中国石油钻机发展现状分析

1、 HYPERLINK /zxtpp o zxtpp的空间 /zxtpp 小楼一夜听春雨 HYPERLINK /zxtpp 主页 HYPERLINK /zxtpp/blog 博客 HYPERLINK /zxtpp/album 相相册| HYPERLINK /zxtpp/profile 个人档档案 | HYPERLINK /zxtpp/friends 好友 查看文章国内石油钻钻机发展展现状分分析2007年年07月月16日日 星期期一 009:55220 世纪纪90年年代以来来，我国国生产石石油钻机机的主要要企业兰兰州石油油化工机机器总厂厂、宝鸡鸡石油机机械厂及及兰州石石油机械械研究所所、大庆庆钻井

2、二二公司、江江汉第四四石油机机械厂等等单位， 根据油油田的要要求和境境外石油油勘探开开发的需需要及119955年，原原中国石石油天然然气总公公司胜利利油田石石油钻机机方案定定型会议议关于我我国20000mm及以下下级别钻钻机，要要大力提提 高轻轻便性和和移运性性，30000mm及以下下级别钻钻机，发发展机械械驱动钻钻机为主主，45500mm级别钻钻机，发发展电驱驱动和机机械驱动动两种型型式的钻钻机，660000m及以以上级别别的 钻钻机，发发展电驱驱动钻机机为主的的意见，先先后研制制出各种种型式的的石油钻钻机约225个品品种。其其中ZJJ20(25)JD型型、ZJJ20JJ型、ZZJ322J型

3、(正车减减速器传传动 型型)和ZZJ600L型钻钻机已在在19993年中中国石油油设备协协会钻采采机械专专业委员员会组织织的国内内外技术术发展水水平跟踪踪与分析析“石油油钻采设设备”中中进行了了全面介介绍，本本书只 介绍上上述4种种型式钻钻机以外外的各种种石油钻钻机的型型式与基基本参数数和性能能特点。220世纪纪90年年代我国国新研制制的石油油钻机。1ZJl0B型石油钻机该钻机是宝鸡石油机械厂为开发浅层油区于1998年设计制造的一种轻便钻机。它适用于石油、天然气、煤层气及地热井的勘探开发和油田修井作业。该钻机 采用液力传动方式，无级讽速，功率利用率高；柴油机与变矩器匹配合理，使钻机的技术性能有

4、较大提高；为适应快速搬迁的要求，传动部分分为两大块，转盘、绞 车、变速箱为个运输单元；液力变矩器和柴油机为一个运输单元，搬迁费用少，钻井成本低。2ZJl5X型石油钻机该钻机是宝鸡石油机械厂1995年完成的国家级火炬计划项目和重点新产品，是我国研制的第一台斜井钻机，同年通过原中国石油天然气总公司组织的技术鉴 定。与会专家认为ZJ15X斜井钻机的研制成功填补了国内空白，达到20世纪80年代同类钻机的国际先进水平。该钻机为车载式，具有良好的移动性，可钻与 水平成4590的斜直井，又是打浅层水平井的理想装备。该钻机采用了液压控制的机械手、扶正器、防喷器吊架、加压装置、井架起升、底座调平、气控变 挡、气

5、动卡瓦和液压顶部驱动等多项80年代国外钻机行业的先进技术，钻机转速和扭矩均可无级调节，具有倒划眼、起下钻及下套管循环钻井液的功能，大大改善 了钻井的特性，处理故障能力强。3ZJll5型石石油钻机机该该钻机是是一种车车装设备备，又称称ZJll5型钻钻机车，是是江汉第第四石油油机械厂厂19996年在在系列修修井机的的基础上上，根据据油田用用户的要要求研制制而成的的。19997年年获国家家经贸委委颁发的的国家级级新产品品证书。该钻机主要由108自走底盘车、角传动箱、绞车及其刹车系统、刹车冷却装置、型两节伸缩式井架及45游动系统、死绳固定器及压力传感指重装置、 转盘传动系统、液压绞车、钻台、气动卡瓦及

6、司钻控制的液气路、电路系统等组成。具有整车布置合理，传动平稳，动力性好，移运灵活和起下钻速度快等特点，该 车还采用了转盘防反转国家专利技术，整机性能处于国内领先水平，是1500m井深钻井作业的理想设备。4ZJ20B型石油钻机该钻机是宝鸡石油机械厂生产的配有多循环圆液力传动变速箱的新型钻机。液力变速箱由涡轮变矩器、偶合器、摩擦离合器等组成。该变速箱集减速、变速、分 动于一体，传动柔合，实现了无级调速，可根据外界载荷自动调速，并具有手动、微动控制功能，可最大限度地满足科学钻井的需要。液力变矩器具有反转制动功能 和变加速的特点。钻机起动平稳、工作可靠。ZJ20B型钻机1996年通过中国石油天然气总公

