一、基本信息
在石油鉆井中，帶動鉆具破碎巖石，向地下鉆進，鉆出規定深度的井眼，供采油機或采氣機獲取石油或天然氣。一部常用石油鉆機主要由動力機、傳動機、工作機及輔助設備組成。
二、組成
一般有八大系統（起升系統、旋轉系統、鉆井液循環系統、傳動系統、控制系統、動力驅動系統、鉆機底座、鉆機輔助設備系統），要具備起下鉆能力、旋轉鉆進能力、循環洗井能力。其主要設備有：井架、天車、絞車、游動滑車、大鉤、轉盤、水龍頭（動力水龍頭）及鉆井泵（現場習慣上叫鉆機八大件）、動力機（柴油機、電動機、燃氣輪機）、聯動機、固相控制設備、井控設備等主要系統：
１、起升系統
為了起升和下放鉆具、下套管以及控制鉆壓、送進鉆具，鉆具配備有起升系統。
起升系統包括絞車、輔助剎車、天車、游車、大鉤、鋼絲繩以及吊環、吊卡、吊鉗、卡瓦等各種工具。
起升時，絞車滾筒纏繞鋼絲繩，天車和游車構成副滑輪組，大鉤上升通過吊環、吊卡等工具實現鉆具的提升。下放時，鉆具或套管柱靠自重下降，借助絞車的剎車機構和輔助剎車控制大鉤的下放速度。在正常鉆進時，通過剎車機構控制鉆具的送進速度，將鉆具重量的一部分作為鉆壓施加到鉆頭上實現破碎巖層。
２、旋轉系統
旋轉系統是轉盤鉆機的典型系統，其作用是驅動鉆具旋轉以破碎巖層，旋轉系統包括轉盤、水龍頭、鉆具。
根據所鉆井的不同，鉆具的組成也有所差異，一般包括方鉆桿、鉆桿、鉆鋌和鉆頭，此外還有扶正器、減震器以及配合接頭等。
其中鉆頭是直接破碎巖石的工具，有刮刀鉆頭、牙輪鉆頭、金剛石鉆頭等類型。鉆鋌的重量和壁厚都很大，用來向鉆頭施加鉆壓，鉆桿將地面設備和井底設備聯系起來，并傳遞扭矩。方鉆桿的截面一般為正方形，轉盤通過方鉆桿帶動整個鉆柱和鉆頭旋轉，水龍頭是旋轉鉆機的典型部件，它既要承受鉆具的重量，又要實現旋轉運動，同時還提供高壓泥漿的通道。
３、循環系統
為了將井底鉆頭破碎的巖屑及時攜帶到地面上來以便繼續鉆進，同時為了冷卻鉆頭保護井壁，防止井塌井漏等鉆井事故的發生，旋轉鉆機配備有循環系統。
循環系統包括鉆井泵，地面管匯、泥漿罐、泥漿凈化設備等，其中地面管匯包括高壓管匯、立管、水龍帶，泥漿凈化設備包括震動篩、除砂器、除泥器、離心機等。
鉆井泵將泥漿從泥漿罐中吸入，經鉆井泵加壓后的泥漿，經過高壓管匯、立管、水龍帶，進入水龍頭，通過空心的鉆具下到井底，從鉆頭的水眼噴出，經井眼和鉆具之間的環行空間攜帶巖屑返回地面，從井底返回的泥漿經各級泥漿凈化設備，除去固相含量，然后重復使用。
４、動力設備
起升系統、循環系統和旋轉系統是鉆機的三大工作機組，用來提供動力，它們協調工作即可完成鉆井作業，為了向這些工作機組提供動力，鉆機需要配備動力設備。
鉆機的動力設備有柴油機、交流電機、直流電機。
柴油機適應于在沒有電網的偏遠地區打井，交流電機依賴于工業電網或者是需要柴油機發出交流電，直流電機需要柴油機帶動直流發電機發出直流電，目前更常用的情況是柴油機帶動交流發電機發出交流電，再經可控硅整流，將交流電變成直流電。
５、傳動系統
傳動系統將動力設備提供的力和運動進行變換，然后傳遞和分配給各工作機組，以滿足各工作機組對動力的不同需求。
傳動系統一般包括減速機構、變速機構、正倒車機構以及多動力機之間的并車機構等。
由柴油機直接驅動的鉆井多采用統一驅動的形式，傳動系統相對復雜，由交直流電動機驅動的鉆機多采用各機組單獨或分組驅動的形式，傳動系統得到了很大的簡化。
６、控制系統
為了保證鉆機的三大工作機組協調的工作，以滿足鉆井工藝的要求，鉆機配備有控制系統。
控制方式有機械控制、氣控制、電控制和液控制等。
目前，鉆機上常用的控制方式是集中氣控制。司鉆通過鉆機上司鉆控制臺可以完成幾乎所有的鉆機控制：如總離合器的離合；各動力機的并車；絞車、轉盤和鉆井泵的起、停；絞車的高低速控制等。
７、井架和底座
井架和底座用來支撐和安裝各鉆井設備和工具、提供鉆井操作場所。井架用來安裝天車、懸掛游車、大鉤、水龍頭和鉆具，承受鉆井工作載荷，排放立根；底座用來安裝動力機組、絞車、轉盤、支撐井架，借助轉盤懸持鉆具，提供轉盤和地面之間的高度空間，以安裝必要的防噴器和便于泥漿循環。
８、輔助設備
為了保證鉆井的安全和正常進行，鉆機還包括其他的輔助設備，如防止井噴的防噴器組，為鉆井提供照明和輔助用電的發電機組，提供壓縮空氣的空氣壓縮設備以及供水、供油設備等。
三、工作原理
吊環與吊環座之間用銷軸連接，吊環座與鉤桿焊接成一體，筒體與鉤身用左旋螺紋連接，并用止動塊防止螺紋松動。鉤身和筒體可沿鉤桿上、下運動。內、外負荷彈簧的作用是起鉆時能使立根松扣后向上彈起。
通體內裝有機油。止推軸承的座圈將油腔分為兩部分，座圈上開有油孔。由于油流到通過的阻尼作用，吸收了其下鉆作業時鉤身的沖擊震動，可以防止鉆桿街頭螺紋損壞。
通體上端由6個小彈簧和定位盤組成定位裝置，借助定位與吊環座環形接觸面之間的摩擦力，可以防止提升空吊卡時轉動使調換轉位，方便井架工操作。
|
