石油鉆機及發(fā)展

石油鉆機及發(fā)展報告人郭世超2023/10/22石油鉆機及發(fā)展第一部分石油鉆機概述第二部分國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)第三部分我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)第四部分石油鉆機發(fā)展方向思考2023/10/23石油鉆機概述

石油鉆機是指用來進行油氣勘探、開發(fā)的成套鉆井設備。石油鉆機屬于重型礦業(yè)機械，具有多種功能的聯(lián)合工作機組。一般由井架底座、天車、游車、大鉤、水龍頭、轉盤、絞車、鉆井泵、柴油機、發(fā)電機組、機械傳動系統(tǒng)（電傳動系統(tǒng)）、壓風機、固控系統(tǒng)（包括振動篩、除砂器、除氣器、離心機等）、鉆井儀表、高壓管匯、儲油罐、儲水罐等設備和設施組成。

2023/10/24石油鉆機概述

一、石油鉆機的組成：

1、旋轉系統(tǒng)設備

轉動井中鉆具，帶動鉆頭破碎巖屑。轉盤和水龍頭，頂驅鉆井裝置。

2023/10/25石油鉆機概述

2、循環(huán)系統(tǒng)設備清洗井底，攜帶巖屑，保護井辟。鉆井泵、地面高壓管匯、固控設備。2023/10/26石油鉆機概述

3、起升系統(tǒng)設備起下鉆具、下套管，控制鉆壓及鉆頭鉆進。由絞車、游動系統(tǒng)和井架組成。另外還有井口工具和機械化設備。2023/10/27石油鉆機概述

4、動力系統(tǒng)為三大工作機組及輔助機組提供動力。柴油機、交、直流電動機及保護、控制設備。2023/10/28石油鉆機概述

5、傳動系統(tǒng)設備連接動力機與工作機，實現(xiàn)從驅動設備到工作機的能量傳遞、分配及運動方式的轉換，包括減速、并車、轉向、倒轉及變速機構。有機械傳動（帶、鏈條、齒輪及萬向軸）、液壓傳動和電傳動。2023/10/29石油鉆機概述

6、控制系統(tǒng)和監(jiān)測顯示儀表指揮各機組協(xié)調工作。常有機械控制、氣控、電控、液控和電、氣液混合控制。還配備各種儀表及隨鉆測量系統(tǒng)，顯示地面設備工況，測量井下參數(shù)，實現(xiàn)井眼軌跡控制。2023/10/210石油鉆機概述

7、鉆機底座（鉆臺底座和機房底座）鉆臺底座用于安裝井架、轉盤、放置立根盒、井口工具和司控臺，安裝絞車，下方容納井口裝置。機房底座安裝動力機組及傳動系統(tǒng)。2023/10/211石油鉆機概述

8、輔助設備供氣設備、井口裝置、輔助起重設備、保溫設備等。2023/10/2122023/10/213石油鉆機概述

二、鉆機分類

1、按鉆井深度分：淺井鉆機：鉆井深度≤1500米中深井鉆機：鉆井深度1500~3000米深井鉆機：3000~5000米超深井鉆機：>5000米2023/10/214石油鉆機概述2、按驅動設備分：機械驅動鉆機（窄V帶、鏈條）電驅動鉆機（直流電、交流變頻）復合驅動鉆機液壓鉆機2023/10/215石油鉆機概述3、按用途和使用地區(qū)分：陸地鉆機海洋鉆機沙漠鉆機連續(xù)管鉆機套管鉆機斜井鉆機2023/10/216石油鉆機概述4、運輸方式分車裝鉆機拖掛鉆機塊裝鉆機直升飛機吊裝鉆機2023/10/217石油鉆機概述

三、石油鉆機的功能

1、起升接單根送進鉆柱向鉆頭施加鉆壓起下鉆更換鉆頭下入套管柱

2、循環(huán)攜帶巖屑，保持井筒清潔平衡地層壓力防止井壁坍塌冷卻鉆頭、潤滑鉆柱向鉆頭施加水馬力獲取地下信息

3、旋轉向鉆頭施加旋轉動力動力鉆具工作時承受反扭矩2023/10/218石油鉆機概述

四、我國石油鉆機的標準

1、鉆機參數(shù)基本參數(shù)：反映鉆機工作性能的數(shù)量指標。如名義鉆井深度、最大鉆柱重量、最大鉤載等?；緟?shù)表明了鉆機的基本性能，是設計、選用鉆機，對鉆機進行技術改造的依據(jù)，是鉆機標準系列的組成元素。主參數(shù)：能直接反映鉆機的主要性能，標定鉆機型號，并作為設計、選用鉆機憑據(jù)，決定鉆機其它參數(shù)的指標。我國鉆機標準規(guī)定的主參數(shù)為名義鉆井深度，俄羅斯采用最大鉤載為鉆機主參數(shù)，美國鉆機沒有統(tǒng)一的國家標準。2023/10/219石油鉆機概述

