现代石油钻机是一套联合的工作机组。石油钻机由动力机(柴油机等)、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。

1.钻机的组成

根据钻井工艺中钻进、洗井、起下钻具各工序的要求，一套钻机必须具备下列各系统和设备。

(1)起升系统

为了起下钻具、下套管以及控制钻头送进等，钻机袈有一套起升机构。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牛架等。另外还有起下钻操作使用的工具及设备(吊环、吊卡、卡瓦、大钳、立根移动机构等)。

(2)旋转系统

为了转动钻具以不断破碎岩石，钻机配备有转盘和水龙头，井下配有钻杆柱和钻头。有的使用井底动力钻具。

(3)循环系统

为了随时用钻井液清除已破碎的岩石，保证连续钻进，钻机配有钻井液循环系统。循环系统包括钻井泵、地面管汇、钻井液池和钻井液槽、钻井液净化设备以及调配钻井液设备。在喷射钻井和涡轮钻井中，循环系统还担负着传递动力的任务。

起升系统的主绞车，循环系统的钻井泵和旋转系统的转盘，被称为石油钻机的三大工作机组。

(4)动力系统

驱动绞车、钻井泵和转盘等工作机组的动力设备，可以是柴油机，交流电动机或直流电动机，也可以用燃气轮机。

(5)传动系统

传动系统的主要任务是把动力没备的机械能传递和分配给绞车、钻井泵和转盘等工作机。动力设备的输出特性往往不能满足工作机的需要，因而要求传动系统在传递和分配动力的同时具有减速、并车、倒车等多种性能。石油钻机的传动方式有：①机械传动包括万向轴、减速箱、离合器、链传动和三角胶带传动等；②机械—涡轮传动(液力传动)；③电传动；④液压传动。

(6)控制系统

为了使钻机各个系统协调地工作，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，以及集中控制台和观测记录仪表等。

(7)底座

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。

(8)辅助设备

辅助设备(配套设备)一般包括空气压缩机、钻鼠洞设备，井口防喷设备、辅助发电设备(供机械化装置、空气压缩机及照明用电)以及辅助起重设备、生活房屋(材料库、修班房、值班房等)。在寒冷地区钻井时，还需配备供暖保温设备。

2.钻机的类型

随着钻井生产不断的发展，钻机的使用条件也越来越多样化，相应地出现了各种类型的钻机(图2)。影响钻机类型与组成的因素有钻井方法、钻井深度、井眼尺寸与钻具尺寸、钻井地区条件(如电力或燃料、交通运输、气象条件)等。

(1)按钻井方法区分

①地面发动冲击钻机如钢丝绳冲击钻机(顿钻钻机)。地面发动振动钻机等。

②地面发动旋转钻机如转盘钻井法用的钻机。

③井底发动钻机如井底冲击振动钻具、井底转钻具(涡轮钻具、螺杆钻具、电动钻具等)。

以上几种钻机是在钻井方法的不同发展阶段形成的。当钻井逐渐加深，岩石更硬，原有方法与设备的生产率不能适应加快钻进的要求时便逐渐被另一种生产率更高，同时也相对更经济的方法所代替。例如钢绳冲击钻井法，由于钻进与捞取岩屑是同时进行的,只能在浅井小规模生产中应用，当井加深时,顿钻钻井法的缺点显得更突出了,于是转盘旋转钻井开始发展和推广。转盘旋转钻井使用了钻杆，不但可传递更大功率给钻头，而且空心钻杆可以输送钻井液不断清除岩屑。克服了顿钻钻法的主要缺陷。当井越来越深，特别是钻斜井时，过长的钻杆住在转动时会消耗过大的功率，而且对钻杆的强度要求更高，于是一方面向增大转盘功率，增强钻杆强度方向发展；另一方面向着钻杆不转动的方向发展。对于特硬地层，钻头进尺很有限，且由于频繁的起下钻操作使钻井生产率下降，所以不得不放弃用钻头机械破碎岩石的方法，而另寻无钻头物理破碎岩石的道路。当前，针对深部脆硬岩石，人们正在研究更好的钻井方法，如物理钻井法，包括熔化与汽化法(电弧法、电加热法)、激光法、电子束法；化学钻井法(氟钻井法)；无钻头机械破碎钻井法。

(2)按钻井深度区分

按钻井深度的不同可以分为两大类。

①大型钻机这类钻机最大钻柱重量在800KW以上，使用32(1)″～52(1)″钻杆，井径在160mm以上，用于钻深井。大型钻机可分为超重型钻机、重型钻机、中型钻机。

②轻便钻机这类钻机最大钻柱重量在300KN以下，使用50～89mm的钻杆，钻井深度从几米到一两千米，井径在150mm以下，用于钻地质勘探井和水井等。

轻便钻机也有轻型、中型和重型之分，其中起重量最大的可用于打浅油井，最轻的微型钻机可钻1～5m深的地震炮眼井。

(3)按动力设备区分

①柴油机驱动钻机以柴油机为动力通过机械传动或液力传动的钻机。

②交流电驱动钻机适用于有工业电网的油田使用。

③直流电驱动钻机工作机组用直流电动机驱动。柴油机或燃气轮机带动发电机供电，或从电力网供电。供直流电者称直-直流电驱动；供交流电经硅整流后供直流电者称为交-直流电驱动(AC-SCR-DC驱动系统，简称SCR驱动系统)。

(4)按驱动方式区分

①欧单独驱动各工作机单独选择大小不同的发动机驱动。多用于电驱动，其传动简单，安装容易，但功率利用率低，设备总重量大。

②统一驱动绞车、钻井泵和转盘三个工作机由同一动力机组驱动。大部分钻机采用这种方案。统一驱动也可以只包括一台钻机泵，另一台钻井泵单独驱动。统一驱动的钻机功率利用率高，发动机出故障时可以相互调剂，但传动复杂，安装调整费事，传动效率低。

③分组驱动动力的组合介于单独驱动和统一驱动之间，三个工作机可有两种方案，这种钻机的功率利用率比单独驱动高，传动比统一驱动简单，还可以将两组工作机安装在不同高度和分散的场地上。

3.钻机的特点

(1)为了完成钻进和起下钻等钻井任务，钻机必须是由起升，旋转，循环三个系统联合的工作机组，所以从发动机到各个工作机和传动路线。各工作机的工作工程不一，它们的载荷也随着井深的不同而发生变化。因此钻机的传动与控制系统比较复杂。又由于井底地层岩石性质变化大，所以钻进过程的自动进行比较困难。近几年人们正在研制自动送钻装置。

(2)钻井操作是不连续的。深井钻井中辅助性的起下钻操作劳动量大，耗时长，所以起升系统占很重要的地位。起升过程中要付出很大的功率，而下钻所产生的巨大能量又要靠起升系统来消耗，无法回收(当前有人正在研究下钻能量回收的问题)，所以起下钻这一非生产操作总的能量消耗很大。起下钻操作机械化可以改善劳动条件。

(3)钻机的工作场所多变，在旷野，山地，沙漠，沼泽和海洋上进行流动作业。尤其是轻便钻机和中型钻机，其钻机周期短，要求钻机具有高度的运移性，即拆装容易，部件尺寸和重量都在通用载重汽车和吊车的工作范围内。同时钻机又必须适应野外检修和更换易损件的要求。(石油知识)