7、司技术鉴定。与会专家一致认为，该种传动型式在钻机上属首次采用，达到了国内领先水平。5ZJ 20DY型石油钻机该钻机是宝鸡石油机械厂1998年研制成功的新型电液驱动钻机。主机采用大功率交流电动机与多循环圆液力传动变速箱联组驱动型式，电力特性与液力特性 匹配合理，实现无级变速。绞车刹车装置采用全液压盘式刹车，钻井泵采用柴油机加液力变矩器的驱动型式。配备了井口机械化工具，采用了钻井参数数显技术。该 钻机节约能源，减轻劳动强度，钻井效率高，可适应先进钻井工艺的要求。6GWM1000型石油钻机该钻机是宝鸡石油机械厂与中油长城钻井公司联合研制的用于沙漠地区钻井的拖挂式整体移运钻机。采用模块化设计。主机分为

8、前后两大模块，分别装有重载沙 漠轮胎，脱开前后两块，即可用牵引车拖动行驶，整体移运性好。K型伸缩式井架采用低位安装，井架整体采用液缸起升，上段采用钢丝绳伸缩；底座为两大模块组 成的车架式结构，设有液压调平和机械千斤顶调平装置；该钻机还采用了全摩擦离合器换挡密封绞车、整体密封式并车箱和翻转链条箱等新技术。GWM1000 型钻机填补了国内空白，1999年8月通过了出厂验收。7ZJ32J改型石油钻机1996年年，兰州州石油化化工机器器总厂根根据胜利利油田石石油钻机机方案定定型会议议的意见见，对原原开发的的窄V带带32000m钻钻机进行行了改型型。改型型后：原原钻机的的钻台升升 高；绞车从从钻台上上降

9、低到到后台的的底座上上；提高高了柴油油机的使使用转速速和功率率；增加加了可使使钻井泵泵正转的的正车减减速箱；在配套套方面更更加灵活活多样。改型后钻机的主要特点是：(1)钻台由原来的45m增加到6m，便于井口安装防喷器；块装结构；井架可低位安装。(2)绞车从钻台改在后台lm高的底座上，吊装安全；动力爬台采用万向轴，安装找正方便。(3)绞车型式可选6挡绞车或气胎离合器换挡的4挡绞车；动力输入可选万向轴或链条传动。(4)猫头绞车与转盘变速装置采用万向轴连接，是否配备猫头绞车可由用户自选，且不影响转盘变速。(5)提高了柴油机使用转速和功率；动力通过正车减速箱输出，使泵正转。(6)传动并车后效率更高，钻

10、井泵能获得更多功率。(7)转盘传动装置埋于钻台平面以下，可使井口操作范围大和平坦安全。8ZJ32L型石油钻机ZJ32L型石油钻机，20世纪90年代以来我国共研制出3种。1)ZJ32一SLl型钻机该钻机是1995年由兰州石油机械研究所与胜利石油管理局共同研制成功的，其主要特点是：(1)钻台高4.5m，机房底座高0.5m，绞车不上台，安放在lm高的井架底座上。(2)3台柴油机采用窄V联组皮带并车，重心低，运转平稳。(3)采用液压盘式刹车。从数口深度超过3200m的钻井实践证明，液压盘式刹车安全可靠，能顺利完成接单根、送钻、起下钻、下套管、甩钻具等各项作业。 对超过3200m深的井，刹车优点更为突出

11、。胜利油田32179队在钻完4口井后检查，刹车盘磨损量很小，刹车块仍可继续使用。(4)绞车为3轴密闭绞车，低位安装。由于采用了液压盘式刹车，司钻可坐在司钻室内远距离操作。由于用操作手柄代替了带刹车的刹把，故不仅改善了司钻的工作环境，而且也减轻了司钻的劳动强度。(5)取消了猫头轴，井口操作全部机械化，减轻了钻井工人繁重的体力劳动，保证了井口作业安全可靠。(6)从传动机组到绞车的传动链条，由独立的上台传动装置和两根万向轴代替，传动转盘的链条由转盘角传动箱和万向轴完成，故减少了搬家和安装链条拆装的麻烦。(7)井架为型前开门结构，水平安装，整体提升，四腿着地，无绷绳。(8)与大大庆一1330型和和ZJ

12、445J型型钻机相相比，柴柴油机及及传动机机组调转转1800安装装，实现现了钻井井泵正转转。该钻钻机申报报了6项项国家专专利， 它们分分别是：石油油钻机上上台传动动装置（专专利号：9422412237.0）、石石油钻机机转盘传传劫装置置（专专利号：9422412236.2）、剖剖分式径径向气胎胎 离合合器（专专利号：9522335587.5）、石石油钻机机绞车爬爬台角度度调节装装置（专专利号：95223466230）、石石油钻机机井架人人字架 (专利号号：955234462222)、石石油钻机机井架调调节装置置（专专利号：95223466214)。2)ZJ32L(宝)型钻机该钻机是宝鸡石油机械

