钻井设备是什么？
钻井设备主要指的是钻机。现代石油钻机是一套联合的工作机组，由动力机、传动箱、绞车、天车、游动滑车、大钩、水龙头、转盘、钻井泵以及钻井液净化设备等组成，还有井架、底座等结构，以及电力、液压和空气动力等辅助设备。当前，我国乃至世界广泛使用的是旋转钻井法，其相应的钻井设备称为转盘旋转钻机，见图4-1。
一、钻机的组成
根据钻井工艺各工序的不同要求，一套钻机必须具备下列系统和设备。
（一）起升系统
起升系统主要包括主绞车、辅助绞车（或猫头）、辅助刹车（水刹车、电磁刹车等）、游动系统（包括钢丝绳、天车、游动滑车和大钩）以及悬挂游动系统的井架等。另外还有起下钻具操作使用的工具及设备（吊环、吊卡、卡瓦、大钳、立根移运机构等）。绞车是该系统的核心部件。
图4-1 典型旋转钻井设备
①—转盘；②—防喷器组（二）旋转系统
钻机的旋转系统主要由转盘、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤、配合接头、钻头等组成，转盘驱动方钻杆、钻杆、钻头破碎岩石，钻出井眼，所以转盘是该系统的核心设备。另外，丛式井或定向井还需配备井下动力钻具，这就构成了旋转钻进系统。
（三）循环系统
钻井液循环系统设备主要由钻井泵、振动筛、除砂器、除泥器、离心机、钻井液罐、钻井液枪、钻井液搅拌器、混合漏斗等组成，钻井泵是该系统的核心设备。
（四）动力系统
动力系统为钻机提供动力。不同的钻机配备的动力设备不一样。机械钻机主要以柴油机为动力设备，电动钻机主要以电动机为动力设备。目前国内外主要以柴油机和柴油发电机作为钻机动力源。
（五）传动系统
传动系统的主要任务是把动力设备的机械能传递和分配给绞车、钻井泵和转盘等工作机。传动系统在传递和分配动力的同时具有减速、并车、倒车等特种功能。石油钻机的传动方式有机械传动（包括万向轴、减速箱、离合器、链传动和三角带传动等）、机械—涡轮传动（液力传动）、电传动、液压传动。
（六）控制系统
为了使钻机各个系统协调工作，钻机上配有气控制、液压控制、机械控制和电控制等各种控制设备，以及集中控制台和显示仪表等。
（七）底座系统
钻机底座是钻机组成重要部分，包括钻台底座、机房底座和钻井泵底座等。车装钻机的底座就是汽车或拖拉机的底盘。钻机底座主要用来安装钻井设备，以及方便钻井设备的移运等。
（八）辅助系统
成套钻机除具有上述的主要设备外，还必须配备供气设备、井口防喷设备、钻鼠洞设备、辅助发电设备及起重设备，在寒冷地区钻井时还应配备保温设备，以保证钻机能安全、可靠运行。
二、钻机类型
（一）按钻井深度划分
（1）浅井钻机：指钻井深度不大于2500m的钻机，主要有用于钻地质调查井的钻机、岩心钻机、水井钻机、地震及炮眼钻机等；
（2）中深井钻机：指钻井深度在2500～4500m之间的钻机；
（3）深井钻机：指钻井深度在4500～6000m之间的钻机；
（4）超深井钻机：指钻井深度超过6000～9000m之间的钻机；
（5）特超深井钻机：指的是钻井深度超过9000m的钻机。
上述的中深井钻机、深井钻机、超深井钻机主要用于钻生产井、注水井及勘探井等深井。
（二）按驱动设备类型划分
（1）机械驱动钻机：包括柴油机直接驱动或柴油机—液力驱动的钻机，以及采用三角胶带、链条、齿轮等主传动副进行统一、分组或单独驱动的钻机。
（2）电驱动钻机：包括交流电驱动钻机、直流电驱动钻机等。目前主要采用AC-AC交流电驱动，AC-SCR-DC可控硅整流直流电驱动及AC-DC-AC交流变频电驱动。
（3）液压钻机：通过液压动力和传动方式驱动的钻机。
三、钻机标准
石油钻机标准主要包括钻机参数标准、钻机最大井深标准、钻机等级标准及钻机型号标准。
（一）钻机参数标准
（1）名义钻深范围：钻机在规定的钻井用绳下，使用规定的钻柱时钻机的经济钻井深度范围。
（2）最大钩载：钻机在规定的最多绳数下进行作业时，大钩上所允许的最大载荷。
（3）钻井绳数：用于正常钻进、起下钻柱时的游动系统（属上述起升系统）有效绳数。
（4）游动系统最多绳数：钻机配备的天车、游车轮系所能提供的最多有效绳数。
（二）钻机等级标准
我国对石油钻机等级规定了九个级别，即ZJ10/585，ZJ15/900，ZJ20/1350，ZJ40/2250，ZJ50/3150，ZJ70/4500，ZJ90/6750，ZJ120/9000。
其中“ZJ”为钻机汉语拼音字头；10、15、20、40、50、70、90、120为最大钻井深度（单位为m）的1/100；585、900、1350、2250、3150、4500、5850、6750、9000为钻机最大钩载（单位为kN）。
（三）石油钻机型号标准
下面举例说明钻机型号标准：
ZJ15/900DBZ-2，表示交流变频自走式车载钻机，最大钻深1500m，最大钩载900kN，第三代产品；
ZJ40/2250L，表示链条为主驱动原型模块式机械钻机，最大钻深4000m，最大钩载2250kN；
ZJ50/3150DB-1，表示模块式交流变频电驱动钻机，最大钻深5000m，最大钩载3150kN，第二代产品；
ZJ70/4500DZ：表示模块式DC-SCR-DC驱动的可控硅整流电驱动钻机，最大钻深7000m，最大钩载4500kN。
四、钻井绞车
钻井绞车不仅是起升系统设备，而且也是整个钻机的核心部件，是钻机三大工作机之一。
（一）钻井绞车应具备的功能
根据钻井工艺的特点，所配备的绞车应具有以下功能：
（1）具有足够大的功率。有提升最重钻柱和解卡能力，在最低转速下钢丝绳能产生足够大的拉力，保证游动系统安全可靠。
（2）各提升部件具有足够的强度和刚度。滚筒、滚筒轴、轴承以及各机构、易损件具有足够长的寿命。
（3）绞车滚筒具有足够的尺寸和容绳量，保证缠绳状态良好以延长钢丝绳寿命。
（4）能适应起重量的变化，具有足够的起升挡数，以提高功率利用率，节约起升时间。
（5）具有灵敏而可靠的刹车机构及强有力的辅助刹车，能准确调节钻压、均匀送进钻具，在下钻过程中能随意控制下放速度以及能在较省力的状态下将最重钻柱载荷刹住。
（6）具有一个或两个猫头——紧扣猫头和卸扣猫头，以满足用大钳紧扣和卸扣及其他辅助起重的需要，有时还应配有死猫头。
（7）具有稳定的支架和底座；整个绞车不应超重、超宽、超长、超高，以免给运输带来困难；传动部分应有严密的保护罩，易损件要拆卸、更换方便。
（8）采用集中控制，使控制手柄、刹把、指重表等集中在司钻控制台上，便于司钻的操作。
