關(guān)于UBD鉆井設(shè)備的文獻(xiàn)綜述

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《銷售經(jīng)理學(xué)院》56套講座+14350份資料《銷售人員培訓(xùn)學(xué)院》72套講座+4879份資料UBD鉆井設(shè)備文獻(xiàn)綜述第一部分旋轉(zhuǎn)控制頭(RBOP/RCH)和防噴器1.1旋轉(zhuǎn)防噴器由主機(jī)(旋轉(zhuǎn)控制頭)和控制系統(tǒng)組成。研制旋轉(zhuǎn)防噴器有幾大難點(diǎn)，主要集中在密封膠芯、旋轉(zhuǎn)動密封及軸承，各自的壽命滿足實際應(yīng)用是保證鉆井施工安全的關(guān)鍵。通過大量的元件選型、設(shè)計、制造和試驗的工作，特別是出廠前的大量模擬欠平衡試驗，解決了這些關(guān)鍵問題。選用高技術(shù)含量的元件才能設(shè)計生產(chǎn)出高技術(shù)產(chǎn)品。費(fèi)時費(fèi)錢的大量的試驗是該旋轉(zhuǎn)防噴器獲得初步成功的前提。1.2旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)主要由旋轉(zhuǎn)防噴裝置、潤滑/冷卻動力裝置和遠(yuǎn)程檢測控制裝置組成。井眼環(huán)空與鉆柱之間起封隔作用，并提供安全有效的壓力控制，同時具有將井眼返出流體導(dǎo)離井口的作用。1.3國內(nèi)外主要旋轉(zhuǎn)控制頭技術(shù)性能表1-1國內(nèi)外主要被動式旋轉(zhuǎn)控制頭技術(shù)性能產(chǎn)地廠家型號動壓靜壓最大轉(zhuǎn)速rpm高度mm軸承潤滑軸承冷卻鎖緊裝置膠芯數(shù)量英國GRANT公司DHS1400型1.755.6100876潤滑油無手動鎖緊卡箍1或2英國GRANT公司高壓型10.5211001422高壓油潤滑無手動鎖緊卡箍1或2美國Williams9000型3.57100927低壓油潤滑無手動鎖緊卡箍1美國Williams7000型10.5211001600高壓油潤滑水冷單缸液動卡箍2美國Williams7100型17.5351001600高壓油潤滑水冷雙缸液動卡箍2中國SLXFD17.5351501870高壓油潤滑油冷2中國四川局FX35-10.5/21型10.5211001560連續(xù)潤滑水冷手動鎖緊卡箍2表1-2國內(nèi)外主要主動式旋轉(zhuǎn)控制頭技術(shù)性能產(chǎn)地廠家型號動壓靜壓最大轉(zhuǎn)速rpm高度mm軸承潤滑軸承冷卻鎖緊裝置膠芯數(shù)量美國Shaffer低壓型3.57200914低壓脂潤滑無絲扣圈、鎖銷1美國Shaffer高壓型PCWD21.0/17.535100/2001244高壓油潤滑油冷/水冷絲扣圈、鎖銷1美國Sea-Tech型10.5141001447高壓油潤滑風(fēng)冷手動絲扣鎖緊膠囊加拿大RPMsystem300型14.0211001016高壓油潤滑水冷液動鎖緊膠囊加拿大RBOP5K24351401130高壓油潤滑油冷膠囊中國（重慶）FS70/200型5.01001100低壓脂潤滑無絲扣圈、鎖銷1加拿大NEOppg型14.0211001448高壓油潤滑無絲扣2國產(chǎn)旋轉(zhuǎn)防噴器一、FX28-35型旋轉(zhuǎn)防噴器（四川鉆采院）主要參數(shù)（1）封井最高工作壓力旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)狀態(tài)：最高17.5MPa靜止封鉆桿狀態(tài)：35MPa封零狀態(tài)：17.5MPa(2)工作轉(zhuǎn)速最高100r/min(3)易損密封件壽命密封膠芯使用一口井以上旋轉(zhuǎn)動密封連續(xù)工作120小時以上。設(shè)備分布：新疆塔河工區(qū)和四川盆地川西工區(qū)。二、XZ—11—05型旋轉(zhuǎn)防噴器（勝利油田）大修用井口密封設(shè)備，可以實現(xiàn)井口密閉循環(huán)，防止污油污水人井對地層造成傷害，并能有效防止井噴事故。主要參數(shù)1.主要結(jié)構(gòu)參數(shù)防噴器高度：525mm；防噴器外徑：470mm；適用井口法蘭外徑：380mm；井口法蘭密封墊環(huán)：RX-54(參見SY5279.3一91)；防噴器質(zhì)量：290kg2.主要性能參數(shù)最大靜密封壓力：11MPa；最大動密封壓力：5MPa殼體最大承壓能力：588kN；適用鉆桿直徑：73mm；適用方鉆桿：89mmx89mm；膠心最大過徑：110mm.三、XK系列旋轉(zhuǎn)控制頭(旋轉(zhuǎn)防噴器)XK系統(tǒng)（中國，四川石油管理局）技術(shù)參數(shù)適用鉆具127、89、73mm鉆桿及相應(yīng)的六方、四方方鉆桿適用介質(zhì)空氣、泡沫及其他各種鉆井液可通過最大鉆具尺寸196.8mm適用井口溫度<100主通徑350、280、230mm側(cè)通徑180mm工作壓力動壓10.5MPa；靜壓21.0MPa最高轉(zhuǎn)速100r/min總體尺寸旋轉(zhuǎn)防噴器總高1580mm；旋轉(zhuǎn)總成外徑518mm表1-3XK28(35)-17.5/35旋轉(zhuǎn)控制頭主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)型號XK28-17.5/35XK35-17.5/35殼體通徑280mm(11in)350mm(13-5/8in)底法蘭連接280mm(11in)-35MPa6B型法蘭350mm(13-5/8in)-35Mpa6BX型法蘭側(cè)出口連接7-1/16in-35MPa6B型法蘭連接側(cè)進(jìn)口連接52mm(2-1/16in)-35MPa6B型栽絲法蘭轉(zhuǎn)油管扣(中心管通徑1工作壓力最大動壓17.5Mpa最大靜壓35Mpa最大轉(zhuǎn)速100r/min.可封鉆具5-1/4in方鉆桿+5in鉆桿，4-1/4in方鉆桿+3-1/23-1/2in方鉆桿+3-1/2in鉆桿，3in工作介質(zhì)空氣、泡沫和各種鉆井液總體尺寸總高：1778mm；旋轉(zhuǎn)總成外徑：440mm。殼體高度：表1-4XK28(35，23)-10.5/21旋轉(zhuǎn)控制頭主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)型號XK28-10.5/21XK35-10.5/21XK23-10.5/21殼體通徑280mm(11in)350mm(13-5/8in)230mm(9in)底法蘭連接280mm(11in)-35MPa6B型法蘭350mm(13-5/8in)-35Mpa6BX型法蘭230mm(9in)-35MPa6B型法蘭側(cè)出口連接7-1/16in-21MPa6B型法蘭連接側(cè)進(jìn)口連接52mm(2-1/16in)-21MPa6B型栽絲法蘭轉(zhuǎn)油管扣(中心管通徑19工作壓力最大動壓10.5Mpa最大靜壓21Mpa最大轉(zhuǎn)速100r/min.可封鉆具5-1/4in方鉆桿+5in鉆桿，4-1/4in方鉆桿+3-1/23-1/2in方鉆桿+3-1/2in鉆桿，3in方鉆桿+2-7/工作介質(zhì)空氣、泡沫和各種鉆井液總體尺寸總高：1480mm；旋轉(zhuǎn)總成外徑：514mm表1-5XK28(23)-7/14旋轉(zhuǎn)控制頭主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)型號XK28-7/14XK23-7/14殼體通徑280mm(11in)230mm(9in)底法蘭連接280mm(11in)-35MPa6B型法蘭230mm(9in)-35MPa6B型法蘭側(cè)出口連接103mm(4-1/16in)-21MPa6B型法蘭側(cè)進(jìn)口連接52mm(2-1/16in)-21Mpa6B型栽絲法蘭或2-3/8in中心管通徑1工作壓力最大動壓7Mpa最大靜壓14Mpa最大轉(zhuǎn)速100r/min.可封鉆具5-1/4in方鉆桿+5in鉆桿，4-1/4in方鉆桿+3-1/23-1/2in方鉆桿+3-1/2in鉆桿，3in方鉆桿+2-7/工作介質(zhì)空氣、泡沫和各種鉆井液總體尺寸總高：925mm；旋轉(zhuǎn)總成外徑：374mm。殼體高度：表1-6XK28(18)-3.5/7旋轉(zhuǎn)控制頭主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)型號XK28-3.5/7XK18-3.5/7殼體通徑280mm(11in)180mm(7-1/16底法蘭連接280mm(11in)-35MPa6B型法蘭180mm(7-1/16in)-35MPa側(cè)出口連接103mm(4-1/16in)-21MPa6B型法蘭側(cè)進(jìn)口連接52mm(2-1/16in)-21Mpa6B型栽絲法蘭或2-3/8in中心管通徑1工作壓力最大動壓3.5Mpa最大靜壓7Mpa最大轉(zhuǎn)速100r/min.可封鉆具5-1/4in方鉆桿+5in鉆桿，4-1/4in方鉆桿+3-1/23-1/2in方鉆桿+3-1/2in鉆桿，3in方鉆桿+2-7/工作介質(zhì)空氣、泡沫和各種鉆井液總體尺寸總高：925mm；旋轉(zhuǎn)總成外徑：374mm。殼體高度：表1-7XK540-AD194與XK350-AD194空氣鉆井用旋轉(zhuǎn)控制頭主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)型號XK540-AD194XK350-AD194殼體通徑540mm(21-1/4350mm(13-5/8in)底法蘭連接540mm(21-1/4in)-14350mm(13-5/8in)-35Mpa6BX型法蘭側(cè)出口連接ANSI16.510in-400型法蘭連接或10in卡箍連接中心管通徑194工作壓力最大動壓1.75Mpa最大靜壓3.5Mpa最大轉(zhuǎn)速100r/min.可封鉆具6in方鉆桿+5-1/2in鉆桿，5-1/4in4-1/4in方鉆桿+3-1/2in鉆桿，3-1/2in方鉆桿+3-1/2工作介質(zhì)空氣、泡沫和各種鉆井液總體尺寸總高：1296mm旋轉(zhuǎn)總成外徑：440mm殼體高度：698mm總高：1343mm旋轉(zhuǎn)總成外徑：440mm殼體高度：930mm四、NorthlandRBOP系列（主動式）表1-8NorthlandRBOP系列（主動式）型號最大靜壓力（MPa）鉆進(jìn)時最大壓力（MPa）下套管時最大壓力（MPa）最大旋轉(zhuǎn)速率（RPM）總高度（M）最大外徑(M)貫穿孔(M)安裝重量(kg)2kRBOP13.810.36.91001.50.9828026365kRBOP34.524.117.21401.130.912804227五、FS系列國產(chǎn)旋轉(zhuǎn)防噴器表1-9FS系列國產(chǎn)旋轉(zhuǎn)防噴器型號公稱通徑動密封壓力靜密封壓力密封機(jī)理軸承冷卻潤滑方式FS156/3.51563.57彈性密封和井壓助封（見說明）強(qiáng)制水冷卻與潤滑油潤滑F(xiàn)S12/5120510.5FS23-35/7B230\280\350714FS23-35/7.5B230\280\35010.521說明：動密封壓力為10.5MPa的旋轉(zhuǎn)防噴器采用雙膠心，上部膠心采用主動密封，下部膠心采用彈性密封和井壓助封?！肚菲胶忏@井技術(shù)與煤層氣開發(fā)》1.4幾種高壓旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)的性能比較對比分析了PCWD、RBOP、RCH7100、SLXFD等幾種常用高壓旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場使用情況，分析了各系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，最后結(jié)合勝利油田的SLXFD系統(tǒng)和四川石油管理局的XK系統(tǒng)，論述了高壓旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)研制的必要性、可行性及廣闊前景。性能對比表明，國產(chǎn)高壓旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)的性能已達(dá)到進(jìn)口產(chǎn)品水平，有些性能指標(biāo)已超過進(jìn)口產(chǎn)品，開發(fā)國產(chǎn)低價位、智能型的高壓旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)已成為大勢所趨。幾種高壓旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)比較：PCWD系統(tǒng)（美國）優(yōu)點(diǎn)：PCWD系統(tǒng)的主動密封方式是理想的旋轉(zhuǎn)密封方式，能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)防噴器的功能，當(dāng)鉆機(jī)底座高度較低時利用該系統(tǒng)可以省去環(huán)形防噴器；密封膠芯能夠密封各種形狀的鉆具，甚至能密封空井；只要遙控開啟膠芯就可以起下鉆頭等復(fù)雜形狀的鉆具，操作簡單。缺點(diǎn)：PCWD系統(tǒng)設(shè)計時，試圖利用復(fù)雜的電、液控制實現(xiàn)完全自動控制，結(jié)果導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且繁瑣，如果存在現(xiàn)場電源電壓不穩(wěn)等不利因素PCWD動力站的電路控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)都容易出現(xiàn)問題；另外，現(xiàn)場換膠芯時外界雜質(zhì)容易進(jìn)入潤滑油系統(tǒng)，影響系統(tǒng)的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。RBOP系統(tǒng)（加拿大）優(yōu)點(diǎn)：RBOP系統(tǒng)設(shè)置有兩級潤滑油循環(huán)、控制系統(tǒng)，第2級潤滑油的壓力是第2級壓力的35%~5%，有利于提高旋轉(zhuǎn)密封圈的工作可靠性。缺點(diǎn)：RBOP中設(shè)計有2種壓力的潤滑油，3套高壓旋轉(zhuǎn)動密封圈，6套滾動軸承，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修、維護(hù)工作復(fù)雜。RCH7100系統(tǒng)（美國）優(yōu)點(diǎn)：RCH7100的軸承總成和SLXFD的旋轉(zhuǎn)密封總成是獨(dú)立的、密閉的整體，不容易被外界雜質(zhì)侵入，更適合在現(xiàn)場長時間工作。缺點(diǎn)：RCH7100系統(tǒng)利用循環(huán)冷卻水冷卻高壓旋轉(zhuǎn)密封圈，再利用低壓密封圈對循環(huán)水進(jìn)行密封由于水本身不是潤滑劑，現(xiàn)場使用時這種低壓旋轉(zhuǎn)密封圈容易失效，導(dǎo)致上部旋轉(zhuǎn)動密封出現(xiàn)泄漏冷卻水的問題，無法正常使用；另外該系統(tǒng)還需要與環(huán)形防噴器配合使用。SLXFD系統(tǒng)（中國）優(yōu)點(diǎn)：SLXFD系統(tǒng)設(shè)計時綜合考慮了PCWD系統(tǒng)和RCH7100系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合了技術(shù)人員長期的現(xiàn)場經(jīng)驗和我國鉆井工業(yè)的實際情況，因而可靠性較高；另外，SLXFD系統(tǒng)的關(guān)鍵部件在設(shè)計中采用了冗余技術(shù)，提高了系統(tǒng)整體可靠性。缺點(diǎn)：SLXFD系統(tǒng)需要與環(huán)形防噴器配合使用。XK系統(tǒng)（中國，四川石油管理局）優(yōu)點(diǎn)：（1）可密封四方鉆桿的雙膠芯密封(專利技術(shù))而產(chǎn)品不僅可以密封六方鉆桿，同時也可以密封國內(nèi)普遍采用的四方鉆桿，因而更適合中國國情。（2）膠芯密封液壓膠囊助封裝置(專利技術(shù))（該旋轉(zhuǎn)防噴器設(shè)計的液壓膠囊助封裝置，在下部膠芯和上部膠芯都磨損泄漏的情況下，可通過向液壓膠囊內(nèi)注入液壓油，使其強(qiáng)行向內(nèi)擠壓上部膠芯，迫使上部膠芯抱緊鉆具，實施主動補(bǔ)償密封。）該裝置能有效地延長膠芯密封使用時間。該技術(shù)目前在國外還未曾出現(xiàn)。（3）旋轉(zhuǎn)總成與密封膠芯整體拆裝更換下部密封膠芯時，只需將卡箍松開，便可將旋轉(zhuǎn)總成整體取出更換膠芯；更換上部密封膠芯時，只需將上部的卡螺紋筒旋轉(zhuǎn)90°，即可方便地取出膠芯，拆裝省時方便。（4）帶有自動安全鎖緊的液動卡箍該旋轉(zhuǎn)防噴器使用液動卡箍連接殼體與旋轉(zhuǎn)總成，無需手工操作，自動化程度高。其中自動安全鎖緊裝置能保證卡箍在意外情況下安全鎖緊，先進(jìn)于國外產(chǎn)品的手動鎖緊裝置，并提供可與液動卡箍互換的手動卡箍，無需液控系統(tǒng)也能單獨(dú)使用。（5）連續(xù)壓力循環(huán)油潤滑冷卻軸承旋轉(zhuǎn)總成設(shè)計有潤滑油注入與排出通道，能對軸承進(jìn)行連續(xù)壓力循環(huán)潤滑。在使用中，軸承浸沒在潤滑油中，使其能夠得到充分地冷卻和潤滑。（6）具有扶正防磨功能(專利技術(shù))現(xiàn)場使用的鉆機(jī)普遍存在井架、轉(zhuǎn)盤與井口不對中的情況，該旋轉(zhuǎn)防噴器設(shè)計有防磨扶正套，能有效地延長軸承使用壽命。（7）結(jié)構(gòu)緊湊適用范圍廣該旋轉(zhuǎn)防噴器結(jié)構(gòu)緊湊、高度低、徑向尺寸小、能用于轉(zhuǎn)盤開口尺寸≥520mm的所有鉆機(jī)。由于配備有完善的控制系統(tǒng)、冷卻加熱等輔助裝置，使得該旋轉(zhuǎn)防噴器既能用于高溫缺水的環(huán)境，又能用于高寒地區(qū)。1.5國內(nèi)旋轉(zhuǎn)防噴器發(fā)展現(xiàn)狀：目前，國內(nèi)使用的高壓旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)大多數(shù)是從美國引進(jìn)的。隨著欠平衡技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的普及，單靠引進(jìn)設(shè)備已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，因此，加快旋轉(zhuǎn)防噴導(dǎo)流系統(tǒng)研制已勢在必行。勝利油田研制的35MPa級的旋轉(zhuǎn)防噴導(dǎo)流(SLXFD)系統(tǒng)，成本只有進(jìn)口設(shè)備的1/5~1/3。該系統(tǒng)的研制成功，提高了我國欠平衡鉆井專用設(shè)備的研制開發(fā)能力，節(jié)省了大量資金。另外，四川石油管理局鉆采院研制的XK型靜密封壓力為21MPa旋轉(zhuǎn)防噴器，下膠芯采用被動密封高壓膠芯，上部低壓密封膠芯采用了油壓膠囊主動密封結(jié)構(gòu)，在一定程度上能夠起到環(huán)形防噴器的作用，為新型旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)的研制做出了積極探索。因此，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)加大研究力度，研制出系列的、低成本的、適合我國鉆井業(yè)實際情況的旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)，推動這項油層保護(hù)新技術(shù)在國內(nèi)的推廣應(yīng)用，也推動氣體鉆井、地?zé)徙@井、煤層氣鉆井、環(huán)境敏感地區(qū)鉆井等技術(shù)的發(fā)展。第二部分動力鉆具空氣鉆井馬達(dá)空氣鉆井馬達(dá)是一種改進(jìn)的適用于氣、液兩相液流的動力鉆具，重新設(shè)計的大容量氣體流道，適應(yīng)了泡沫鉆井中大流量的需要，馬達(dá)設(shè)計為彎外殼式，輔以改進(jìn)的定子和軸承系統(tǒng)。它可使扭矩最大程度作用在鉆頭上，在利用高排量來維持井眼清潔的情況下，保持較低的鉆頭轉(zhuǎn)速、低壓差就能為鉆頭提供足夠大的扭矩，并可減少對井下空氣鉆井馬達(dá)的嚴(yán)重?fù)p害。當(dāng)使用氣、液兩相流體驅(qū)動井下馬達(dá)時，應(yīng)確保馬達(dá)不要超速旋轉(zhuǎn)?？諝忏@井馬達(dá)相對常規(guī)動力鉆具，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①不需要增壓器；②提高作業(yè)效率；③馬達(dá)不容易失速；④在提高井底時，因鉆桿中的儲存能量較低，所以馬達(dá)不可能超轉(zhuǎn)速；⑤空氣鉆井馬達(dá)既可使用壓縮性的流體驅(qū)動，也可使用非壓縮性的流體驅(qū)動。如貝克-休斯公司研制的Mach1/AD空氣鉆井馬達(dá)，是一種導(dǎo)向鉆井馬達(dá)，具有造斜短節(jié)，既可以鉆直井又可以鉆定向井。用單只馬達(dá)就可以達(dá)到不同的造斜率，一次下井就可達(dá)到理想的方位和井斜。Mach1/AD空氣鉆井馬達(dá)的壽命要比普通的鉆井液馬達(dá)高1倍，且鉆速和鉆壓也分別提高1倍。井下輔助工具箭形止回閥；（2）投入式止回閥；（3）旁通閥第三部分套管閥（井下封井器）3.1井下套管閥井下套管閥是一種全井筒的安裝于套管的截止閥，可作為技術(shù)套管的組成部分下入并固于井中，在閥板關(guān)閉狀態(tài)能夠隔離井下的油氣和壓力，保證井口作業(yè)安全；在開啟狀態(tài)允許鉆具組合通過。欠平衡鉆井過程中需要起鉆時，首先將鉆具帶壓起鉆至井下套管閥以上，然后通過地面控制裝置關(guān)閉閥板，再泄掉上部套管內(nèi)的壓力，敞開井口，按照常規(guī)方法起鉆。下鉆時按常規(guī)方法下至閥板上方后，首先利用旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)和常規(guī)閘板防噴器密封井口，然后從井口泵入流體以平衡閥板上、下的壓力，再通過地面控制裝置打開閥板，最后打開閘板防噴器，帶壓下鉆到井底并進(jìn)行欠平衡鉆進(jìn)。哈里伯頓公司研發(fā)了套管井控閥(CasingWell-ControlValve)威德福公司研制了井下套管閥(DownholeDeploymentValve，DDV)DDV優(yōu)勢：提高了安全性，降低了排放，油井不需壓井且不會受到損害，不需要強(qiáng)行起下作業(yè)，在井眼中沒有鉆柱時，井不會發(fā)生溢流，加快起下作業(yè)所需時間，降低成本，易于與標(biāo)準(zhǔn)套管程序結(jié)合，允許下入長而復(fù)雜的井底鉆具組合，完井作業(yè)中允許下入割逢襯管系統(tǒng)和膨脹式防砂篩管。DDV主要構(gòu)成：套管閥體，地面控制系統(tǒng)，控制管線，套管頭安裝，套管懸掛短節(jié)，拼接短節(jié)，張開鎖定工具。表3-1兩種DDV介紹型號尺寸外徑內(nèi)徑總長度最大內(nèi)壓最大外壓9?in-47LB/FT5KDDV