13、厂1996年完成的国家级火炬计划项目和重点新产品，是一种新型液力传动链条并车钻机，同年通过原中国石油天然气总公司技术鉴 定。与会专家认为，该钻机在传动方案与结构设计方面有创新，达到国外90年代初同类钻机的先进水平，填补了国产3200m液力传动链条并车钻机的空白。钻 机的全摩擦离合器换挡绞车等3项技术获国家专利(专利号为：ZL93208592X)。该钻机的主要特点是：(1)钻机采用模块化的总体结构，传动由动力机组、整体密封的链条并车箱、低位安装的全摩擦离合器换挡绞车、转盘驱动箱、钻井泵和转盘等10大模块组成。(2)各模块间采用万向轴连接并传递动力。(3)动力机组与液力变矩器匹配合理，起动平稳，传

14、动柔和；对柴油机有过载保护作用。3)ZJ32L(兰)型钻机该钻机是兰州石油化工机器总厂1997年研制成功的一种3200m中深井机械驱动钻机。用114mm钻杆井深可达4000m。钻机的主要技术性能特点是：(1)钻台高6m，安装井口防喷器空间大，提高了钻井的安全性。(2)绞车位于后台1.1m高度的底座上，低位吊装方便安全。(3)绞车采用极为方便的气胎离合器换挡。(4)全封闭整体式链条箱并车，搬家不用拆装链条，密封可靠，减少工人劳动，节约搬家时间。(5)柴油机、并车传动、绞车、猫头绞车装置、转盘、钻井泵等机组间采用万向轴联结，安装找正方便。 (6)可提供万向轴和联组窄V带两种方式驱动钻井泵，用户可根

15、据需要任选。 (7)在钻台上是否配置猫头绞车装置和是否带描沙滚筒，均由用户自选。9交流变频电驱动石油钻机交流变频电驱动石油钻机的出现及其明显的优越性能，引起了国内外石油界的广泛关注。90年代以来，我国的科技人员和有关单位积极开展了把交流变频调速 技术用于石油钻采设备电驱动的试验研究工作。1996年和1998年，有关单位与辽河、胜利等油田合作，成功地对ZJ20钻机的绞车、转盘、钻井泵、 80t修井机和电动潜油泵进行了变频改造与交流变频电驱动试验。在上述实践的基础上我国先后研制成功下述3种机型的交流变频电驱动石油钻机。1)ZZJl55D型石石油钻机机该该钻机是是大庆钻钻井二公公司19998年年研制

16、成成功的一一种交流流变频电电驱动石石油钻机机。由于于采用了了先进的的交流变变频技术术，钻机机实现了了两挡无无级调速速，克服服了直流流电驱动动 钻机机电刷易易磨损和和维 护护困难的的缺点，提提高了钻钻井作业业的自动动化水平平；改善善了司钻钻的工作作条件，钻钻台上设设置了司司钻房，取取消了刹刹把，采采用了液液压控制制；井口口配备了了小型机机械化工工具，减减轻了 工人的的劳动强强度，提提高了钻钻井作业业的安全全性，该该钻机投投入使用用以来已已钻井220多口口，平均均井深111000m，大大大缩短短了钻井井周期。22)ZJJl5DDB型石石油钻机机该该钻机是是宝鸡石石油机械械厂19998年年研制生生产

17、的我我国第一一台浅井井数控交交流变频频钻机。钻钻机采用用交流变变频装置置控制电电动机实实现对钻钻机的驱驱动；采采用了西西门子的的矢量 控制系系统和4400kkW的变变频电动动机，频频率范围围为084HHz；电电动机输输出动力力经变速速箱后一一路通过过链条传传动和气气胎离合合器驱动动绞车，另另一路通通过转盘盘过桥轴轴及万 向轴驱驱动转盘盘。ZJJl5DDB钻机机实现了了恒功率率无级调调速和编编程控制制，还能能将下钻钻过程中中的势能能反送到到电网，节节约能源源，并取取代电磁磁涡流刹刹车和水水刹车，底底座采用用块装整整拖结构构，搬迁迁快，安安装方便便。3)ZZJ40022250DDB石油油钻机该钻钻

