石油钻机及发展

石油钻机及发展报告人郭世超2023/10/22石油钻机及发展第一部分石油钻机概述第二部分国外石油钻机发展动态第三部分我国石油钻机发展动态第四部分石油钻机发展方向思考2023/10/23石油钻机概述

石油钻机是指用来进行油气勘探、开发的成套钻井设备。石油钻机属于重型矿业机械，具有多种功能的联合工作机组。一般由井架底座、天车、游车、大钩、水龙头、转盘、绞车、钻井泵、柴油机、发电机组、机械传动系统（电传动系统）、压风机、固控系统（包括振动筛、除砂器、除气器、离心机等）、钻井仪表、高压管汇、储油罐、储水罐等设备和设施组成。

2023/10/24石油钻机概述

一、石油钻机的组成：

1、旋转系统设备

转动井中钻具，带动钻头破碎岩屑。转盘和水龙头，顶驱钻井装置。

2023/10/25石油钻机概述

2、循环系统设备清洗井底，携带岩屑，保护井辟。钻井泵、地面高压管汇、固控设备。2023/10/26石油钻机概述

3、起升系统设备起下钻具、下套管，控制钻压及钻头钻进。由绞车、游动系统和井架组成。另外还有井口工具和机械化设备。2023/10/27石油钻机概述

4、动力系统为三大工作机组及辅助机组提供动力。柴油机、交、直流电动机及保护、控制设备。2023/10/28石油钻机概述

5、传动系统设备连接动力机与工作机，实现从驱动设备到工作机的能量传递、分配及运动方式的转换，包括减速、并车、转向、倒转及变速机构。有机械传动（带、链条、齿轮及万向轴）、液压传动和电传动。2023/10/29石油钻机概述

6、控制系统和监测显示仪表指挥各机组协调工作。常有机械控制、气控、电控、液控和电、气液混合控制。还配备各种仪表及随钻测量系统，显示地面设备工况，测量井下参数，实现井眼轨迹控制。2023/10/210石油钻机概述

7、钻机底座（钻台底座和机房底座）钻台底座用于安装井架、转盘、放置立根盒、井口工具和司控台，安装绞车，下方容纳井口装置。机房底座安装动力机组及传动系统。2023/10/211石油钻机概述

8、辅助设备供气设备、井口装置、辅助起重设备、保温设备等。2023/10/2122023/10/213石油钻机概述

二、钻机分类

1、按钻井深度分：浅井钻机：钻井深度≤1500米中深井钻机：钻井深度1500~3000米深井钻机：3000~5000米超深井钻机：>5000米2023/10/214石油钻机概述2、按驱动设备分：机械驱动钻机（窄V带、链条）电驱动钻机（直流电、交流变频）复合驱动钻机液压钻机2023/10/215石油钻机概述3、按用途和使用地区分：陆地钻机海洋钻机沙漠钻机连续管钻机套管钻机斜井钻机2023/10/216石油钻机概述4、运输方式分车装钻机拖挂钻机块装钻机直升飞机吊装钻机2023/10/217石油钻机概述

三、石油钻机的功能

1、起升接单根送进钻柱向钻头施加钻压起下钻更换钻头下入套管柱

2、循环携带岩屑，保持井筒清洁平衡地层压力防止井壁坍塌冷却钻头、润滑钻柱向钻头施加水马力获取地下信息

3、旋转向钻头施加旋转动力动力钻具工作时承受反扭矩2023/10/218石油钻机概述

四、我国石油钻机的标准

1、钻机参数基本参数：反映钻机工作性能的数量指标。如名义钻井深度、最大钻柱重量、最大钩载等。基本参数表明了钻机的基本性能，是设计、选用钻机，对钻机进行技术改造的依据，是钻机标准系列的组成元素。主参数：能直接反映钻机的主要性能，标定钻机型号，并作为设计、选用钻机凭据，决定钻机其它参数的指标。我国钻机标准规定的主参数为名义钻井深度，俄罗斯采用最大钩载为钻机主参数，美国钻机没有统一的国家标准。2023/10/219石油钻机概述

