当前主要海洋石油钻井机械的新发展

当前主要海洋石油钻井机械的新发展石油钻机1交流变频电驱动大功率石油钻机目前，世界主要钻机制造商均发展了交流变频电驱动大功率石油钻机、配备在钻深能力为10,668m（35,000ft）及以上的深水（工作水深大于2,438m既8,000ft）的半潜式钻井平台或钻井浮船上，这类超深井石油钻机主要用来适应海洋深水（下入大型隔水管）、超深井（下放重型套管）、长距离大角度井和水平井的钻井需要。2新一代的顶部驱动装置新一代的TDS在以下几方面得到发展：（1） TDS的动力将以交流变频驱动取代现有的AC-SCR-DC（即交流发电一可控硅整流一直流）驱动。（2） TDS的静液驱动将占有相当的比率。（3） 勿须改装井架并可迅速安装的、由游车、水龙头与TDS组合在一起的短尺寸紧凑型TDS。3无绞车、液缸升降型钻机（RamRig）在海洋浮式石油钻井装置上的使用无绞车、液缸升降型钻机（RamRig）由海事液压公司（MaritimeHydraulics）于1996年7月开发，最近加以完善。它的优点是省去了庞大笨重的绞车，用升降液缸替代了绞车，同时也替代了浮式钻井的庞大的钻柱运动补偿器，从而大大降低了钻机的重量和制造成本（据报道可降低成本30%）；由于采用液缸自动送钻和提升钻具以及动力头（TDS）旋转钻柱，除具有全部动力头钻机可提高钻井效率20—25%、避免绝大部分卡钻等孔内事故以及适应定向钻井（含水平钻井）等一系列优点外，还可以与计算机组合实现钻井和钻具升降操作的机械化、自动化，将操作人员明显减少。4静液传动的的石油钻机目前，静液传动的转盘、绞车等已有产品生产（如德国威尔士公司（Wirth）生产的3,000-6,000Hp钻机绞车和37.5、49.5和60.5in的转盘，均可采用静液驱动或电驱动）。将其组合并用电脑控制实现钻进、升降钻具和排放钻具，使钻机出现无人或少人（1—3人）操作已成为现实并得到进一步的完善与推广使用。泥浆泵1变频电驱动、大功率、高压泥浆泵由于井下双动力钻具和强动力钻具的出现以及深井、高压喷射钻井的需要，2,000-3,000H.P的大功率泥浆泵以及工作压力达34.5Mpa(5,000PSI)和51.7Mpa(7,500PSI)以及69Mpa(10,000PSI)的泥浆泵将会在深井(6,000m-9,000m)和超深井(9,000m-20,000m)的钻机上配套使用。目前，美国国民油井公司(National-Oilwell)、GarderDenver公司和德国威尔士公司(writh)生产的泥浆泵其液力端的工作压力均达到51.7Mpa-69Mpa(10,000PSI)，驱动功率为2,200-3,000hp。2静液驱动的无曲轴、无连杆型、可调排量与压力的泥浆泵目前，一种特轻型的由静液三液压缸驱动三泥浆缸的可调排量、压力的泥浆泵已有产品，这种泵的重量仅为传统的曲轴连杆三缸泥浆泵重量的20%左右。由于静液传动一系列的优点，易于由电脑控制，从而将成为全自动控制石油钻机不可缺少的组成部分。3高强度钢和耐磨陶瓷的应用高强度钢和耐腐陶瓷在泥浆泵的泵体、液缸、活塞等零件上使用，可显著降低泵的体积、重量和延长泵的使用寿命。防喷器1为适应海洋钻井井深和工作水深的增加，防喷器(以下简称BOP)的工作压力较多采用103.5Mpa(15,000PSI)，Hydril公司已有138Mpa(20,000PSI)的BOP产品。BOP的尺寸高度和重量有进一步降低。如Hydril18.75in通径、压力15,000psi的双闸板BOP，其高度降低20%(从93.5in降至75in)，重量减轻25%(从70,000磅减至53,100磅)。BOP组的配置更趋安全。如上述的《玛尔斯克新建XL号》和《玛尔斯克新建号》自升式平台配备BOP的工作通径为18.75in，由一个10,000psi的球形BOP和两个15,000psi的双闸板BOP所组成；《卡江快捷号》等三艘半潜式平台配备了Cameron型、工作通径为18.75in的BOP，由两个5,000psi的球形BOP和四台10,000psi的双闸板BOP所组成；《海军勘探者1号》钻井浮船的BOP工作通径为18.75in,由两个球形10,000psiBOP和五台15,000psi的双闸板BOP所组成。4为适应欠平衡钻井技术的发展，Shaffer公司发展了PCWD(PressureControlWhileDrilling)系统。即在钻井时进行压力控制的BOP，又称高压旋转BOP。其主要技术性能是：最大封井压力：静态时5,000psi;动态(旋转)时3,000psi；封零时2,500psi；最高转速200rpm；球形胶芯寿命:过钻杆25,900m(85,000ft)。5强有力的钻杆和套管剪切闸板BOP如Shaffer公司生产的全封剪切闸板BO