名義鉆井深度：在標準規(guī)定的繩數(shù)下，使用114mm鉆柱可鉆達的最大井深。名義鉆井范圍：指該鉆機可經濟利用的最小鉆井深度與最大鉆井深度。最大鉤載：在標準規(guī)定的最大繩數(shù)下，下套管或進行解卡等其它特殊作業(yè)時，大鉤上不允許超過的最大載荷。最大鉆柱重量：在標準規(guī)定的最大繩數(shù)下，正常鉆進或進行起下作業(yè)時，大鉤所允許承受的最大鉆柱在空氣中的重量。2023/10/220石油鉆機概述石油鉆機型號的表示方法：ZJ□/□□□-□ZJ：鉆機代號（鉆機拼音的兩個字頭）□：鉆機級別，表示用114mm鉆桿標定、以100m為單位計的名義鉆深范圍上限?！酰恒@機級別，表示以1KN為單位的最大鉤載。□：鉆機特征，D-直流電驅動；DB-交流變頻驅動；J-帶或窄V帶驅動；L-鏈條并車驅動?！酰恒@機移動方式,塊裝式表示符號省略，Z-自行式鉆機，T-拖掛式鉆機?！酰焊男托蛱?，由阿拉伯數(shù)字表示，原型不寫。示例：ZJ50/3150D，表示名義鉆深5000米，最大鉤載3150KN的電驅動鉆機。2023/10/221石油鉆機概述

SY/5609-1999規(guī)定了9個鉆機級別：

ZJ10/600、ZJ15/900、ZJ20/1350、ZJ30/1700、ZJ40/2250、ZJ50/3150、ZJ70/4500、ZJ90/6750（90/5850）、ZJ120/9000GB1806-86規(guī)定了6個鉆機級別：

ZJ15、ZJ20、ZJ32、ZJ45、ZJ60、ZJ80

二、我國石油鉆機標準（SY/T5609-1999石油鉆機基本參數(shù)）2023/10/222鉆機級別ZJ10/60ZJ15/900ZJ20/1350ZJ30/1700ZJ40/2250ZJ50/3150ZJ70/4500ZJ120/9000名義鉆深范圍（m)127mm500-800700-14001100-18001500-25002000-32002800-45004000-60005000-80007000-10000114mm500-1000800-15001200-20001600-30002500-40003500-50004500-70006000-90007500-12000最大鉤載KN（t)

600(60)900(90)1350(135)1700(170)2250(225)3150(3150)4500(450)9000(900)絞車功率KW110-200257-330330-400400-5507351100147022102940hp150-270350-450450-550550-75010001500200030004000游動系統(tǒng)繩數(shù)鉆井繩數(shù)68888101012最多繩數(shù)6881010121216鉆井鋼絲繩直徑mm222629323235384252in7/811

1/81

1/41

1/41

3/81

1/21

5/82鉆井泵單臺功率不少于KW26037059073596011801470hp3505008001000130016002000轉盤開口直徑mm381,445445,520,700700，950，1260in(15,171/2)(171/2

,201/2,271/2)(271/2

,371/2

,491/2)鉆臺高度m3，44，55，6，7.57.5，9，10.5,12井架各級鉆機均采用可提升28m立柱的井架，對10/600，15/900，20/1350三級鉆機也可采用提升19m立柱的井架，對120/9000一級鉆機也可采用提升37m立柱的井架。ZJ90/6750

ZJ90/58503)6750(675)

5850(585)3)12

103)16

143)2023/10/223石油鉆機概述

五、井架及類型

1、按整體結構分為塔形井架、K形井架、A形井架、桅形井架

塔形井架：封閉的整體結構，可拆卸。整體穩(wěn)定性好，承載能力強、內部空間大。拆卸工作量大，高空作業(yè)，不安全。2023/10/224石油鉆機概述

K形井架井架由4~5段組成，段之間用銷軸連接。整體起放，分段運輸。不需要專業(yè)安排隊伍，低位安裝安全。陸用鉆機大部分是K型井架。2023/10/225石油鉆機概述

A形井架兩大腿通過天車臺、二層臺，與附加桿件連成“A”形，后方有人字架支承構成完整的空間結構。井架在地面或接近地面安裝。井架低位安裝，整體起放，分段運輸。拆毀工作量小、安全，運輸方便，整體穩(wěn)定性差，沒有辦法掛頂驅。2023/10/226石油鉆機概述

桅形井架井架工作時向井口方向傾斜，需要用繃繩保持結構的穩(wěn)定性，以充分發(fā)揮其承載能力。桅形井架結構簡單、輕便，操作空間大。但承載能力能力小，只用于車裝鉆機和修井機。2023/10/227石油鉆機概述2、按起升方式分為整體起升式、雙升式、旋升式、伸縮式、垂升式和折疊式六種形式。整體起升式。用絞車或用液壓絞車動力將井架整體一次起升到位。絞車可放置在鉆臺面上或鉆臺面下。在重載荷、高鉆臺情況下穩(wěn)定性好。2023/10/228石油鉆機概述雙升式2023/10/229石油鉆機概述旋升式2023/10/230石油鉆機概述伸縮式2023/10/231石油鉆機概述

