國外石油修井機技術動態(tài)

1、石油機械CHINA PETROLEUM MACHINERY 2003年第31卷特刊國外石油機械卜國外石油修井機技術動態(tài)張勇劉 欣王晉康尹永晶(河南石油勘探局南陽石油機械廠)摘要在分析國外石油修井機開展趨勢的根底上，著重介紹了美國、加拿大、羅馬尼亞和意 大利等修井機主要生產國的常規(guī)輪胎式修井機、海洋修井機、沙漠修井機、斜井修井機、液壓修 井機、全地形修井機和連續(xù)油管作業(yè)機的性能特點和技術動態(tài)。對開展我國石油修井機提出了4 點建議：(1)開展和研制深井、超深井修井機，提高井架高度和鉆臺高度，提高鉆臺的集裝化 程度和移動能力；(2)繼續(xù)進行修井機的可靠性和平安性研究；(3)研制適用于沼澤、嚴寒、 沙

2、漠等遙遠地帶的特型修井機；(4)盡可能采用自動化程度高的配套設備。關鍵詞 國外石油修井機 性能特點 技術水平建議 國外石油修井機的生產國主要是美國、加拿減輕工人勞動強度，提高自動化水平，意大利大、德國、羅馬尼亞、意大利、俄羅斯和挪威等。Soilmec公司的液壓修井機每班用工只23人；加美國居領先地位，其中National Oilwell公司是世界 拿大Kremco公司的液壓排管機械可顯著提高排管 上最大的油田裝備制造集團。加拿大的Dreco和 的效率。另外，動力水龍頭、動力油管鉗、動力卡 Kremco公司的技術水平與美國不相上下，在特殊 盤、液壓轉盤的使用也越來越普遍。 修井機(用于嚴寒、海洋

3、、泥地和斜井)方面處 液壓盤式剎車易于實現(xiàn)作業(yè)過程的監(jiān)控和自動 于領先地位(現(xiàn)在均已并人National公司)。俄羅化，氣控水冷輔助剎車，調速性能好，必要時可作 斯在開發(fā)修井機方面也有進展，主要廠家有 主剎車使用，這兩項新技術已用于修井機絞車上。 腳HrypcK婦MamaaBo皿等。羅馬尼亞IE公司的可(3)開發(fā)深井、超深井修井機，各廠家在不 移式修井機水平較高。德國Salzgitter公司的常規(guī) 斷開發(fā)深井、超深井修井機。美國National Oilwell 輪式修井機與美國的技術水平相當。意大利 和HRI公司已有修井井深達9 144 m(刃3 mm油 Soilmec公司在液壓修井機技術上有

4、獨到之處。 管小修)的修井機，裝機功率745 kW(1 000HP)，最大鉤載2 270 kN。國外石油修井機的開展趨勢 (4)開展特型修井機，代表產品有加拿大的 全地形修井機、“沙漠王、“泥地王和“雪地近年來，國際原油市場一直處于較高價位，帶王等，美國National Oilwell公司和加拿大Krem動了石油機械的開展，修井機開展的技術趨勢為：CO公司的折頭轉向全地形修井機已批量供給到西 (1)提高修井機效率，主要是提高修井的起 伯利亞油田。下速度和設備移運安裝速度。國外特別是美國各廠(5)提高HSE要求，國外對修井機的平安性、 家的修井機裝機功率比擬大，約每百米小修深度在可靠性非常重視，

5、如修井機使用低壓照明系統(tǒng)、二682 kW，并努力提高修井機集裝化水平。層臺逃生裝置、井架起落伸縮的信號警示、遠距離 (2)提高自動化水平，液壓修井機可以顯著操縱技術、全天候駕駛艙等；海洋修井機上使用了張勇，高級工程師，生于1967年，1990年畢業(yè)于西安石油學院石油礦場機械專業(yè)，現(xiàn)從事石油機械的研究開發(fā)與生產管理工作， 任副廠長。地址：(473006)河南省南陽市。 ：(0377)3577198 o(收稿日期：20030524；修改稿收到日期：200306-28)2003年 第3l卷特刊張勇等：國外石油修井機技術動態(tài) 帶導軌游車、滾子步進移位技術等。ASTM A500碳素結構鋼管的標準GrC選