18、机是兰兰州石油油化工机机器总厂厂、辽河河油田、北北京东昱昱电器公公司等单单位于119999年8月月共同研研制成功功的我国国第一台台中深井井交流变变频调速速电驱动动石油钻钻机。该该钻机与与机械驱驱动钻机机和ACCSCCR113(33钻机相相比具有有以下特特点：(11)该钻钻机采用用交流变变频数字字化电传传动系统统，功率率因数高高，变频频范围宽宽，过载载能力大大。(2)调速精精度高，在在基频以以上可恒恒功率无无级调速速，在基基频以下下可恒扭扭矩无级级调速，能能更好地地满足起起下钻和和钻井工工艺的需需要。(33)所用用交流变变频电动动机没有有碳刷换换向器，运运行时无无电火花花，不需需制成防防爆型，对

19、对高压油油气井和和欠平衡衡钻井更更安全可可靠，且且维护费费用低，容容易操作作管理。(4)转盘转速和扭矩易于控制，能有效地提高钻井质量，减少井下事故，保护钻具。(5)采用数字控制技术，可靠性高，自诊断和保护功能强，维修方便，易实现自动化控制。(6)电传动系统配置3台主发电机组(自动并网)和一台不并网的辅助发电机组，当搬家到新井位时，辅助发电机组提前到达新井场，以供钻机安装与生活等方面的用电。(7)变频系统配置4台变频调速控制柜，利用一拖一方式，分别驱动和控制绞车(转盘)及两台钻井泵，其中一台钻井泵控制柜可切换到驱动绞车的任一台电 动机，提高了系统的可靠性；变频系统采用数字控制、微机控制、微机监控

20、，并设有声光信号、控制信号、运行菜单及各种故障显示。 (8)马马达控制制中心对对交流母母线的电电力进行行分配，实实现对所所有交流流电动机机(主机机的除外外)、照照明系统统、生活活设施及及其他交交流用电电设备的的控制。(9)供供气系统统采用螺螺杆压缩缩机，冷冷冻式干干燥器，并并设有气气电自动动控制装装置，可可使压缩缩机自动动启停。供供油系统统采用过过滤密闭闭输送。(10)所有电缆、管汇采用模块化设计，电缆、油、气、水、蒸汽等管线均铺装在成组的管线槽内，搬家时只需拆开槽间软管接头，即可模块化运输。(11)钻台和电缆铺设设计，可满足纵向打丛式井的要求。(12)采用双升式底座，可实现井架及台面设备低位

21、安装与模块化运输。(13)由于配备了两用水龙头和小鼠洞卡钳，故接单根方便省力。(14)绞车采用的是开槽滚筒，可改善缠绳性能，延长钻井钢丝绳的使用寿命，绞车还配有电磁涡流刹车，下钻平稳，省力，并能延长刹车轮辋的使用寿命。(15)1钻机包括主机、动力机组、变频系统、马达控制中心、油气水装置与管汇、钻台小型机械化、钻工房、钻杆架及其他辅助设备等共计45项。由于配套齐全，动力系统功率配备充足，钻井液固控系统配置容量大，故该钻机具有较强的自持能力。(16)井架、底座、天车、游车、大钩、水龙头、转盘、钻井泵等设备均按API规范设计，并打有API会标。故整台钻机标准化程度高，可满足国内外石油勘探开发的需要。

22、该钻机于1999年9月正式运往辽河油田进行工业试验，到2000年3月9日，顺利完成两口2550m定向井和一口3000m评探井的钻井任务。由于 该钻机的优越性能，在三口井的钻井过程中，整台钻机运转良好，运行可靠，维修简单，修理停钻时间为零，没有出现停机和整改，受到油田用户的欢迎和高度评 价。2000年4月4日4月5日，国家机械局和中国石油天然气集团技术服务有限责任公司，在辽河油田共同对ZJ402250DB钻机进行了鉴定，认 为，该钻机的研制成功，填补了我国4000m交流交频调速石油钻机的空白，钻机主机性能达到90年代国际同类产品水平。鉴定会一致同意通过鉴定和正式投入 生产。具有世界先进水平的ZJ

23、402250DB交流变频调速电驱动石油钻机的研制成功，代表我国石油机械工业的技术水平又上了一个新台阶。随着电力电子技术、计算机技术的发展和高性能、大功率变频调速装置的研制成功，ACGTOAC石油钻机将会逐渐取代机械驱动和直流电驱动钻机，并成为石油钻机的发展方向。12.ZJ45L型石油钻机该钻机是兰州石油化工机器总厂研制出的一种变矩器、整体链条箱并车驱动的钻机，绞车布置在后台1.1m高的底座上，采用气胎离合器换挡。其他特点与ZJ32L型石油钻机相同。11ZJ50D型石油钻机该型钻机有以下两种型号：(1)ZJ50D(兰)型钻机该钻机是兰州石油化工机器总厂1997年研制出的一种直流电驱动(ACSDR

