钻井机械现状及发展-2011

12钻井机械现状及发展中国石油大学（华东）机电工程学院齐明mxia@3提纲井下控制工程2钻井机械及发展钻井新方法1435

石油钻机标准钻井工程与钻井机械4井下控制工程2钻井机械及发展钻井新方法1435

石油钻机标准钻井工程与钻井机械钻井机械现状及发展51.1我国的钻井形势目前，我国的钻井工作量已位居世界第三，仅次于美国、加拿大两国，并且已经掌握了常规的定向井、水平井、老井侧钻、丛式井及深井钻井等系列技术，基本上能满足国内油气勘探开发的一般需求，并缩小了与国际先进水平的差距。国内钻井行业在围绕持续提速，提高探井发现率，保护、发现油气藏等领域展开研究。1.钻井工程与钻井机械6剩余石油资源（2005年）71.2钻井工程钻井工程含方法和装备两个方面软件：钻井方法，钻井工艺过程监测——地面，井下状态硬件：钻机钻井工具辅助设备1.钻井工程与钻井机械8软件：各种钻井方法常规、斜井、水平井、小曲率、欠平衡、侧钻、……井下控制工程学钻井状态监测地面参数监测井下状态检测随钻测量（MWD）随钻测井（LWD）1.钻井工程与钻井机械9硬件：（1）钻机（钻井设备）发展：机械、液力、DC、AC（交流变频）顶部驱动液控盘式刹车液压钻机1.钻井工程与钻井机械10（2）钻井工具钻头常规、喷射钻具单螺杆、电机、涡轮钻柱常规、小井眼、铝合金仪表钻井测量仪表，数字传输井下测量工具，信号传输设备1.钻井工程与钻井机械11（3）辅助设备钻井液及固控设备（泥浆处理）（空气压缩机——气体钻井）防喷器与压井设备固井设备完井设备测井设备1.钻井工程与钻井机械12苏义脑井下控制工程学摸着钻算着钻看着钻变着钻自动钻1.钻井工程与钻井机械13顾心怿钻机的自动化与节能液压修井机（液压钻机）1.钻井工程与钻井机械14沈忠厚高压水射流加长喷嘴钻头1.钻井工程与钻井机械15井下控制工程2钻井机械及发展钻井新方法1435

石油钻机标准钻井工程与钻井机械钻井机械现状及发展162.1钻井方法2.2钻机的组成与型式2.3钻机的近代技术2.4钻机的自动化与数字化技术2.钻井机械及发展172.1钻井方法油井特点：细——百毫米长——几千米刚——钢管壁井身结构：导管表层套管技术套管油层套管2.钻井机械及发展18钻具组合：方钻杆（传输扭矩）钻杆（延长井深）钻铤（稳定井眼）动力钻具钻头（破碎岩石）连接接头2.钻井机械及发展19钻进过程：破岩——破碎岩石，以形成井眼排屑——清洗井底，以继续钻进钻井方法：顿钻钻井——钻进过程不连续旋转钻井——钻进过程连续转盘驱动井下动力驱动

顶部驱动2.钻井机械及发展20顿钻钻井破岩——矛形钻头排屑——捞砂筒两者交替进行，钻进过程不连续2.钻井机械及发展21四川自贡市盐业历史博物馆燊海井(兴海井)（1833-1835）,1001.42m。竣工初期，日产卤14m3，天然气8500m3，烧盐锅80余口。

小桥井约凿于清乾隆三十七年（1772年），历时六年。曾日产天然气200多m3，烧盐锅数口。井深304.92m,井径7.26cm，固井导管长49.33m，用楠竹制成。2.钻井机械及发展22旋转钻井（以转盘驱动为例）破岩——旋转钻头钻杆部分自重加载排屑——循环泥浆破岩和排屑同时进行，钻进过程连续2.钻井机械及发展23旋转钻井：转盘驱动——旋转动力在底座上，驱动方钻杆、钻杆带动钻头。井下动力驱动——旋转动力在钻铤下方，直接驱动钻头。

顶部驱动——旋转动力在水龙头上，驱动水龙头中心管、钻杆，带动钻头。2.钻井机械及发展242.2钻机的组成与型式（1）组成（八大系统）起升系统旋转系统循环系统动力驱动系统传动系统控制监测系统钻机底座辅助设备2.钻井机械及发展25（2）钻机的特点

1）功率大，动力传递复杂。钻机是大功率、多工作机联合工作的重型矿业机械，由多台柴油机提供动力.2）钻井过程不连续，功率要求也不相同。正常钻进时，转盘驱动钻柱，泥将泵循环泥浆。起下钻作业时，则是起升系统需要功率。