（二）绞车的结构类型
绞车种类繁多，有多种分类方法，如按轴数分，有单轴、双轴、三轴及多轴绞车；按滚筒数目分，有单滚筒和双滚筒绞车；按提升速度分，有二速、三速、四速、六速、八速绞车。常用的是三轴绞车。
五、钻井泵
钻井泵是钻井液循环系统中的关键设备，现场习惯称为泥浆泵，一般用于在高压下向井底输送高黏度、高密度和含砂量较高的钻井液（同时也是井底动力钻具的动力液），以便冷却钻头和携带岩屑等。
（一）钻井泵的分类
钻井泵的种类较多，石油矿场上常用的是三缸单作用卧式往复泵，这种泵活塞在液缸中往复一次吸入或排出液体。
我国用于石油和天然气钻井的国产钻井泵已逐步系列标准化，如3NB××1000，3NB××1300，3NB××1600等。其中NB表示“钻井泵”、NB前面的数字表示泵的液缸数，无数字则为双缸泵；NB的下标表示设计序号，后面的数据表示泵的额定输入功率（单位为hp）。
（二）钻井泵的基本参数
钻井泵工作能力的大小可以用其基本参数来表示，分别是流量、压头、功率、效率、冲次和泵压。
1．流量
流量是指在单位时间内泵通过排出管输出的液体量。流量通常以体积单位表示，又称为体积流量，其单位为L/s或m3/s。钻井泵中的流量又分为平均流量和瞬时流量，现场上所说的流量一般是指平均流量。石油矿场上又习惯把流量称作排量。
2．压头
压头指的是单位质量的液体经泵压所增加的能量，也称为扬程。
3．功率和效率
功率是指泵在单位时间内所做的功。一般把在单位时间内发动机传到泵轴上的能量称作输入功率或主轴功率。把在单位时间内液体经过泵后增加的能量称作泵的有效功率。功率的单位为“kW”。泵的效率是指有效功率与输入功率之比。
4．冲次
泵的冲次是指在单位时间内活塞的往复次数，单位为“次/min”。
5．泵压
泵压是指泵排出口处的液体压力，单位为“MPa”。
1、按钻井方法分：冲击钻机、旋转钻机（目前的绝大多数钻机）；
2、按驱动钻头旋转的动力来源分：转盘驱动、井底驱动、顶部驱动；
3、按驱动设备类型分：柴油机驱动、电驱动；
4、按工作机分组分：统一驱动、单独驱动、分组驱动；
5、按主传动副类型分：胶带钻机、链条钻机、齿轮钻机；
6、按钻井深度分：浅井钻机、中深井钻机、深井钻机、超深井钻机；
7、按使用地区和用途分：海洋钻机、浅海钻机、常规钻机、丛式井钻机、沙漠钻机、小井眼钻机等。
请参考：《钻井机械》，孙松尧主编，石油工业出版社，2006。
D 92
中华人民共和国国家标准
GB/T 10598.2—2005
代替GB/T 10598. 2—1989
露天矿用牙轮钻机和旋转钻机
工业试验方法
Industrial test method of open-cut mine rotary blast holedrill
2005-09-19 发布_________________________________________ 2006-04-01 实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局哭*中国国家标准化管理委员会
GB/T 10598《露天矿用牙轮钻机和旋转钻机》分为两个部分：
——第1部分:露天矿用牙轮钻机和旋转钻机；
——第2部分:露天矿用牙轮钻机和旋转钻机工业试验方法。
本部分为GB/T 10598的第2部分9
本部分代替GB/T 10598. 2—1989《旋转钻机工业试验方法h本部分与GB/T 10598. 2—1989相比主要内容变化如下：
——标准名称改为《露天矿用牙轮钻机和旋转钻机工业试验方法》；
-^增加了工业试验的目的；
——增加了工业试验的时间和地点；
——增加了重心、振动和照度的测试及检测方法；
——取消了第3章的符号和代号以及GB/T 7679. 1《矿山机械术语第1部分s采掘设备》已确立 的术语和定义。
本部分的附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。
本部分由中国机械工业联合会提出。
本部分由全国矿山机械标准化技术委员会(SAC/TC88)归口
本部分起草单位：洛阳矿山机械工程设计研究院、江西采矿机械厂、衡阳有色冶金机械总厂。
本部分主要起草人:张路明、茅建中、殷增铎、杨现利、金汝励、胡德坚、曾星 本部分所代替标准的历次版本发布情况为：
--- GB/T10598. 2—1989。
露天矿用牙轮钻机和旋转钻机 工业试验方法
1范围
GB/T 10598的本部分规定了露天矿用牙轮钻机和旋转钻机工业试验的内容和方法本部分适用于露天矿用牙轮钻机和旋转钻机（以下简称钻机）的工业试验。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T 10598的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文 件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本
部分。
GB/T 3768 声学声压法测定噪声源功率级反射面上方采用包络测量表面的简易法 CGB/T 3768—1996,eqv ISO 3746:1995)
GB/T 7679.1矿山机械术语第1部分:采掘设备 GB/T 10598. 1露天矿用牙轮钻机和旋转钻机
GB/T 13325机器和设备辐射的噪声操作者位置噪声测童的基本准则（工程级）
3术语和定义
GB/T 7679. 1确立的以及下列术语和定义适用于GB/T 10598的本部分6
3.1
修理时间repairing time
修理时间由两部分组成：
a) 因产品结构设计或制造质量问题所需的停机修理或调整时间；
b) 因正常更换易损件所需的停机时间
3.2
外因停机时间stoppingtime of external cause
因生产组织或违章操作及其他非机器本身原因造成的停机时间。
3.3
平均台班进尺average drilled footage per shift
在试验期内，总进尺数与总作业班数之比。
3.4
钻孔时间利用率use factor of drilling time
在一定时间内，纯钻孔时间与钻孔循环时间的百分比。
3.5
钻机作业率operating factor of drill
试验期间，钻机钻孔循环时间与钻孔循环时间及修理时间之和的百分比^