24、DC)钻机。已为油田生产数台，钻机的电系统可根据用户的意见配套， 柴油发电机组、SCR系统、MCC(马达控制中心)、直流电动机等设备可配国内的，也可配国外的。已生产的数台ACSCRDC钻机中的SCR和 MCC，国内，主要是天水电气传动研究所和西安仪表厂生产的；国外，多为美国ROSSHILL公司的，个别也有美国鲍威尔公司生产的。直流电动机，国内主 要是兰州电机厂和山西永济电机厂生产的，国外均为美国GE公司的产品。该钻机电传动系统主发电机的频率为50Hz，电压为600V；辅发电机的频率为 50Hz，电压为400V；泥浆罐有效总容量为320m3；储气罐总容量7m3；柴油罐总容量6885m3；三油品机

25、油罐容量10m3；工业用水|罐总 容量70100m3；绞车强冷水罐容量50m3。(2)ZJ50D(宝)型钻机该钻机是由宝鸡石油机械厂总承包，并与原石油天然气总公司系统有关制造厂合作研制的ACSCRIX；直流电驱动石油钻机。采用柴油发电机组和串励 直流电动机一对二控制方式；井架、底座和绞车均低位安装，用绞车动力分步起升；绞车为内变速并采用开槽滚筒和风冷式电磁涡流刹车；整台钻机可模块化运输， 移运、安装方便；钻台为双升式起升，台面平整开阔，操作安全。该钻机1998年通过原石油天然气总公司出厂验收。12.ZJ60DS型石油钻机该钻机是我国继ZJ60L型沙漠边缘油田用6000m机械式深井钻机之后，又一

26、台为新疆塔克拉玛干沙漠油田研制的6000m电驱动石油钻机，是我国 “八五”期间国家重大装备科技攻关项目，由兰州石油化工机器总厂、天水电气传动研究所、兰州电机厂、宝鸡石油机械厂及塔里木石油勘探开发指挥部等单位共同 研制成功。该钻机的动力采用5台美国卡特皮勒D399柴油机，带动5台交流发电机组并网，经可控硅整流，供6台主电动机使用，其中，4台电动机驱动2台钻 井泵，2台电动机驱动绞车和转盘，同时向交流辅机、生活用电及井场照明供电。电控系统采用模拟控制加微机实现事故诊断、报警保护、显示和记忆。电路设计成 模块化并具备自诊断能力，便于故障判断和迅速插拔更换，以保障停机率在0.1以内。该钻机199419

27、96年1月完成制造、厂内总装调试和油田工业试验。1996年3月通过国家正式鉴定。与会专家认为，ZJ60DS电驱动沙漠石油 钻机设计先进，布局合理，配套齐全，机械化程度高，在顺利完成两口深井(6300m，4000m)的工业性试验中，经历了低温-25、高温45、风力 10级的沙暴和沙漠腹地205公里移运颠簸的考验，整台钻机性能良好，运行可靠，钻井时效高，机修停工率仅为0.64，其中电控系统仅为0.019， 整台钻机操作方便，维修简单，能满足沙漠腹地恶劣环境下钻井工艺的要求，受到油田的一致好评。鉴定认为，该钻机的研制成功，标志着我国石油钻机的设计、制 造和使用水平上了一个新台阶，取得了新突破，填补了

28、我国沙漠深井石油钻机的空白，总体上达到了90年代初的国际先进水平。 13.ZJ70D型石油钻机该型钻机有以下两种机型：(1)ZJ70(兰)型钻机该钻机是兰州石油化工机器总厂根据油田和到国外承包钻井的需要于1998年在ZJ60DS石油钻机的基础上，以114mm(41/2in)钻杆标定的 改型钻机。其井架、底座、天车、游车、大钩、水龙头、转盘、绞车、钻井泵等设备的型式、基本参数及承载能力与ZJ60DS钻机相同，但在动力系统方面，绝 大多数采用了卡特皮勒3512柴油机发电机组。在钻机的总体布置方面按各油田的要求确定。其主要性能参数除表18中所列之外，在电传动系统方面主发电机 的频率为50Hz，电压为

29、600V；辅发电机组的频率为50Hz，电压为400V；直流电动机的电压为0750V。另外，在钻井液、储气、柴油及工业的 用水方面，泥浆罐的总容量为320m3；储气罐的总容量为7m3；柴油罐的总容量为68 m3；绞车强冷水罐的容量为50 m3；工业用水罐的总容量为70 m3。(2)ZJ70(宝)型钻机该钻机是由宝鸡石油机械厂(总承包)和中国石油集团系统有关单位于1999年共同研制成功的7000mACSCRDC电驱动石油钻机。其主要特点 是采用一对二控制方式，双升式整体起升钻台，井架和台面设备低位安装，翻转式下沉转盘驱动箱，内变速绞车，开槽滚筒和风冷式电磁涡流刹车。固控系统和钻井 液净化设备集中布