6、用。常規(guī)輪胎式修井機的鉆臺，為便于移動，可采 國外各類型石油修井機技術動態(tài) 用立柱伸縮式(液壓起升，或吊車、大鉤起升， 高度可調)、折疊式(大鉤或吊車起升，高度不可1常規(guī)輪胎式修井機 調)、整體式(與井架底座連為一體，液壓控制收輪胎式修井機的生產廠家最多，產量最大，系 放，移運時收到垂直位置并固定于井架底座)、積 列最全，使用最普遍，它又分：車裝式，利用現(xiàn) 木式和輪胎式(輪胎可升降)等。 成卡車底盤進行改裝，使用原發(fā)動機或另配動力美國National Oilwell公司兼并了幾家公司后生 機，一般用于中小型修井機；拖掛式，行走時由 產Franks、Ideco、Cardwell 3大系列自走式修

7、井機 牽引車拖動，作業(yè)時用獨立的動力(如電動機)， (都帶有撈砂滾筒)。 一般為半拖掛式，全拖掛式不易對井口，越野性不Franks系列共8種型號，載車橋數(shù)46，井 好，已趨于淘汰；自走式，大型修井機一般為自 架高度19357 m，裝機功率201745 kW，卯3 走式，移運底盤為專門設計，車上車下共用發(fā)動機 mm油管作業(yè)井深2 438 In7 620 ITI。 和變速機構，對井口方式一般為后對正，前對正較 Ideco系列共5種型號，載車橋數(shù)46，井架 少，由于并場條件差，一般都要求全輪驅動。筆者 高度29357 m，裝機功率268745 kW，卯3 介紹以自走式為主。 mm油管作業(yè)井深3 65

8、8 nl一7 620 m。常規(guī)輪胎式修井機的井架，由于移運性的要求，Cardwell系列共5種型號，載車橋數(shù)37，井般采用前開口、前傾式。這種井架橫截面小，井口 架高度2l一39 nl，裝機功率75745 kW，卯3 mm空間大，但必須使用可靠的機架繃繩和地面繃繩。單 油管作業(yè)井深1 5249 144 ITI。節(jié)井架約1821 in，雙節(jié)井架約32-39 m，各起升1 美國Cooper公司專門生產常規(guī)輪胎式修井機， 個單根和2個單根，井架大腿用材有角鋼、圓管和矩 包括自走式、車裝式和拖掛式，其中自走式 形管。矩形管冷拔時可能有細微裂紋，但工藝性和力LTOl000、LT0750和LT0550型修

9、井機技術參數(shù)如 學性好，使用較為廣泛。美國的圓管和矩形管都按 表1所示。表1 美國Cooper公司生產的自走式LT01000、LT0750和LT0550型修井機參數(shù)型號LT01000LT0750LT0550井深m3 6585 7917 6203 048 4 877 6 7062 4384 267 5 486管柱尺寸mm p114鉆桿鹋89鉆桿鶴89油管口114鉆桿鹋89鉆桿鹋89油管以14鉆桿a73鉆桿 卯3油管 管柱線密度(kgm-1)247019797414 2470 197914142470 19791295(直粼鐫黧mm 1 067 x305 1 0673051 067305單繩拉力k

10、N 244722242002(囂辯徽。1 067203l 0672031 067 x203鋼絲繩容tmp1429 mm，5 029口1429 mm，5 029口1 429 mm，4 389#1588 mill。4084口1588 mm，4 084口1588 mill。3 597井架凈高m 365835973170鉤引kN8繩：l 6248繩：1 5576繩：l 04510繩：l 77910繩：l 6248繩：1 112天車1個矽14 mm快輪 1個毋14 mill快輪1個一14 mm快輪5個卯62嗍滑輪5個卯62 mm滑輪 4個兩09 mm滑輪二層臺 鉆桿口1143 mm，3 292 m鉆桿口

11、1143 mill，3 292 m油管a73 mm外加厚，3 725 m載車前橋3個轉向橋8896 kN個3個轉向橋8896 kN個2個轉向橋88。96 kN個 后橋串聯(lián)驅動橋：2224 kN(總載)串聯(lián)驅動橋：2224 kN(總載)串聯(lián)驅動橋：2224 kN(總載)第三橋隨動：8896 kN帶氣懸掛第三橋隨動：8896 kN帶氣懸掛第三橋隨動：8896 kbl帶氣懸掛 發(fā)動機 2臺Caterpillar 3406一C2臺Caterpillar 3406一CCaterpillar 3408移運尺寸(LwH) 227535946522753594651974287422羅馬尼亞IE公司生產的半拖