3）工作地区广阔（平原、山地、沙漠、沼泽、海洋），自然环境恶劣（风、沙、雨、雪），野外流动作业，要求钻机有很强的适应地区、环境的能力和便捷的移运性能。2.钻井机械及发展26（3）驱动形式1）机械驱动型式皮带并车钻机链条并车钻机齿轮并车钻机2）电驱动型式AC-AC交流电驱动DC-DC直流电驱动AC-SCR-DC直流电驱动AC-VFM-AC交流变频电驱动3）液压驱动型式4）混合驱动型式液电、机电2.钻井机械及发展271）机械驱动型式皮带并车钻机ZJ32J-2钻机传动系统2.钻井机械及发展28优点不受地域限制；动力配置方便；转速可平稳调节；结构紧凑，体积小，重量轻，便于搬迁移运，适于野外流动作业。缺点适应性系数小，过载能力有限；转速调节范围窄；噪声大；传动效率低，维护使用费较高。2.钻井机械及发展链条并车钻机ZJ32L钻机传动系统（宝石厂1998）2.钻井机械及发展30优点自动无级变速、变矩，提高钻机起升工效；调速范围变宽，传动平稳柔和，吸收冲击振动，延长了机械设备寿命；减少并车损失。缺点效率偏低，且随涡轮轴转速变化；液力变矩器结构比较复杂，需要一套补偿和散热冷却系统。2.钻井机械及发展31齿轮并车钻机ZJ20-2钻机传动系统2.钻井机械及发展32优点传动柔和，可吸收振动与冲击；移运迅速，安装方便；涡轮轴可随外载变化而自动变速，可防止工作机过载。缺点液力耦合器只能在高转速比工况下工作，否则效率过低，功率损失大；只能传递扭矩，不能变矩。2.钻井机械及发展332）电驱动型式AC-AC驱动2.钻井机械及发展34优点短时过载能力强；采用单轴驱动，传动效率高，维护保养简单；工作安全，噪音小。缺点工作转速不可调节；载荷速度特性为硬特性。2.钻井机械及发展35DC-DC驱动2.钻井机械及发展36优点无级调速，且调速范围广；适应性强；操作方便，变速快、时间短；简化了传动系统，提高传动效率；具有较好的运行经济性。缺点

DC-DC电驱动钻机采用单独驱动方式，可靠性较差。2.钻井机械及发展37AC-SCR-DC驱动AC-SCR-DC驱动系统2.钻井机械及发展38AC-SCR-DC驱动ZJ45D丛式井钻机传动系统2.钻井机械及发展39ZJ70/4500D钻机传动系统2.钻井机械及发展40特点

AC-SCR-DC驱动钻机具有DC-DC电驱动钻机的全部优点；采用并联运行方式，功率利用率高；

一次性投资费用较高，运行费用低；

钻机运行可靠性高；

交流公共母线上的功率因数较低。2.钻井机械及发展41AC变频驱动AC变频驱动控制系统2.钻井机械及发展42AC变频驱动ZJ50DB传动系统2.钻井机械及发展43特点能精确控制转速和扭矩；转速调节方便且范围广；具有全扭矩；启动电流小、工作效率高；过载能力强；

可实现回馈制动刹车；

使用安全方便、噪音低、维护简便。

自动送钻装置功能较多，档数少。2.钻井机械及发展443）液压驱动型式早在20世纪50年代，石油钻机中就采用了液压驱动转盘，随后发展到采用液压驱动绞车进行钻井作业和起下钻作业。美国研制了全液压驱动石油钻机，采用了液压驱动的顶部驱动钻井系统，其绞车是一组多级同心液缸，取消了常规石油钻机结构型式的绞车和提升系统。自动化石油钻机中也采用了液压驱动型式，如顶部驱动采用液压驱动型式。2.钻井机械及发展46液压驱动石油钻机性能：钻机发动机功率：500hp

最大输出扭矩：3600kg.m（在50r/min情况下）两台泥浆泵发动机功率：500hp

最大泵排量：2300l/min

最大泵压：4200psi（294bar）

最大静载：91000kg2.钻井机械及发展47顾心怿液压修井机2.钻井机械及发展484）混合驱动型式2.钻井机械及发展ZJ40LD钻机传动49石油钻机驱动型式由机械、液力向电驱动方向发展。电驱动钻机由直流电向交流变频方向发展。钻机混合驱动形式——液电、机电2.钻井机械及发展502.3钻机的近代技术（1）液控盘式刹车（2）交流变频驱动（3）顶部驱动系统（4）液压驱动钻机2.钻井机械及发展51（1）液控盘式刹车周向制动改为径向制动——摩擦力均匀手动控制改为液压控制