3.6
钻孔费用drilling cost
试验期间用于钻孔的各种经费，如钻具费、动力费、材料费、管理费、人工费、维护修理及折旧等所需经费(外因停机费用除外）。
工业试验报告industrialtest report
根据产品工业试验方法的要求，对样机工业试验中取得的数据、资料进行分析整理后编制的文件。
4工业试验的目的
工业试验的目的在于考核样机对矿山条件的适应性、零部件的可靠性、使用维护的方便性及钻孔 的经济效果验证钻机的设计、制造是否达到“设计任务书，’的要求，由此对钻机做出评价。
4.2对于重大设计更改后的钻机，工业试验的目的是验证钻机的设计更改是否达到预期效果。
5工业试验的时间和地点
5.1工业试验的时间应不少于3个月6
5.2工业试验的地点应在符合钻机作业条件的矿山进行。
6工Hk试验的准备
6.1 钻机应经制造厂检验合格，并在矿山组装调试跑合后进行。
6.2 司机应经培训合格后方可操作。
6.3试验前按钻机使用说明书的要求检查钻机各部位,使之具备开机试验条件。
6.4 钻机试验时应具备的资料：
a)
合格证；
b)
设计任务书；
c)
工业试验大纲；
a>
使用维护说明书；
e)
有关设计图样；
f)
备件、工具及附件明细表；
g)
各种记录表；
h)
需拆检件检测的有关数据及整机技术检验报告。
主要测量器具：
a)
电子秤；
b)
荷重传感器；
c)
遥测应变仪；
d)
动态电阻应变仪；
e)
计算机；
f)
功率计；
g)
扭矩转速测量仪；
h)
声级计[精度为士2 dB(A)]f
i)
照度计(精度为0.1 lx)
j>
振动传感器；
k)
电荷放大器；
1)
粉尘采样器；
tn)
半导体点温计(精度士2X：)f
n)
分析天平；
o)卷尺。
6.6所用的测量器具应具有有效的检验合格证明书。
7工业试验的内容
7.1回转扭矩和轴压力的测试。
7,2钻机作业时主要结构件应力的测试^
7,3功率的测试
7.3.1 回转功率的测试；
7.3.2行走功率的测试：
a)钻机平道直行时；
b)钻机爬坡时|
c)钻机转弯时^
7.4 钻机噪声值的测试。
7,5钻机重心的测试。
7.6 振动的测试。
7.7照度的测试r
7.8钻机除尘效果的测试。
7.9钻机运转试验：
a)变速箱和减速箱的温升，轴承处的最髙温度及各结合面的密封状况；
b)液压系统的运转试验；
c)调平千斤顶试验：
d)钻架起落试验；
e)接卸钻杆试验；
f)回转机构防坠试验（无防坠装置不试）i
g)压气系统的气压、动作、密封试验。
7.10钻机的穿孔效率^
7.11为了确定试验结束后的技术状态，钻机应进行以下拆检或检测：
a)所有传动齿轮及齿轮轴；
b)行走主从动轮、支重轮及其铜套；
c)钻杆上下接头螺纹，钻杆的弯曲度、磨损及其焊缝J
d)减速器润滑油清洁度；
e)液压油清洁度.
8工业试验方法
8.1轴压力的测试是在回转小车上接一根钻杆，让回转小车通过一根钻杆座于荷重传感器上，临时短 接回转电机对加压电机的连锁。放松加压链条，电子秤的读数就是小车和一根钻杆的重晕，在传感器承 受此重量的情况下，电子秤调零D然后以低速恒压送进*改变加压电机调整轴压，使电子秤指示轴压力 由零至最大
8.2钻机的回转扭矩和主要结构件应力的测定用电测法。在钻杆、钻架、主机平台和履带支架各测试点布置电阻应变片，通过遥测应变仪和动态电阻应变仪输人计算机记录应变随工况变化的波形曲线，并 进行分析和定童。
8. 3电机功率用功率计测出，液压马达功率用扭矩转速测量仪测出.
8.4 噪声的测定是在钻机工作状态下，依次用声级计测出司机操作位置、机械间和距钻机四周1 m处
3
的噪声值。钻机周围噪声值的测定按GB/T 3768的规定进行，司机室和机械间噪声值的测定按 GB/T 13325的规定进行。
8.5钻机重心位置的测定是在钻架竖起和放倒的状态下依次将荷重传感器置于调平千斤顶下面,进行 稳车，让机重全部压在千斤顶上，记录电子秤读数，然后计算出重心位置^
8.6振动的测定是在轴压力和回转速度最大工况下，用振动传感器连接电荷放大器和计算机分别测出 司机操作位置和机械间的振动值。
8.7 照度的测定是在夜间打开所有照明，用照度计分别测出司机室、机械间和顺钻机移动方向距钻机 7 m处路面的照度值。
8.8除尘效果测定是用粉尘采样器在各种工况下多次(每点不少于3次）在司机室、机械间、排出口和 距钻机四周5 m范围内各测试点取样，测出取样流量和粉尘总重量，然后按公式(1)计算出粉尘浓度：
式中：
^——粉尘浓度，单位为克每立方米(g/m3)
G——粉尘取样总重量，单位为克(g) ?
Q——粉尘取样流量，单位为升每分钟（L/min), t——粉尘取样总时间，单位为分钟（min)。
开钻前，应先测出自然环境粉尘浓度，钻机的除尘效果应以开钻后测出的粉尘浓度减去开钻前的环 境粉尘浓度来评价4
8.9对于设置回转机构防坠装置的钻机，应模拟断链状态，进行回转机构防坠装置制动性能试验。
8.10钻机运转试验其他项目的试验方法按GB/T 10598.1的有关要求进行，
9钻机技术经济指标及其测试与计算
9.1钻机的技术经济指标：
a)平均技术生产率；
b)平均台班进尺；
c) 最高台班进尺；.
d)钻孔时间利用率；
e)纯钻进速度；
f)每米钻孔成本；
g)钻机作业率.
9.2在一个作业班内应记录：
a) 准备时间j
b)纯钻孔时间； c>辅助作业时间；
d)移孔位时间；
e)钻孔循环时间；
f)总钻孔循环时间；
g)纯钻孔时间内的进尺数；
h)台班进尺数
i)排除故障所用的时间；
])外因侉机时间；
k)发生故障的原因及处理办法和结果；
1)矿场岩层特性：
m)钻具型式、规格及消耗量。
9.3工业试验结束时应记录的内容：
a) 钻机名称、规格、出厂编号；
b) 试验起始、结束日期；
c) 总的作业班数；
d) 总进尺数；
e) 试验矿场位置及岩层特性；
f)钻孔费用；
g) 参加试验人员，
9.4钻机的技术经济指标计箅
根据钻机工业试验记录的数据，经整理后，按附录A给出的钻机的技术经济指标计算公式计算出 各项指标，试验数据的记录表参见附录Ba
10试验报告
试验结束后，应根据试验记录经整理、分析写出钻机工业试验报告。
附录A (规范性附录）
钻机的技术经济指标计算公式
A. 1平均技木生产率
平均技术生产率按公式(A.〗）计算：
式中：
—平均技术生产率，单位为米每分钟(m/min)?
