国外石油修井机技术动态

1、石油机械CHINA PETROLEUM MACHINERY 2003年第31卷特刊国外石油机械卜国外石油修井机技术动态张勇刘 欣王晋康尹永晶(河南石油勘探局南阳石油机械厂)摘要在分析国外石油修井机开展趋势的根底上，着重介绍了美国、加拿大、罗马尼亚和意 大利等修井机主要生产国的常规轮胎式修井机、海洋修井机、沙漠修井机、斜井修井机、液压修 井机、全地形修井机和连续油管作业机的性能特点和技术动态。对开展我国石油修井机提出了4 点建议：(1)开展和研制深井、超深井修井机，提高井架高度和钻台高度，提高钻台的集装化 程度和移动能力；(2)继续进行修井机的可靠性和平安性研究；(3)研制适用于沼泽、严寒、 沙

2、漠等遥远地带的特型修井机；(4)尽可能采用自动化程度高的配套设备。关键词 国外石油修井机 性能特点 技术水平建议 国外石油修井机的生产国主要是美国、加拿减轻工人劳动强度，提高自动化水平，意大利大、德国、罗马尼亚、意大利、俄罗斯和挪威等。Soilmec公司的液压修井机每班用工只23人；加美国居领先地位，其中National Oilwell公司是世界 拿大Kremco公司的液压排管机械可显著提高排管 上最大的油田装备制造集团。加拿大的Dreco和 的效率。另外，动力水龙头、动力油管钳、动力卡 Kremco公司的技术水平与美国不相上下，在特殊 盘、液压转盘的使用也越来越普遍。 修井机(用于严寒、海洋

3、、泥地和斜井)方面处 液压盘式刹车易于实现作业过程的监控和自动 于领先地位(现在均已并人National公司)。俄罗化，气控水冷辅助刹车，调速性能好，必要时可作 斯在开发修井机方面也有进展，主要厂家有 主刹车使用，这两项新技术已用于修井机绞车上。 脚HrypcK妇MamaaBo皿等。罗马尼亚IE公司的可(3)开发深井、超深井修井机，各厂家在不 移式修井机水平较高。德国Salzgitter公司的常规 断开发深井、超深井修井机。美国National Oilwell 轮式修井机与美国的技术水平相当。意大利 和HRI公司已有修井井深达9 144 m(刃3 mm油 Soilmec公司在液压修井机技术上有

4、独到之处。 管小修)的修井机，装机功率745 kW(1 000HP)，最大钩载2 270 kN。国外石油修井机的开展趋势 (4)开展特型修井机，代表产品有加拿大的 全地形修井机、“沙漠王、“泥地王和“雪地近年来，国际原油市场一直处于较高价位，带王等，美国National Oilwell公司和加拿大Krem动了石油机械的开展，修井机开展的技术趋势为：CO公司的折头转向全地形修井机已批量供给到西 (1)提高修井机效率，主要是提高修井的起 伯利亚油田。下速度和设备移运安装速度。国外特别是美国各厂(5)提高HSE要求，国外对修井机的平安性、 家的修井机装机功率比拟大，约每百米小修深度在可靠性非常重视，

5、如修井机使用低压照明系统、二682 kW，并努力提高修井机集装化水平。层台逃生装置、井架起落伸缩的信号警示、远距离 (2)提高自动化水平，液压修井机可以显著操纵技术、全天候驾驶舱等；海洋修井机上使用了张勇，高级工程师，生于1967年，1990年毕业于西安石油学院石油矿场机械专业，现从事石油机械的研究开发与生产管理工作， 任副厂长。地址：(473006)河南省南阳市。 ：(0377)3577198 o(收稿日期：20030524；修改稿收到日期：200306-28)2003年 第3l卷特刊张勇等：国外石油修井机技术动态 带导轨游车、滚子步进移位技术等。ASTM A500碳素结构钢管的标准GrC选

