现代石油钻机新发展

1、现代钻井机械新发展钻机是石油钻井用的成套重型机械设施，是油田上各样机械设施中最大、最重并拥有不能够或缺重要作用的装备。能够绝不夸张地说，钻机是油气田的设施之王。跟着石油工业的发展，钻机也在不停发展，钻井能力愈来愈强，功率愈来愈大，传动愈来愈先进，机械化、自动化程度愈来愈高。为了适应浅海、海滩、荒漠和丘陵等不同样地带油气藏的勘探和开发，美国、德国、法国、加拿大、意大利、墨西哥和罗马尼亚等国先后开发可各样种类的石油钻机。此中美国的钻机技术和销售业绩在世界上稳居首位，因此与国际技术接轨，其实是与以美国为代表的钻机技术及API规范接轨。近来几年来外国钻机在传动方式和构造形式方面发展很快，沟通变频电驱动

2、已经广泛使用，顶驱发展也十分快速。一、沟通变频电驱动石油钻机（AC-GTO-AC石油钻机）沟通变频电驱动石油钻机是外国新发展起来的一种先进的电驱动石油钻机。这类钻机在知足石油钻井工艺要求方面拥有现用机械驱动钻机和沟通电驱动钻机无可比较的优胜性能。1核心技术沟通变频调速技术沟通变频调速技术是一种波及电动机理论、自动控制理论、电路拓扑理论、电力电子技术、微电子及计算机技术的综合性交叉技术。专家以为沟通变频电驱动钻机是现代高新技术与石油钻井机械的有机联合，拥有兴盛的生命力，是现代石油钻机的发展趋向。2发展状况早在1994年National企业生产了一台TAed000型沟通变频驱动绞车。该绞车由1台2

3、210kW沟通变频电动机经过一个两速齿轮箱直接驱动绞车，省去了传动链、离合器、带刹车、超越离合器及电磁涡流刹车。其上装备的盘式刹车仅作为停住钻柱和紧迫刹车使用。司钻经过计算机遥控钻机工作，可自动控制游车上、下行程，自动钻进及自动实现绞车各样保护。因为上述设计大大减少了绞车的空间尺寸及质量，使沟通变频驱动绞车在海上获取广泛应用。今后，外国钻机承包商纷繁发展AC-GTO-AC石油钻机。）1997下半年至1998年9月，英国北海油田的很多海上平台采纳了沟通变频石油钻机，并且把很多平台的直流驱动装置改造为沟通驱动。）1998年上半年，ALSTON在英国的子企业CEGELECBAUTAILDIVISIO

4、N就承接了斯伦倍尔石油企业5套石油钻机，同时还负责对北海平台AC-SCR-DC钻机进行改造。）在TA-3000绞车基础上，TPC企业于2000年推出了包含动向钻井系统、扭矩安全系统、泵同步系统、起下钻能量监控系统、防倒扣系统在内的智能化电驱动钻机，是采纳信息技术对传统电驱动钻机改造的模范。3突出特色1）钻机的绞车、转盘可实现无级变速，调速范围宽；能以极低的速度恒扭矩输出，对井下钻具的事故办理、侧钻、修井、小钻井液排量作业、精选参数钻井作业十分有利。2）可使电动机的短时增矩倍数达1.5-2以上，大大提高了钻机的提高能力和办理事故的能力。3）因为拥有恒功率宽调速特色，故可大大简化钻机的机械构造。4

5、）拥有限制钻盘钻速扭矩功能，可防备钻具或机件扭断。5）沟通变频技术对电机拥有安全保护功能。6）负载功率因数高，凑近于1，拥有软起动功能，可降低供电电源的容量。7）在带载状况下，可安稳启动、制动和调速；在下钻时，可实现对电网能量反应，减少制动装置耗费，节俭能源。8）沟通电机体积小，单机容量大，价钱廉价，没有碳刷换向器，不需制成防爆型，保护开销低，使用安全靠谱，易于操作管理。9）简单实现钻机的自动化、智能化和对外界变化的自适应控制。10）安装、拆卸、乔迁方便灵巧。二、激光石油钻机据资料介绍，美国计划在本世纪使用激光钻井技术。美国芝加哥天然气研究所（GRI）与美科罗拉多矿业学院、麻省理工学院、雷克伍