L——试验期间总进尺数，单位为米(m)
Ets——试验期间钻孔循环时间总和，单位为分钟(min)。
A.2平均台班进尺
平均台班进尺按公式（A.2)计算：
厂L
U=M
式中：
Ln——平均台班进尺，单位为米每台班；
M~一试验期间一台钻机总的作业班数，单位为台班。
A.3钝钻进速度
纯钻进速度按公式(A, 3)计算：
U
v =— h
式中：
V^纯钻进速度，单位为米每分钟(m/minhU——纯钻孔时间内的进尺数，单位为米(m)h——纯钻孔时间，单位为分钟(minh
A.4钻孔时间利用率
钻孔时间利用率按公式(A. 4)计算：
式中：
V^钻孔时间利用率，单位为百分率 2«2 -——定时间内纯钻孔时间总和，单位为分钟(min)Sis 定时间内钻孔循环时间总和，单位为分钟(min)。
A.5每米钻孔成本
每米钻孔成本按公式(A. 5)计算：
C,= ^ ( A.5 )
式中f
C,——每米钻孔成本，单位为元每米；
C——钻孔费用，单位为元。
A.6钻机作业串
钻机作业率按公式(A, 6)计算：
^ X 100%(A.6)
式中：
N——钻机作业率，单位为百分率——试验期内修理时间总和，单位为分钟
附录B(资料性附录）钻机工业试验记录表
B, 1表B. 1〜表B. 5给出了钻机工业试验所需记录表的基本格式。
表B. 1钻机工业试验台班记录表
日期：_________ 班次:___________ 记录者：
岩层特性_________ 孔位:___________ 孔径: 孔向
抽测项目
数值
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
平均值
准备时间6/min
纯钻孔时间h/min
纯钻孔时间内的进尺数12/™
辅助作业时间*3/min
移孔位时间f4/min
钻孔循环时间&/min
总钻孔循环时间2¾/min
台班进尺数L„/m
修理时间i6/min
外因停机时间
停机原因、处理方法和结果
钻具型式、规格和消耗量
注：数值栏下方表格中的阿拉伯数字为孔号。
表B.2钻机工业试验综合记录表
试验起始时间
年月日
试验结束时间
年月日
试验矿场
矿场岩层特性
总作业班数
总进尺数
每米孔鑤破量
表B.3钻孔费用表
项目
人工费
钻具费
动力费
材料费
维修费
管理费
折旧费
其他
合计
金额
记录者:__________ 曰期:___________
表B.4钻机被拆检零件测最记录表
零件名称:___________ 零件图号：
记录者： 日期:____________
项目
测童位I
图样尺寸.公差
零件实际尺寸
试验后实测尺寸
零件磨损量
数值
表B.5钻机零件产生缺陷或损坏的报表
零件名称
零件图号
零件使用时间
零件使用期间的进尺数
缺陷或损坏的特征
缺陷或损坏部位照片号码或草图图号
缺陷或损坏的原因
处理办法.所用时间及效果
记录者:__________ 日期:___________
旋转钻机型号有小型机、中型机、大型机。旋挖矿机型号有XR46D、SR150C。
一、应用不同
1、旋转钻机：用于露天矿山岩石硬度系数f≤6的岩层钻孔，同时也可钻f=7-11的硬夹层岩石。钻进时施加回转力矩与轴压力，使钻头作旋转与进给运动，来切割岩石。
2、旋挖钻机：适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。
二、特性不同
1、旋转钻机：用于露天矿山岩石硬度系数f≤6的岩层钻孔，同时也可钻f=7-11的硬夹层岩石。钻进时施加回转力矩与轴压力，使钻头作旋转与进给运动，来切割岩石。
2、旋挖钻机：采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测调整、孔深数码显示等，整机操纵一般采用液压先导控制、负荷传感，具有操作轻便、舒适等特点。主、副两个卷扬可适用于工地多种情况的需要。
三、发展不同
1、旋转钻机：在高层建筑、港口、水坝、桥梁基础工程等大口径灌注桩施工中,采用旋转钻机钻孔灌注桩施工具有操作方便、安全可靠、适应性强、使用成本低、成孔效率高、孔壁稳定性好等优点,施工中配以合理的施工组织与管理,对于灌注桩施工能够起到更好的推进作用。
2、旋挖钻机：用于地铁工程钻孔桩施工优势明显，适用性强； 自动化程度高，劳动强度低； 钻进效率高； 成桩质量好； 环境污染小。能显著地提高工程施工效率和工程质量。在合理选取施工方法与施工工艺时，能最大限度地节省物力，财力，人力等资源。
参考资料来源：百度百科-旋转钻机
参考资料来源：百度百科-旋挖钻机
石油钻机是指用来进行石油与天然气勘探、开发的成套钻井设备。盘钻机是成套钻井设备中的基本形式,也称常规钻机。此外,为适应各种地理环境和地质条件加快钻井速度、降低钻井成本、提高钻井综合效益,近年来世界各国在转盘钻机的基础上研制了各种类型的具有特殊用途的钻机,如沙漠钻机、丛式井钻机、顶驱钻机、小井眼钻机、连续柔管钻机等特殊钻机.