6、用。常规轮胎式修井机的钻台，为便于移动，可采 国外各类型石油修井机技术动态 用立柱伸缩式(液压起升，或吊车、大钩起升， 高度可调)、折叠式(大钩或吊车起升，高度不可1常规轮胎式修井机 调)、整体式(与井架底座连为一体，液压控制收轮胎式修井机的生产厂家最多，产量最大，系 放，移运时收到垂直位置并固定于井架底座)、积 列最全，使用最普遍，它又分：车装式，利用现 木式和轮胎式(轮胎可升降)等。 成卡车底盘进行改装，使用原发动机或另配动力美国National Oilwell公司兼并了几家公司后生 机，一般用于中小型修井机；拖挂式，行走时由 产Franks、Ideco、Cardwell 3大系列自走式修

7、井机 牵引车拖动，作业时用独立的动力(如电动机)， (都带有捞砂滚筒)。 一般为半拖挂式，全拖挂式不易对井口，越野性不Franks系列共8种型号，载车桥数46，井 好，已趋于淘汰；自走式，大型修井机一般为自 架高度19357 m，装机功率201745 kW，卯3 走式，移运底盘为专门设计，车上车下共用发动机 mm油管作业井深2 438 In7 620 ITI。 和变速机构，对井口方式一般为后对正，前对正较 Ideco系列共5种型号，载车桥数46，井架 少，由于并场条件差，一般都要求全轮驱动。笔者 高度29357 m，装机功率268745 kW，卯3 介绍以自走式为主。 mm油管作业井深3 65

8、8 nl一7 620 m。常规轮胎式修井机的井架，由于移运性的要求，Cardwell系列共5种型号，载车桥数37，井般采用前开口、前倾式。这种井架横截面小，井口 架高度2l一39 nl，装机功率75745 kW，卯3 mm空间大，但必须使用可靠的机架绷绳和地面绷绳。单 油管作业井深1 5249 144 ITI。节井架约1821 in，双节井架约32-39 m，各起升1 美国Cooper公司专门生产常规轮胎式修井机， 个单根和2个单根，井架大腿用材有角钢、圆管和矩 包括自走式、车装式和拖挂式，其中自走式 形管。矩形管冷拔时可能有细微裂纹，但工艺性和力LTOl000、LT0750和LT0550型修

9、井机技术参数如 学性好，使用较为广泛。美国的圆管和矩形管都按 表1所示。表1 美国Cooper公司生产的自走式LT01000、LT0750和LT0550型修井机参数型号LT01000LT0750LT0550井深m3 6585 7917 6203 048 4 877 6 7062 4384 267 5 486管柱尺寸mm p114钻杆鹋89钻杆鹤89油管口114钻杆鹋89钻杆鹋89油管以14钻杆a73钻杆 卯3油管 管柱线密度(kgm-1)247019797414 2470 197914142470 19791295(直粼镌黧mm 1 067 x305 1 0673051 067305单绳拉力k

10、N 244722242002(嚣辩徽。1 067203l 0672031 067 x203钢丝绳容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井架净高m 365835973170钩引kN8绳：l 6248绳：1 5576绳：l 04510绳：l 77910绳：l 6248绳：1 112天车1个矽14 mm快轮 1个毋14 mill快轮1个一14 mm快轮5个卯62嗍滑轮5个卯62 mm滑轮 4个两09 mm滑轮二层台 钻杆口1143 mm，3 292 m钻杆口

11、1143 mill，3 292 m油管a73 mm外加厚，3 725 m载车前桥3个转向桥8896 kN个3个转向桥8896 kN个2个转向桥88。96 kN个 后桥串联驱动桥：2224 kN(总载)串联驱动桥：2224 kN(总载)串联驱动桥：2224 kN(总载)第三桥随动：8896 kN带气悬挂第三桥随动：8896 kN带气悬挂第三桥随动：8896 kbl带气悬挂 发动机 2台Caterpillar 3406一C2台Caterpillar 3406一CCaterpillar 3408移运尺寸(LwH) 227535946522753594651974287422罗马尼亚IE公司生产的半拖