——可自动控制2.钻井机械及发展52ZJ70DB钻机控制系统2.钻井机械及发展53未来的研究及发展方向海洋钻机盘式刹车刹车副的摩擦特性研究盘式刹车使用可靠性的提高2.钻井机械及发展54（2）交流变频驱动交流变频控制的特点交流变频电机特点：功率密度大；可靠性高；防爆性能好。交流变频控制的特点：控制精确；便于监测；远程控制。2.钻井机械及发展55主要发展方向

系列化、大功率人机一体化、自动化、智能化远程作业指导和诊断（数字化油田）2.钻井机械及发展56国内交流变频钻机的发展概况第一阶段(1997～2000)研制ZJ15DB、ZJ30DB、ZJ10DBTZJ15DB钻机主要技术参数2.钻井机械及发展57

第二阶段(2001～2004)研发2002年：ZJ70DB、ZJ50DBSZJ40DB、ZJ50DBT、ZJ30DBT

ZJ40/2250DB钻机主要技术参数2.钻井机械及发展58第三阶段(2005～)发展ZJ90/6750DB、ZJ120/9000DBZJ70/4500DB人工岛环形轨道模块钻机ZJ70ZJ90ZJ1202.钻井机械及发展59（3）顶部驱动钻井系统顶部驱动钻井系统（Topdrivedrillingsystem）简称顶驱，是在钻柱上端直接驱动钻柱旋转钻进、循环泥浆、上卸扣、IBOP控制等具有多种功能的设备，是集机电液技术一体化的结构较为复杂的装置。2.钻井机械及发展60顶驱装置的结构组成及其功能结构组成：顶驱主体管子处理装置导轨液压传动与控制系统

其他：

井口扶正器、下套管装置、测井装置、检测工具与仪表等2.钻井机械及发展6122.钻井机械及发展62顶驱主体动力水龙头：驱动主轴旋转钻进2.钻井机械及发展63导轨承受顶驱主体反扭矩2.钻井机械及发展64液压传动与控制系统

控制柜顶驱司钻台液压控制系统2.钻井机械及发展65液压系统液压油滤子平衡系统储能器上IBOP延时储能器齿轮油滤子油压开关系统储能器IBOP压力开关上IBOP执行液缸平衡系统阀块主液压系统阀块吊环阀块吊环液缸平衡液缸液压油箱旋转头马达和锁销总成电机和泵总成液压电机10hp,1,800rpm油箱容量25加仑特性2.钻井机械及发展66管子处理装置

抓放钻杆上卸扣控制IBOP2.钻井机械及发展67其他井口扶正器下套管装置测井装置检测工具与仪表等2.钻井机械及发展68顶驱钻井优势节省接单根时间倒划眼防止卡钻下钻划眼节约泥浆人员、井下、设备安全顶驱钻井方式转盘钻井方式2.钻井机械及发展69国内外顶驱发展概况美国：NOV、Bowen

加拿大：TESCO、Canrig

挪威：MH

法国：Acb

中国：中国石油勘探开发研究院设计北石厂、华北石油机械厂制造辽河天意有限公司2.钻井机械及发展70美国NOV公司

NOV(Varco)公司是世界上最早开发和生产顶驱的公司，自1982年生产TDS-3以来，现已销售800多台顶驱，其中交流变频130多台。主要的品种有：

IDS-1TDS-4HTDS-4STDS-6S

TDS-8SATDS-9SATDS-10SATDS-11SA

我国陆上引进有四种规格：IDS-1、TDS-9SA、TDS-11SA及TDS-10S。2.钻井机械及发展NOV公司产品71NOV公司产品7273TDS-11SA顶驱钻井系统与井架的关系TDS-11SA技术参数：API提升载荷：500吨整体式水龙头双交流电机：2×350马力减速箱齿轮传动比：10.5

连续工作扭矩：51.75kNm

间歇工作扭矩：67.34kNm

适用钻杆尺寸：3½～5in

静音斜齿轮传动2.钻井机械及发展74Tesco

顶

驱2.钻井机械及发展75500or650ECIS500or650HCIS500or650HSTOPDRIVE2.钻井机械及发展76

200HMISTOPDRIVE500HCTOPDRIVE2.钻井机械及发展77④2.钻井机械及发展78

挪威MH公司2.钻井机械及发展79挪威MH公司2.钻井机械及发展80国内顶驱装置中国石油勘探开发研究院自1989年开始，先后研制出直流、交流、液压驱动的系列顶驱，适应2000～9000米井深。填补国内空白。交流变频顶驱已在北石厂产业化，已生产顶驱120台以上，其中绝大多数在国外钻井，出口美国13台；总订货量达到150台。现与华北石油机械厂合作开发了DQ20Y液压多功能动力水龙头，已进行现场工业应用3口井以上。辽河天意公司已生产50台顶驱以上。2.钻井机械及发展81