名义钻井深度：在标准规定的绳数下，使用114mm钻柱可钻达的最大井深。名义钻井范围：指该钻机可经济利用的最小钻井深度与最大钻井深度。最大钩载：在标准规定的最大绳数下，下套管或进行解卡等其它特殊作业时，大钩上不允许超过的最大载荷。最大钻柱重量：在标准规定的最大绳数下，正常钻进或进行起下作业时，大钩所允许承受的最大钻柱在空气中的重量。2023/10/220石油钻机概述石油钻机型号的表示方法：ZJ□/□□□-□ZJ：钻机代号（钻机拼音的两个字头）□：钻机级别，表示用114mm钻杆标定、以100m为单位计的名义钻深范围上限。□：钻机级别，表示以1KN为单位的最大钩载。□：钻机特征，D-直流电驱动；DB-交流变频驱动；J-带或窄V带驱动；L-链条并车驱动。□：钻机移动方式,块装式表示符号省略，Z-自行式钻机，T-拖挂式钻机。□：改型序号，由阿拉伯数字表示，原型不写。示例：ZJ50/3150D，表示名义钻深5000米，最大钩载3150KN的电驱动钻机。2023/10/221石油钻机概述

SY/5609-1999规定了9个钻机级别：

ZJ10/600、ZJ15/900、ZJ20/1350、ZJ30/1700、ZJ40/2250、ZJ50/3150、ZJ70/4500、ZJ90/6750（90/5850）、ZJ120/9000GB1806-86规定了6个钻机级别：

ZJ15、ZJ20、ZJ32、ZJ45、ZJ60、ZJ80

二、我国石油钻机标准（SY/T5609-1999石油钻机基本参数）2023/10/222钻机级别ZJ10/60ZJ15/900ZJ20/1350ZJ30/1700ZJ40/2250ZJ50/3150ZJ70/4500ZJ120/9000名义钻深范围（m)127mm500-800700-14001100-18001500-25002000-32002800-45004000-60005000-80007000-10000114mm500-1000800-15001200-20001600-30002500-40003500-50004500-70006000-90007500-12000最大钩载KN（t)

600(60)900(90)1350(135)1700(170)2250(225)3150(3150)4500(450)9000(900)绞车功率KW110-200257-330330-400400-5507351100147022102940hp150-270350-450450-550550-75010001500200030004000游动系统绳数钻井绳数68888101012最多绳数6881010121216钻井钢丝绳直径mm222629323235384252in7/811

1/81

1/41

1/41

3/81

1/21

5/82钻井泵单台功率不少于KW26037059073596011801470hp3505008001000130016002000转盘开口直径mm381,445445,520,700700，950，1260in(15,171/2)(171/2

,201/2,271/2)(271/2

,371/2

,491/2)钻台高度m3，44，55，6，7.57.5，9，10.5,12井架各级钻机均采用可提升28m立柱的井架，对10/600，15/900，20/1350三级钻机也可采用提升19m立柱的井架，对120/9000一级钻机也可采用提升37m立柱的井架。ZJ90/6750

ZJ90/58503)6750(675)

5850(585)3)12

103)16

143)2023/10/223石油钻机概述

五、井架及类型

1、按整体结构分为塔形井架、K形井架、A形井架、桅形井架

塔形井架：封闭的整体结构，可拆卸。整体稳定性好，承载能力强、内部空间大。拆卸工作量大，高空作业，不安全。2023/10/224石油钻机概述

K形井架井架由4~5段组成，段之间用销轴连接。整体起放，分段运输。不需要专业安排队伍，低位安装安全。陆用钻机大部分是K型井架。2023/10/225石油钻机概述

A形井架两大腿通过天车台、二层台，与附加杆件连成“A”形，后方有人字架支承构成完整的空间结构。井架在地面或接近地面安装。井架低位安装，整体起放，分段运输。拆毁工作量小、安全，运输方便，整体稳定性差，没有办法挂顶驱。2023/10/226石油钻机概述