9?in-47lb/ft304.8mm220.5mm4.191m35MPa35MPa7in-32LB7in-32lb209.55mm154.79mm3.05m35MPa35MPa最大壓差最高溫度閥瓣類型操作壓力拉伸額定值本體材料9?in-47LB/FT5KDDV

35MPa150舌瓣型金屬密封3.44MPa~4.80MPa425t4140/457in-32LB35MPa150舌瓣型金屬密封3.44MPa~4.80MPa300t4140/453.2井下封井器井下封井器的使用，確保了鉆井施工作業(yè)中的全過程欠平衡作業(yè)，提高了欠平衡鉆井工藝水平。同時，滿足了油田勘探開發(fā)對油氣儲層科學(xué)、準(zhǔn)確地識別和評價的技術(shù)要求。表3-2井下封井器主要技術(shù)參數(shù)表最大外徑（mm）最小外徑（mm)工具總長(m)外筒鋼級最大密封壓力(MPa)允許開關(guān)次數(shù)(次)最小抗拉強(qiáng)度(t)連接扣型3102204.935CrMo3575687BTC圖3-1井下封井器結(jié)構(gòu)示意圖上接頭：2—固定套；3—上本體組合：4—內(nèi)套管；5—下本體組合：6—閥芯總成：7—下接頭：《井下封井器工作原理及其在欠平衡鉆井中的應(yīng)用》圖3-2井下封井器的結(jié)構(gòu)示意圖1-套管短節(jié)；2—油管接頭：3—上外筒：4—內(nèi)筒；5—管閥總成；6—轉(zhuǎn)換接頭表3-3井下封井器規(guī)格及性能參數(shù)表封井器型號技套規(guī)格外徑/mm通徑/mm總廠/m密封壓力/MPaFJQ245244.53102202.732FJQ178177.82101522.635FJQ178A2161582.635抗內(nèi)壓（MPa）抗外劑(MPa)抗拉(t)舌板承壓（MPa）開關(guān)壓力(MPa)扣型抗拉強(qiáng)度/kN6661687350.75LTC/BTC49036543380350.75LTC/BTC3844350.75LTC/BTC3923《用于全過程欠平衡鉆井施工的井下封井器》第四部分強(qiáng)行起下鉆井口設(shè)備4.1不壓井設(shè)備不壓井設(shè)備是帶壓環(huán)境中完成鉆井、修井的作業(yè)方法。目的是為了避免使用昂貴的鉆井液壓井，以及由壓井后帶來的洗井和對生產(chǎn)層采用的強(qiáng)化增產(chǎn)措施，消除泥漿壓井帶來的一切后果。它能避免壓井液對產(chǎn)層的污染，使開采潛能和產(chǎn)量得以最大保護(hù)。采用不壓井工藝作業(yè)，既可縮短作業(yè)周期又能節(jié)約成本，同時，由于該作業(yè)方式不使用壓井液，避免了對地面環(huán)境的污染，符合HSE的要求。(CUDD、Varco、HydraRig、Snubco、威德福公司等)表4-1HydraRig公司液壓不壓井設(shè)備性能參數(shù)型號最大提升能力/kN最大下壓力/kN功率/kW最大管柱外徑/mm旋轉(zhuǎn)頭扭矩/kM.m沖程/mHRS-150670290171.573.03.793.04HRS-2251040530227.4139.76.773.04HRS-3401510840227.4193.78.943.04HRS-4602040980283.3219.18.943.04HRS-60026701160283.3219.18.944.26HRL-120530270171.573.04.0610.98HRL-142630320227.4139.74.0610.98表4-2Qtis公司生產(chǎn)的液壓不壓井修井機(jī)性能型號最大提升能力/kN最大下壓力/kN旋轉(zhuǎn)頭扭矩/kN.m液壓缸數(shù)沖程/m導(dǎo)向管內(nèi)徑/mm120K5302703.03022.74103.12200K8904406.50922.74179.32200K8904408.67722.74282.59250K11104806.50943.66179.32400K17808908.67722.74282.59400K17808908.67743.66282.59600K267013308.67742.74282.594.2國內(nèi)不壓井設(shè)備70年代四川石油管理局鉆采工藝研究所研制BY3D-2型不壓井壓井起下鉆裝置和用于修井的BYXTl5型不壓井起下鉆裝置?？朔畠?nèi)頂力分別為294和147kN，使用井口壓力為5~7MPa。華北容盛公司吸收國外技術(shù)開發(fā)了一種液壓帶壓作業(yè)裝置，吉林油田、遼河油田又對其進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的液壓帶壓作業(yè)裝置可用于14MPa左右井壓的不壓井起下管柱作業(yè)，最大提升能力為500~700kN。第五部分分離器5.1液氣分離器的結(jié)構(gòu)及設(shè)計圖5-1空罐分離器圖5-2折流板式分離器圖5-3旋流加折流式分離器a)空罐型分離器如圖1，液-氣從分離器入口進(jìn)入直接落入罐內(nèi)，靠液-氣密度進(jìn)行自然分離，鉆井液從下端U型管排入泥漿罐振動篩。這種分離器由于分離效果較差，在油田已很少使用。b)折流板式分離器如圖2，液-氣從分離器入口進(jìn)入后經(jīng)過折流板多次折流，鉆井液從折流板流入罐的下部，氣體從折流板兩側(cè)面的空間向上升，經(jīng)天然氣排出管道排出。設(shè)置了折流板的分離器因為延長了液體流經(jīng)的路程，從而增加了液-氣分離的效果，現(xiàn)在油田大多采用這種液-氣分離器。c)旋流加折流式分離器如圖3，液-氣進(jìn)入口設(shè)置在罐壁偏內(nèi)的切線方向，鉆井液與天然氣從進(jìn)入口進(jìn)入后，沿環(huán)碗型的分離板壁旋流流動，由于液-氣密度差很大，大量的氣體被分離出來，上升到排氣口，鉆井液再經(jīng)過幾次往返的折流，流入罐的下部，從U型管排入振動篩。最上面一層的環(huán)碗型分離盤側(cè)壁與液體接觸的部位設(shè)置了耐沖磨板，增加了折流板的使用壽命。鉆井液經(jīng)折流板向下往返流動時，液體中的氣體從折流板的內(nèi)環(huán)面和外環(huán)面向上流動。環(huán)碗型折流板通常采用不銹鋼制作。這種液-氣分離器分離效果最佳，通常用于含氣量很大的鉆井區(qū)域。分離器罐體直徑選用900、1000、1200、1400mm，直徑越大，分離時間越長，分離效果越好。分離器定尺原則：（1）分離器要有足夠的分離能力，在任何情況下都不會發(fā)生串噴。（2）根據(jù)最大瞬時峰值氣速來設(shè)計和計算分離器合理的氣、液停留時間，保證分離器有足夠的分離能力。5.2最大處理氣量的計算參考《淺談欠平衡鉆井用液-氣分離器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計》《欠平衡鉆井用泥漿/氣體分離器的定尺評估》液氣分離量的設(shè)計：在設(shè)計液氣分離量時主要考慮了以下兩個因素：(1)鉆井液進(jìn)出口及排氣口的尺寸根據(jù)目前國內(nèi)現(xiàn)場施工情況，鉆井液進(jìn)口通徑設(shè)計為103mm，與欠平衡鉆井專用節(jié)流管匯一致，該進(jìn)口進(jìn)入的鉆井液為混合液，包括液(鉆井液)、固(巖屑)、氣(天然氣)三相混合物。液氣分離器有兩個出口，一個是排氣口，通徑設(shè)計為180mm，該出口用來排放從鉆井液中分離出來的氣體；另一個是液、固體排出口，通徑設(shè)計為250mm，該出口用來排放脫氣后的鉆井液及巖屑。(2)主腔容積為了有效地將氣體與液固相分離，液氣分離器主腔須具備一定的高度和截面積，主腔高度決定其脫氣效果的優(yōu)劣，主腔容積決定瞬間脫氣與儲氣的能力。設(shè)計分離器還應(yīng)考慮的方面：（1）承載能力，主要指抗內(nèi)壓強(qiáng)度（2）脫氣結(jié)構(gòu)（3）循環(huán)系統(tǒng)（4）輔助系統(tǒng)（5）技術(shù)參數(shù)表5-1ZQF系列分離器型號分離器內(nèi)徑/mm工作壓力/MPa鉆井液處理量/氣體處理量/.進(jìn)液管內(nèi)徑排液管內(nèi)徑ZQF2-800/0.88000.812012000150203ZQF3-1200/1.012001.020020000150203ZQF3-1400/1.514001.535030000150254排氣管內(nèi)徑液位控制方式點(diǎn)火頭自動點(diǎn)火方式流量計與節(jié)流管匯的連接方式203U型管或氣動蝶閥或U型管和差動閥立、臥兩用220V交流電電子自動點(diǎn)火裝置配電子式智能流量計采用高壓軟管連接，高壓軟管與分離器進(jìn)液管線之間采用旋轉(zhuǎn)接頭，便于現(xiàn)場安裝203203表5-2（鉆井用）四相分離器型號液體處理量//h氣體處理量//h額定工作壓力MPa工作介質(zhì)工作模式外形尺寸（長*寬*高）/mWS1.6-6-1.5/1200200001.5含油氣鉆井介質(zhì)（有限抗H2S）電控，全自動控制9*2.4*3（基本型）12*2.4*3（除固模塊） 表5-3CPD分離器的一般規(guī)格型號最大作業(yè)壓力（KPa）液體儲存能力(m3)最大油/濃度比例（作業(yè)1/2滿）(m3/d)最大水產(chǎn)量（作業(yè)1/2滿）(m3/d)最大流速下液體的滯留時間(min)壓力釋放閥最大流速(e3m3/d)作業(yè)導(dǎo)管的最大額定溫度(0C)作業(yè)導(dǎo)管的最小額定溫度(0C)水平測試分離器137969572457245914.446-29主要裝置尺寸寬（m）長（m）高（m）重（kg）加載數(shù)量3.214.63.6129953流體傳輸尺寸和額定壓力入口尺寸（mm）入口額定壓力(KPa)油和水出口尺寸(mm)固相出口尺寸(mm)出口處額定壓力(KPa)152.4137976.2152.41379第六部分鉆機(jī)6.1國外石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)90年代以來，國外研究改進(jìn)、開發(fā)創(chuàng)新了多種新型石油鉆機(jī)，涌現(xiàn)出了許多新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)。為了適應(yīng)淺海、海灘、沙漠和丘陵等不同地帶油氣藏的勘探和開發(fā)，美國、德國、法國、意大利、加拿大、墨西哥和羅馬尼亞等國先后開發(fā)了各種類型的石油鉆機(jī)。其中美國NationalOilwell公司、Emsco公司、Dreco公司生產(chǎn)的鉆機(jī)質(zhì)量最好，使用壽命可超過10—15年。1．國外石油鉆機(jī)最新技術(shù)(1)MaritimeHydraulics公司可配置自動鉆井系統(tǒng)(CADS)挪威海上鉆井平臺上使用了MaritimeHydraulics公司可編程管子處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)屬于可配置自動鉆井系統(tǒng)(CADS)，該系統(tǒng)實現(xiàn)了各種操作程序化，不需分別操作絞車、頂驅(qū)、管子處理裝置和卡瓦，鉆臺上只需司鉆1人。系統(tǒng)除可編程管子處理系統(tǒng)外，還包括一套先進(jìn)的防碰系統(tǒng)，用來防止操作時的相互干擾。另外，還有一套E-Tally自動測量和記錄系統(tǒng)，記錄鉆具規(guī)格、型號以及起下次數(shù)和上卸扣扭矩的大小，還可記錄鉆具在整個井下鉆柱中的位置和起鉆后在立根盒上的排放位置。兩套司鉆電腦操作系統(tǒng)，可相互配合使用。一個發(fā)生故障，另一個仍可進(jìn)行操作。在司鉆操作室內(nèi)，觸摸屏代替了按鈕和開關(guān)。同時配備有手動操作的備用系統(tǒng)。由于不需手動控制操作，減少了起下鉆時間，每小時可起下55柱立柱。(2)Varco公司監(jiān)視與診斷系統(tǒng)Varco公司的e-drill是第一套遠(yuǎn)程監(jiān)視世界各地鉆機(jī)的監(jiān)測系統(tǒng)，鉆機(jī)操作人員可在1h內(nèi)和相關(guān)技術(shù)人員取得聯(lián)系，同時各種參數(shù)可直接從置于Varco公司監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)的智能系統(tǒng)讀取。通過該監(jiān)測系統(tǒng)，操作人員可訪問運(yùn)行狀況、檢查情況等組成的檔案數(shù)據(jù)庫，且各鉆機(jī)數(shù)據(jù)資源可共享。遇到故障時，可與技術(shù)人員及時取得聯(lián)系，進(jìn)行故障的排除。Transocean公司鉆井船第一個使用該系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，運(yùn)行結(jié)果表明：Varco監(jiān)測系統(tǒng)可大大減少停鉆檢修時間，該公司的DiscovererSpirit等7部超深水鉆機(jī)也將采用該系統(tǒng)。(3)NationalOilwell公司Hawk系列監(jiān)控軟件NationalOilwell公司最新開發(fā)的Hawk系列監(jiān)控軟件，包括三大部分：網(wǎng)絡(luò)司鉆、在線支持和陸上決策中心。該監(jiān)控軟件可利用互聯(lián)網(wǎng)將設(shè)備的運(yùn)行情況傳到需要的地方。軟件簡化了司鉆操作鉆機(jī)的方式，可監(jiān)控從鉆井泵運(yùn)行到井下鉆具鉆進(jìn)方向的所有鉆井情況。監(jiān)視和測量的數(shù)據(jù)通過電話和計算機(jī)傳給遠(yuǎn)離井場的技術(shù)中心。使用該軟件還可將遠(yuǎn)程設(shè)計的圖表和三維模型輸入到計算機(jī)司鉆操作臺，司鉆根據(jù)圖表和模型進(jìn)行操作。網(wǎng)絡(luò)司鉆：網(wǎng)絡(luò)司鉆是一種在線監(jiān)控模塊，可監(jiān)控鉆井?dāng)?shù)據(jù)，并使其在計算機(jī)或技術(shù)中心的閉路電視上實時顯示。通過鉆井設(shè)備上的傳感器將數(shù)據(jù)傳輸至鉆機(jī)操作人員、陸上或其它的海上鉆井船中，各公司間的鉆井?dāng)?shù)據(jù)庫共享。經(jīng)過授權(quán)的人員可通過全球互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫，遠(yuǎn)程實時監(jiān)視和評估鉆井參數(shù)、趨勢曲線、報表等。在線支持：在線支持可提供全天24h的服務(wù)，可對所有軟硬件和文件進(jìn)行服務(wù)和支持，可指導(dǎo)用戶選擇和使用信息。司鉆利用該軟件可通過互聯(lián)網(wǎng)向全球的NationalOilwell公司技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行技術(shù)咨詢。30min內(nèi)技術(shù)服務(wù)人員會對各種問題作出解答。NationalOilwell公司在挪威、美國等設(shè)有服務(wù)中心。若需要，技術(shù)人員會親臨現(xiàn)場解決問題。通過Hawk系列監(jiān)控軟件實現(xiàn)的遠(yuǎn)程故障診斷和服務(wù)，減少了故障檢修時間和費(fèi)用。陸上決策中心：設(shè)立在基地的總部辦公室。通過這個中心，專家可以查看所有的數(shù)據(jù)、報告和信息；也可以選擇性地查看所需要的參數(shù)，并指導(dǎo)鉆機(jī)人員的操作。NationalOilwell公司還開發(fā)了鉆井顧問系統(tǒng)，包括一個鉆機(jī)網(wǎng)絡(luò)、一個數(shù)據(jù)庫、地質(zhì)師、鉆井液工程師、定向井司鉆、隨鉆測量操作者、隨鉆錄井操作者以及司鉆提供的用戶化的界面。鉆井顧問系統(tǒng)可提供實時信息、更精確的井深計算、鉆井液性能參數(shù)計算和鉆頭、井眼以及油藏的三維圖形模擬顯示。通過用戶化界面，用戶可選擇性的查看自己感興趣的信息，管理數(shù)據(jù)更容易。鉆井顧問系統(tǒng)裝置被永久性的安裝在鉆機(jī)上，服務(wù)公司不需要每次鋪設(shè)新的電纜和傳感器，大大節(jié)省了時間和費(fèi)用。NationalOilwell公司于2002年7月將第一套鉆井顧問系統(tǒng)安裝在Statfjord油田海洋鉆井平臺上，鉆井顧問和網(wǎng)絡(luò)司鉆系統(tǒng)將用于整個油田的監(jiān)測。近年研制的新型石油鉆機(jī)美國新型陸地鉆機(jī)美國一些鉆井承包商目前正采用自動司鉆控制室、鉆桿自動上卸扣裝置和交流電動機(jī)等最新技術(shù)制造新型陸地鉆機(jī)。新一代FlexRig陸地鉆機(jī)Helmerich&Payne(H&P)有限公司設(shè)計和制造的FlexRig新型鉆機(jī)已進(jìn)入到第三階段。截止2003年1月，已有15臺FlexRig鉆機(jī)用于現(xiàn)場，6月底，至少10臺FlexRig3型鉆機(jī)投入現(xiàn)場使用。①主要技術(shù)特點(diǎn)