垂升式。井架底段和頂段套裝在一起，先用液缸使其起升到位，底段上設有起升滑輪組和插結構，用絞車動力起升井架的各段各段垂直平推/拖裝起升、（除第一段外）設有頂驅單導軌?？纱蟠蠊?jié)約占地面積。2023/10/232石油鉆機概述折疊式2023/10/233石油鉆機概述

六、電驅動鉆機有交流電（AC-AC）、直流電（DC-DC）、可控硅直流電（SCR）和交流變頻（VFD）四種驅動形式。

1、AC-AC電驅動鉆機：即交流發(fā)電機（電網）驅動交流電動機，由于工作轉速不可調節(jié)、載荷特性為硬特性等缺點，這種鉆機使用數(shù)量逐漸減少。2023/10/234石油鉆機概述

2、DC-DC電驅動鉆機即直流發(fā)電機到直流電動機。由于并車驅動控制與操作相當復雜，只好采用一對一的驅動方法，帶來運行不經濟，這種鉆機使用數(shù)量也逐漸減少。2023/10/235石油鉆機概述

3、SCR電驅動鉆機即交流發(fā)電機到可控硅整流到直流電動機。A、絞車、轉盤可實現(xiàn)無級調速，鉆井參數(shù)可優(yōu)選。B、電機短時過載倍數(shù)達2倍以上，提高了鉆機的提升能力和處理事故的能力。C、在帶負載情況下，可平穩(wěn)啟動、制動和調速，具有軟起動性能，可降低供電電源的容量。D、采用計算機遠程通迅技術，可對鉆機進行遠程數(shù)據(jù)傳輸，并可進行遠程故障檢測。2023/10/236石油鉆機概述E、電機體積小，單機容量大，具有轉盤扭矩限制功能，可防止鉆具扭斷。F、鉆機泥漿泵排量、沖數(shù)，轉盤轉數(shù)、扭矩等參數(shù)，能與自動化及儀表系統(tǒng)緊密結合，可實現(xiàn)全數(shù)字顯示，實現(xiàn)鉆機的自動化、智能化和對外界變化的自適應控制。2023/10/237石油鉆機概述

4、交流變頻鉆機即交流發(fā)電機-變頻調速器-交流電動機驅動。2023/10/238石油鉆機概述

交流變頻電驅動鉆機的特點：

1、采用了能耗制動技術，去掉了電磁剎車；

2、充分利用交流變頻電機特點，簡化絞車結構：

3、開發(fā)了矢量控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了游車速度和位置的閉環(huán)控制：

4、開發(fā)了數(shù)控變頻恒壓主動送鉆裝置；

5、應用計算機和現(xiàn)代通訊技術，實現(xiàn)了鉆機運行狀況及主要工程參數(shù)的集中監(jiān)控。2023/10/239石油鉆機概述

七、機械驅動鉆機機械驅動鉆機是指以柴油機為動力，通過鏈條、膠帶、齒輪等方式或其組合方式所驅動的鉆機。分為帶傳動、窄V帶傳動、鏈條傳動、齒輪傳動四種形式。

1、帶傳動鉆機：用帶將多臺柴油機并車，驅動各工作機及輔助設備。2023/10/240石油鉆機概述2、窄V帶傳動2023/10/241石油鉆機概述3、鏈條傳動：用鏈條將多臺柴油機并車，驅動各工作機及輔助設備。2023/10/242石油鉆機概述

4、齒輪傳動采用齒輪為主傳動副，配合萬向軸，將多臺柴油機并車，驅動工作機。特點：體積小、結構緊湊。但大功率齒輪制造困難，質量不易保證。2023/10/243石油鉆機概述

八、復合驅動鉆機

鉆機工作機的一部分為機械驅動，另一部分為電驅；或一部分為SCR，一部分為VFD。分為①轉盤電驅，絞車、泵機械驅動；②轉盤、絞車電驅動，泵機械驅動；③電電復合驅動。2023/10/244石油鉆機概述1、轉盤電驅，絞車、泵機械驅動。2023/10/245石油鉆機概述2、轉盤、絞車電驅動，泵機械驅動2023/10/246石油鉆機概述3、電電復合鉆機2023/10/247石油鉆機及發(fā)展第一部分石油鉆機概述第二部分國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)第三部分我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)第四部分石油鉆機發(fā)展方向思考2023/10/248二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

世界上有20多個國家生產制造石油鉆井設備，除我國外，還有美國、德國、意大利、加拿大、俄羅斯、挪威等國。最具實力、生產量大、銷售面廣的是美國。近幾年意大利、加拿大、挪威和德國等國鉆井裝備制造公司，大量采用高新技術，開發(fā)了各種新式鉆機，贏得了良好的國際聲譽。2023/10/249二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

大型鉆井設備制造公司包括有NATIONAL-OILWELL、VARCO、MH、BENTEC、TESCO、TPC、WIRTH、SOILMEC、COOPER等。上世紀七十年末八十年代初，隨著石油勘探工作量的加大，鉆機需求大幅度增加，鉆機的設計制造進入了黃金階段。2023/10/250二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