现代钻机是一套大型的综合性机组,为了满足油气钻井的需要,整套钻机是由若干系统和设备组成的.本章从整体上,简要介绍关于钻机的基本概念和基本知识。
第一节钻井工艺对钻机的要求及钻机的特点
一、钻井工艺对钻机的要求
钻机设备的配置与钻井方法密切相关,目前,世界各国普遍采用的钻井方法是旋转钻井法。即利用钻头旋转破碎岩石，形成井身；利用钻柱将
钻头送到井底；利用大钩、游车、天车、绞车起下钻杆柱；利用转盘
或顶部驱动装置带动钻头、钻杆柱旋转；利用钻井泵输送高压钻井液，带
出井底岩屑，如右图
显然，旋转钻井法要求钻井机械设备具有以下三方面基础能力：
（1） 旋转钻进的能力：钻井工艺要求钻井机械设备能为钻具（钻杆柱和钻头）提供一定的转矩和转速，并维持一定的钻压（钻杆柱捉用在钻头上的重力）。
（2） 起下钻具的能力：钻井工艺要求钻井机械设备应具有一定的起重能力及起升速度（能起出或下入全部钻杆柱和套管柱）。
（3）清洗井底的能力：钻井工艺要求钻井机械设备应具有清洗井底并携带
岩屑的能力，能提供较高的泵压，使钻井液通过钻杆柱中孔，冲击清洗井底，并将岩屑带出井外。
此外，考虑到钻井作业流动性大的特点，钻机设备要容易安装、拆卸和运输。钻机的使用维修工作必须简便易行，钻机的易损零部件应便于更换。
钻机设备的配置和各种设备的工作能力、技术指标都是根据钻井工艺对钻机的以上三项基本要求确定的。在钻机的基本参数中对转盘的转矩与功率、大钩起重及功率、钻井泵的许用泵压与功率提出了要求。在这三组参数中，转盘的转矩，大钩的起重量，钻井泵的许用泵压，都是受到机件强度限制的。
在强度满足使用要求的条件下，转盘应具有一定的转速；大钩应具有一定的提升速度；钻井泵应具有一定的排量，否则钻井作业就不能顺利进行。对转矩与转速，起重量与升速，泵压与排量的联合要求，就是工作机对功率的要求。为了保证一定的转速、升速、排量，应该供给一定的功率。
二、钻机的特点
根据钻井工艺的要求和钻井场所的特殊性，钻机表现出与一般通用机械不同的特点，概括起来如下：
（1）为了完成钻进与起下钻等钻井作业，钻机必须是一套大功率的重型联合工作机组。
由于发动机是单一的特性，而工作机与井底钻具则要求具有不同的特性，所以从发动机到工作机与井底钻具间就有着不同的能量转换、运动变化和很长的能量传递路线，这就必然造成了钻机的传动机构庞大、整体效率低，控制机机构复杂、自动化程度低。
（2）钻井作业是不连续的。
在深井钻井中，起下钻这一非生产性质的辅助操作跃居主要地位，所以，起升机组变成了主要工作机组。起钻时必须付出很大的能量，而下钻时所产生的能量又不能回收，造成了很大的能量损耗。
（3）钻机的工作场所与一般机器不同。
它是在矿场、山区、沙漠、沼泽地带及海洋上进行流动性作业的。这就要求钻机必须具有高度的运移性，即设备拆、装简易，尺寸和重量适于大块装运或整体拖运。为了适应各地区的载运条件，钻机应具有不同的底座机构形式。
第二节 钻机的组成及类型
一、钻机的组成
现代钻机，也就是目前世界各国通用的常规钻机，是一套大型的综合性机组，整套钻机是由动力与传动系统、工作系统、控制系统、辅助系统等若干系统和相应的设备所组成。一般说来，大型的综合性机组应包括：
（1）动力系统：为整套机组提供能量的设备；
（2）传动系统：为工作机组传递、输送、分配能量的设备；
（3）工作系统：按工艺的要求进行工作设备；
（4）控制系统：控制各系统、设备按工艺要求进行工作的设备；
（5）辅助系统：协助主系统工作的设备。
钻机也不例外，也应包括这五大系统。所不同的是，钻机的工作系统比较庞大，各机组的工作状况和工作特点各不相同，因而人们按照钻机工作机组的工作特点，把钻机的工作系统分成三部分，即旋转系统、起升系统和循环系统，另外，还把钻机底座单独列为一个系统。这样看来，整套钻机就是由下述八大系统设备组成的，如图1-2所示。
1旋转系统设备
为了转动井中钻具，带动钻头破碎岩石，钻机配备了旋转系统。它主要由转盘、水龙头、钻杆柱及钻头组成。另外，水龙头、钻杆柱和钻头也起着循环高压钻井液的作用。转盘是旋转系统的核心，是钻机的三大工作机之一。
顶部驱动钻机配备了顶部驱动钻井装置，代替转盘驱动钻杆柱和钻头旋转。
2循环系统设备
为了及时清洗井底、携带岩屑、保护井壁，钻机配备了钻井液循环系统。主要有钻井泵、地面高压管汇、钻井液净化设备和钻井液调配装置（固控设备）等。当采用井下动力钻具钻进时，循环系统还担负着提供高压钻井液，驱动井下涡轮钻具或螺杆钻具带动钻头破碎岩石的任务。钻井泵是循环系统的核心，是钻机的三大工作机之一。
3．起钻系统设备
为了起下钻具、下套管、控制钻压及钻头送进等，钻机配备了起升系统，以辅助完成钻井作业。这套设备主要有钻井绞车、辅助刹车、游车系统〔如钢丝绳、天车、游动滑车〕大钩和井架组成。另外，还有用于起下操做的井口工具及机械设备〔如吊环、吊卡、卡瓦、动力大钳、立根移动机构等〕。绞车是起升系的核心，是钻机的三大工作机之一。
上述三大系统设备是直接服务于钻井生产的，是钻机的三大工作系统统。绞车转盘钻井泵称为钻机的三大工作机。
4.动力驱动系统设备
动力驱动系统设备是指为整套机组〔三大工作机组及其他辅助机组〕提供能量的设备，可以是柴油机及其供油设备，或是交流、直流电动机及其供电、保护、控制设备等。
5.传动系统设备
传动系统设备是指连接动力机与工作机，实现从驱动设备到工作机组的能量传递、分配及运动方式转换设备。它包括减速、并车、倒车及变速机构等。
钻机中常用的机械传动副主要是链条、三角胶带、齿轮和万向轴。此外，不少钻机还采用了液力传动、液压传动、电传动等传动形式。
6.控制系统和监测显示仪表
为了指挥控制各机组协调的进行工作，整套钻机配备有各种控制装置，常用的机械控制、气控制、电控制、液控制和电、气、液混合控制。机械驱动钻机，普遍采用集中统一气控制。现代钻机还配备各种钻井仪表及随钻测量系统，监测显示地面有关系统设备的工作状况，测量井下参数，实现井眼轨迹控制。
7.钻机底座
底座包括钻台底座和机房底座，用语安装钻机设备，方便钻机设备的移运。钻台底座用于安装井架、转盘，放置立根盒及必要的井口工具和司钻控制台，多数还要安装绞车。钻台底座应容纳必要的井口装置，因此，必须有足够的高度、面积和刚性。机房底座主要用于安装动力机组及传动系统设备，因此，也要有足够的面积和刚性，以保证机房设备能够迅速安装找正、平稳工作且移运方便。丛式井钻机底座必须满足丛式钻井的特殊要求。
8.辅助设备
成套钻机还必须具有供气设备、辅助发电设备、井口防喷设备、钻鼠洞设备及辅助起重设备，在寒冷地带钻井时还必须配备保温设备。
二、钻机的类型