6、德企业、菲利普斯企业及美国空军和陆军合作，联合张开了一项激光钻机的研究计划。该项计划实验室研究中使用了美国国防部星球大战计划开发的两台兴盛、有效高能的激光器：1、中红外高级化学兆瓦级激光器(MIRACL)菲利普斯企业利用该激光器进行钻孔试验，激光束在1秒钟内可穿透600毫米厚的砂岩-页岩-砂岩夹层，其穿透速度最少是当前常例钻机的100倍。2、化学氧化碘激光器（COIL）该激光器用于深度超出4500m的钻井和完井，能够解决井控、侧钻和定向钻井等问题。特色：精度高，范围大，拥有很高的输出功率，并能在光纤中耦合，且成本低。合用：钻很深的油气井GRI专家以为，对激光钻井的研究，将促使井下激光钻井机械、

7、钻常例井和小井眼钻机的激光钻头、激光射孔工具、侧钻及定向激光钻具的发展。GRI的主要负责人理查德帕克说：激光钻井将使21世纪的石油天然气钻井发生革命性变化。激光钻机将象20世纪初的旋转钻井代替顿钻同样带来完好的技术打破。激光钻井技术的优点：降低钻井成本；提高机械钻速；改良井控；减少钻机均匀工作天数和起下钻时间；减少磨损；能够精准地控制井眼；可在井眼四周形成一层坚硬的玻璃化外皮；最大限度地减少或撤消齐心套管。三、新式液压石油钻机进人20世纪90年月以来，跟着大功率液压元器件靠谱性的提高，特别是比率插装阀技术水平的提高，挪威MH企业采纳其专长的液压技术，推出了全液压驱动的绞车、转盘、钻井泵。与此前

8、已推出的全液压顶驱、管子排放系统、液压机械手及天车型液压升沉赔偿器，构成了大海钻机的机械化、智能化操作系统。1、构成双作用液压缸、游动轭（轭主体、4个直径为2.8m的滑轮、2个导向座）、提高钢丝绳（8根长度固定、平行摆列，一端接顶驱装置，一端接钻台上的均衡器总成）、均衡器总成（赔偿液压缸动作的不均衡）、液压缸导向架、顶部驱动装置、液压系统等零件。2、优点与机械驱动比较，液压驱动有着显然的优势。（1）重量大大减少；（2）赞成钻台台面高升，但其实不影响总重量和重心，还可将钻杆立根盒移到钻台下面；（3）钻台载荷能力大，能支撑两个长液缸和转盘；（4）钻杆提高和排放都放在钻台上的槽里，此槽还拥有鼠洞功能

9、；（5）敞开取放钻杆，并可将立根盒排在钻台两边。比方，一台MH-500-20绞车输入功率为19852940kW，质量为30.8t，而National企业与其相当输入功率为2210kW的绞车（1625UE）质量为37.93t。一台输出功率为1420kW液压钻井泵质量为8.7t，仅为常例三缸泵的1/3。挪威MH企业近来生产的用液缸直接提高钻具，代替传统功能的绞车，将其装备在钻深能力为10000m的半潜式钻井平台上。液压驱动拥有运动方式变换简单及体积小、质量轻的优点，在大功率液压元器件靠谱性提高的状况下，在对钻机体积、质量要求严格的场合，如海上平台及高移运性钻机上成为一种发展趋向。四、连续柔管石油钻

10、机连续柔管（CoiledTubing），又称挠性管或软管，简称CT，是一种高强度连续制造的钢管。当前制造的连续长度已达914.47620m。1、发展进度世纪50-70年月，外国开始研制软管钻机并应用连续管钻井技术钻井，而连续管钻井技术真实应用在工业上始于上世纪90年月初。近几年连续管钻井技术发展较快，在钻机、钻具、钻井液设计和钻井理论等方面都有很大的进展。这些新进展使连续管钻井技术向成熟化迈进了一大步，并进一步拓宽了连续管钻井的服务市场。2003年，全球用连续管打了7000口井，每年约递加750850口。用连续管打井最多的国家是加拿大。多半井是精巧钻井企业打的，该企业拥有11台连续管钻机，年钻

11、井能力为5001000口。据3000口井的统计，加拿大常例钻井的成本为43美元/ft，而连续管钻井的成本为33美元/ft。其他，2002年加拿大用连续管对800口井的3200多层进行了压裂作业。美国利用连续管钻井的数目不到钻井总数的1%。此中阿拉斯加地域利用连续管钻井的数目最多，约占总钻井数目的4%。在阿拉斯加，连续管侧钻井的成本为利用常例钻井技术钻新井的1/3。而在美国的当地48州，用连续管共打了300口井。2、连续柔管钻井技术的优胜性（1）节俭开销，与常例钻机钻井比较可节俭25%40%。2）节俭钻井时间，加速钻井速度，缩短钻井周期，防备了因接钻杆可能惹起的卡钻、井喷等事故，提高了钻井作业的

