我国石油工业史上各类首台钻机

■ 王小波

特深井石油钻机2007年11月研制成功于

我国首台具有自主知识产权的12000米特深井石油钻机在中国石油宝鸡石油机械有限责任公司于2007年11月研制成功。这台钻机是国内外第一台陆地用12000米交流变频电驱动钻机，也是当时全球技术最先进的特深井陆地石油钻机。在此之前，仅美国在上世纪80年代生产过一台12000米模拟控制的直流电驱动钻机。

2008年，由中国科学院院士工作局、中国工程院学部工作局主办，547名中国科学院院士和中国工程院院士投票评选的“2007年中国十大科技进展新闻”中，中国石油天然气集团公司研制成功特深井石油钻机位列“2007年中国十大科技进展新闻”第二位。

12000米特深井石油钻机的研制成功，把我国陆地和海洋深水油气田、大位移井及其他复杂油气田超深油气藏的勘探开发水平提高到一个新的层次，并极大地提升了我国石油钻井队伍在国际油气勘探市场的竞争力。

我国首台XD-30DB型变频电动顶驱式岩心钻机

我国首台XD-30DB型变频电动顶驱式岩心钻机是在2016年7月由衡阳中地装备探矿工程机械有限责任公司（衡探公司）试制成功的。该型钻机由中国地质装备集团技术中心和衡探公司联合研制，其各项性能指标已跻身国际先进水平行列。该型钻机的成功研制标志着我国地勘行业新一代深孔岩心钻探成套装备的诞生。

XD-30DB型变频电动顶驱式岩心钻机主要服务于3000米以下的矿产勘探，还可应用于浅层石油、煤层气、页岩气勘探领域。它是以380伏工业网电作为原动力，采用模块化交流变频电驱动单元作为提升、回转、送钻、打捞等执行系统，采用全转矩控制、全机械化作业、全数字化操作的工作模式，融合机、电、液、气、电子及信息化技术为一体，大大提高了岩心钻探装备的智能化、数字化和自动化水平，推动了钻探工艺的进步，引领了我国深部岩心钻探装备的发展方向。其先进的技术受到市场的青睐，在样机试制阶段就获得3台套订购合同，成为目前低迷的地勘市场的一大亮点。

我国首台浅井钻机液压顶驱在华北油田诞生

我国第一台适用于2000米钻机和修井机的液压顶驱装置是在2008年3月，由华北装备制造事业部石油机械厂研制开发的DQ20Y1液压顶驱装置。

顶部驱动钻井装置是指动力从钻具的顶部直接驱动钻具进行旋转钻进的装置，具有较强的自动化工作能力和较高的作业效率，是欠平衡钻井、套管钻井、大斜度钻井、水平钻井等多种钻井工艺重要的支持装备。因为具有处理事故能力强、可显著提高钻井效率的特点，顶驱装置已经成为现代深井钻机的标准装置。但在2000米左右的浅井钻机中，配置顶驱还较少。当时，随着勘探开发难度的加大，以及小井眼钻井、煤层气井开发、海上钻井的需要等，要求浅井小钻机和大吨位修井机配备轻便小顶驱或动力水龙头装置的呼声越来越高。

2006年，华北石油机械厂根据市场变化和需求，依靠科技进步，加快发展步伐，将DQ20Y1顶部驱动装置的研发制造作为企业经济增长点之一。该厂与中国石油勘探开发研究院采油采气装备所合作，全力研制开发，先后投入1400余万元资金，进行生产线建设，并迅速掌握了顶驱关键技术，专门设计制造了扭矩——转速综合试验台、钩载试验台和水（油）压密封试验台。历经两年的艰苦努力，研制出适用于2000米钻机和修井机的液压顶驱装置。这是我国第一台拥有自主知识产权的液压顶驱。该装置的问世，填补了国内2000米顶驱装置设计制造技术的空白，满足了油气钻井和煤层气开发的需要。