世界各国的各大石油公司、各钻机制造厂家按照各自的特点，对石油钻机的分类不尽相同。一般来说，可按以下方法对石油钻机进行分类。
1.按钻井方法分
按钻井方法的不同可把钻机分为：冲击钻机（也称为顿钻钻机，最初用来打水井。1859年，美国人德雷克把它引入石油钻井）、旋转钻机（其代表是转盘旋转钻机，也成为常规钻机，是目前世界各国通用的钻机）。
2.按驱动钻头旋转的动力来源分
按驱动钻头旋转动力来源的不同可把钻机分为：转盘驱动旋转钻机、井底驱动旋转钻机（转盘旋转钻机加井底动力钻具）、顶部驱动旋转钻机（转盘旋转钻机加顶部驱动钻井装置）。
3.按驱动设备类型分
按驱动设备类型的不同可把钻机分为：柴油机驱动钻机（柴油机驱动钻机又可分为柴油机驱动—机械转动钻机和柴油机驱动—液力传动钻机）、电驱动钻机（电驱动钻机又可分为直流电驱动钻机和交流电驱动钻机）。
直流电驱动钻机包括：直—直流电驱动钻机（DC—DC）和交—直流电驱动钻机（AC—SCR—DC）。
交流电驱动钻机包括：交流发电机（或工业电网）—交流电动机驱动钻机（AC—AC）和正在发展中的交流变频电驱动钻机，即交流发电机—变频调速器—交流电动机驱动钻机（AC—VFD—AC）。
4.按工作机分组分
按工作机分组的不同可把钻机分为：统—驱动钻机、单独驱动钻机、分组驱动钻机。
5.按主传动副类型分
按主传动副类型的不同可把钻机分为：胶带钻机、链条钻机、齿轮钻机。
6.按钻井深度分
按钻井深度的不同可把钻机分为：浅井钻机（钻井深度不大于1500m）、中深井钻机（钻井深度为1500～3000m）、深井钻机（钻井深度为3000～5000m）、超深井钻机（钻井深度大于5000m）。
7.按使用地区和用途分
按使用地区和用途的不同可把钻机分为：海洋钻机、浅海钻机（适用与0～5m水深或沼泽地区）、常规钻机、丛式井钻机、沙漠钻机、直升机吊运钻机小井眼钻机、连续柔管钻机等。
第三节 钻机的基本参数及我国钻机系列标准
一、钻机的基本参数
钻机的基本参数指的是反映钻机基本工作性能的技术指标，也称为特性参数。如名义钻井深度、最大钻柱重量、最大钩载等。基本参数是设计、制造、选择、使用、维修和改造钻机的主要技术依据。
钻机的基本参数按系统分类主要由主参数、起升系统参数、旋转系统参数、循环系统参数、驱动系统参数等构成。
1.主参数
在基本参数中，选定一个最主要的参数作为主参数。主参数应具备以下特征：能最直接的反映钻机的钻井能力和主要性能：对其他参数具有影响和决定作用；可用来标定钻机型号，并作为设计选用钻机的主要技术依据。
我国钻机标准采用名义钻井深度L（名义钻深范围上限）作为主参数。因为钻机的最大钻井深度影响和决定着其他参数的大小。
1）名义钻井深度L
名义钻井深度L是钻机在标准规定的钻井绳数下，使用 127mm（5in）钻杆柱可钻达的最大井深。
2）名义钻深范围Lmin～Lmax
名义钻深范围Lmin～Lmax是钻机可经济利用的最小钻井深度Lmin与最大钻井深度Lmax之间的范围。名义钻井深度范围下限Lmin与前一级的Lmax有重叠，其上限即该级钻机的名义钻井深度。
2.起升系统参数
1）最大钩载Qhmax
最大钩载Qhmax是钻机在标准规定的最大绳数下，下套管或者进行解卡等特殊作业时，大钩上不允许超过的最大载荷。
Qhmax决定了钻机下 管和处理事故的能力，是核算起升系统零部件静强度及计算转盘、水龙头主轴承静载荷的主要技术依据。
2）最大钻柱质量Qstmax
最大钻柱的质量Qstmax是钻机在标准规定的绳数下，正常钻进或进行起下作业时，大钩所允许承的最大钻柱在空气中的质量。
Qstmax=qst·L
式中： qst —每米钻柱质量，kg；
L —名义钻井深度，m。
标准规定： 127mm（5in）钻杆，接 80～100 m的7in 钻铤，平均取qst= 36kg/m。化整及为系列钻机的 Qstmax值。是计算钻机的起升系统零部件疲劳强度和转盘、水龙头主轴承动载荷的主要技术依据。
Qhmax/Qstmax称为钩载储备系数，用Kh 来表示。一般Kh=1.8～2.08。钩载储备系数越大，表明该 钻机下套管、处理事故能力越强；但钩载储备系数过大会导致起升系统零部件过于笨重，不利用搬运。
3）起升系统钻井绳数Z和最大绳数Zmax
起升系统绳数Z是指正常钻井时游动系统采用的有效提升绳数。最大绳数Zmax是指钻机配备的游动系统轮系所能提供的最大有效绳数，用于下套管或解卡等重载作业。
另外，起升系统参数还包括：绞车各挡起升速度V1、V2、……、Vk；绞车挡数K；绞车最大快绳拉力Pe；钢丝绳直径Dw；绞车额定输入功率Nde；井架有效高度Hm；钻台高度Hdf等；
3.旋转系统参数
旋转系统参数包括：转盘开口直径Dr；转盘各挡转速n1、n2、……、nk；转盘挡数Kr；转盘额定输入功率Nre等。
4.循环系统参数
循环系统参数包括：钻井泵额定压力Pe；钻井泵额定流量Qe；钻井泵额定输入功率Npe等。
5.驱动系统参数
驱动系统参数包括：单机额定功率N；总装机功率Nt等。
二、我国石油钻机标准系列
为了规范钻机的设计、制造与设备供应，以达到生产、使用的经济合理，并有利于开展国际技术交流与合作，根据油气钻井的实际需要，选定主参数，将主参数系列，也就是将钻机分级。再根据此拟定其它基本参数，形成钻机基本系列。
钻机级
别型号
GB1806－79
ZJ20
ZJ32
ZJ45
ZJ60
ZJ80
GB1806－86
15
20
32
45
60
80
1999修订
10／600
15／900
20／1350
30／1700
40／2250
50／3150
70／4500
120／9000
钻
深
H／
m
5英寸*钻杆
GB1806－79
2 000
3200
4500
6000
8000
5英寸*钻杆
GB1806－86
900～1500
1300～2000
1900～3200
3000～4500
4000～6000
5000～8000
5英寸*钻杆
1999修订
500～800
700～1400
1100～1800
1500～2 500
2000～3200
2800～4500
4000～6000
5000～8000
7000～10000
41／2＂
钻杆
500～1000
800～1500
1200～2000
1600～3000
2500～4000
3500～5000
4500～7000
6000～9000
7500～12000
最大
钩载
W／tf
GB1806－79
120
220
300
400
600
GB1806－86
90
135
225
315
450
585
1999修订