12、挂式修井机已推 带SCR转换的电动机驱动的型号。 出3节伸缩井架，高度45 m，三桥半拖挂底盘，井架高度的提高，可提高钻台高度，1个起升162 石油机械2003年第31卷特刊可提起3个单根，这样修井机的试油、修井功能和 应凸凹不平的地形；作业效率大有提高。 (3)采用多种防风沙、抗冷凝、抗上下温装2海洋修井机 置，如带旋风除沙的多级空气滤清器。 海洋修井机有以下特点： 从结构上分，沙漠修井机可分为拖挂式(单 (1)一般用橇装模块结构，单模块质量受到 拖挂或双拖挂)、橇装式和自走式等多种。船运时吊装能力的限制，一般为10 t之内；表3为Dreco公司K750Sandmaster沙漠修井机 (2)

13、为了对正井口和井架立放方便，满足丛技术参数。Dreco的自走式沙漠修井机使用的车桥 式井作业，修井机底座在平台上能平行移动或转和轮胎取自Kenworth超级953沙漠卡车，结构上 动，大都采用步进移位系统； 有如下特点：翻开3个侧面就可安装整体式钻 (3)井架只能用直立无绷绳型式，多采用液 台；钻井泵、防喷器的蓄能器和节流管汇都装在 压立放和伸缩，具有较高的抗风能力，井架风压系载车上；井架为直立式；防喷器和井口操作系 数要低。如：Franks700采用液压起放伸缩的两节统都安装在钻台上；井架和钻台可单独调平和对井架(见表2)。Dreco为两节折叠式，用平台上的正井口。 吊车立放。还有一种分段单

14、节自举式井架，使用绞表3 K750 Sandmaster沙漠修井机技术参数635 mm油管6 096车动力依次举升，这种结构占用空间最小，但安装 正常作业深度m889 mm钻杆3 353较麻烦。绞车主滚筒 捞砂滚筒(4)必须考虑选材和油漆的防腐蚀能力，主筒身尺,-lmm一57914邸30991要受力部件经过涂层处理。各种油液和冷却液要严有效刹车面积m2 181125辅助刹车 5588 mm单，V80或23S防泄漏，以防止海洋污染。电气采取防爆措施。挡数5正1倒 5正1倒表2美国Franks700海洋修井机性能参数滚筒离合器 33VC65026CB525大修井深(#73 nlm钻杆)m5 486

15、容绳量(口1429 mm钢丝绳)m5 181小修井深(扔lllln外加厚油管)m7 010刹车冷却 内循环 喷水 辅助刹车 558 lllnl SR Pamac 刹车毂尺寸mm 以791 188 以031 067 柴油发动机DDA8V 92N，2台，558 kW装机功率kw 4475972042160型绞车 主滚筒 捞砂滚筒 传动箱 Allison动力换挡 筒身直径(带绳槽板时)ram 498 356 茎墨!重塑堡塞童羞墨2 1兰竺：!i!塑简身长度ram1 0161 067 4斜井修井机刹车毂有效刹车ilii积,em219 67713 097刹车冷却 循环 飞溅 适用于斜井的修井作业，井架为

16、前开口，立起滚筒离合器 610 mm两片457 mm两片 时角度可调。斜井修井机一般钩载较小。光简身ffijkN1289斜直井修井机斜井作业时有如下特殊性能：单绳拉力 带绳槽板时kN 1779128950容绳时kN 1085547(1)整体底盘用前后调平千斤顶起的同时，钢丝绳容量：。1，429。m。m；。m ：，8。7：横向调最254 mm；(2)井架安装在副车架上，纵向调量610 mrn；LeBus绳槽煮径mm285(3)井架可调角度为4510。，还可在倾斜时AH钩载是井架高度(从工作台11面到天车下平面)m移动2 590 rllln；：嚣(4)当用后千斤支撑时，底盘可在5。内转动结构形式