12、安全性。（原由：在正常钻井中不用停泵接钻杆，在起下钻过程中可连续循环钻井液）3）可内置电缆，改良信号的随钻传输，能够实现随钻丈量和闭环钻井。4）对老井重钻、加深钻或侧钻作业中，因柔管直径小可在不拿出油管等设施的状况下面采边钻，节俭作业开销5）在欠均衡钻井作业中，可保证井下素来处于欠均衡状态，保证作业安全，减少钻井液漏失，防备地层伤害。6）井场占地面积小，特别合适于大海平台，地面条件受限制的边远地域勘探和边沿油田开发。7）因为柔管尺寸小，特别合适钻小井眼井。8）井场所面设施占地少，钻井荒弃物少，噪音小，有利于环境保护。9）钻井设施安装、拆卸、搬运相对简单快速。连续柔管技术的应用还遇到一些要素的限

13、制。当前的连续柔管作业机还只好用于钻井，而钻井先期的准备阶段、下套管、下尾管、完井等都要用常例钻机。井眼尺寸小；连续柔管自己寿命较短。3、连续柔管钻井系统的构成包含作业机及其协助装置、循环系统等地面设施、连续柔管和井下工具。（1）连续柔管作业机连续柔管注入头（牵惹起下设施）：战胜浮力和摩阻力将柔管下入井筒内；悬挂连续柔管并控制其下放和提高速度；底部装有载荷传感器，在控制台处显示柔管柱重量和提升力。卷筒：用于绕连续柔管，筒芯直径大小取决于要卷绕的柔管直径和长度。（2）连续柔管资料：碳钢（482.58MPa）、调质合金钢（551.5MPa）、钛钢（967MPa）、玻璃纤维、碳素纤维3）井下钻具组合

14、连续柔管钻井用钻头、井下动力钻具、钻铤与丈量仪与常例钻井所用的同样，但连续柔管接头、定向工具、紧迫断开接优等则是专门设计的工具。连续柔管接头用于联接连续柔管和井下工具组合，并防备井下钻具振动冲击对连续柔管造成伤害。紧迫断开接头的作用是：当钻头或钻铤在井眼中卡住时，能使连续柔管与井下钻具断开。4、近来几年来连续管钻井技术和设施的最新进展1）数据和动力传输热塑复合连续管壳牌国际勘探和生产企业研制出数据和动力传输热塑复合连续管。这类连续管由热塑衬管和环绕在外面的碳或玻璃热塑复合物层构成，并把光导纤维或铜导线埋在复合连续管的管体中。这类动力和数据传输连续管可负荷1.5kV的电压，输出功率为20kW，输

15、出距离为7km，耐温为150。2）增添连续管钻井位移的新工具大位移技术企业研制成功降摩阻器。降摩阻工具是一种由机械阀驱动的双作用液压缸，这类降摩阻器可使钻具进行微小的来往运动。使用时把降摩阻器连结在钻具总成的上方。在降摩阻器的作用下使连续管产生纵向振动。活塞长度为50100mm，振动频次为28Hz。产生振动的钻井液排量与活塞的长度成反比，一般为100150L/min，使用旁通阀后可使排量大幅度上涨。3）混淆钻机继TuboscopesCT/PC企业企业研制出混淆钻机后，贝克休斯企业也研制出混淆钻机。这类钻机在修井和安装套管时能够接单根。混淆钻机拥有自动控制系统。贝克休斯企业的混淆钻机为模块构造，

16、因此简单乔迁并且井场占地面积小。钻机装备了密闭的钻井液循环系统，能够使用常例的钻井液进行欠均衡钻井。（4）威德福企业的连续管钻井马达系列威德福企业为发展连续管钻井技术，近来研制出连续管钻井马达系列（CTDR马达）。系列中包含21/8in、23/8in、27/8in和31/8in连续管钻井马达。这些马达的共同特色是能够增添钻压，进行磨铣和钻井作业。其他这些马达的输出功率大，钻速高。连续管钻井马达系列的问世使连续管钻具在尺寸、规格和性能上趋于圆满。为连续管在钻井领域的应用和推行拓宽了道路。5）贝克休斯企业的CoilTracR系统贝克休斯企业研制出的CoilTracR系统是连续管钻井和谈论系统，它把