DQ系列顶驱装置直流驱动液压驱动交流驱动1993年DQ60D1997年DQ60D11998年DQ60P1999年DQ20Y2006年DQ20Y12003年DQ70BS2004年DQ40B2005年DQ90BSC2.钻井机械及发展82

项目DQ90BSCDQ70BSDQ40BC最大载荷6750kN4500kN2250kN工作高度6.1m5.9m5.3m电动机功率（kW）368×2

295×2400×1额定钻井扭矩75kN.m52kN.m40kN.m最大卸扣扭矩125kN.m78kN.m60kN.m刹车扭矩68kN.m68kN.m68kN.m额定循环压力35MPa35MPa35MPa主轴中心通道内径89mm76.2mm76.2mm转速范围（r/min）0～2000～2200～180交流变频驱动：转速范围宽，过载能力强，功率利用充分，电机可靠性高2.钻井机械及发展83管子处理装置旋转头IBOP

环形背钳

导入环吊卡

倾斜机构2.钻井机械及发展84钻杆夹紧背钳2.钻井机械及发展85电控系统网络结构2.钻井机械及发展86主电控系统2.钻井机械及发展87顶驱司钻操作台2.钻井机械及发展88（4）液压钻机液压钻机结构简单，系统质量小，承载能力高，钻台底座可利用空间大，功率利用率高，钻井成本低，且容易实现自动化作业。近几年来，加拿大、德国、意大利、美国和挪威等国许多以液压技术见长的公司，研制出多种类型（有的已形成系列）的液压驱动钻机并不断加以创新、改进、完善。液压驱动具有运动方式转换容易等优点，在大功率液压元器件可靠性不断提高的前提下，在对钻机体积和质量要求严格的情况下（如海洋平台、高移运性钻机），液压驱动石油钻机已成为一种主要的发展趋势。2.钻井机械及发展89

加拿大Tesco公司的套管钻井钻机、挪威海事液压公司的Ram钻机等普遍采用全液压驱动形式外；意大利Drillmec公司推出的HH系列全液压钻机已形成980～2942kN钩载系列产品。美国Schramm公司于2006年8月推出了首台伸缩桅杆的TXD系列静液传动无绞车型动力头钻机，目前TXD系列钻机已有T90XD型、T130XD型和T180XD型3种规格，提升能力分别为400.5、578.5和801.0kN。2.钻井机械及发展902.4钻机的自动化与数字化技术钻机今后的发展趋势数字化、信息化、自动化、智能化高适应性高经济性、高可靠性高移运性大型化2.钻井机械及发展91钻机控制系统由模拟式控制系统逐步转化为数字式控制技术，并朝着智能化控制方向发展：智能化网络化开放化2.钻井机械及发展92钻机智能控制系统以SIEMENS高性能的PLC为控制核心，通过现场总线技术用数字化设备组成PROFIBUS-DP网络。

动力监测控制系统绞车自动化控制系统转盘软扭控制系统软泵控制系统自动送钻系统电子防碰系统一体化仪表系统电、气、液联控系统智能软起动和执行器传感器接口（AS-i）系统电视监控系统2.钻井机械及发展93ZJ70DBS钻机远程智能控制网络系统管理级网络

IPC（WinCC），油田局域网控制级网络

PLC

现场级网络

变频器、I/O模块、AS-i接口2.钻井机械及发展94井下控制工程2钻井机械及发展钻井新方法1435

石油钻机标准钻井工程与钻井机械钻井机械现状及发展953.1欠平衡钻井泥浆压力低于地层压力的钻井方法3.钻井新方法不同钻井方式比较过平衡钻井欠平衡钻井钻速慢极大地提高钻速可能错过产层可能从未知地层发现油气容易伤害储层减少损害可能造成压差卡钻不会造成压差卡钻能制止地层坍塌易造成地层坍塌可防止地层流体的涌出易发生井涌和井喷易造成井漏需要更多的配套设备3.钻井新方法欠平衡钻井需要的配套设备3.钻井新方法气体钻井龙岗1井使用气体钻井井段3304m，仅用145天完成6540m的钻探任务，创造了单只空气锤进尺1712.82m气体钻井日进尺557.32m的新纪录。四川七里北气田采用气体钻井，与同一地区采用泥浆钻井相比，2号井机械钻速提高1倍，101号井提高约5倍3.钻井新方法3.钻井新方法3.钻井新方法1014.2小井眼钻井（1）小井眼钻井设备的优点井眼体积小；节省费用50%左右；质量轻、占地面积小、钻机配套功率低，搬迁安装简便；减小环境污染、降低噪声干扰。3.钻井新方法小井眼钻井系统1023.钻井新方法103（2）国外小井眼钻井设备的发展现状常规石油钻机改造成小井眼钻机美国Paker钻井公司、Cofor公司：钢丝绳连续取芯装置法国Forasol-Foramer公司：W-NApache