12、掛式修井機已推 帶SCR轉換的電動機驅動的型號。 出3節(jié)伸縮井架，高度45 m，三橋半拖掛底盤，井架高度的提高，可提高鉆臺高度，1個起升162 石油機械2003年第31卷特刊可提起3個單根，這樣修井機的試油、修井功能和 應凸凹不平的地形；作業(yè)效率大有提高。 (3)采用多種防風沙、抗冷凝、抗上下溫裝2海洋修井機 置，如帶旋風除沙的多級空氣濾清器。 海洋修井機有以下特點： 從結構上分，沙漠修井機可分為拖掛式(單 (1)一般用橇裝模塊結構，單模塊質量受到 拖掛或雙拖掛)、橇裝式和自走式等多種。船運時吊裝能力的限制，一般為10 t之內；表3為Dreco公司K750Sandmaster沙漠修井機 (2)

13、為了對正井口和井架立放方便，滿足叢技術參數(shù)。Dreco的自走式沙漠修井機使用的車橋 式井作業(yè)，修井機底座在平臺上能平行移動或轉和輪胎取自Kenworth超級953沙漠卡車，結構上 動，大都采用步進移位系統(tǒng)； 有如下特點：翻開3個側面就可安裝整體式鉆 (3)井架只能用直立無繃繩型式，多采用液 臺；鉆井泵、防噴器的蓄能器和節(jié)流管匯都裝在 壓立放和伸縮，具有較高的抗風能力，井架風壓系載車上；井架為直立式；防噴器和井口操作系 數(shù)要低。如：Franks700采用液壓起放伸縮的兩節(jié)統(tǒng)都安裝在鉆臺上；井架和鉆臺可單獨調平和對井架(見表2)。Dreco為兩節(jié)折疊式，用平臺上的正井口。 吊車立放。還有一種分段單

14、節(jié)自舉式井架，使用絞表3 K750 Sandmaster沙漠修井機技術參數(shù)635 mm油管6 096車動力依次舉升，這種結構占用空間最小，但安裝 正常作業(yè)深度m889 mm鉆桿3 353較麻煩。絞車主滾筒 撈砂滾筒(4)必須考慮選材和油漆的防腐蝕能力，主筒身尺,-lmm一57914邸30991要受力部件經過涂層處理。各種油液和冷卻液要嚴有效剎車面積m2 181125輔助剎車 5588 mm單，V80或23S防泄漏，以防止海洋污染。電氣采取防爆措施。擋數(shù)5正1倒 5正1倒表2美國Franks700海洋修井機性能參數(shù)滾筒離合器 33VC65026CB525大修井深(#73 nlm鉆桿)m5 486

15、容繩量(口1429 mm鋼絲繩)m5 181小修井深(扔lllln外加厚油管)m7 010剎車冷卻 內循環(huán) 噴水 輔助剎車 558 lllnl SR Pamac 剎車轂尺寸mm 以791 188 以031 067 柴油發(fā)動機DDA8V 92N，2臺，558 kW裝機功率kw 4475972042160型絞車 主滾筒 撈砂滾筒 傳動箱 Allison動力換擋 筒身直徑(帶繩槽板時)ram 498 356 莖墨!重塑堡塞童羞墨2 1蘭竺：!i!塑簡身長度ram1 0161 067 4斜井修井機剎車轂有效剎車ilii積,em219 67713 097剎車冷卻 循環(huán) 飛濺 適用于斜井的修井作業(yè)，井架為

16、前開口，立起滾筒離合器 610 mm兩片457 mm兩片 時角度可調。斜井修井機一般鉤載較小。光簡身ffijkN1289斜直井修井機斜井作業(yè)時有如下特殊性能：單繩拉力 帶繩槽板時kN 1779128950容繩時kN 1085547(1)整體底盤用前后調平千斤頂起的同時，鋼絲繩容量：。1，429。m。m；。m ：，8。7：橫向調最254 mm；(2)井架安裝在副車架上，縱向調量610 mrn；LeBus繩槽煮徑mm285(3)井架可調角度為4510。，還可在傾斜時AH鉤載是井架高度(從工作臺11面到天車下平面)m移動2 590 rllln；：囂(4)當用后千斤支撐時，底盤可在5。內轉動結構形式