（一）上世紀七十年末八十年代初鉆機的特點2023/10/251二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

1、針對不同需求，開發(fā)了各式各樣的專業(yè)化鉆機。

①沙漠鉆機在中東、非洲沙漠地區(qū)進行氣勘探開發(fā)，由于鉆機重量與尺寸可以不受道路條件的限制，通常采用輪式運輸，提高了鉆機的移運性。2023/10/252二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

雙模塊鉆機：第一個拖車上裝有井架、天車、游車、大鉤、水龍頭和轉盤。第二車上裝有柴油機、傳動箱、絞車與輔助剎車。這兩部拖車到位后，用四個鉸鏈固定在一起。2023/10/253VARCO沙漠鉆機2023/10/254二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)單模塊沙漠鉆機2023/10/255二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

單模塊沙漠鉆機2023/10/256二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

單模塊鉆機：一個拖車把井架、天車、游車、大鉤、水龍頭、轉盤、柴油機、傳動箱、絞車與輔助剎車等全部拉走。使用這種鉆機，在井距10-50公里情況下，可當天搬家，當天開鉆。沙漠鉆機的特點一是模塊體積大、重量大，二是拆安運輸方便。2023/10/257二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

②車裝鉆機2023/10/2582023/10/259二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

拖掛式車裝鉆機2023/10/260二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

履帶式車裝鉆機2023/10/261二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

自走式車裝鉆機2023/10/262二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

車裝鉆機的特點：①車裝鉆機將柴油機、傳動箱、絞車、井架、游動系統(tǒng)等及附件裝在一個車上，一個車次運輸，運移性非常好。②搬家時井架、絞車、司鉆臺等不用拆卸，鉆機主機上的氣、液、電管線都不用拆卸，大繩和游動系統(tǒng)不用拆卸，拆裝簡單、方便，起放井架迅速。③鉆機結構非常緊湊，井架起放時長度小，占地面積小。2023/10/263二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)③

斜井鉆機2023/10/264二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

斜井鉆機的特點是：A、從地面開始就可造斜。B、自動化成度高、操作人員少。C、去掉了二層臺，鉆臺不擺放鉆具，鉆機結構簡化。D、搬家拆安簡單，移運方便。E、占地面積小。2023/10/265二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)④北極模塊式鉆機2023/10/266二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)模塊式北極鉆機2023/10/267二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

鉆機特點：A、模塊大，搬家時拆安工作量小，時間短。B、外露部分少，保溫好。C、適合于在寒冷地區(qū)作業(yè)。2023/10/268二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

⑤直升飛機吊裝鉆機特點：模塊非常小，直升飛機能吊的動，適應在叢林中進行油氣勘探開發(fā)。2023/10/269二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

⑥機械鉆機

擁有數(shù)量最多、使用最普遍的是機械鉆機，它的特點是傳動簡單，制造成本低。2023/10/270接北美鉆機搬家播放2023/10/271二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

2、鉆機總體設計更加優(yōu)化

①Branham公司的“SwingLift”井架

2023/10/272二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)②DRECO公司設計的“Slingshotsubstructures”井架結構形式。2023/10/273二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

③PYRAMID公司設計的“Swingup”井架結構形式2023/10/274二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)④國民油井垂直起升井架2023/10/275⑤國民油井理想鉆機2023/10/276二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

在這一時期，各廠商廣泛應用CAD、Pr0/E等計算機輔助設計計軟件，結合豐富的現(xiàn)場實際經驗，設計制造了很多精品鉆機及部件。以上幾種井架結構，是經典的井架結構形式，目前仍在廣泛應用。DRECO等公司設計的鉆機傳動方案：兩臺高速柴油機并車驅動絞車和轉盤，去掉了復雜的并車傳動系統(tǒng)，也是經典傳動方案之一。2023/10/277二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

（二）上世紀九十年代后鉆機的特點：鉆機向著自動化、智能化方向發(fā)展。

1、全液壓鉆機

鉤載225噸，主機車重46噸2023/10/278

接全液壓鉆機放播2023/10/279二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

用液壓缸替代絞車，通過活塞上下伸縮，實現(xiàn)提放的目的。用液壓頂驅驅動鉆柱旋轉，夾持鉆柱。鋼絲繩另一端固定在拖車機座上，使頂驅的速度為活塞運動速度的2倍。有簡單的機架替代井架承受液壓頂驅產生的反扭矩，機架的高度和重量大為減少，方便運輸。鉆具及套管處理系統(tǒng)由垂直排管架、懸臂吊桿等組成，配合頂驅完成鉆具操作。鉆柱垂直排桿架擺放在鉆臺的周圍。2023/10/280落地的鉆桿排放架與頂驅一體化的扭矩鉗車裝鉆機主體系統(tǒng)車裝機泵組伸縮油缸井架頂驅可到鼠洞抓鉆桿和套管2023/10/281二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

全液壓鉆機特點尺寸小，重量輕，拆安方便、移運方便、低噪音、自動化程度高，操作人員少、操作安全，更符合HSE要求、鉆井周期短、占地面積少。2023/10/282二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