這種新型陸地鉆機(jī)具有很高的移運(yùn)性能。頂驅(qū)裝置、絞車和鉆井泵采用交流變頻電驅(qū)動；采用鉤載為3336kN(75000磅)的井架；配備有司鉆控制臺和操作室；安裝有該公司設(shè)計的防噴器操作系統(tǒng)，由司鉆控制室液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制；鉆臺上配備有機(jī)械化鉆桿上卸扣裝置；配備有4臺發(fā)動機(jī)和3臺鉆井泵。在井深2400—5500m這種新型鉆機(jī)除具有1119kW常規(guī)鉆機(jī)的發(fā)動機(jī)功率、鉆井泵和轉(zhuǎn)盤的能力外，還利用新技術(shù)提高鉆井速度，縮短鉆井周期。與1119kW鉆機(jī)相比，鉆機(jī)搬遷時間由6天縮至2天。減少非鉆井時間；采用穩(wěn)定鉆壓，提高鉆頭壽命和機(jī)械鉆速；提高鉆機(jī)作業(yè)的安全性能。②主要配套設(shè)備頂驅(qū)：FlexRig3型新型鉆機(jī)由Varco公司的TDS一11型500t頂驅(qū)和H&P公司自行設(shè)計的桅桿式井架組成，井架起放時間較短。該頂驅(qū)系統(tǒng)比常規(guī)鉆機(jī)接單根減少2／3的時間；節(jié)省了鉆井時間，減少了鉆柱在復(fù)雜地層卡鉆的可能性。絞車：絞車型號為Varco公司的AHS一20SD型，由2臺GEB22型電動機(jī)驅(qū)動。AC驅(qū)動系統(tǒng)提供有再生剎車功能，比SCR驅(qū)動系統(tǒng)更能精確地控制鉆柱運(yùn)動。司鉆工作站：H&P公司在司鉆工作站中使用了Varco公司監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)由集成控制、信息系統(tǒng)(V—ICIS)和電子司鉆(e-Drilling)組成，可實時采集信息，控制鉆進(jìn)過程。該系統(tǒng)安裝在司鉆操作室內(nèi)，起下鉆柱時，可用一個單獨(dú)的操作手柄來控制絞車速度。Varco公司的電子司鉆系統(tǒng)在鉆進(jìn)過程中，可提供穩(wěn)定的鉆壓，并能控制鉆壓、鉆速、鉆頭壓差和鉆柱扭矩等鉆井參數(shù)?；嚳刂葡到y(tǒng)：游動滑車具有防碰和防頓功能，其控制系統(tǒng)邏輯電路可實現(xiàn)滑車的有效定位控制，在天車與鉆臺之間上下運(yùn)動時為操作人員提供一種更高的安全保護(hù)，司鉆也不需要像以往那樣不停地監(jiān)視滑車位置。防噴器操作系統(tǒng)：防噴器操作系統(tǒng)可利用專設(shè)滑動軌道實現(xiàn)整體安裝或整體拆卸，因此，無需將單個的防噴器組裝成防噴器組或者將其拆卸成單個的防噴器。固井作業(yè)后，防噴器操作系統(tǒng)可將試壓合格后的防噴器組移至井口上方對中安裝。防噴器操作系統(tǒng)也可在下套管后上提防噴器，在井口處添加輔助設(shè)備或隔離四通，無需使用防噴器提升設(shè)備。通常，防噴器操作系統(tǒng)可以操作3～4套閘板防噴器所組成的防噴器組，其中包括聲φ279．4~346．07mm的環(huán)空防噴器。鉆臺工具：鉆臺工具主要是Varco公司的ST一80旋轉(zhuǎn)扭矩系統(tǒng)。該工具使鉆工在不使用手動大鉗、旋鏈旋扣以及貓頭等裝置的情況下，完成在鉆桿和鉆鋌的上卸扣。