17、直立、前開口、雙節(jié)、伸縮式 調整，上述(1)、(2)、(3)、(4)是靠各自液缸 起放形式 液壓立放和伸縮 來回移動，這些動作的組合可以實現(xiàn)快而準地對正 大腿距mm 3 505 井眼；3沙漠修井機 (5)開口游車、動力水龍頭和動力大鉗裝在 生產廠家有美國National Oilwell、Pyramid和 井架導軌拖架上，可上下移動；加拿大Dreco公司等，其特點為：(6)二層臺靠液壓調整來保持水平狀態(tài)；(1)采用大型沙漠輪胎以減少接地比壓，但(7)二層臺上液壓驅動的擺動臂為高速驅動， 整車高度相應偏高； 便于移動油管；(2)運載車橋數(shù)少，單橋承載能力大，以適 (8)作業(yè)平臺的高度可以調節(jié)。20

18、03年第31卷特刊 張勇等：國外石油修井機技術動態(tài)加拿大Kremco公司K400SSR斜直井修井機技 井架的傾斜角度。術參數(shù)見表4。鉆臺底座利用4個液缸可使臺面升降，在立根 表4加拿大Kremco的K400SSR斜直井修井機技術參數(shù) 盒位置的下面設有2個管柱排放架，管柱垂直排 序號名 稱 技術參數(shù) 放，上接頭露出鉆臺平面，便于掛合和翻開吊卡。1斜井修井作業(yè)起下鉆時，上卸扣和翻開掛合吊卡等作業(yè)均在低位井架載荷，傾角kN，(o)500，45。一100對正井口縱，橫調量wan，mill 610，254臺面上進行。旋轉修井工作時，采用液壓驅動水龍轉動量(o) 5頭。用裝在儀表盤上的液壓控制閥來調節(jié)長沖

19、程油2直井修井作業(yè) 前傾角3。 缸內壓力，進而可預選和控制鉆壓，以保證恒鉆壓井架凈空高度，載荷m，kN204，6133游動系統(tǒng)輪系 32 或恒扭矩自動送鉆。該機配有各種平安保護和報警Mekissck開口游車kN 735 系統(tǒng)，發(fā)生事故時即可停機報警。在重要部件上裝大繩直徑，撈砂繩直徑mm，nlnl2223，1429 、有傳感器，以便將各種技術參數(shù)送給司鉆臺或電4Bowen S一45動力水龍頭最大扭矩，最大載荷kNm，kN193，2942 腦，進行顯示、記錄、存儲。5雙滾筒絞車 長沖程液壓修井機設計成可以拖車移運、輪胎主滾筒筒身(長直徑)raminm940356式自走底盤移運。Soilmec公司

20、強調，該修井機適剎車轂(直徑寬度)mm咖965203噴水冷卻用于沙漠、沼澤、叢林、凍土地帶的惡劣條件，用撈砂滾筒筒身j長直徑)990330ininmill于通常的鉆井、大修和小修作業(yè)。使用環(huán)境溫度范剎車轂(直徑寬度)rammm 864178噴水冷卻圍較寬，可達一45一+50。6 K980SSR后對正底盤6全地形修井機Rockwell F1941串聯(lián)轉向橋或前橋Faboc SDA23轉向驅動橋， (1)折頭轉向式修井機Kremco公司的折頭Gerrtson液壓動力轉向轉向式修井機采用折頭轉向式底盤(ArticulatedRockwell SSHD 205kN串聯(lián)后橋驅動橋氣動橋間閉鎖chassi

21、s)，巨型越野輪胎，44驅動，高離地間駕駛室 單人保溫40 000BTU 隙，對于復雜地形具有非常好的通過性。公路行駛水熱器兩速除霧扇速度為30 kmh，越野為20 kmh。特殊功能還有動力與傳動Caterpiller 3406B 故障自剎車，遙控司鉆操作等。Kremco修井機提發(fā)動機 298 kW，2 lOOrmin升能力有588、785、981 kN等。傳動箱 AUison I玎754 DR DB(2)履帶修井機Dreco公司的履帶修井機由5液壓修井機 兩個履帶載車底盤組合而成，前面的履帶底盤為行 液壓修井機可直接安裝在井口，起下和旋轉全 走牽引底盤。后面的履帶底盤為從動底盤。整體車部為液