2、套管鉆機用套管代替鉆桿對鉆頭施加扭矩和鉆壓，實現(xiàn)鉆頭旋轉與鉆進，不再使用鉆桿、鉆鋌等。鉆頭在套管內實現(xiàn)鉆頭升降，即實現(xiàn)不提鉆更換鉆頭。

Texco公司1996年鉆成了第一口套管鉆井的試驗井。2023/10/283二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

套管鉆機的特點：減少了起下鉆時間、節(jié)省鉆桿和鉆鋌費用、消除了因起下鉆桿帶來的抽汲作用和壓力脈動，減少泥漿漏失，提高井控能力，降低非生產時間，起下鉆次數(shù)減少，減少了計劃外側鉆或卡鉆的風險，安全性和效率提高，取消二層平臺和鉆桿盒，井架高度減小，底座的重量減輕，鉆機更加輕便，易于搬遷和操作。套管鉆機在加拿大、美國、墨西哥灣得到應用。據(jù)測算，鉆井成本可節(jié)約20-30%。2023/10/284

接TESCO套管鉆機播放2023/10/285二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)3、連續(xù)管鉆機2023/10/286二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

連續(xù)管鉆機的特點：A、在正常鉆進時不用停泵接鉆桿，起下鉆過程中可以連續(xù)循環(huán)泥漿。B、避免了因接單根可能引起的卡鉆、井噴事故。C、連續(xù)管可以內置電纜，快速采集數(shù)據(jù)，改善信號的隨鉆傳輸。D、可安全地進行欠平衡鉆井作業(yè)，減少泥漿漏失。E、適用于小井眼鉆井。地面設備少，井場占地小，可快速搬運和組裝，與常規(guī)鉆機相比可節(jié)約費用25%～40%。2023/10/287二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)4、MH全液壓鉆機2023/10/288二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)2023/10/289一、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

⑤交流變頻鉆機2023/10/290一、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

交流變頻鉆機的特點：A、具有能耗制動功能，可實現(xiàn)輔助剎車，不需安裝電磁剎車。B、通過調節(jié)電機頻率改變絞車起升速度和轉盤轉速，減化掉了絞車、轉盤的內變速系統(tǒng)，實現(xiàn)無級調速。C、采用計算機自動控制技術，可實現(xiàn)主電機自動送鉆。D、交流電機沒有碳刷換向器，維護費用低，使用安全可靠，易于操作管理,具有安全保護功能，可實現(xiàn)電機的免維護運行。E、交流變頻電傳動系統(tǒng)負載功率因數(shù)高，能耗低、傳動效率高。2023/10/291二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

（二）國外絞車的發(fā)展

復雜地質條件超深井、大位移井、大陸科學鉆探工程（俄國SG-3井，井深12262米）提出了絞車大型化需求。大位移井世界紀錄作業(yè)者井名地點總垂深（米）位移（米）測長（米）BP阿莫科M-16SPZ英國WF油田1636.810728.011277.9道達爾CN-1阿根廷Ara油田1656.310585.111184.0BPM-11Y英國WF油田1605.110113.610657.92023/10/292二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

1、幾種典型的絞車

1995年National推出TA3000絞車，沒有鏈條、鏈輪、電磁渦流剎車，采用交流變頻驅動，計算機控制。

Emsco公司推出兩臺直流馬達通過單速人字齒輪減速箱、氣離合器驅動絞車。2023/10/293二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)1996-1997DRECO和IRI推出交流變頻、兩擋變速、鏈傳動絞車。2023/10/294二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

1996-1997年WIRTH公司推出齒輪傳動，交流變頻的絞車。2023/10/295

2000年EMSCO推出由四臺直流電機驅動、水冷盤式剎車、功率達3676KW（5000hp）的絞車。二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)2023/10/296二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)VARCO公司研制的齒輪傳動ADS絞車，四臺交流變頻電機驅動，氣推水冷盤式剎車，絞四最大功率達6000hp。

2023/10/297二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)參SSGD-750絞車：輸入4600馬力,提升6750KN,單齒輪傳動,四臺AC電機,能耗制動為主剎車,液壓盤剎為駐車和緊急制動使用,配自動送鉆,適用于陸地和海洋。2023/10/2982023/10/299二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)特SSGD—360絞車：單軸、單級齒輪、雙電機直接驅動，電機能耗制動，雙液壓盤式剎車。提升速度快、設計簡單、維修方便、體積小、重量輕。2023/10/2100二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

2、大型絞車的特點：①有直流驅動、也有交流變頻驅動,但發(fā)展趨勢是交流變頻。②不帶貓頭和撈砂滾筒。③均采用四象限控制。2023/10/2101二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)④盤式剎車僅用于停車制動與安全緊急使用。⑤進一步減小轉動慣量。2023/10/2102二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)⑥都帶自動送鉆裝置，備有應急動力。⑦配備起下鉆能量監(jiān)控系統(tǒng)⑧整個系統(tǒng)由計算機控制，采用遙控把操作。2023/10/2103二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)⑨系列產品組件通用化程度高。2023/10/2104二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