60
90
135
170
225
315
450
675／585
900
绞车最大
输入功率
P/hp
GB1806－79
550
1000
1500
2000
3000
GB1806－86
450
700
1000
1500
2000
3000
1999修订
270
450
550
750
1000
1500
2000
3000
4000
滚筒钢
丝绳直径
d/m(英寸)
GB1806－79
28.5
32.5
32.5或34.5
34.5
39.5
GB1806－86
26
28.5
32.5
34.5
38
41.5
1999修订
22／7／8
26／1
29／11／8
32／11／4
32／11／4
35／13／8
38／11／2
42／15／8
52／2
游动系
统绳数
ndmax
GB1806－79
8／8
8／10
10／12
10／12
12／14
GB1806－86
8／8
8／8
8／10
10／12
10／12
12／14
1999修订
6／6
8／8
8／8
8／10
8／10
10／12
10／12
12／16，10／14
12／16
钻台
高度
h/m
GB1806－79
2.8
4.2～4.5
4.5(6)
6
8～9
GB1806－86
3，4.5
4.5，6，7.5
6，7.5，9
7.5，9
1999修订
3，4
4，5
5，6，7.5
7.5，9，10.5，12
钻井泵单台
功率不小于
Pd/hp
GB1806－79
350，500
800，1000
1000，1300
1300，1600
1600
GB1806－86
350，800
800，1000，1300
1 300，1 600
1600
1999修订
350
500
800
1000
1300
1600
1600
钻机的驱动形式
（1）机械驱动钻机：以柴油机为动力，通过液力变矩器、链条、齿轮三角胶带等不同组合的传动方式所驱动的钻机。
（2）电驱动钻机：用电动机驱动的钻机。
石油工业标准《SY/T5609-1999》石油钻机型式与基本参数把钻机分为9级，名义钻井深度和钻深范围按114.3mm（4 1/2in）钻杆柱（qst=30Kg/m）确定。下表给出新的钻机型号级别及钻深范围和最大钩载两项基本参数。钻机级别代号用双参数表示，如10/600，前者乘以100为钻机名义钻深范围上限数值，后者是以kN为单位计的最大钩载。在驱动传动特点的表示方法上，增加了：Y—液压钻机；DJ—交流电动钻机；DZ—直流电动钻机；DB—交流变频电动钻机。
第二章 石油钻机的保养与维护
一、班维护保养：
①将钻机外表面擦拭干净，并注意钻机底座滑道，立轴等表面的清洁和良好润滑。
②检查所有外露螺栓、螺母、保险销钉等是否牢固可靠。
③按润滑要求加注润滑油或润滑脂。
④检查变速箱，分动箱及液压系统油箱的油面位置。
⑤检查各处的漏油情况并视情况加以处理。
⑥消除在本班内发生的其它故障。
二、周维护保养：
①彻底进行班维护保养所要求的项目。
②清除卡盘及卡瓦齿面上的污垢、泥土。
③清理干净抱闸内表面的油、泥等。
④排除在本周内发生的故障。
三、月维护保养：
①彻底进行班、周维护保养所要求的项目。
②卸开卡盘，清洗卡瓦及卡瓦座。如有损坏应及时更换。
③清洗油箱内过滤器，更换变质或被脏污了的液压油。
④检查各主要零部件的完好情况，如有损坏应及时更换，不可带伤工作。 ⑤彻底消除在本月内发生的故障。
⑥若钻机长期不使用，各表露部分（特别是加工表露面）应涂以润滑脂。
第三章国内石油钻机发展现状分析
一．石油钻机发展趋势
进入21世纪以来，石油钻机自动化、数字化、智能话、信息化水平快速发展。钻机整体向着交流变频调速电驱动石油钻机（AC-GTO-AC）方向发展。随着交流变频技术的迅速发展，交流变频电驱动石油钻机会取代可控硅直流电驱动钻机，该型钻机具有现用机械驱动钻机和直流电驱动钻机无可比拟的优越性能，将成为陆地和海洋石油钻机发展的换代产品。 今后，石油钻机发展特点是：
（1）专业化钻机得到快速发展。如适应各种环境和工艺技术发展的沙漠钻机、海洋钻机、斜井钻机、小井眼钻机、特深井钻机、连续管钻机等。
（2）规模向两极化方向发展。深井石油钻机趋向大型化（1500M，MAX12500KN）、轻便钻机趋向小型化（车载为主）。
（3）钻机控制实现自动化、智能化。顶驱、盘式刹车技术逐步成熟，电动控制技术、液压驱动技术和可靠性逐步提高。
（4）大力发展新型石油钻机，采用人性化的设计，先进的机械自动化，高效的钻机操作和监控系统，装置模块化，以提高钻机运移性，最终达到提高钻井效率，大大降低钻井成本的目的。
二．国内外石油钻机发展现状及水平
（1）国外石油钻机发展现状及水平 石油钻机市场具有国际化的原因是石油钻机结构复杂，成套和技术难度大，价格昂贵，每台售价近千万元到几千万元不等，全世界总共才拥有各类陆地石油钻机4300多台。海洋钻机200～300多台。世界制造石油钻机的国家乃至厂商都不多，总计每年生产成套石油钻机的能力约600～800台左右。
（2）国内石油钻机发展现状及水平 我国的石油钻机是为开采国内石油发展起来的，改革开放后，国内钻机市场面对世界钻机的竞争，各钻机制造企业充分认识到，必须以国际市场为研制的出发点才能站稳国内市场。根据“国内市场国际化，国际市场本土化”的大趋势，紧跟国内、国际市场需求，开发石油钻机前沿技术。国内目前钻深1000～7000m的钻机已形成系列，具备生产1000～9000m机械传动、电驱动、顶部驱动陆地、沙漠、海洋各种成套钻机的能力。全国现有大型钻机800台，中型钻机166台，其中87%的大中型钻机都是国产。
目前，我国成套石油钻机供应商的石油钻机制造技术在许多方面已经达到或接近国际先进水平。近两年我国几家成套石油钻机制造厂经过体制改革，又不失时机地抓住我国为保证石油供给，加紧开发陆地、沙漠、海洋石油的同时积极参与海外石油开发的良好机遇，得以发展壮大。企业在技术进步、市场开拓、经济效益、出口多方面同步发展，成绩十分显著。
总的来说，国内钻机发展水平如下：
①成套石油钻机具有国际竞争力。钻机总体质量、技术水平已与国际基本相当。
②近几年，国产电驱动钻机发展迅速，控制水平从早期的模拟控制上升到目前国际流行的典型三级控制，即上位监控级、PLC过程控制级和全数字级构成通信网络。自动控制技术在钻机上的应用已达到20世纪90年代中期国际钻机先进水平，电传动系统达到美国20世纪90年代第四代产品水平，交流变频电驱动等钻机已达到90年代国际先进水平。从钻机整体看，达到同期同类国际先进水平的5种，填补国内空白的12种。