30、置。配有自动送钻装置。 HYPERLINK /zxtpp/blog/category/%CA%AF%D3%CD%D7%EA%BE%AE o 查看该分类中所有文章 类别：石油油钻井 | | HYPERLINK /do/add o 将此文章添加到百度搜藏 添加加到搜藏藏 | HYPERLINK /zxtpp/blog/item/632833d8f882d73733fa1c85.html o 将此文章分享到i贴吧 分享到到i贴吧吧 | 浏览(3888) | HYPERLINK /zxtpp/blog/item/632833d8f882d73733fa1c85.html#send l send 评论论

31、(11) 上一篇： HYPERLINK /zxtpp/blog/item/7b00580edb41b1c87bcbe1bc.html o 陆上石油钻机井电系统的控制方式及发展趋势 陆陆上石油油钻机井井电系统统的控制制方式.下一篇篇： HYPERLINK /zxtpp/blog/item/133d1029033486fc99250a82.html o 国内石油钻机发展现状分析（续） 国内内石油钻钻机发展展现状分分析（续续）研制出几几种新型型钻井泵泵11新型型5缸钻钻井泵北京京龙基九九天实业业有限公公司近年年来开发发出一种种用于石石油勘探探开发的的5缸113000型新结结构钻井井泵。该该泵经国国家

32、专利利局检索索属国内内外首创创，已获获国家专专利(专专利 号号：ZLL9622123342.0)，并并已申请请18个个国家的的国际专专利。专专家认为为，该泵泵的研制制成功将将是取代代国内外外油田传传统往复复泵的换换代产品品，已被被国家经经贸委列列入 119999年国家家重点技技术创新新项目，该该泵与国国内外油油田现用用传统33缸钻井井泵相比比具有以以下特点点：(11)传统统3缸钻钻井泵的的动力端端为曲柄柄连杆机机构，由由于3个个曲柄的的相位差差为1220，冲冲程间的的间歇很很大，排排出的钻钻井液是是3个正正弦波叠叠加，钻钻井液的的液力脉脉动 系系数高达达14，致使使设备震震动大，零零部件损损坏

33、快，输输送钻井井液的管管线经常常震裂，被被迫停工工修理，而而新结构构往复泵泵的动力力端为斜斜盘一摆摆盘结构构，去掉掉了传统统的曲柄柄连 杆杆机构，并并把3缸缸增加到到5缸，且且5缸为为环形排排列，旋旋转一周周排出的的钻井液液是5个个正弦波波的叠加加，钻井井液的液液力脉动动系数仅仅为2.5，液液流脉动动率小，水水力特性性 好，钻钻井泵运运转平稳稳，震动动很小，在在10MMPa泵泵压内，压压力表指指针几乎乎不劫。(2)由于传传统3缸缸钻井泵泵液流脉脉动率大大，钻井井液水力力能量的的连续性性差，提提供给水水力破岩岩的水马马力小，尤尤其在 高压喷喷射钻井井时，不不能形成成持续、稳稳定的高高压液流流，大

34、大大降低了了水力破破岩和携携带岩屑屑的能力力，从而而影响了了钻井速速度。新新结构55缸钻井井泵水力力能量连连续性好好，效能能高， 破岩作作用和清清洗井底底岩屑能能力强，可可以提高高钻井速速度。(3)传传统3缸缸钻井泵泵由于波波峰大，固固井时易易出现水水头锥进进效应，造造成水泥泥浆锥进进串槽，严严重影响响固井质质量，甚甚至破坏坏油井造造成严重重的经济济损失；在采油油注水 时，由由于波峰峰大出现现锥进现现象后将将大大降降低原油油采收率率。而新新结构55缸钻井井泵由于于液流脉脉动率小小，用于于固井时时钻井液液串槽的的可能性性小，有有利于提提高固井井质量；用于采采 油时时可大大大提高原原油的采采收率和

35、和经济效效益。(4)传传统3缸缸钻井泵泵的动力力端由于于是曲柄柄连杆机机构，在在运转中中有上下下死点，机机械效率率仅为770左左右，而而且耗能能大。新新结构55缸钻井井泵的动动力端由由于采用用的是斜斜盘结构构，运转转时斜盘盘爬行坡坡度为220，没没有上下下死点，泵泵和柴油油机运转转平稳省省力，机机械效率率可达990。(5)在在泵功率率相同的的情况下下，新结结构5缸缸钻井泵泵的重量量只有传传统3缸缸泵的11/22/33，并可可在设计计压力225MPPa下持持续运转转，而传传统3缸缸钻井泵泵由于上上 述问问题只能能在低于于设计泵泵压255MPaa下运转转(油田田往往只只能在118220MPPa的泵