22、壓驅動。有單液缸和多液缸型式。單液缸可 架上面安裝有駕駛室、發(fā)動機、傳動、絞車以及作直接安裝在井口法蘭上，有強行下入管柱的能力， 業(yè)操作控制系統(tǒng)。行走時上節(jié)井架縮回后放平在前 可進行不壓井作業(yè)，又稱液壓同心管式不壓井修井 支架上。載車的履帶由6層傳動帶制作，帶寬510 機。但該機液缸的行程一般較短，需23個行程才 mill；裝有鍛造彈簧鋼片，127 him厚；履帶間寬1 能提一個單根，液缸和上下卡瓦的動作非常頻繁。 422 mm，392 kN負載的地面壓力為0035 4 kPa；為克服這個缺點，有將液缸設計為長行程的方案。 前后雙人駕駛室。液壓修井機自動化程度高，質量輕，特別適合 7連續(xù)油管作

23、業(yè)機于沼澤、灘涂等地區(qū)。意大利Soilmec公司生產的 盤管式修井機也稱為連續(xù)油管作業(yè)機，它可以長沖程液壓修井機結構新穎，打破了常規(guī)修井機的 把盤繞在卷筒上的撓性連續(xù)油管，經注入頭裝置下傳統(tǒng)模式。這種修井機提升系統(tǒng)用長沖程液缸取代 入井內進行修井作業(yè)。這種修井機作業(yè)內容包括： 常規(guī)絞車鏈條傳動方式，用裝在長沖程液缸活塞桿 沖砂、清洗采油油管、化學除蠟、壓井、沖洗鉆井 頂端固定的滑輪組取代常規(guī)的游動系統(tǒng)，活塞桿上 液、定點擠注水泥、定點酸化、射孑L前降壓噴射、 下運動就可完成起下作業(yè)。用可伸縮的輕便井架代 加氮噴射開采、地層砂膠結、用電動鉆磨銑砂墻等。 替常規(guī)大型井架。井架上沒有二層臺，井架只供

24、動 海洋平臺上使用的連續(xù)油管作業(yè)機為橇裝結 力水龍頭上下運動的導向和承受反扭矩作用力，結 構，分裝成操作室、絞車、柴油機和油泵、注人 構簡單、輕便。如果修斜井，可用兩個液壓缸調節(jié) 頭、軟管滾筒5個橇，這5個橇也可以裝在一個拖石油機械2003年第3l卷特刊板上移運。和海洋、沙漠、沼澤、嚴寒等遙遠地帶的油田，是 美國生產連續(xù)油管作業(yè)機，以Bowen公司為 國內外油田開發(fā)的根本要求和開展趨勢。圍繞這一 代表，其產品已有30多年歷史，產品特點為：根本要求和開展趨勢，努力提高產品的可靠性、自 (1)可以通過生產油管的內孔進行修井作業(yè)，動化水平，研制適用于深井、遙遠地帶油田的修井 不需下油管，作業(yè)周期短；

25、 設備是我國今后修井機的開展方向。為此，筆者有(2)帶有防噴器組，可以在高壓井內進行不以下幾點建議：壓井作業(yè)，不會污染油層； (1)開展和研制深井、超深井修井機，提高 (3)連續(xù)油管可焊接加長，以用于深井作業(yè)；井架高度和鉆臺高度，提高鉆臺的集裝化程度和移 (4)撓性連續(xù)油管可以進入斜井及水平井段，運能力；特別適用于斜井或水平井作業(yè)； (2)繼續(xù)進行修井機的可靠性和平安性研究， (5)與常規(guī)修井機比擬，結構簡單，質量輕， 在保證可靠性、平安性的前提下，適當提高修井機占地面積小。的裝機功率；近幾年國外連續(xù)油管和作業(yè)機本身的性能得到了(3)研制適用于沼澤、嚴寒、沙漠等遙遠地 根本性的改良，特別是連續(xù)油管通徑增大和彎曲強度帶的特型修井機； 提高。再加E斜井及水平井的開展，使特別適用于這(4)盡可能采用自動化程度高的配套設備， 類井修井作業(yè)的連續(xù)油管作業(yè)機越來越受重視。 例如排管機械手、動力水龍頭、液壓轉盤等。摘譯自Composite Catalog of Oil Field Equipment and對開展我國石油修井機的建議Services，20002001，20022003Published by World Oil(本文編輯李學富)降低作業(yè)本錢，提高生產效率，開發(fā)深井油田 業(yè)薔萱蕾皇誓坐j夸kj*。坐誓業(yè)坐螺jj蟹譬j醞jkjj譬