鉆井液罐系統(tǒng)：采用Varco公司設(shè)計的底部呈球形的鉆井液罐系統(tǒng)，與常規(guī)矩形鉆井液罐相比，能顯著提高鉆井液的制備混合效率以及清罐作業(yè)效率。球形罐為高架式，上水端設(shè)置在罐底，使罐內(nèi)的全部鉆井液都能抽出和得到利用。用另一種鉆井液替換容量為86．7m3(750bbl)的鉆井液只需8～12h，而對于同樣容量的矩形鉆井液罐則需24h。FlexRig3型鉆機(jī)設(shè)計非常注重安全性。美國職業(yè)安全與健康署在報告中指出。2002年新鉆機(jī)的事故率比普通美國陸地鉆機(jī)低78％。1998年以來，F(xiàn)lexRig鉆機(jī)的動用率在95％以上。(2)Pioneer陸地鉆機(jī)Pioneer鉆井公司生產(chǎn)的Pioneer7號和8、24、25和26號陸地鉆機(jī)均采用交流電動機(jī)驅(qū)動和采用快速安裝式底座和伸縮式井架結(jié)構(gòu)，這些新型陸地鉆機(jī)從一個井場搬遷到下一個井場所需時間只有箱疊式鉆機(jī)的1／3。而且由于鉆機(jī)所需安裝場地較小，搬遷安裝費(fèi)用低。(3)Rowan鉆井公司新型陸地鉆機(jī)Rowan鉆井公司自行設(shè)計的4臺新型陸地鉆機(jī)適用于高壓高溫鉆井作業(yè)。主要結(jié)構(gòu)組成：該型鉆機(jī)由1491kW的交流電驅(qū)動，配備2臺功率1641kW能勝任高壓鉆井的LEWCO鉆井泵。鉆機(jī)井架呈連在一起的雙L形，大鈞載荷為4035.4kN，鉆臺和底座采用整體式水系，可防液體流出。鉆機(jī)可拆卸成40臺車運(yùn)輸，從一個井場搬遷到另一個井場只需4～5d，而功率同樣大小的常規(guī)鉆機(jī)的搬遷則需8~9d。鉆機(jī)還配備底部呈球形的鉆井液罐，有利于提高鉆井液的混合效率和清罐作業(yè)效率。俄羅斯HБO2500／160ДПБM移動式鉆機(jī)

(1)基本結(jié)構(gòu)

鉆機(jī)基本設(shè)備分別安裝在8個模塊上。主要有鉆臺模塊、P一700轉(zhuǎn)盤模塊、絞車模塊、傳動裝置組合、1臺YHБT一600鉆井泵、傳動裝置模塊、轉(zhuǎn)盤傳動裝置模塊、由3個模塊節(jié)組成的井架。未包括在模塊內(nèi)的設(shè)備有司鉆操作臺、水龍頭、輔助絞車、鉆井大鉗、各種護(hù)罩和機(jī)房、電動液壓站、一些梯子、幾種平臺等。

絞車傳動由康明斯柴油機(jī)和阿里遜液壓機(jī)械傳動裝置構(gòu)成的2臺柴油機(jī)液壓機(jī)組實現(xiàn)。

鉆井泵的傳動用2臺康明斯柴油機(jī)來實現(xiàn)。

按照用戶要求，整臺鉆機(jī)的每個組合都獨(dú)立配置所有必需的設(shè)備。

每個模塊都是一個在工廠充分裝備好的完整運(yùn)輸組件。模塊的運(yùn)輸，除井架模塊外，都考慮用MA3—537型鞍式牽引車和載重30t的液壓滾裝車進(jìn)行。用可拆卸的運(yùn)輸支架，將各模塊裝到這些運(yùn)輸車輛上。井架模塊在半拖車上搬運(yùn)。表6-1俄羅斯HБO2500／160ДПБM移動式鉆機(jī)大鉤許用載荷/kN1600鉆井泵最大工作壓力/MPa35名義鉆井深度/m2500水龍頭YB-160MA型大鉤提升速度/m/s0.15~1.5井架傾斜式，前開口，有3個模塊節(jié)組成水平狀態(tài)安裝，用伸縮液缸起升轉(zhuǎn)盤開口直徑/mm700鉆臺高度/m6.6井架有效高度/m31絞車輸入功率/kW560立根長度/mm18下鉆時鉆柱的制動采用帶剎車和T3H-45型輔助剎車鉆臺底座橫向可折疊在伸縮立管上自動送鉆用TH-45型剎車提升系統(tǒng)鋼絲繩直徑/mm28轉(zhuǎn)盤梁最大載荷/kN1600提升系統(tǒng)繩系4*5立根盒最大載荷/kN960YHBT-600三缸鉆井泵功率/kW600

(2)現(xiàn)場應(yīng)用

2000年制造了2臺組合試驗樣機(jī)，完成了廠內(nèi)整體安裝和井架試驗。

2001年1月21日開始鉆第1口井。同年7月18日用本鉆機(jī)在薩莫特羅爾斯克油田的老叢式井位上，鉆成了深度

2001年3月

2001年6月27日和7

在HБO2500/160ДПБM移動式鉆機(jī)使用期間共進(jìn)行了4次井位移運(yùn)，井位距離10~60km，移運(yùn)速度30km／h。6.1.1交流變頻電驅(qū)動石油鉆機(jī)交流變頻電驅(qū)動石油鉆機(jī)（AC-GTO-AC石油鉆機(jī)）是國外新發(fā)展起來的一種先進(jìn)的電動石油鉆機(jī)。此鉆機(jī)的核心技術(shù)就是采用了交流變頻調(diào)速技術(shù)。交流變頻調(diào)速技術(shù)是一種涉及電動機(jī)理論、自動控制理論、電路拓?fù)淅碚?、電力電子技術(shù)、微電子及計算機(jī)技術(shù)的綜合性交叉技術(shù)。交流變頻電驅(qū)動石油鉆機(jī)是現(xiàn)在高新技術(shù)與石油鉆井機(jī)械的結(jié)合，具有強(qiáng)大的生命力，是當(dāng)代石油鉆機(jī)的發(fā)展趨勢。該鉆機(jī)有以下各子系統(tǒng)：扭矩控制系統(tǒng)（頂驅(qū)或轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)）、剎車控制系統(tǒng)、平衡控制系統(tǒng)、游車控制系統(tǒng)、灌注控制系統(tǒng)、鉆井泵及能量回饋控制系統(tǒng)等。各子系統(tǒng)同主控系統(tǒng)共同實現(xiàn)高級控制策略。各子系統(tǒng)采用閉環(huán)系統(tǒng)控制，每個子系統(tǒng)具有智能化和自適應(yīng)功能。各子系統(tǒng)通過各算法程序保證鉆機(jī)在各種復(fù)雜工況下實現(xiàn)最佳工作。主要生產(chǎn)廠家：法國AL-STON公司、美國NationalOilwell公司、IRI公司、加拿大Dreco公司、挪威Hitee公司，德國Wirth公司和羅馬尼亞IE公司等均研究開發(fā)和應(yīng)用里AC變頻電驅(qū)動石油鉆機(jī)。采用變流變頻調(diào)速技術(shù)的AC-GTO-AC石油鉆機(jī)突出特點(diǎn)：（1）鉆機(jī)的絞車、轉(zhuǎn)盤可實現(xiàn)無級變速，調(diào)節(jié)范圍寬；能以極低的速度恒扭矩輸出，對井下鉆具的事故處理、側(cè)鉆、修井、小鉆井液排量作業(yè)、優(yōu)選參數(shù)鉆井作業(yè)十分有利。（2）可使電動機(jī)的短時增矩倍數(shù)達(dá)1.5~2以上，大大提高了鉆機(jī)的提升能力和處理事故的能力。（3）由于具有恒功率寬調(diào)速特性，可大大簡化鉆機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。（4）具有鉆盤扭矩限制功能，可防止鉆具或機(jī)件扭斷。(5)交流變頻技術(shù)對電機(jī)具有安全保護(hù)功能。（6）負(fù)載功率因素搞，接近1，具有軟起性能，可降低供電電源的容量。（7）在帶載情況下，可平穩(wěn)啟動、調(diào)動和調(diào)速；在下鉆時，可實現(xiàn)對電網(wǎng)能量反饋，減少制動裝置損耗，節(jié)約能源。（8）交流電機(jī)體積小，單機(jī)容量大，價格便宜，沒有碳刷換向器，不需制成防爆型，維護(hù)費(fèi)用低，使用安全可靠，易于操作管理。（9）容易實現(xiàn)鉆機(jī)的自動化、智能化和對外界變化的自適應(yīng)控制。（10）安裝、拆卸、搬遷方便靈活。典型產(chǎn)品：法國AL—STON公司生產(chǎn)的交流變頻石油鉆機(jī)代表了當(dāng)今世界交流變頻鉆機(jī)的一流水平。鉆機(jī)采用矢量控制型交流變頻器，控制系統(tǒng)為分布式。鉆機(jī)分布式控制系統(tǒng)已實現(xiàn)人工智能化、自動化。司鉆能通過顯示器了解各種參數(shù)的變化，并實時自檢各系統(tǒng)的工作狀態(tài)。發(fā)生故障能及時報警，同時能檢測出發(fā)生故障的子系統(tǒng)及模塊代碼。嚴(yán)重故障時，能自動啟動輔助系統(tǒng)，保證鉆機(jī)工作正常運(yùn)行，同時，根據(jù)故障代碼使系統(tǒng)快速恢復(fù)。