36、泵压下工工作)，故故使用新新结构55缸销井井泵钻井井时钻速速比传统统3缸泵泵钻井提提高 11520，可大大大缩短短钻井周周期和降降低钻井井成本，这这对条件件恶劣的的油田、沙沙漠和海海上油田田更是一一大优点点。(66)由于于新结构构钻井泵泵比传统统的钻井井泵在相相同功率率下，体体积小，重重量轻，泵泵压高，效效率高，运运转平稳稳，节约约钢材和和能耗，更更适合作作为油田田固井水水泥车的的固井泵泵，压裂裂车的压压裂泵和和采油注注水泵，其其发展前前景可取取代石油油、化工工、冶金金、采矿矿、发电电、印染染等领域域的传统统用泵。 2双缸单作用液压钻井泵1994年，石油物探局机械厂与天津理工学院联合研制出一种

37、用于WT一50型钻机的YNB一20型双缸单作用液压钻井泵，该泵已成功地钻了数十口井。其性能特点是：(1)泵功率14.7kW(20hp)。(2)与传统曲柄连杆机构3缸泵对比，加工零件减少30.63；泵的重量降为59.23；在相同出水压力下流量提高50；泵的成本下降到54.7。(3)液压控制系统(HRS)可使油缸能自动往复运动，省去了电或机械控制装置，并能确保钻井泵在野外长期可靠工作。 在YYNB一一20型型液压钻钻井泵的的基础上上，天津津理工学学院又研研制了一一种大功功率双缸缸单作用用液压钻钻井泵，该该泵的主主要性能能参数是是：最大大缸套直直径2000mmm；冲程程 3660mmm；额定定冲数5

38、54miin一11；最大大排量220.335Lminn；最小小压力116MPPa；最最小排量量9.997Lminn；最大大压力333MPPa；额额定功率率 3770kWW(5000hpp)；液液压系统统压力2250bbar；液压系系统流量量8244Lmmin；油缸直直径1660mmm；钻井井泵重量量小于330000kg。该泵的特点是：(1)两只液缸垂直布置在直立缸套同一轴线的正上方，各油缸活塞与缸套活塞共用一根活塞杆。(2)油缸活塞在液压控制系统(HRS)的控制下作连续的匀速直线往复运动。(3)两个油缸的往复运动交叉，并在换向时彼此提供流量补偿，使两个缸套排液的流量曲线合成一平直曲线。(4)与

39、传统曲柄连杆机构的3缸钻井泵比省去了空气包。(5)两只缸套的活塞杆腔由护罩连成一个连通空间，注以清水后可自动清洗缸套壁。(6)油缸工作时的支座反力通过立柱作用在泵头体上，构成一封闭力系，因此，免除了通常的泵体。(7)缸套用压板固定在泵头上，可迅速更换缸套活塞组件。(8)该泵根据不同情况需要可单台工作，也可以两台或3台泵并联而成更大功率的钻井泵。 若两台泵并联，则泵的功率就变成1000hp，3台泵并联则泵的功率就变成1500hp。 3高压隔膜钻井泵由上海大隆机器厂与郑州轻金属研究院联合研制的3KMl520型高压隔膜钻井泵于1995年12月通过国家经贸委、原机械部重大装备司及有关科研院 所专家的技

40、术鉴定。认为该泵技术先进，设计可靠，运行平稳，维修方便，实现了机电一体化，在以固体颗粒的钻井液为介质的领域具有广泛的应用前景。该泵的研 制成功，填补了我国隔膜钻井泵的空白，其技术性能完全可以替代进口设备。 四、对石油井架现代设计方法进行了研究北京石油勘探开发科学研究院机械所与石油大学(华东)于20世纪90年代初联合对石油井架现代设计方法进行了研究，并在石油井架的动态设计法、可靠性设计法及非线性分析三个方面取得了重要成果。1石油井架的动态设计法以模型井架为桥梁，并采用试验模态分析和有限元分析相结合的石油井架动态设计原理和方法，适用于石油钻机各种结构型式的井架，对K型井架具有工程实用价值。该方法提

41、出的前开口井架最佳动力计算模型(三维立体梁一杵混合元模型)，不仅适用于JJ25042-K型井架，而且还可应用于各种钩载级别的钻机、修井机的前开口井架。该方法法得出的的JJ225042-K型国国产前开开口井架架动态优优化具体体结构修修改方案案和修改改构件的的尺寸规规格，可可提高其其动态性性能。2石油井井架的可可靠性设设计法该方方法得出出的ZJJ32钻钻机最大大工作载载荷概率率分布及及统计参参数，可可用于ZZJ322钻机井井架的可可靠性设设计，其其分析方方法适用用于各钩钩载级别别的钻机机井架。另另外，该该方 法法提出的的井架构构件截面面可靠性性设计与与分析模模式及井井架构件件抗力的的分析规规律和统