3、交流變頻的優(yōu)點：①重量體積減小。VARCO公司體積重量比常規(guī)絞車減少50%。②作業(yè)效率提高。起升提高16%，下放提高30%。采用自動送鉆，減少旋轉時間37%。③維護保養(yǎng)工作量僅為普通絞車的40%。④提高智能化水平。⑤提高作業(yè)質量。⑥降低作業(yè)成本。⑦減輕工人勞動強度。⑧工作更安全。⑨減少震動和噪音。AHD絞車的噪音僅為80dB。2023/10/2105二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)AHD750絞車主動升降功能帶來的好處：提高起下鉆速度、節(jié)約下隔水管和BOP時間延長鉆頭和鋼絲繩壽命井架重量減少省掉儲能器鉆井和完井作業(yè)可縮短等候的時間在半潛式鉆井裝置上可減少18天浮動鉆井船上可減少43天因升沉補償故障停機時間每年可縮短0.5天2023/10/2106二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)交流變頻絞車的新進展2023/10/2107二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)2023/10/2108型號1625-UDBEE-3000UDB2040-UDBEMagna1100額定功率hp3000300040003200kW2238223829832647公稱鉆深ft25000300004000040000m760091441219212192鋼絲繩直徑in1?～1?1?~1?1?~21?主滾筒914X1556914X15751066X1829(2000)X1600起升檔數(shù)4442總寬度m5486546772903640總高度m2997299634193106總長度m7874769697285520質量kg37933719553751376502023/10/2109二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

（三）新的單元技術和設備進一步發(fā)展頂驅

頂驅分液壓馬達、直流電機和交流變頻電機驅動三種驅動方式。是鉆井驅動方式的技術變革：傳統(tǒng)驅動方式—轉盤驅動方鉆桿—動力固定頂驅驅動方式—水龍頭驅動鉆桿—動力隨鉆桿移動

2023/10/2110二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

頂驅優(yōu)點：A、在起下鉆時，能及時循環(huán)、旋轉，將遇阻、遇卡事故降至最低，更適用于復雜井、水平井和大位移井，是深井、復雜地質條件井和科學探索井鉆井的有力武器。B、可實現(xiàn)立柱鉆井，提高作業(yè)效率和下套管速度。C、提高機械化程度，上卸扣、吊環(huán)擺動、旋轉全部液壓控制，減輕工人體力勞動。D、操作更安全。

國外油公司統(tǒng)計使用頂驅鉆井周期減少25-30%。2023/10/2111二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)2023/10/21122023/10/21132023/10/21142023/10/2115二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

交流變頻頂驅主要特點：A、高性能。可精確控制鉆井轉速和扭矩，提供更高的上卸扣扭矩。B、輕便。雙交流電機體積小結構緊湊，確保系統(tǒng)具有很好的機動性。C、維護費低。D、經濟性好。交流變頻電機及驅動系統(tǒng)的高效率，降低了鉆機燃料消耗，降低了作業(yè)成本，提高了鉆機整體經濟性。E、提高了定向井鉆井速度。F、安全環(huán)保性高。閉環(huán)液壓系統(tǒng)可以減少環(huán)境污染，鉆機搬運時，無需排放和添加液壓油。2023/10/2116二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)2023/10/2117二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

2、盤剎：National自86年推出盤剎，MH1990年推出了多盤整園剎車，Eaton1999年開發(fā)多盤整園式盤式剎車，CROWN在修井機上使用氣動鉗盤式剎車。

2023/10/2118二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)氣推水冷盤式剎車

2023/10/21192023/10/2120二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)ETAON公司開發(fā)的了氣推水冷盤式剎車，可用為輔助剎車，也可用為主剎車。它的特點：一是體積小，重量輕。二是剎車效果好。三是操作方便，容易實現(xiàn)自動化。2023/10/2121二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

常用液壓盤剎、氣推盤剎兩種。盤剎的特點：A、制動力矩大，響應快，工作可靠。B、去掉了帶剎剎把，司鉆操作輕便省力，避免了剎把反彈傷人，作業(yè)安全可靠。C、噪音減小，工作環(huán)境改善。D、控制精度高，易于遙控，為自動送鉆、鉆井智能化創(chuàng)造了條件。E、延長了剎車副的壽命，且更換易損件簡單方便，勞動強度低。2023/10/2122二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

3、鐵鉆工

MH、VARCO、NATIONAL-OILWELL等公司開發(fā)的鐵鉆工，質量性能進一步提高，大大減輕了工人的勞動強度，更容易實現(xiàn)自動化。2023/10/2123二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)2023/10/2124二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)4、井口操作機械化2023/10/21252023/10/21262023/10/21272023/10/2128二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

2023/10/21292023/10/21302023/10/2131NATIONALOILWELL自動排放系統(tǒng)2023/10/2132Varco鉆井操作機械化I2023/10/2133Varco鉆井操作機械化II2023/10/2134Varco鉆井操作機械化III2023/10/2135二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