6.1.2激光石油鉆機(jī)美國芝加哥天然氣研究所(GRI)與美科羅拉多礦業(yè)學(xué)院、麻省理工學(xué)院、雷克伍德公司、菲利普斯及美國空軍和陸軍合作，聯(lián)合開展一項激光鉆機(jī)的研究計劃，該計劃約于2000年完成。GRI的主要技術(shù)負(fù)責(zé)人理查德克說：激光鉆井將使21世紀(jì)的石油天然氣鉆井發(fā)生革命性變化。激光鉆井將像本世紀(jì)初的旋轉(zhuǎn)鉆井替代頓鉆一樣帶來徹底的技術(shù)突破。激光鉆井技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：可降低鉆井成本，提高機(jī)械鉆速，改善井控，減少鉆機(jī)平均工作天數(shù)、鉆頭磨損和起下鉆時間，激光鉆井可精確地控制井眼，并能在井眼周圍形成一層堅硬的玻璃化外皮，可最大限度地減少或取消同心套管。6.1.3新型液壓石油鉆機(jī)20世紀(jì)90年代初期，挪威MariTime液壓裝置公司與英國石油公司聯(lián)合研制成功一種新型液壓石油鉆機(jī)。該鉆機(jī)采用液缸作為提升機(jī)構(gòu)，取消了傳統(tǒng)的絞車、井架和游車等常規(guī)設(shè)備。整臺鉆機(jī)由雙液缸、游動軛、提升鋼絲繩、平衡器總成、液缸導(dǎo)向架、頂部驅(qū)動裝置和液壓系統(tǒng)等部件組成。游動軛是由軛主體、4個直徑為2．8m的滑輪和2個導(dǎo)向座組成。導(dǎo)向滾筒在液缸導(dǎo)架的導(dǎo)軌上移動，活塞桿固定在導(dǎo)向座最頂部。游動軛主體裝有滑輪，用銷子釘在導(dǎo)向座高處，滑輪上的軸則定位在軛主體底處，以保證整個總成平衡，即使在加速或減速時，甚至沖程速度不均時，也能保證活塞桿引導(dǎo)穩(wěn)定，這就允許液缸力在不均勻的情況下仍能使軛主體在新位置上保持平衡。4個大直徑滑輪在軸的雙滾柱軸承上滑動，滑輪槽可裝2根鋼繩，還有一個槽可裝供頂驅(qū)裝置用的軟管或電纜。這不僅解決了軟管懸掛在井架上的問題，而且在立管和鵝頸管取消后仍可改善鉆井液的水力條件。8根提升鋼絲繩，長度固定，平行排列，一端接頂驅(qū)裝置(為取消游車)，另一端接鉆臺上的平衡器總成。該總成用以補(bǔ)償液缸動作的不平衡。吸收各繩不均勻的彈性，保證各載荷均勻。鋼繩的破斷安全系數(shù)為4.0~4.5。液缸導(dǎo)向器取代了塔式(或輕便)井架。此架只起導(dǎo)向作用，不供提升，外形為正方中空截面，用搭接焊焊成，導(dǎo)軌也在導(dǎo)向架上，故不需留安全空隙，也不存在過去游車游動到天車或鉆臺上的問題。頂部驅(qū)動裝置與常規(guī)的一樣，只有兩個例外，一是提環(huán)用鏈連接，一是進(jìn)鉆井液的鵝管，其面向上，以便軟管從上面滑輪進(jìn)入。液壓系統(tǒng)有4臺泵，可通過電動機(jī)或柴油機(jī)驅(qū)動提供提升能力，但僅為恒定速度的1／4，節(jié)省動力。剎車由液缸底部的節(jié)流閥控制。蓄能器是主循環(huán)系統(tǒng)的重要組成，它有足夠能力處理容積變化，并具有充分的升壓力和立根提升時的最大速度。該鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：(1)重量大大減輕(可減重200--4000t以上)。(2)允許鉆臺臺面升高，但并不影響總重量和重心，還可將鉆桿立根盒移到鉆臺下面。立根盒位置降低以后可取消鉆桿排放設(shè)備，鉆桿排放從水平到豎直只用簡單設(shè)備即可。如采用機(jī)械化鉆桿排放設(shè)備只需一人操作，不用井架工。(3)鉆臺載荷能力大，能支承兩個長液缸和轉(zhuǎn)盤。(4)鉆桿提升和排放都在鉆臺上的槽里，此槽還具有鼠洞功能。(5)敞開取放鉆桿，并可將立根盒安排在鉆臺兩邊。6.1.4軟管石油鉆機(jī)20世紀(jì)50~70年代國外已開始研制軟管鉆機(jī)和應(yīng)用軟管鉆井技術(shù)鉆井，但真正進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用還是在90年代初期。1991年，美國Oryx能源公司應(yīng)用2in連續(xù)軟管和井下馬達(dá)在美國得克薩斯鉆了一口1062m的水平井；1992年，美國道威爾公司用13/4in連續(xù)軟管和31/16