意大利：G150钻机3.钻井新方法104专门设计小井眼钻机瑞典Microdrill公司：MD-1500；Longyear公司：PM603；美国Standard公司：Irian沼泽地小井眼钻机；Amoco公司和Nabors工业公司：Nabors170型意大利Silvio

Ballerini公司：ST系列ST-2、ST-4、ST-6、ST-10，980～3500m；Advance公司：G系列车装钻机G-14、G-22、G-35、G-55、G-75，800～1800m；美国CBC公司：CS系列CS-1000、CS-2000、CS-4000，1000～4000m，其中CS-4000钻机可进行连续取芯钻井。3.钻井新方法105小井眼钻具钻头新型PDC聚晶金刚石钻头、TSD金钢石钻头钻柱井下取芯工具打捞工具测井设备完井工具3.钻井新方法小井眼井下钻具组合1063.钻井新方法107（3）国内小井眼钻井设备现状吉林油田：F100型钻机、ZJ15D型钻机；四川油田：川西地区用XY5G型矿业钻机和TSJ6/660型水井钻机分别钻1000m以下和1500m小井眼井；胜利油田：钻1500m以下浅层气井也曾使用了大庆130Ⅱ钻机和ZJ45型钻机；大庆油田：近几年小眼井钻得较多，占国内80%以上，主要使用进口的1500m车装钻机钻小井眼井；长庆油田：钻小井眼井主要用XJ-450、350、250及T50B几种车装修井机。3.钻井新方法108国内已研制成功：液压顶部驱动钻井系统金刚石小井眼钻头小井眼测斜仪器小井眼井下钻具液控盘式刹车正在研制：液压绞车、液压泥浆泵3.钻井新方法1094.3连续管钻井国外在用连续管钻机超过800台，并以超过常规钻机一倍的速度在发展。连续油管作业机3.钻井新方法110连续油管卷筒3.钻井新方法1114.4

套管钻机套管钻机钻井具有以下优点：简化钻机结构，减小钻机尺寸，降低钻机成本；节省钻井管材，减少费用；减少起下钻时间；减少意外事故的发生；套管钻机在起下钻更换钻头或测井时，可继续循环钻井液，防止钻屑沉积，减少卡钻和井涌发生。3.钻井新方法1124.5激光钻井（1）激光钻井技术的发展历程20世纪60年代末，美国20世纪70年代初，美国、法国、荷兰至1997年，激光钻井的可行性才得以证实1998年，美国天然气工业协会，联合美国空军、陆军启动“激光钻井”计划。3.钻井新方法113（2）激光钻井的优点

更易穿透岩石，大大增加钻进速度；连续钻进，节省时间；不需要钻头、套管设备，减少钻井成本；光缆连接，易于井底信息传到地面；大大减少对地层的污染；在一定程度上防止了井喷；能有效地控制井眼轨迹。

3.钻井新方法114（3）激光钻井技术尚需解决的问题

复杂的地层条件；井眼的清洗；异常压力的控制；实验室研究与现场应用的差距。3.钻井新方法1154.6其他钻井新技术膨胀管钻井技术；微孔钻井技术；旋冲钻井技术；高压高温钻井技术；三维可控与可视化钻井技术；……

3.钻井新方法116井下控制工程2钻井机械及发展钻井新方法1435

石油钻机标准钻井工程与钻井机械钻井机械现状及发展1174井下控制工程井下控制工程学——苏义脑井下控制工程学是用工程控制论的观点和方法，去研究和解决油气井井下工程控制问题的有关理论、技术手段的一个新学科分支，是一个多学科交叉的应用技术新领域。以井下为对象，以控制为目标，以力学为基础，以机械为主体，以泥浆为介质，以计算机为手段，以实验为依托。4.井下控制工程118地质导向钻井技术钻井就是根据有关设计，采取各种措施向目的层进军。钻井导向是几何导向，只要钻遇事先确定的几何目标，即使没有发现油层，钻井工作也算大功告成。油田开发的不断深入和勘探开发一体化的进程不断加快，对钻井技术提出了越来越高的要求。现在，钻井不再是单纯为了打井，“打井为了出油”的认识被更多人所接受。4.井下控制工程119同时，部分测井项目也由原来的完井后进行，变为随钻随测、在钻进中进行。钻井技术的发展趋势，是钻探目标不再固定不变，而是根据油层的位置随时调整，将原先预测固定的“几何靶”变成实际上不确定的“移动靶”。也就是说，钻井导向必须由几何导向转变为地质导向。地质导向的任务是对准确钻入油气目的层负责。“为钻头装上鼻子，让钻头闻着油味准确前行。”4.井下控制工程120（2）4.井下控制工程121组成：井下测量—用MWD或LWD测量近钻头处参数和工程参数；导向钻具—用井下导向马达作为导向执行工具；信息传输—用无线短传技术把近钻头测量信息越过导向马达传至MWD