17、直立、前开口、双节、伸缩式 调整，上述(1)、(2)、(3)、(4)是靠各自液缸 起放形式 液压立放和伸缩 来回移动，这些动作的组合可以实现快而准地对正 大腿距mm 3 505 井眼；3沙漠修井机 (5)开口游车、动力水龙头和动力大钳装在 生产厂家有美国National Oilwell、Pyramid和 井架导轨拖架上，可上下移动；加拿大Dreco公司等，其特点为：(6)二层台靠液压调整来保持水平状态；(1)采用大型沙漠轮胎以减少接地比压，但(7)二层台上液压驱动的摆动臂为高速驱动， 整车高度相应偏高； 便于移动油管；(2)运载车桥数少，单桥承载能力大，以适 (8)作业平台的高度可以调节。20

18、03年第31卷特刊 张勇等：国外石油修井机技术动态加拿大Kremco公司K400SSR斜直井修井机技 井架的倾斜角度。术参数见表4。钻台底座利用4个液缸可使台面升降，在立根 表4加拿大Kremco的K400SSR斜直井修井机技术参数 盒位置的下面设有2个管柱排放架，管柱垂直排 序号名 称 技术参数 放，上接头露出钻台平面，便于挂合和翻开吊卡。1斜井修井作业起下钻时，上卸扣和翻开挂合吊卡等作业均在低位井架载荷，倾角kN，(o)500，45。一100对正井口纵，横调量wan，mill 610，254台面上进行。旋转修井工作时，采用液压驱动水龙转动量(o) 5头。用装在仪表盘上的液压控制阀来调节长冲

19、程油2直井修井作业 前倾角3。 缸内压力，进而可预选和控制钻压，以保证恒钻压井架净空高度，载荷m，kN204，6133游动系统轮系 32 或恒扭矩自动送钻。该机配有各种平安保护和报警Mekissck开口游车kN 735 系统，发生事故时即可停机报警。在重要部件上装大绳直径，捞砂绳直径mm，nlnl2223，1429 、有传感器，以便将各种技术参数送给司钻台或电4Bowen S一45动力水龙头最大扭矩，最大载荷kNm，kN193，2942 脑，进行显示、记录、存储。5双滚筒绞车 长冲程液压修井机设计成可以拖车移运、轮胎主滚筒筒身(长直径)raminm940356式自走底盘移运。Soilmec公司

20、强调，该修井机适刹车毂(直径宽度)mm咖965203喷水冷却用于沙漠、沼泽、丛林、冻土地带的恶劣条件，用捞砂滚筒筒身j长直径)990330ininmill于通常的钻井、大修和小修作业。使用环境温度范刹车毂(直径宽度)rammm 864178喷水冷却围较宽，可达一45一+50。6 K980SSR后对正底盘6全地形修井机Rockwell F1941串联转向桥或前桥Faboc SDA23转向驱动桥， (1)折头转向式修井机Kremco公司的折头Gerrtson液压动力转向转向式修井机采用折头转向式底盘(ArticulatedRockwell SSHD 205kN串联后桥驱动桥气动桥间闭锁chassi

21、s)，巨型越野轮胎，44驱动，高离地间驾驶室 单人保温40 000BTU 隙，对于复杂地形具有非常好的通过性。公路行驶水热器两速除雾扇速度为30 kmh，越野为20 kmh。特殊功能还有动力与传动Caterpiller 3406B 故障自刹车，遥控司钻操作等。Kremco修井机提发动机 298 kW，2 lOOrmin升能力有588、785、981 kN等。传动箱 AUison I玎754 DR DB(2)履带修井机Dreco公司的履带修井机由5液压修井机 两个履带载车底盘组合而成，前面的履带底盘为行 液压修井机可直接安装在井口，起下和旋转全 走牵引底盘。后面的履带底盘为从动底盘。整体车部为液