in泥漿馬達(dá)在法國巴黎盆地鉆了一口總長1274．7m的井。1997年殼牌英國勘探與生產(chǎn)公司在北海應(yīng)用軟管鉆井技術(shù)在垂深3860m處成功地進(jìn)行了側(cè)鉆，創(chuàng)造了利用軟管鉆井技術(shù)側(cè)鉆垂深最大的紀(jì)錄。由于軟管鉆井技術(shù)表現(xiàn)出的優(yōu)越性和相關(guān)配套技術(shù)裝備的發(fā)展與進(jìn)步，90年代以來一直保持著強(qiáng)勁的迅速發(fā)展的勢頭。連續(xù)軟管鉆井技術(shù)的優(yōu)越性：(1)連續(xù)軟管鉆井技術(shù)與常規(guī)鉆機(jī)鉆井相比可節(jié)約費(fèi)用25％--40％。(2)在正常鉆進(jìn)中不用停泵接鉆桿，在起下鉆過程中可連續(xù)循環(huán)鉆井液，故大大節(jié)省了鉆井時間，加快了鉆井速度，縮短了鉆井周期，避免了因接鉆桿可能引起的卡鉆、井噴等事故，提高了鉆井作業(yè)的安全性。(3)連續(xù)軟管內(nèi)可內(nèi)置電纜，改善信號的隨鉆傳輸，可以實現(xiàn)隨鉆測量和閉環(huán)鉆井。4)對老井重鉆、加深鉆或側(cè)鉆作業(yè)中，因軟管直徑小可在不取出油管等設(shè)備的情況下邊采邊鉆，節(jié)約作業(yè)費(fèi)用。(5)在欠平衡鉆井作業(yè)中，可確保井下始終處于欠平衡狀態(tài)，保證作業(yè)安全，減少鉆井液漏失，防止地層傷害。(6)井場占地面積小，特別適合于海洋平臺、地面條件受限制的邊遠(yuǎn)地區(qū)勘探和邊際油田開發(fā)。(7)由于軟管尺寸小，特別適合鉆小井眼井。(8)井場地面設(shè)備占地少，鉆井廢棄物少，噪音小，有利于環(huán)境保護(hù)。(9)鉆井設(shè)備安裝、拆卸、搬運(yùn)相對簡便快速。連續(xù)軟管鉆井設(shè)備的新發(fā)展：美國XL、TSL等公司近年來開發(fā)了一種電動連續(xù)軟管鉆井系統(tǒng)——電動井下鉆具組合。這種鉆具組合用電潛泵馬達(dá)取代了常規(guī)的螺桿鉆具，為了降低輸出軸的轉(zhuǎn)速和更好地適應(yīng)鉆井環(huán)境，電潛泵馬達(dá)與行星齒輪傳動箱相連。該馬達(dá)由地面上一臺與變速驅(qū)動裝置相連的計算機(jī)控制。開發(fā)出的控制軟件可以采集、記錄來自馬達(dá)的實時鉆井?dāng)?shù)據(jù)，并為司鉆等技術(shù)人員提供實用的鉆井信息，提高對鉆井過程的反饋和控制能力。該鉆具組合由連續(xù)軟管連接器、潤滑油補(bǔ)償系統(tǒng)、電動馬達(dá)、傳動箱、旋轉(zhuǎn)密封裝置和驅(qū)動軸下端的軸承組組成。鉆具組合的動力是由計算機(jī)控制的地面變速驅(qū)動裝置提供的。司鉆通過計算機(jī)顯示屏監(jiān)測鉆頭轉(zhuǎn)速和根據(jù)馬達(dá)電流與鉆頭轉(zhuǎn)速計算扭矩，各種參數(shù)可根據(jù)鉆井環(huán)境的要求迅速轉(zhuǎn)化和改變。這種電動連續(xù)軟管鉆井系統(tǒng)已順利通過試驗并顯示出以下特點(diǎn)：(1)延長了平均故障時間，可靠性得到了進(jìn)一步提高。(2)能在高溫條件下鉆井。(3)能滿足欠平衡鉆井和硬地層等鉆井工藝要求。(4)由于用電潛泵馬達(dá)取代了螺桿泵，無需較高的水能驅(qū)動馬達(dá)，故避免了失速和延長了軟管壽命。(5)在保持鉆壓的情況下可以提高鉆具組合的可控性和柔和性。(6)可采集到鉆頭扭矩、鉆頭轉(zhuǎn)動狀況等多種鉆井?dāng)?shù)據(jù)。(7)高性能的遙測工具可以快速反饋數(shù)據(jù)，從而更好地進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向等作業(yè)。6.1.5套管石油鉆機(jī)套管鉆井是一種全新的鉆井工藝技術(shù)，被譽(yù)為是21世紀(jì)的前沿鉆井技術(shù)之一。與套管鉆井工藝相配套的套管鉆機(jī)取消了常規(guī)的鉆桿，用套管代替鉆桿進(jìn)行鉆井。1995年以來Tesco公司研制了一種用于套管鉆井的新型鉆井裝備——套管鉆機(jī)。鉆機(jī)安裝在拖車上，采用電一液驅(qū)動的頂驅(qū)裝置，通過套管傳遞扭矩，并帶動安裝在套管底部鉆具組上的鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。鉆頭固定在一個專用鉆具組的前部，鉆具組鎖定在套管的底部，并用鋼絲繩與鉆臺上起下鉆頭的專用絞車相連，當(dāng)需要換鉆頭時，將鎖定裝置打開，利用絞車將鉆具起出，更換新鉆頭后再用絞車將鉆具送入井底，鎖定在套管底部，操作非常方便迅速。套管鉆井中的鉆頭直徑小于套管內(nèi)徑，若需鉆出大于套管外徑的井眼，則需在鉆頭上部的鉆具上裝一可以收縮的擴(kuò)孔鉆頭，鉆進(jìn)時，擴(kuò)孔鉆頭張開，這樣就可以鉆出大于套管外徑的井眼。鉆機(jī)的鉆進(jìn)過程也就是下套管的過程，套管下到井里不再提起，完鉆后即可進(jìn)行固井。1998年6月Tesco公司用新型的套管鉆機(jī)成功地進(jìn)行了鉆井試驗，并獲得了兩項美國專利。套管鉆機(jī)鉆井具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)簡化了鉆機(jī)結(jié)構(gòu)，減小了鉆機(jī)尺寸，降低了鉆機(jī)成本，鉆機(jī)更輕便，且容易操作和搬遷。(2)套管鉆井節(jié)省了大量的鉆井管材，節(jié)約了大量與鉆桿、鉆鋌有關(guān)的采購、運(yùn)輸、檢驗、維護(hù)和更換的費(fèi)用。(3)采用鋼絲繩起鉆比傳統(tǒng)的鉆桿起鉆快5～10倍，減少了起下鉆時間。(4)由于套管自始至終留在井內(nèi)，大大減少了地層膨脹、井壁坍塌、鍵槽、臺階和意外事故的發(fā)生，而且不再有抽吸作用和壓力波動，從而使井控狀況得到大大改善。(5)套管鉆機(jī)在起下鉆更換鉆頭或側(cè)井時，可繼續(xù)循環(huán)鉆井液，防止鉆屑沉積，減少卡鉆和井涌發(fā)生。（6）套管鉆機(jī)鉆井，可以使鉆井液水力參數(shù)、環(huán)空上返速度和清洗井筒的狀況得到大大改善。（7）鉆機(jī)鉆井可大大降低鉆井成本，據(jù)估計，一口井深3000m的井，與常規(guī)鉆機(jī)鉆井相比，所需費(fèi)用可節(jié)省30％以上，其經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。套管鉆井技術(shù)是一項正在迅速發(fā)展的技術(shù)，有著廣闊的應(yīng)用前景。套管鉆機(jī)是一種新型的鉆井設(shè)備，隨著套管鉆井工藝技術(shù)的完善和推廣，套管鉆機(jī)也必將會得到進(jìn)一步的發(fā)展。6.1.6小井眼石油鉆機(jī)國外研究小井眼石油鉆井技術(shù)的歷史比較早，但這一鉆井技術(shù)真正引起世界石油界的普遍關(guān)注和對小井眼鉆機(jī)的技術(shù)開發(fā)還是近十來年的事。進(jìn)入90年代以后許多石油公司投入很大的力量開展小井眼鉆井技術(shù)的研究和實際應(yīng)用，進(jìn)而促進(jìn)了小井眼石油鉆機(jī)在世界上的迅速發(fā)展。小井眼鉆井技術(shù)與常規(guī)鉆井技術(shù)相比具有以下顯著特點(diǎn)：（1）關(guān)于小井眼的定義，目前各國尚無統(tǒng)一定論，美國小井眼的定義是：對直井來講，全井90％以上井眼的直徑小于7in或70％的井眼直徑小于5in的井稱為小井眼井。對于水平井來說，水平段井眼直徑小于6in的井稱為小井眼井。（2）采用小井眼鉆機(jī)鉆井，由于井眼小，可減少鉆井液、鉆頭、鉆桿、套管、水泥、水、柴油等材料的消耗和鉆井作業(yè)人員的經(jīng)費(fèi)支出；可減少鉆屑和場地；可提高鉆井和起下鉆速度。例如，在邊遠(yuǎn)地區(qū)鉆勘探井，如果井眼尺寸減少50％，則鉆井液、鉆屑和井場面積將減少75％，總費(fèi)用可降低40％～60％；鉆開發(fā)井則可降低25％～40％的成本。（3）采用小井眼鉆機(jī)鉆井，可大大減少常規(guī)鉆機(jī)的體積和重量，可大大節(jié)約鋼材，減少拆裝、修路、運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用。井場占地面積比普通鉆機(jī)小75％，比常規(guī)鉆井節(jié)省30％的費(fèi)用和大量的時間。（4）利用小井眼鉆機(jī)在條件十分惡劣的邊遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行勘探，可大大減少在高風(fēng)險、高成本作業(yè)情況下的資金投入；在老油氣田利用常規(guī)鉆機(jī)只能開采出大約40％的原始地質(zhì)儲量，而用小井眼鉆機(jī)打加密井可采儲量將提高50％；在舊開發(fā)井內(nèi)用小井眼鉆機(jī)繼續(xù)向深部鉆探，可發(fā)現(xiàn)老油層下面的新油藏；用小井眼鉆機(jī)進(jìn)行老井再鉆比用常規(guī)鉆機(jī)可大大降低投資成本。（5）小井眼鉆機(jī)的裝機(jī)功率和鉆井泵功率比常規(guī)鉆機(jī)的小，所以燃油消耗和排放的廢氣少，對空氣的污染和噪聲級別小。由于井眼尺寸小，所用的鉆井液、產(chǎn)生的鉆屑和廢物少(比常規(guī)井減少約70％)。由于小井眼鉆井技術(shù)在降低油氣勘探和開發(fā)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、減輕環(huán)境污染等方面比常規(guī)鉆井具有十分突出的優(yōu)越性，另外，原來一直困撓小井眼鉆井技術(shù)發(fā)展的錄井、鉆速、采油、鉆壓等技術(shù)障礙已被解決，故瑞典勘探石油集團(tuán)、比利時、澳大利亞、英國的BP公司、法國的TEP公司、加拿大CS資源公司、美國AMOCO公司等許多國家的石油公司積極研制小井眼石油鉆機(jī)。介紹幾種國外常用新發(fā)展的幾種小井眼鉆機(jī)1Foraslim小井眼鉆機(jī)該鉆機(jī)1994年4月開始在法國巴黎盆地和威沙里城堡的阿伯拉特姆鉆了兩批井，井眼直徑為85．73mm(33/8in)，鉆速與常規(guī)鉆機(jī)鉆速一樣，這種鉆機(jī)由于井場面積小、井眼小、鉆屑少不需廢泥漿池，不僅可大幅度降低鉆井費(fèi)用，而且完全能滿足環(huán)保要求。表6-2Foraslim小井眼鉆機(jī)主要技術(shù)參數(shù)鉆井深度/m最小井徑/mm裝機(jī)功率/kW發(fā)電機(jī)/kV.A井架額定載荷/t鉆井泵功率/hp電絞車額定功率/kW鉆臺高度/m取心絞車額定功率/kW井場面積/m2350085.734*330(4)*4504101004*2004415.5(18)158.2850該鉆機(jī)的主要特點(diǎn)：(1)鉆機(jī)的動力系統(tǒng)由4臺330kW柴油機(jī)驅(qū)動4臺410kV·A發(fā)電機(jī)。直流電動機(jī)采取PLC控制，靈敏度高，準(zhǔn)確可靠，適用于環(huán)境惡劣的山區(qū)。(2)鉆機(jī)的頂驅(qū)裝置為電動式，具有兩個機(jī)械擋，轉(zhuǎn)速可在0～270r／min和270～600r／min范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以保證新型小井眼鉆頭能夠有效鉆進(jìn)。