5、大功率泥漿泵泥漿泵最高壓力52Mpa,最大輸入功率1838KW（2500hp)。2023/10/2136

六缸鉆井泵

最大輸入功率2400hp、最大沖次212rpm、最大排量65.25l/s

、最大壓力51.7MPa、重量32t。2023/10/21372023/10/21382023/10/2139二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)6、高效的固控設備2023/10/21402023/10/21412023/10/2142二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

（四）廣泛應用計算機技術，研發(fā)了新型控制軟件，實現(xiàn)智能化控制。2023/10/2143二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

1、

三維可視鉆井系統(tǒng)蘭德馬克圖形公司于2001年年底開發(fā)了一種三維實時鉆井可視化軟件（3D

Drill

View）。該軟件與地球模型相結合，可以將油井設計與實際井眼狀況進行直接對比，對來自油井的數(shù)據(jù)進行綜合分析和處理，快速準確地確定鉆井方案。另外，該軟件在對大量的地球模型和鉆井作業(yè)數(shù)據(jù)進行綜合分析的基礎之上，可以對鉆井作業(yè)進行知識管理，根據(jù)過去發(fā)生事故的經驗教訓，對現(xiàn)在的油井設計進行必要的修正。2023/10/2144二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)2、起下鉆能量監(jiān)控系統(tǒng)2023/10/2145二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

3、動態(tài)鉆井系統(tǒng)（數(shù)字司鉆）2023/10/2146二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)4、軟扭矩系統(tǒng)2023/10/2147二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)5、防鉆桿反轉系統(tǒng)2023/10/2148二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)

6、軟泵系統(tǒng)

2023/10/2149二、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)鉆井監(jiān)控屏2023/10/2150一、國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)TECHNOLOGY?

SafeandSecuredRemoteAccess?

RemoteDiagnostics?

DataTrending,RetrievalandArchiving?

InformationalReports(WebBased)?

AutomatedAlarms?

RemoteDesktopsharing

2023/10/2151石油鉆機及發(fā)展第一部分石油鉆機概述第二部分國外石油鉆機發(fā)展動態(tài)第三部分我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)第四部分石油鉆機發(fā)展方向預測2023/10/2152三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)

一、概況

49年，我國只有8個鉆井隊，從1907年到1949年的42年中，總計打了87口井，累計進尺38645米。

53年改造創(chuàng)建了上海大隆、上海第一、上海第二、上海第三石油機械廠。同年寶石劃轉到石油企業(yè)。56年蘭石開工建設。從建國到七十年初，我國石油勘探開發(fā)主要靠蘇聯(lián)的5Д、18等型號鉆機。2023/10/2153三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)1956年太原礦山機器廠仿制出我國第一臺1200米輕型石油鉆機。1959年蘭州石油化工機器廠制造成功3200米石油鉆機。2023/10/2154三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)

1974年根據(jù)“一機部”和“燃化部”的決定，我國自行研究、設計、制造成功“大慶I型”3200米鉆機，蘭州石油化工機器總廠在1978年以前就制造了239臺。累計生產600余臺，八十年代研制生了ZJ45型鉆機200余臺。2023/10/2155三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)

八十年代，我國引進羅馬尼亞F-320、F-250、F-300型鉆機200余臺，分布在四川、新疆、華北、大慶等油田和地區(qū)。同時引進了美國的一小部分5000米、7000米二手鉆機。2023/10/21562023/10/2157三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)1996年以來，南陽二機廠、荊州四機廠、廣漢宏華、上海三高、勝利高原、遼河遼寶等廠家從事鉆機的設計生產。到目前生產石油裝備的企業(yè)有５００多家，能提供關鍵技術裝備的有７０多家。隨著鉆機的大批量更新，帶動了我國鉆機制造業(yè)的全面發(fā)展，使鉆機及其配套設備的設計、制造水平和能力的大幅度提高。2023/10/2158鉆機廠商2000年2001年2002年20003年2004年2005年2006年2007年寶石32365353528966133蘭石國民油井1711181520183959廣漢宏華7161921359273100南陽二機

88959698130167130四機械廠11182213368613754上海三高3465841011勝利高原

10202635中油遼寶

1412中原總機廠

571010中油特車3345781012寶雞瑞通

13181920131615寶雞金鉆

4685大港中成

1大慶裝備制造

5101210合計731892352273004845785872023/10/21592023/10/21602023/10/21612023/10/21622023/10/2163集團公司各單位鉆機鉆探能力統(tǒng)計分表（國內）制表日期:2006-11-2５