或LWD并进一步上传；决策处理—地面信息处理与导向决策软件系统将井下测量信息进行处理解释、判断、决策，指挥导向工具准确钻入油气目的层。4.井下控制工程1224.2随钻测量系统井下随钻测量包括钻井工程测量（MWD）和随钻测井（LWD）两大部分。随钻测量技术的发展促进了钻井、录井、测井乃至地震（随钻地震SWD）和地质（实时评价FEWD）的多学科交叉与融合，实现了在钻井的同时对钻井作业的综合评价和实时测井作业。4.井下控制工程123借助于MWD进行钻头力学和钻井的动态测量，地面上很难测量的工程参数在井下可以准确获得。如井底钻头钻压、扭矩、振动、转速、压力、井斜角、方位角、工具面角、温度、钻柱弯矩、轴向拉（压）力和三向（轴向、径向、周向）加速度等。这些参数的实时获得，利于修正各种模型、优化钻井参数、产层导向、预测和预防及提前控制井下事故的发生，达到安全、高效钻井的目的。4.井下控制工程124LWD：利用随钻伽马测井信息确定泥页岩层来选择套管下深；确定储集层顶部开始取心作业；在钻进时利用随钻伽马、密度、声波和电阻率测井曲线等评价地层压力；在地层将被钻井液严重污染前获得真实的地层特性和最新资料。定向参数+电阻率+伽玛定向参数+中子孔隙度+电阻率+密度+伽玛4.井下控制工程1254.3旋转导向马达推靠式（PushtheBit）——在钻头附近直接给钻头提供侧向力；指向式（PointtheBit）——通过近钻头处钻柱的弯曲使钻头指向井眼轨迹控制方向。4.井下控制工程126旋转导向钻井系统的工作机理都是靠偏置机构（BiasUnits）分别偏置钻头或钻柱，从而产生导向。偏置机构的工作方式又可分为静态偏置式（StaticBias）和动态偏置式（DynamicBias）（即调制式（Modulated））两种。静态偏置式是指偏置导向机构在钻进过程中不与钻柱一起旋转，从而在某一固定方向上提供侧向力；调制式是指偏置导向机构在钻进过程中与钻柱一起旋转，依靠控制系统使其在某一位置定向支出提供导向力。

4.井下控制工程127三种工作方式的旋转导向工具系统性能对比表工作方式代表系统旋转导向程度造斜能力°/30m位移延伸能力螺旋井眼适应井眼尺寸（mm）静态偏置推靠式AutoTrakRCLS工具系统外筒不旋转6.5低存在216～311调制式PowerDriveSRD全旋转8.5高存在152～311静态偏置指向式Geo-Pilot工具系统外筒不旋转5.5中消除216～3114.井下控制工程1284.4随钻测量信息传输技术（1）有线传输方式通过电缆或光缆传送信号，关键解决如何通过钻杆的问题。

电缆、钻杆、光缆（2）无线传输方式通过环境介质传送信号，关键解决长距离传输中信号衰减问题

泥浆、电磁、声波4.井下控制工程129（1）有线传输方式①电缆传输方式电缆随钻信号传输的方法是通过钻杆内部下入电导线，导线的类型与电测中的电缆相似，是铠装电缆。随着钻井的加深，加接单根时必须提出电缆和仪器，或者是预先将电缆线套入到钻杆内孔中。4.井下控制工程130②特种钻杆传输方式