(3)小井眼鉆機(jī)最重要的操作是如何準(zhǔn)確控制鉆壓，而該鉆機(jī)可采用以下幾種方式來準(zhǔn)確控制鉆壓：①用液壓絞車的泵系統(tǒng)和節(jié)流閥控制；②頂驅(qū)裝置與一臺液缸相連，通過維持缸內(nèi)恒壓來控制；③用直流電機(jī)驅(qū)動絞車處理應(yīng)變儀傳來的載荷信號，再通過控制盤調(diào)節(jié)鉆壓。(4)該鉆機(jī)正常鉆進(jìn)和連續(xù)取心時，鉆井液循環(huán)系統(tǒng)的額定壓力為35．15MPa，泵排量為50--2000L／min。4臺鉆井泵，2臺用于鉆井，2臺用于固井。鉆井液電磁流量計能測出lOL／min的流量。鉆井液缸液面指示器最小分辨率是5mm，鉆小井眼井時可精確測出缸內(nèi)液面高度。(5)該鉆機(jī)的固控系統(tǒng)裝有一臺平動振動篩和2臺離心機(jī)，從而保證了正常取心、鉆井液壓力和環(huán)境不被污染。(6)鉆井時鉆井泵的排量、鉆柱和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速均采用PLC(可編程控制器)控制。PLC系統(tǒng)能將各種參數(shù)控制在極限值以內(nèi)，當(dāng)停止操作時PLC能將參數(shù)恢復(fù)到原有狀態(tài)。(7)該鉆機(jī)的機(jī)械化程度較高，配有工作可靠、效率很高的排管器和機(jī)械大鉗，可以方便地將鉆桿送到鉆臺或頂驅(qū)裝置上。正常鉆進(jìn)時鉆臺上只需1人操作。(8)該鉆機(jī)裝有常開式渦流剎車，帶剎車在緊急情況下使用，司鉆對絞車可遙控操縱。(9)該鉆機(jī)安裝時，鉆臺與卡車底盤齊平，整個安裝過程都在底盤高度進(jìn)行。井架安裝不像常規(guī)鉆機(jī)水平安裝，而是用一液壓升降機(jī)整體起升。操作十分方便安全。(10)該鉆機(jī)搬家時，只需把設(shè)備分成約2．5t的模塊，便可用直升飛機(jī)運(yùn)往山區(qū)打井；也可把鉆機(jī)分成不到10t，外形不到6m的模塊用10t卡車運(yùn)輸，且對路面寬度和承載能力要求不高。2.全液壓小井眼鉆機(jī)該鉆機(jī)由意大利Soilmec公司生產(chǎn)，已形成系列，共有9個品種。表6-3全液壓小井眼鉆機(jī)系列型號G-14G-22G-35G-55G-75G-100G-125G-150G-200鉆深/m30040050070010001800300036004000鉤載/t——————————91112136200其中以G-100，G-125最為常用，下為G-125具體參數(shù)表6-4Soilmec公司小井眼鉆機(jī)系列技術(shù)參數(shù)鉆機(jī)型號G-100G-100HDG-150G-200G-250大鉤靜載荷/kN891.81107.41332.81783.62205.9鉆井動載荷/kN588.0735.0882.01225.01470.0液壓動力功率/kW367.6514.7661.7882.31102.9頂驅(qū)扭矩/(kW.m)3636363636頂驅(qū)行程/m1515161616鉆深/m180036004000表6-5G-125型全液壓小井眼鉆機(jī)性能參數(shù)鉆井深度（88.9mm鉆桿）/m最大鉤載/t裝機(jī)功率/kW發(fā)電機(jī)組/kW井架高度/m鉆臺底座高度/m鉆井泵最大排量/L/min鉆井泵最大泵壓/MPa動力水龍頭速度范圍/r/min井場面積/m2作業(yè)時高度/m300011214704*400186.11900350~20090028該鉆機(jī)的主要特點(diǎn)：(1)鉆機(jī)的動力系統(tǒng)由4臺400kW柴油發(fā)電機(jī)組成并給液壓系統(tǒng)提供能源。(2)鉆機(jī)的頂驅(qū)裝置是液壓式，由4個液壓馬達(dá)驅(qū)動，轉(zhuǎn)速60r／rain時最大扭矩為3．610aN·m。(3)無游車和天車，液壓式提升系統(tǒng)的最高起下鉆速度為lm／s。(4)鉆臺底座為自升式；井架為單桅桿伸縮式，井架上有一4t起重吊車。(5)早期井涌檢測系統(tǒng)為智能井控并可發(fā)出警報。(6)3臺鉆井泵，2臺用于鉆井液循環(huán)，1臺用于固井。(7)鉆臺上裝有液力卡瓦、動力大鉗；鉆臺下裝有防噴器。(8)12個管子容器圍繞鉆臺排放，每個管子容器可裝18根×∮88．9mm三類鉆桿。(9)司鉆在控制臺上通過鉆機(jī)的液力裝置選擇固定鉆壓自動鉆進(jìn)。(10)鉆機(jī)搬家時，可把設(shè)備分成20個模塊，最大重量42t，可用三軸拖車或直升飛機(jī)移運(yùn)。(11)該鉆機(jī)每天只需4人操作。3.Kenting小井眼鉆機(jī)美國20世紀(jì)90年代初研制了一種低成本Kenting小井眼鉆機(jī)，該鉆機(jī)的初期投資僅相當(dāng)于常規(guī)鉆井的20%。該鉆機(jī)的設(shè)計思想是采用已被油田實踐證明的技術(shù)和符合API和ISO標(biāo)準(zhǔn)的部件。鉆機(jī)承載能力100t，鉆深3500m，能鉆直井、斜井和直徑171/2in的常規(guī)井，并可用大型裝置連續(xù)取心。表6-6Kenting小井眼鉆機(jī)性能參數(shù)鉆井深度/m液壓動力機(jī)組發(fā)動機(jī)功率/kW備用裝置發(fā)動機(jī)功率/kW鋼絲繩直徑/mm單臺鉆井泵功率/kW井架承載/t大鉤載荷/t液壓絞車檔數(shù)350028021025.41211001006游動系統(tǒng)鉆井繩數(shù)游車承載/t底座承載/t底座高度/m立管壓力/MPa作業(yè)時高度/m井場面積/m2810011043526800該鉆機(jī)的主要特點(diǎn)：(1)該鉆機(jī)只需3人操作；鉆斜井時4人操作。(2)鉆機(jī)儀表是一不需人工操作的計算機(jī)式儀表系統(tǒng)，計算機(jī)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由司鉆操縱，該系統(tǒng)集中了鉆機(jī)儀表的主要功能，全部信息顯示在司鉆控制臺上系統(tǒng)終端的彩色監(jiān)示器上，鉆井人員可以準(zhǔn)確監(jiān)控和隨時存取鉆井全過程各方面的信息，并在井場或遠(yuǎn)程位置打印。鉆井人員通過計算機(jī)式儀表系統(tǒng)可以改進(jìn)作業(yè)管理、優(yōu)化鉆井性能、縮短鉆井時間、節(jié)省鉆井費(fèi)用。（3）該鉆機(jī)采用液壓式頂驅(qū)裝置，頂驅(qū)裝置的轉(zhuǎn)速為400r／min，扭矩為22500N·m。頂驅(qū)裝置的浮動心軸、液壓動力卡盤與動力卡瓦及一個可以升降、伸縮、傾斜的v型截面的天車臺組合一起，可以靈活，、準(zhǔn)確、方便地提升、排放、連接、安裝鉆桿、鉆鋌、套管，并保證螺紋不受損壞。在定向鉆井頂驅(qū)裝置能遠(yuǎn)程鎖定和定向。(4)底座內(nèi)的新型液壓防噴器操作裝置可使環(huán)形分流器或整個防噴器組托起并準(zhǔn)確定位在井口，操作人員在遠(yuǎn)離危險區(qū)遙控操作。(5)液壓絞車既具有較快的起下鉆速度，又能在鉆井時用液壓控制精確控制起下鉆速度，使井筒內(nèi)抽吸和波動減至最小。通過絞車液力平衡制動時無噪音。絞車的帶剎車用于停車和緊急情況。(6)自動送鉆在鉆井對能利用旋轉(zhuǎn)鉆井鉆壓或組合鉆壓和立管壓力來優(yōu)化鉆速。(7)具有鉆井全過程控制功能并按其重要程度排列的儀表，司鉆控制臺置于一標(biāo)準(zhǔn)集裝箱內(nèi)，其視野開闊，易于觀察鉆臺、鉆桿提升器和井架上部的頂驅(qū)裝置及天車。(8)鉆井液系統(tǒng)有50.88m3。(320bbl)的兩個泥漿罐、一個單層振動篩和一臺小型真空除氣器的離心機(jī)。(9)發(fā)動機(jī)、頂驅(qū)裝置、固控設(shè)備等均裝有隔聲護(hù)罩或經(jīng)過隔音處理，故該鉆機(jī)的噪音極低，1m處的噪音為：80DdB，100m以外小于54dB，大大改善了施工條件和環(huán)境保護(hù)。(10)鉆機(jī)的井架等設(shè)備均按模塊化設(shè)計，并可裝在標(biāo)準(zhǔn)的3m或6m集裝箱內(nèi)，用10t卡車或直升飛機(jī)移運(yùn)，故拆卸、安裝、搬家十分經(jīng)濟(jì)、安全、方便。使用小井眼石油鉆機(jī)后出現(xiàn)的鉆桿、工具接頭的機(jī)械性能問題，牙輪鉆頭的鉆速和壽命問題，與小井眼鉆井相關(guān)的工具、測試儀器、修井、固井等問題隨著小井眼鉆井工藝技術(shù)的發(fā)展尚需要進(jìn)一步地研究。6.1.7重型石油鉆機(jī)德國石油化工公司研制成功一種T160型重型石油鉆機(jī)表6-7T-160型鉆機(jī)主要性能參數(shù)鉆井深度/m裝機(jī)功率/kW發(fā)動機(jī)功率/kW最大鉆柱重量/t最大鉤載/t頂驅(qū)裝置功率/kW絞車功率/kW鉆井泵功率/kW轉(zhuǎn)盤開口直徑/mm井架高度/m鉆臺高度/m580047804*1195375580735.51838.72*16189506111該鉆機(jī)的主要性能特點(diǎn)：（1）整個鉆機(jī)是由現(xiàn)代化的操作臺控制。（2）鉆機(jī)的動力由4臺CAT3512型B系列12缸渦輪增壓柴油機(jī)提供，每臺發(fā)動機(jī)驅(qū)動一臺不萊梅ZeppelAchim公司提供的Leroy-Somer交流發(fā)電機(jī)。（3）鉆機(jī)的絞車型號為GH-2500EG，有兩臺GE-752高扭矩電動機(jī)驅(qū)動。（4）鉆井泵為兩臺Nattionl14—P-220三缸單作用泵，每臺泵由兩臺GE-752高扭矩電動機(jī)驅(qū)動，每臺泵重55t。（5）鉆機(jī)的頂驅(qū)裝置為電動式，型號為DDM650LV，由挪威生產(chǎn)。由一臺GE-752電動機(jī)驅(qū)動。（6）該鉆機(jī)配有一臺型號為1898型的液壓遙控的鐵鉆工，可以上卸3.5～9.5in鉆桿和加重鉆桿，從而保證了起下鉆作業(yè)的安全。該鐵鉆工上扣扭矩十分精確，對鉆柱有良好的保護(hù)作用。(7)井架各節(jié)連接為插接組合式，不是螺紋連接，故井架的安裝拆卸十分方便省時。11m*11m的鉆臺周圍有一15cm厚的隔墻。井架與底座總重420t。除井架與底座外，其他設(shè)備沒有超過3m*3m6.1.8科研用石油鉆機(jī)美阿莫科公司新設(shè)計了一種用于鉆井技術(shù)和巖石物理技術(shù)試驗的第11號科研鉆機(jī)。該鉆機(jī)已在美國俄克拉何馬州阿莫科公司試驗基地投人使用，并取代了原來的“藍(lán)色鉆機(jī)”。新設(shè)計的第11號科研鉆機(jī)和試驗基地具有以下特點(diǎn)：(1)該鉆機(jī)在設(shè)計上有帶樞軸的導(dǎo)軌系統(tǒng)，鉆機(jī)可沿一半圓軌道滑動搬遷，搬遷時間由原來的2～3d縮短到2～3h。(2)該鉆機(jī)的起下鉆速度比“藍(lán)色鉆機(jī)”提高了75％，利用一個輔助小鼠洞能用18m立根鉆進(jìn)。(3)該鉆機(jī)配有小井眼的41/2in鋁質(zhì)鉆桿和27/8m鋼質(zhì)鉆桿。