42、统计参数数以及开开发的计计算机软软件，为为井架构构件截面面可靠性性分析与与设计提提供了较较为科学学的方 法。33石油油井架的的非线性性分析该方方法通过过模型井井架垂直直静载试试验，测测得应力力和位移移随载荷荷呈非线线性变化化。井架架的非线线性分析析方法和和开发的的计算机机程序可可用于井井架的非非线性静静力、动动力分析析。该研究究项目119955年100月通过过了原中中国石油油天然气气总公司司科技局局组织的的评审验验收，与与会专家家认为，石石油井架架现代设设计方法法的研究究成果具具有创新新性，具具有工程程实用价价值，可可为我国国石油机机械科研研、设计计、制造造单位钻钻机、修修井机的的井架设设计提

43、供供科学的的现代设设计方法法。 石油油钻机在在钻井过过程中的的振动在在有些情情况下非非常强烈烈，这不不仅影响响钻井速速度，缩缩短钻机机使用寿寿命，而而且对操操作人员员的身心心健康也也会产生生有害影影响。因因此，研研究钻机机 结构构动态特特性及其其在钻井井过程中中的动力力反应，对对钻机的的结构设设计、参参数设计计、生产产使用及及钻机减减振改造造是十分分必要的的。为此此，大庆庆石油学学院与大大庆钻井井三公司司共同开开 展了了对在用用ZJ-15型型钻机的的动态特特性及其其在钻井井过程中中的动力力反应进进行了试试验研究究，以期期了解ZZJ-115型钻钻机的动动态特性性，在钻钻井过程程中能否否全开44挡

44、，现现有 钻钻机动力力传动系系统配置置是否合合理，对对现有钻钻机如何何进行减减小振动动改造等等问题。他他们首先先采用模模态分析析技术来来对钻机机的振动动模态进进行试验验分析。石油钻机是一个结构非常复杂的系统，自由度无穷多，为了便于研究，必须对复杂的钻机系统进行合理的简化。在钻机的各系统中只有循环系统和动力设备与钻 机主体是软连接，其余的系统和部件则是刚性连接并组成钻机的主体。如起升系统的绞车和旋转系统的转盘都安装在底座支撑的钻台上；起升系统的天车、游车、大 钩、钢丝绳以及旋转系统的水龙头、钻具的重量都由井架来承担，井架通过其大腿牢固支撑在底座的两个下船上；起升和旋转的动力设备与传动设备都安装在

45、钻机底 座的传动底座部件上；一些辅助设备也都安装在底座支撑的台面上。可见钻机主体部分构成了以底座为支撑的刚性整性，那么这些设备和部件的质量都可以转化到钻 机底座上。因此，研究石油钻机的振动特性就可以转化为研究钻机底座的等效振动问题，为了研究方便，把钻机底座看成是一个结构比较复杂的咒自由度定常线性系 统。钻机底座对给予的任一激励所作出的响应能包含钻机振动特性的全部信息，可以用来描述系统的动态特性。 模态态分析技技术是用用于对机机械等工工程结构构系统进进行动力力学分析析的现代代化方法法和手段段，模态态分析可可定义为为对结构构动态特特性的解解析分析析和试验验分析，其其结构动动态特性性用模 态参数数来

46、表征征。在解解析分析析中，模模态参数数是力学学系统运运动微分分方程的的特征值值和特征征向量；在试验验分析中中，模态态参数是是试验测测得系统统的固有有频率、阻阻尼和振振型。对对于已 经简化化的石油油钻机系系统，由由于应用用解析法法进行模模态分析析也是异异常困难难的，而而且很难难得出准准确结果果。因此此，通过过试验并并采用单单点激振振频响函函数法依依据单点点激振，各各响应 点拾振振的频率率响应函函数来提提取模态态参数和和对钻机机进行模模态分析析是一种种有效方方法。钻钻机振动动模态测测试系统统由激振振力锤、拾拾振器、信信号放大大器、低低通滤波波器以及及信号采采集计算算机组成成。信号号传递路路线见图图1一ll。图1-1 底座振振动模态态测试系系统组成成根据分分析，石石油钻机机的振动动特性可可以转化化为研究究钻机底底座的等等效振动动问题，那那么振动动测试点点都可以以布置在在钻机底底座上。钻钻机底座座也是一一个合结结构，它它由左、右右上 船船、传动动底座、左左、右下下船、绞绞车转盘盘座及44个支架架等几大大部件组组成。各各部分之之间用螺螺栓及销销子牢固固连接