该传输方式研究的关键是钻杆接头设计。钻杆接头设计方法主要有感应法，湿接头法和导线对接法等。“智能钻杆”4.井下控制工程131③光纤传输方式将具有简单保护层的廉价光纤下入到井眼中，光纤长度为整个钻柱的长度，从底部钻具组合（BHA）到地面。光纤既能够从地面沿轴向井下循环，又能够从底部钻具组合反循环到地面。使用的光纤电缆很细小，成本低，可短时间使用，最后在钻井泥浆中磨损掉并被冲走。4.井下控制工程132（2）无线传输方式①泥浆脉冲传输方式有负脉冲、正脉冲、连续信号等负脉冲信号发生器4.井下控制工程133正脉冲信号发生器连续信号发生器4.井下控制工程134②电磁（EM）传输EM的传输速率为1～12bit/s。EM传输的优点是不需要机械接收装置，数据传输速度较快，适合于普通泥浆、泡沫泥浆、空气钻井、激光钻井等钻井施工中传输定向和地质资料参数。缺点是由于传输信号快速衰减，导致EM测量方法只适合在浅井中使用，且低电磁波频率接近于大地频率，易受井场电气设备和地层电阻率的影响，从而使信号的探测和接收变得较困难。4.井下控制工程135③声波传输声波遥测不需要泥浆循环，实现方法简单、投资少。而其缺点是衰减很快，受环境干扰大，井眼产生的低强度信号和由钻井设备产生的声波噪声使探测信号非常困难。4.井下控制工程13624.井下控制工程1374.5地面信息处理与导向决策系统现场工程师通过地面处理系统了解井下工具测控单元对下传指令的接收/解码情况（导向方向、解码的正确性和井下工具系统实际的执行情况等）。同时地面处理系统通过对井眼信息的计算处理，形成实钻井眼轨迹数据，并进一步计算出井下工具系统的实际造斜率。这两项结合在一起可以得出井下工具系统的实际导向能力。

4.井下控制工程138根据实钻井眼轨迹数据进行井眼轨道校正设计，得出下一步进行导向钻井所需要的导向能力和导向方向的参数。上述经过地面系统处理得到的井下工具系统的实际造斜率与经过井眼轨道校正设计得到的下一步继续进行导向钻井所需要的导向能力和导向方向，将代替闭环控制系统最初的输入参数，用于设定新的工具系统的参数。对该新的工具系统设定参数进行编码、下传，指导井下工具系统进行新的旋转导向钻进，从而实现“大闭环”控制。4.井下控制工程139井下控制工程2钻井机械及发展钻井新方法1435

石油钻机标准钻井工程与钻井机械钻井机械现状及发展1405.石油钻机标准5.1石油标准5.2各石油标准间的联系5.3API石油机械有关标准简介5.4国内石油钻机标准

5.石油钻机标准1415.1石油标准

ISO国际标准

API美国石油协会标准

GB国家标准

SY石油行业标准

Q企业标准

5.石油钻机标准142(1)

ISO国际标准

ISO国际标准化组织InternationalOrganizationforStandardization或InternationalStandardOrganized国际标准化组织（ISO）是由各国标准化团体（ISO成员团体）组成的世界性的联合会。制定国际标准工作通常由ISO的技术委员会完成。中国是ISO的正式成员，代表中国的组织为中国国家标准化管理委员会简称SAC。（StandardizationAdministrationofChina）

5.石油钻机标准143ISO标准涉及的内容ISO标准的内容涉及广泛，从基础的紧固件、轴承各种原材料到半成品和成品,其技术领域涉及信息技术、交通运输、农业、保健和环境等。每个工作机构都有自己的工作计划，该计划列出需要制订的标准项目（试验方法、术语、规格、性能要求等）。

5.石油钻机标准144ISO国际标准化组织的石油标准TC62

5.石油钻机标准145ISO国际标准化组织的石油标准ISO13533TechnicalCorrigendum1-2005石油和天然气工业.钻井和生产设备.钻通设备.技术勘误1Petroleumandnaturalgasindustries-Drillingandproductionequipment-Drill-throughequipment;TechnicalCorrigendum1ISO13533-2001石油和天然气工业钻井和生产设备钻井设备Petroleumandnaturalgasindustries-Drillingandproductionequipment-Drill-throughequipment

5.石油钻机标准146ISO国际标准化组织的石油标准ISO13534-2000石油和天然气工业钻井和生产设备提升设备的检查、维护、修理和再制造Petroleumandnaturalgasindustries-Drillingandproductionequipment-Inspection,maintenance,repairandremanufactureofhoistingequipmentISO13535-2000石油和天然气工业钻井和生产设备提升设备Petroleumandnaturalgasindustries-Drillingandproductionequipment-HoistingequipmentISO13623-2000石油和天然气工业.管道输送系统Petroleumandnaturalgasindustries-Pipelinetransportationsystems

5.石油钻机标准147ISO国际标准化组织石油标准ISO13625-2002石油和天然气工业.钻井和生产设备.海洋钻井隔水导管联接器Petroleumandnaturalgasindustries-Drillingandproductionequipment-MarinedrillingrisercouplingsISO13626-2003石油和天然气工业.钻井和生产设备.钻井和井检修结构Petroleumandnaturalgasindustries-Drillingandproductionequipment-Drillingandwell-servicingstructures