序號鉆機類型總計1000m1500m2000m2500m3000m3200m4000m5000m6000m7000m9000m

小計8639967320130150981562710311大慶石油管理局105

4411825

49

4

2大慶油田公司41221828

3遼河石油勘探局112

62

1667116

4

4新疆石油管理局1086718

113143421215長慶石油管理局118

519

2839117

9

6四川石油管理局1091310

5121221828

7塔里木油田分公司6

6

8華北石油管理局102

6

1131823716

9大港油田集團公司50

1

1426

9

10吉林石油集團公司45

106

19323

2

11吐哈石油勘探開發(fā)指揮部66

1

761326

13

12玉門油田分公司1

1

2023/10/2164集團公司各單位鉆機鉆探能力統(tǒng)計分表（國外）制表日期:2006-11-2５

序號鉆機類型總計1000m1500m2000m2500m3000m3200m4000m5000m6000m7000m9000m

小計125118

1841846

29

1大慶石油管理局171

1

7

42

2

2大慶油田公司3

1

2

3遼河石油勘探局16

5

26

3

4新疆石油管理局18

16

25

4

5長慶石油管理局6

13

2

6四川石油管理局14

2

7

5

7塔里木油田分公司0

8華北石油管理局20

1

448

3

9大港油田集團公司8

14

3

10吉林石油集團公司5

1

22

11吐哈石油勘探開發(fā)指揮部18

2

9

7

12玉門油田分公司0

2023/10/2165三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)

二、研制開發(fā)了各種形式的鉆機

1、研發(fā)了交流變頻電驅動鉆機

2001年底，廣漢宏華生產了國內第一臺國產交流變頻鉆機---ZJ40DBS。第一次在國產鉆機上運用數(shù)字化，信息化，智能化平臺。

2023/10/2166三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)2002年9月，寶石研制了國產首臺ZJ70DB鉆機。

2006年4月，寶石成功研制國產首臺9000米超深井鉆機。

9000米鉆機的成功研制，打破了國外超深井石油鉆機的壟斷，將把我國海洋深水油氣田、大位移井及其它復雜油氣田、超深油氣藏的勘探開發(fā)提高到一個新水平，標志著我國在超深井石油研制生產方面取得重大突破。

2023/10/2167三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)2007年11月20日，12000米鉆機研制成功。及大地提升了我國石油鉆井技術在國際市場的競爭力，使我國陸地、海洋超深油氣藏勘探開發(fā)進入一個新領域，為叩開地質家們心馳神往的超深層油氣寶藏地大門，創(chuàng)造了極為有利的條件。2023/10/2168三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)絞車數(shù)字矢量控制能耗制動與起下鉆能量監(jiān)控游車防上碰下砸自動送鉆：恒鉆壓、恒鉆速、恒泵壓降轉盤扭矩限制與調控泵壓限制與調控數(shù)字化多參數(shù)觸摸屏調控、顯示、打印、儲存與遠程通訊鉆井工況與設備的監(jiān)視與管理2023/10/2169三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)2、開發(fā)了2000米、3000米、4000米車裝鉆機四機廠、二機廠的車裝鉆機采用雙發(fā)動機并車，可實現(xiàn)任一單機或并車工作，采用14×10底盤，絞車采用液壓盤式剎車，井架和底盤大梁采用特殊材料和結構，保證了可靠的強度和有效的減重。2023/10/2170三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)

四機廠、二機廠的4000米鉆機。采用成熟的雙發(fā)動機并車，可實現(xiàn)任一發(fā)動機單機或并車工作，采用14×10底盤，絞車采用液壓盤式剎車，井架和底盤大梁采用特殊材料和結構，保證了可靠的強度和有效的減重。2023/10/2171三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)

四機廠、二機廠3000米拖掛車裝鉆機。采用雙柴油機并車、雙輪四橋專用半掛底盤。適用于3000米以內油氣井鉆井作業(yè)。2023/10/2172三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)

3000米低溫鉆機是根據(jù)低溫使用環(huán)境，對金屬結構件、橡膠件、電器原件、信號原件、流體介質、制造工藝開發(fā)而研制的鉆機，適合-45℃使用。2023/10/2173三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)

四機廠2000米煤層氣車裝鉆機，采用三節(jié)井架，將整車長縮短了30%，使轉彎半徑更小。采用重負荷車橋和越野輪胎，越野能力強，適合丘陵、山區(qū)的路況行駛。適用國內煤層氣開發(fā)，也適用于山區(qū)油氣田的鉆井作業(yè)。2023/10/2174三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)

二機廠的SupperRig鉆機:

鉆臺直接安裝在掛車的尾部,為一車運輸,鉆桿盒與貓道全采用液壓操作,降低了勞動強度,并大大提高了工作效率,整機移運性好、移運車次少、操作簡便。2023/10/2175三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)3、大模塊鉆機寶石GW1000型4000米鉆機：主機分為前、后兩大模塊，搬家時不需拆掉只須拆掉前、后臺底座間的連接銷就可分別整體拖走。

A、整機的搬家車次20車。

B、車為內變速全密封絞車，全磨擦離合換檔。

C井架采用低位安裝，整體液缸起升Ｋ型伸縮式。2023/10/2176三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)

四機廠的大易5000米鉆機：是四機廠新一代電驅動概念鉆機，采用獨特的全拖掛塊裝結構，可快速拆裝、移運，無需吊車即可完成主機的拆卸、安裝和拖掛移運，使模塊更大、更容易搬遷的鉆機概念在該鉆機中得以體現(xiàn)。2023/10/2177三、我國石油鉆機發(fā)展動態(tài)二機廠的20K、30K、40K型鉆機2023/10/