③钻机在适应性、成套性、品种多样性和系列化、自动化、智能化等方面与发达国家的先进水平相比还有相当大的差距。我国交流变频调速石油钻机的研制刚刚起步，国内生产的电驱动钻机，将司钻操作台和钻井仪表集中放置到司钻控制房，但各系统仍然是各自相对独立。
④国产钻机的机械维修时间约占总生产时间的5%～10%，而美国的钻机维修时间只占2%～3%。
⑤适应沙漠、戈壁、沼泽地等条件的钻机研制工作刚刚起步。中型钻机的模块化程度很低。
⑥需要加大发展小井眼石油钻机、连续管钻机、自动化钻机等先进钻井设备的投资，推广车载钻机，发展撬装钻机力度。
三、国内主要生产厂家
我国是全世界发展中国家中唯一能生产成套石油钻机的国家。十年前，只有兰州石油化工机器厂、宝鸡石油机械厂、吉林重机厂三大国营企业生产成套石油钻机。目前，生产成套石油钻机企业已发展到八家，年生产能力约200台的能力。即：
①国企三家：宝鸡石油机械有限责任公司、南阳石油机械厂、江汉第四石油机械厂；
②中外合资企业二家：兰石国民油井石油工程有限公司、上海三高石油设备有限公司；
③民营企业三家：胜利油田高原石油装备有限责任公司、成都瑜宏石化工程有限责任公司、川油广汉机械有限公司。
四．钻机出口情况
随着我国石油企业海外业务的增长和海外市场的开拓，石油装备出口贸易呈明显的增长势头。出口产品遍布20多个国家和地区，为今后出口产品的大幅度增长奠定了基础。由于国内钻机性价比较好，已有100多台钻井、修井机由国内钻井承包商带到国外钻井。
五、钻机需求从国际大环境看，一是西方发达国家受人工成本高等因素的影响，装备制造业正在逐步向外转移，中国已成为一个名副其实的“国际大工厂”。二是国际油价持续走高，刺激投资者纷纷将资金投向石油勘探领域，形成了新一轮的石油投资高峰，导致石油装备需求剧增。中国石油装备有些产品性价比优于发达国家，具有一定的竞争优势。目前国内三大石油公司都在大力实施“走出去”战略，加快海外业务的拓展，这将带动了石油装备走向国际市场。
从钻机制造来看，国内在用钻机近1300台，经过8年的更新改造，需求量大幅减少，到2004年底只有不足500台的市场空间。按目前的钻机生产制造能力，再有三年多的时间国内钻机市场将基本饱和。国际钻机市场的确有较大发展空间，但国内生产的钻机智能化和质量水平与国外先进水平相比还有一定差距，缺乏适应各种地貌环境和工艺要求的特种钻机的设计和生产能力。而海洋钻机制造刚刚起步，基本不具备海洋平台和钻机船的设计、制造能力 。
钻机八大系统：钻井泥浆循环系统，起升系统，旋转系统，动力设备，传动系统，控制系统，井架底座，辅助设备。
1、钻井循环系统
为了将井底钻头破碎的岩屑及时携带到地面上来以便继续钻进，同时为了冷却钻头保护井壁，防止井塌井漏等钻井事故的发生，旋转钻机配备有循环系统。
循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。
钻井循环系统
钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出，经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。
2、起升系统
为了起升和下放钻具、下套管以及控制钻压、送进钻具，钻具配备有起升系统。
起升系统包括绞车、辅助刹车、天车、游车、大钩、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等各种工具。
起升时，绞车滚筒缠绕钢丝绳，天车和游车构成副滑轮组，大钩上升通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升。下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。在正常钻进时，通过刹车机构控制钻具的送进速度，将钻具重量的一部分作为钻压施加到钻头上实现破碎岩层。
3、旋转系统
旋转系统是转盘钻机的典型系统，其作用是驱动钻具旋转以破碎岩层，旋转系统包括转盘、水龙头、钻具。
根据所钻井的不同，钻具的组成也有所差异，一般包括方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器、减震器以及配合接头等。
其中钻头是直接破碎岩石的工具，有刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头等类型。钻铤的重量和壁厚都很大，用来向钻头施加钻压，钻杆将地面设备和井底设备联系起来，并传递扭矩。方钻杆的截面一般为正方形，转盘通过方钻杆带动整个钻柱和钻头旋转，水龙头是旋转钻机的典型部件，它既要承受钻具的重量，又要实现旋转运动，同时还提供高压泥浆的通道。
4、动力设备
起升系统、循环系统和旋转系统是钻机的三大工作机组，用来提供动力，它们协调工作即可完成钻井作业，为了向这些工作机组提供动力，钻机需要配备动力设备。
钻机的动力设备有柴油机、交流电机、直流电机。
柴油机适应于在没有电网的偏远地区打井，交流电机依赖于工业电网或者是需要柴油机发出交流电，直流电机需要柴油机带动直流发电机发出直流电，目前更常用的情况是柴油机带动交流发电机发出交流电，再经可控硅整流，将交流电变成直流电。
5、传动系统
传动系统将动力设备提供的力和运动进行变换，然后传递和分配给各工作机组，以满足各工作机组对动力的不同需求。
传动系统一般包括减速机构、变速机构、正倒车机构以及多动力机之间的并车机构等。
由柴油机直接驱动的钻井多采用统一驱动的形式，传动系统相对复杂，由交直流电动机驱动的钻机多采用各机组单独或分组驱动的形式，传动系统得到了很大的简化。
6、控制系统
为了保证钻机的三大工作机组协调的工作，以满足钻井工艺的要求，钻机配备有控制系统。
控制方式有机械控制、电控制和液控制等。
目前，钻机上常用的控制方式是集中气控制。司钻通过钻机上司钻控制台可以完成几乎所有的钻机控制：如总离合器的离合；各动力机的并车；绞车、转盘和钻井泵的起、停；绞车的高低速控制等。
7、井架和底座
井架和底座用来支撑和安装各钻井设备和工具、提供钻井操作场所。井架用来安装天车、悬挂游车、大钩、水龙头和钻具，承受钻井工作载荷，排放立根；底座用来安装动力机组、绞车、转盘、支撑井架，借助转盘悬持钻具，提供转盘和地面之间的高度空间，以安装必要的防喷器和便于泥浆循环。
8、辅助设备
为了保证钻井的安全和正常进行，钻机还包括其他的辅助设备，如防止井喷的防喷器组，为钻井提供照明和辅助用电的发电机组，提供压缩空气的空气压缩设备以及供水、供油设备等。