5.石油钻机标准148(2)API美国石油协会标准

API是美国石油学会（AmericanPetroleumInstitute）的英文缩写。是美国石油协会对供货方进行的质量认证。API建于1919年，是美国第一家国家级的商业协会。API的一项重要任务，就是负责石油和天然气工业用设备的标准化工作，以确保该工业界所用设备的安全、可靠和互换性。一般情况下，API标准每5年至少进行一次复审、修改、重新确认或撤消。有时复审周期可延长一次，但延长不超过2年。所以，除已授权再版延期，API标准自出版之日起，5年后不再有效

5.石油钻机标准149API美国石油协会标准API标准共分三大类：(1)Std.标准；(2)Spec.规范；(3)RP.推荐做法。

5.石油钻机标准150API美国石油协会标准API规范可供愿意执行规范的所有人使用。本会已做出不懈的努力，以保证其规范数据的准确性和可靠性。但是，本会对出版任何一个API规范都不表态担保和保证，并声明：凡因使用API规范而造成的损失或损坏所引起的责任和义务，API均不予以承担。

5.石油钻机标准151API有关钻井机械的标准APIRP8B-2002提升设备的检查、保养、修理及大修的推荐作法APISpec4F-1995(R2001)钻井和修井井架、底座规范APISpec4G-2004钻井和修井、底座的检查、维护、修理与使用APISpec5D-2001钻杆规范APISpec5CT-2001(ISO11960-2001)套管和油管规范APISpec7K-2001（含A2002）钻井和井口操作设备规范APISpec8A-1997（含A2001）钻井和采油提升设备规范APISpec8C-2003钻井和采油提升设备规范

5.石油钻机标准152(3)GB国家标准

国家标准化组织中国国家标准化管理委员会（SAC）StandardizationAdministrationofthePeople'sRepublicofChina中国国家标准化管理委员会（中华人民共和国国家标准化管理局)是国务院授权的履行行政管理职能，统一管理全国标准化工作的主管机构。

5.石油钻机标准153中国国家标准化管理委员会的主要职责：

（一）参与起草、修订国家标准化法律、法规的工作；拟定和贯彻执行国家标准化工作的方针、政策；拟定全国标准化管理规章，制定相关制度；组织实施标准化法律、法规和规章、制度。

（二）负责制定国家标准化事业发展规划；负责组织、协调和编制国家标准（含国家标准样品）的制定、修订计划。

（三）负责组织国家标准的制定、修订工作，负责国家标准的统一审查、批准、编号和发布。

（四）统一管理制定、修订国家标准的经费和标准研究、标准化专项经费。

5.石油钻机标准154中国国家标准化管理委员会的主要职责：

（五）管理和指导标准化科技工作及有关的宣传、教育、培训工作。

（六）负责协调和管理全国标准化技术委员会的有关工作。

（七）协调和指导行业、地方标准化工作；负责行业标准和地方标准的备案工作。

（八）代表国家参加国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）和其他国际或区域性标准化组织，负责组织ISO、IEC中国国家委员会的工作；负责管理国内各部门、各地区参与国际或区域性标准化组织活动的工作；负责签定并执行标准化国际合作协议，审批和组织实施标准化国际合作与交流项目；负责参与与标准化业务相关的国际活动的审核工作。

5.石油钻机标准155中国国家标准化管理委员会的主要职责：

（九）管理全国组织机构代码和商品条码工作。

（十）负责国家标准的宣传、贯彻和推广工作；监督国家标准的贯彻执行情况。

（十一）管理全国标准化信息工作。

（十二）在质检总局统一安排和协调下，做好世界贸易组织技术性贸易壁垒协议（WTO/TBT协议）执行中有关标准的通报和咨询工作。

（十三）承担质检总局交办的其他工作。

5.石油钻机标准156全国专业标准化技术委员会家TC近500个，负责制定全国各专业的专业标准。

5.石油钻机标准157(4)国家标准化管理委员会的专业技术委员会（石油）TC96石油钻采设备和工具负责全国石油钻采设备和工具等专业领域标准化工作。TC280石油产品和润滑剂石油产品和润滑剂（包括：燃料油、润滑剂、石油蜡类、石油沥青、合成油脂）及石油产品静态计量和轻烃计量、润滑油换油指标等。TC355石油天然气石油地质、石油物探、石油钻井、测井、油气田开发、采油采气、油气储运、油气计量及分析方法、石油管材、海洋石油工程、安全生产、环境保护。

5.石油钻机标准158石油机械国家标准（部分）GBT19190-2003石油天然气工业钻井和采油提升设备_等同ISO13535-2000.pdfGBT19832-2005石油天然气工业钻井和采油提升设备的检验、维护、修理和改造_等同ISO13534-2000.pdfGBT20172-2006石油天然气工业设备可靠性和维