DQ20Y1顶驱装置性能先进，结构新颖，小巧轻便，设计配备了PLC控制系统、现场总线控制系统，具有对相关操作实行互锁等功能，操作更加方便、安全。DQ20Y1液压顶部驱动钻井装置设计理念先进，实现了顶驱产品的小型化，配套建立了试验的方法及实验设备，达到闭式液压传动与电液扭矩限定精确控制水平，液压系统及液力传动系统的散热效果较好。该装置在设计中还配置PLC控制系统、现场总线控制系统，具有对相关操作实行互锁等功能，使操作更加方便、安全。2008年1月，在华北石油管理局第三钻井公司3 0 5 3 7 钻井队承钻的S55—11X井进行第二次现场试验，历时16天顺利完钻，完钻井深2032米，完全满足设计和使用要求。经过现场两台样机4口井应用证明，该装置能满足2000米以下的各类钻机及修井机的配套要求，主要性能指标达到国际先进水平。2011年取得美国石油协会API徽标使用权。2011年8月，这种小顶驱首次进入山西等地的煤层气钻井市场，便得到市场认可。

国内首台DQ40Y液压顶驱研制成功

我国首台DQ40Y液压顶驱装置是由中国石油钻井工程技术研究院北京石油机械厂研制成功的。2008年11月，在位于冀东5号人工岛的渤海钻探50666钻井队一次调试成功，并从2700米开始实施这口井的三开钻井作业，先后完成钻水泥塞、钻进、造斜、取心等作业，运行情况良好。现场应用表明，DQ40Y液压顶部驱动钻井装置满足4000米钻机的使用要求。这是国内首次研制成功的DQ40Y液压顶部驱动钻井装置，填补了我国较大功率液压顶驱研制方面的空白。

北京石油机械厂DQ40Y液压顶部驱动钻井装置的基本性能参数与DQ40BC交流变频顶部驱动钻井装置基本相当，其主动力机由液压马达取代交流变频电机，整机结构更加紧凑，空间尺寸整体缩小，较好地满足了我国中小型钻机的需要。

国内首台高集成全液压煤层气钻机诞生于南阳二机

国内首台高集成全液压煤层气钻机于2011年12月在南阳二机集团研制成功。这台以“安全、智能、经济、高效”为设计理念的1500米车载式煤层气钻机，将泥浆泵、空压机、泡沫泵全部在一车集成，可实现泥浆钻进、空气钻进、泡沫钻进等多种钻井工艺，在国内尚属首创。该新型全液压煤层气钻机的诞生，为国家大力倡导的非常规油气资源开采提供了精良“武器”。另外，还能在煤井、矿山抢险救援中发挥重要作用。

南阳二机集团作为国家重大技术装备国产化基地，早在2009年就确定了研发具有自主知识产权的煤层气钻机这一思路，并且先后成功研制橇装模块煤层气钻机、双节套装直立无绷绳车装煤层气钻机，得到了国内专家和用户的认可。在“十二五”开局之年，南阳二机集团以满足国家煤层气开采需求为己任，再度发力，成功研制全液压煤层气钻机。

新型全液压车装煤层气钻机适用于钻深1500米以内的煤层气钻井作业，大排量泥浆泵、泡沫泵、注油器全部在一车上集成，满足快速移运的要求。钻机在配置和结构设计中突出体现“性能先进、经济高效、方便作业、安全环保”等特点。整机采用全液压代替机械进行传动和控制，自动化程度高，结构简单，操作方便，能大大提高钻井工作效率，有效降低工人的劳动强度；配备两套独立的动力单元，一套用于行车和驱动高压大排量空压机、泡沫泵，另一套用于驱动液压系统，实现提升、下压、旋转等功能，满足钻井作业要求，两套动力单元根据不同场合的需求独立开关，有效降低能耗；钻机装有双PLC工控机控制系统和PV750监控报警系统，对钻机的作业状态进行数字化监控，当钻机出现异常时，报警系统会发出信号进行警示，保证钻机的稳定作业；车上自带的智能防爆系统，使用外置小排量低压空压机系统，对司钻箱正压防爆，外置传感器、电磁阀等防爆等级达到IP65标准，保证了钻机作业中的安全性。钻机的双根优势、加压快钻优势、车装高集成化快速移运优势等，使钻机在作业效率方面得到飞速提升。另外，钻机可满足泥浆钻井、泡沫钻井、空气锤钻井等多种钻井的需求，适应各种复杂工况的作业要求。