22、压驱动。有单液缸和多液缸型式。单液缸可 架上面安装有驾驶室、发动机、传动、绞车以及作直接安装在井口法兰上，有强行下入管柱的能力， 业操作控制系统。行走时上节井架缩回后放平在前 可进行不压井作业，又称液压同心管式不压井修井 支架上。载车的履带由6层传动带制作，带宽510 机。但该机液缸的行程一般较短，需23个行程才 mill；装有锻造弹簧钢片，127 him厚；履带间宽1 能提一个单根，液缸和上下卡瓦的动作非常频繁。 422 mm，392 kN负载的地面压力为0035 4 kPa；为克服这个缺点，有将液缸设计为长行程的方案。 前后双人驾驶室。液压修井机自动化程度高，质量轻，特别适合 7连续油管作

23、业机于沼泽、滩涂等地区。意大利Soilmec公司生产的 盘管式修井机也称为连续油管作业机，它可以长冲程液压修井机结构新颖，打破了常规修井机的 把盘绕在卷筒上的挠性连续油管，经注入头装置下传统模式。这种修井机提升系统用长冲程液缸取代 入井内进行修井作业。这种修井机作业内容包括： 常规绞车链条传动方式，用装在长冲程液缸活塞杆 冲砂、清洗采油油管、化学除蜡、压井、冲洗钻井 顶端固定的滑轮组取代常规的游动系统，活塞杆上 液、定点挤注水泥、定点酸化、射孑L前降压喷射、 下运动就可完成起下作业。用可伸缩的轻便井架代 加氮喷射开采、地层砂胶结、用电动钻磨铣砂墙等。 替常规大型井架。井架上没有二层台，井架只供

24、动 海洋平台上使用的连续油管作业机为橇装结 力水龙头上下运动的导向和承受反扭矩作用力，结 构，分装成操作室、绞车、柴油机和油泵、注人 构简单、轻便。如果修斜井，可用两个液压缸调节 头、软管滚筒5个橇，这5个橇也可以装在一个拖石油机械2003年第3l卷特刊板上移运。和海洋、沙漠、沼泽、严寒等遥远地带的油田，是 美国生产连续油管作业机，以Bowen公司为 国内外油田开发的根本要求和开展趋势。围绕这一 代表，其产品已有30多年历史，产品特点为：根本要求和开展趋势，努力提高产品的可靠性、自 (1)可以通过生产油管的内孔进行修井作业，动化水平，研制适用于深井、遥远地带油田的修井 不需下油管，作业周期短；

25、 设备是我国今后修井机的开展方向。为此，笔者有(2)带有防喷器组，可以在高压井内进行不以下几点建议：压井作业，不会污染油层； (1)开展和研制深井、超深井修井机，提高 (3)连续油管可焊接加长，以用于深井作业；井架高度和钻台高度，提高钻台的集装化程度和移 (4)挠性连续油管可以进入斜井及水平井段，运能力；特别适用于斜井或水平井作业； (2)继续进行修井机的可靠性和平安性研究， (5)与常规修井机比拟，结构简单，质量轻， 在保证可靠性、平安性的前提下，适当提高修井机占地面积小。的装机功率；近几年国外连续油管和作业机本身的性能得到了(3)研制适用于沼泽、严寒、沙漠等遥远地 根本性的改良，特别是连续油管通径增大和弯曲强度带的特型修井机； 提高。再加E斜井及水平井的开展，使特别适用于这(4)尽可能采用自动化程度高的配套设备， 类井修井作业的连续油管作业机越来越受重视。 例如排管机械手、动力水龙头、液压转盘等。摘译自Composite Catalog of Oil Field Equipment and对开展我国石油修井机的建议Services，20002001，20022003Published by World Oil(本文编辑李学富)降低作业本钱，提高生产效率，开发深井油田 业蔷萱蕾皇誓坐j夸kj*。坐誓业坐螺jj蟹譬j酝jkjj譬