.2.1海上钻井井口装置（221）
9.2.2升沉补偿（224）
思考题（230）
第10章机械采油设备（231）
10.1机械采油设备及分类（231）
10.1.1机械采油设备的分类（231）
10.1.2抽油泵采油装置（232）
10.2游梁式抽油机（233）
10.2.1游梁式抽油机的结构形式（233）
10.2.2游梁式抽油机的结构组成（236）
10.2.3游梁式抽油机的基本参数与系列（240）
10.2.4游梁式抽油机驴头的悬点载荷（242）
10.2.5游梁式抽油机的维护保养（243）
10.3无游梁式抽油机（243）
10.3.1链条式抽油机（244）
10.3.2宽带型滚筒抽油机（244）
10.3.3曲柄连杆式抽油机（245）
10.3.4液压无游梁抽油机（246）
10.3.5新型无游梁式抽油机（247）
10.4抽油泵（249）
10.4.1有杆抽油泵的用途及种类（249）
10.4.2其他类型的抽油泵（252）
10.4.3抽油泵的结构形式及表达方法（254）
10.4.4抽油泵的选择与使用（255）
10.4.5抽油泵的排量（256）
10.4.6抽油泵的常见故障及其检修（257）
10.5抽油杆及辅助抽油装置（258）
10.5.1抽油杆柱（258）
10.5.2抽油机悬绳器（262）
10.5.3抽油井光杆密封器（262）
10.5.4抽油井井口装置（263）
10.5.5其他抽油辅助设备及工具（263）
10.6无杆泵采油设备（264）
10.6.1水力活塞泵（264）
10.6.2潜油电动离心泵（269）
10.6.3其他无杆泵采油设备（273）
思考题（274）
第11章其他常用钻采工具（275）
11.1钻具与石油管材（275）
11.2井口及井下工具（284）
11.3井控设备（294）
思考题（303）
参考文献（304）