(4)該鉆機(jī)的井架高32．6m，液壓動力水龍頭在250r／min時的額定扭矩約為5kN·m。(5)該鉆機(jī)有兩個轉(zhuǎn)盤，其卡瓦座尺寸分別為171/2in和271/2in。(6)該鉆機(jī)提升系統(tǒng)的額定載荷能力為89×104N。(7)該鉆機(jī)的鉆井液系統(tǒng)由6個罐組成，總?cè)莘e為48m3；鉆機(jī)配有一臺三缸鉆井泵，泵送能力為490～2650L／min；考慮試驗中采用低排量的需要，還配有幾臺小型鉆井泵。(8)鉆機(jī)的固控系統(tǒng)包括兩臺超細(xì)振動篩及相關(guān)配套設(shè)備。(9)試驗基地備有鉆小井眼井和短半徑井用的修井機(jī)，其額定鉆深能力600m，額定大鉤載荷18×104N。(10)試驗基地有一套阿莫科高速鉆井技術(shù)試驗設(shè)備，這套高速鉆井系統(tǒng)包括：鉆井和完井試驗設(shè)備、鉆井水參數(shù)試驗閉環(huán)系統(tǒng)、固控試驗設(shè)備、鉆井／模擬系統(tǒng)室內(nèi)鉆機(jī)等。(11)該試驗基地的地質(zhì)條件具有多樣性；且各種地層埋藏淺，有365m賓夕法尼亞系地層、121m泥盆系/密西西比系層段和701m寒武系／奧陶系地層。6.1.9超高壓射流鉆井設(shè)備美國Flowdrill公司研制出二種雙管鉆井系統(tǒng)，從鉆桿內(nèi)中心高壓管中輸入IOOMPa的高壓鉆井液，井底噴嘴的射流速度高達(dá)200m／s，壓力降達(dá)80MPa；在硬巖石中的鉆速比常規(guī)旋轉(zhuǎn)鉆井法提高405倍。這一超高壓射流鉆井法已用于工業(yè)淺井鉆井，用80一IOOMPa的高壓液流可以鉆破巖石。這一雙管高壓射流鉆井系統(tǒng)專家認(rèn)為只能用于淺井鉆井。6.1.10交流變頻屯驅(qū)動鉆機(jī)絞車美國NAT’L—OILWELL—DRECO公司、C—EMSCO公司、IDECO公司和德國WIRTH公司交流變額石油鉆機(jī)絞車的性能參數(shù)見表1—2，其主要性能特點(diǎn)是：表6-8美國NAT’L—OILWELL—DRECO公司鉆機(jī)絞車性能參數(shù)型號\性能參數(shù)功率/hp大鉤載荷/t有效鋼繩數(shù)681012141618D700AC70092.5127.9D1000AC1000189.6226.8D1500AC1500240.9289.9335.7D2000AC2000305.7368.3425.4D3000AC3000488.1564.7635.9D4000AC4000952.61051.41144.4AHC-750-GE7200544.3680.4表6-9美國C—EMSCO公司鉆機(jī)絞車性能參數(shù)型號\性能參數(shù)功率/hp大鉤載荷/t有效鋼繩數(shù)681012141618EH-ⅡE2500——————482.7549.7——EH-Ⅲ3000673.3758.4835.7EH-Ⅴ500090710221126表6-10美國IDECO公司鉆機(jī)絞車性能參數(shù)型號\性能參數(shù)功率/hp大鉤載荷/t有效鋼繩數(shù)681012141618AC-10001000——AC-15001500AC-20002000AC-30003000表6-11德國WIRTH公司鉆機(jī)絞車性能參數(shù)型號\性能參數(shù)功率/hp大鉤載荷/t有效鋼繩數(shù)681012141618GH1000EG1000——145.4————GH2000EG2000418.7497.9GH2500EG2500476.6561.1GH3000EG3000738.7853.6GH4000EG4000905.1(1)NAT’L—OILWELL—DRECO公司的絞車是一體安裝、三軸設(shè)計、交流變頻調(diào)速；絞車寬度因去掉了常規(guī)輔助剎車而減??；交流變頻電動機(jī)為絞車的主動力，同時具有下鉆功能；絞車的盤式剎車是用來應(yīng)急和終剎之用；絞車占鉆臺面積比常規(guī)絞車減少25％～40％，絞車的重量比常規(guī)的輕20％～30％，是海洋石油鉆機(jī)最理想的絞車。(2)C—EMSCO公司絞車的交流變頻電動機(jī)通過齒輪變速箱傳到滾筒軸；滾筒剎車輪輞部位裝有盤式剎車；整機(jī)單滾筒無貓頭，取消了電磁渦流剎車，由交流變頻調(diào)速實現(xiàn)自動給進(jìn)與制動。該公司的V型5000hp電動絞車裝有4臺1250tip的直流牽引電動機(jī)和兩臺備用的交流電動機(jī)。兩臺交流電動