17、LWD和闭环自动导向联合在一同。能够钻23/431/2in井眼。（6）斯伦贝谢企业的连续管赔偿系统斯伦贝谢企业经过2年的努力研制成功CTTComp连续管赔偿系统。在海上作业时期，CTTcomp连续管赔偿系统能赔偿井口的水平易垂直运动，能够保护井口免受冲击和磨损。CTTComp连续管赔偿系统的安装速度快。CTTComp连续管赔偿系统可用于筒式平台和张力腿平台。据Spear&Associsates企业统计，除俄罗斯和中外国，当前投入服务市场的连续管钻机为800多台。而这些连续管钻机主要为美国和加拿大的一些大的技术服务企业拥有，此中斯伦贝谢企业拥有200台，哈里伯顿企业为105台。表1是美国和加拿大

18、一些大石油技术服务企业拥有的连续管钻机数目。五、套管石油钻机套管钻井是一种崭新的钻井工业技术，被誉为是21世纪的前沿钻井技术之一。与套管钻井工艺相当套的套管钻机撤消了常例的钻杆，用套管代替钻杆进行钻井。1、发展状况1995年，Tesco企业开始研制套管钻机，并于1998年6月用新式的套管钻机成功地进行了钻井试验，并获取两项美国专利。2、构造特色安装在拖车上，采纳电液驱动的顶驱装置，经过套管传达扭矩，并带动安装在套管底部钻具组上的钻头旋转钻进。钻头固定在一个专用钻具组的前部，钻具组锁定在套管的底部，并用钢丝绳与钻台上起下钻头的专用绞车相连，当需要改换钻头时，将锁定装置翻开，利用绞车将钻具起出，改

19、换新钻头后再用绞车将钻具送入井底，锁定在套管的底部，操作特别方便快速。钻机的钻进过程也就是下套管的过程，套管下到井里不再提起，完钻后即可进行固井。3、优点1）简化了钻机构造，减小了钻机尺寸，降低了钻机成本，钻机更轻快，且简单操作和乔迁。2）节俭了大批的钻井管材，节俭了大批与钻杆、钻铤相关的采买、运输、查验、保护和改换的开销。3）采纳钢丝绳起钻，比传统的钻杆起钻快5-10倍，减少了起下钻时间。4）因为套管从头至尾留在井内，大大减少了地层膨胀、井壁坍塌等不测事故的发生，并且不再有抽吸作用和压力颠簸，进而使井控状况获取大大改良。5）套管钻机钻井在起下钻或测井时，可连续循环钻井液，防备钻屑积聚，减少卡

20、钻和井涌发生。6）套管钻机钻井，能够使钻井液水力参数、环形空间上返速度和冲洗井筒的状况获取大大改良。7）可降低钻井成本，据预计，一口井深3000m的井，与常例钻机钻井比较，所需要的开销可节俭30%，其经济效益十分显然。六、细井筒石油钻机外国研究细井筒（小井眼）钻井的技术比较早，但这一钻井技术真实惹起世界石油界的广泛关注和对小井眼钻机的技术开发仍是近十来年的事。世界产油国家都面对已开发油田的老化，进而致使可采储量降落的场面。众多边沿油田多属低浸透油藏，美国能源部主动出头组织、资助细井筒钻采工艺的研发，这的确是一项寓意深远的科技决讲和能源发展战略。美国能源部预期，这套正在发展、改良和深入的工艺，将

21、有望用于经济地开发美国当地节余557.5亿吨石油资源，此中有298.6亿吨石油资源埋深不到1524米，正是这套工艺适应的油藏开发深度目标。1、细井筒定义对于细井筒的定义，当前各国还没有统必定论，美国细井筒的定义是：对直井来说，全井90%以上井筒的直径小于7in或70%的井筒直径小于5in的井称为细井筒井；对于水平井来说，水平段井筒直径小于6in的井称为细井筒井。细井筒钻采工艺则是指以连续柔管技术装备为中心发展起来的一套集钻井、测试、采油等功能装备和技术于一身的集成技术。2、构造特色细井筒工艺设施所有安装在一台双排轮的拖车上，由一台标准货运汽车牵引，连续柔管环绕在滚筒上，在连续管的端部连结马达、钻头或井下工具。3、优点1）减少资料耗费和经费支出；减少钻屑和场所；提高钻井和起下钻速度；2）可减少钻机的体积和重量，节俭钢材，减少拆装、修路、运输等开销；整个系统占有空间只有常例钻机的1/20，重量为一般钻机的1/10，成本不到标准钻机的90。3）可大大减少在高风险、高成本作业状况下的资本投入；可发现老油层下面的