石油钻机新技术探讨

宋云　刘文兵

摘要：分析了石油勘探开发和工程技术的新发展，特别是针对三大钻机技术（水平井钻井技术、欠平衡钻井技术、深井钻井技术），应运而生的新型石油钻井装备。还阐述了与之相关的新型石油钻井装备，如液压钻机、四象限运行的交流变频电驱钻机、模块钻机、快移快装钻机、钻机智能化、钻机顶驱装置等。

关键词：石油钻机；电驱钻机；液压钻机；模块化钻机；钻机顶驱装置

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）04-0217-03

Abstract： Analysis of the new development of petroleum exploration and development and engineering technology， especially for the technology of three type rig technology （horizontal well， less balance well ，deep well drilling）， model of petroleum drilling equipment emerge as the times require. Also elaborated the new oil drilling equipment and related， such as the AC frequency conversion rig， hydraulic drilling rig， four quadrant drive rig， modular drilling rig， quickly moving fast drilling rig， drill rig top drive device of intelligent， etc..

Keywords：oil drilling rig； electric drive drilling rig； hydraulic drilling rig； modular drilling rig； top drive device

1 勘探开发技术引领钻机新技术的发展

从钻井技术发展趋势看，每一项重大进展都对应着某项高技术的引入。钻井主导技术的发展实质上是最大限度地提高油气层的发现率、提高单井产量、缩短钻井周期、降低“吨油成本”。

最近几年，三大钻井技术（水平井钻井技术、欠平衡钻井技术、深井钻井技术）得到了重要发展和广泛应用

1）深层油气藏勘探开发，促进了深井、超深井钻机的成功研制；

2）复杂地层的勘探开发促进了欠平衡钻井装置和气体钻井装置的研制；

3）低成本战略、油气快速发展以及节能减排的环境需求促进了水平钻井技术和装备的发展。

2 国内电驱动钻机的发展

上世纪70～90年代，我国石油钻机基本上是沿用前苏联和罗马尼亚钻机的技术，采用柴油机驱动和机械传动。同期，以美国为代表的石油钻机，尤其是大型钻机以电驱动钻机为主， 90年代末，海洋平台率先推出了先进的变频驱动钻机。

2000年开始，我国开始了变频驱动钻机的研制，兰石和辽河油田共同研制了第一台ZJ40DB变频驱动钻机，宝鸡与新疆油田也共同研制变频驱动钻机。目前，我国已经成功研制了自3000m～12000m交流变频电驱动钻机，属全球第二个能够生产特大型钻机的国家，也标志着我国石油钻机研制水平达到了国际领先水平。

2.1 我国电驱动钻机研制的现状

3）人工岛模块钻机。

4）专用搬家车（拖挂式钻机）。

5）快移快装钻机。

5 钻井顶部驱动装置

顶驱是钻井驱动方式的技术变革。传统的驱动方式——转盘驱动方钻杆——动力固定；顶驱的驱动方式——水龙头驱动钻杆——动力随钻杆移动，是深井、复杂地质条件井和科学探索井钻井的有力武器。大幅降低钻井事故、劳动强度；提高钻进速度、自动化程度；据统计：使用顶驱钻井周期减少25-30%。顶部驱动钻井装置是目前国外钻井市场招标钻机基本配置。

顶部驱动装置型式（按动力分类）：交流变频驱动、直流可控硅驱动、永磁电机驱动、液压驱动

顶部驱动装置能力：250吨、400吨、500吨、750吨

顶部驱动的主要生产国家和厂家： NOV（Nationgal oilwell Varco）、Tesco、Canrig 、MH、北京石油机械厂、宝鸡、辽河天意。

典型顶部驱动结构与组成：主驱动电机（单电机、双电机）及强制风冷却装置；水龙头（中心管、浮动冲管、鹅颈管、保护短接等）；机械传动与减速器；钻具操纵装置（吊环、背钳、液动吊卡）；液动回转头；遥控、手动管内防喷器；刹车装置；平衡装置；动力与控制；导轨。

6 结束语

随着石油勘探开发和工程技术进一步的发展，特别是钻机技术的新发展，将促进石油钻机的更进一步的大发展。集成化、智能化、模块化、网络化将是发展的新方向，当然离不开新材料、电子技术、电力驱动技术的进步。总的来说，未来的钻机体积更小、操作搬运更方便、工作效率更高、作业费用更低。

参考文献：

[1] SJ Petroleum Machinery Co . ZJ30 truck-mounted drilling rig Operation Manual

[2] A Varco Company TDS-11SA Top Drive System Service Manual SM00856 2003