桅形井架井架工作时向井口方向倾斜，需要用绷绳保持结构的稳定性，以充分发挥其承载能力。桅形井架结构简单、轻便，操作空间大。但承载能力能力小，只用于车装钻机和修井机。2023/10/227石油钻机概述2、按起升方式分为整体起升式、双升式、旋升式、伸缩式、垂升式和折叠式六种形式。整体起升式。用绞车或用液压绞车动力将井架整体一次起升到位。绞车可放置在钻台面上或钻台面下。在重载荷、高钻台情况下稳定性好。2023/10/228石油钻机概述双升式2023/10/229石油钻机概述旋升式2023/10/230石油钻机概述伸缩式2023/10/231石油钻机概述

垂升式。井架底段和顶段套装在一起，先用液缸使其起升到位，底段上设有起升滑轮组和插结构，用绞车动力起升井架的各段各段垂直平推/拖装起升、（除第一段外）设有顶驱单导轨。可大大节约占地面积。2023/10/232石油钻机概述折叠式2023/10/233石油钻机概述

六、电驱动钻机有交流电（AC-AC）、直流电（DC-DC）、可控硅直流电（SCR）和交流变频（VFD）四种驱动形式。

1、AC-AC电驱动钻机：即交流发电机（电网）驱动交流电动机，由于工作转速不可调节、载荷特性为硬特性等缺点，这种钻机使用数量逐渐减少。2023/10/234石油钻机概述

2、DC-DC电驱动钻机即直流发电机到直流电动机。由于并车驱动控制与操作相当复杂，只好采用一对一的驱动方法，带来运行不经济，这种钻机使用数量也逐渐减少。2023/10/235石油钻机概述

3、SCR电驱动钻机即交流发电机到可控硅整流到直流电动机。A、绞车、转盘可实现无级调速，钻井参数可优选。B、电机短时过载倍数达2倍以上，提高了钻机的提升能力和处理事故的能力。C、在带负载情况下，可平稳启动、制动和调速，具有软起动性能，可降低供电电源的容量。D、采用计算机远程通迅技术，可对钻机进行远程数据传输，并可进行远程故障检测。2023/10/236石油钻机概述E、电机体积小，单机容量大，具有转盘扭矩限制功能，可防止钻具扭断。F、钻机泥浆泵排量、冲数，转盘转数、扭矩等参数，能与自动化及仪表系统紧密结合，可实现全数字显示，实现钻机的自动化、智能化和对外界变化的自适应控制。2023/10/237石油钻机概述

4、交流变频钻机即交流发电机-变频调速器-交流电动机驱动。2023/10/238石油钻机概述

交流变频电驱动钻机的特点：

1、采用了能耗制动技术，去掉了电磁刹车；

2、充分利用交流变频电机特点，简化绞车结构：

3、开发了矢量控制系统，实现了游车速度和位置的闭环控制：

4、开发了数控变频恒压主动送钻装置；

5、应用计算机和现代通讯技术，实现了钻机运行状况及主要工程参数的集中监控。2023/10/239石油钻机概述

七、机械驱动钻机机械驱动钻机是指以柴油机为动力，通过链条、胶带、齿轮等方式或其组合方式所驱动的钻机。分为带传动、窄V带传动、链条传动、齿轮传动四种形式。

1、带传动钻机：用带将多台柴油机并车，驱动各工作机及辅助设备。2023/10/240石油钻机概述2、窄V带传动2023/10/241石油钻机概述3、链条传动：用链条将多台柴油机并车，驱动各工作机及辅助设备。2023/10/242石油钻机概述

4、齿轮传动采用齿轮为主传动副，配合万向轴，将多台柴油机并车，驱动工作机。特点：体积小、结构紧凑。但大功率齿轮制造困难，质量不易保证。2023/10/243石油钻机概述

八、复合驱动钻机

钻机工作机的一部分为机械驱动，另一部分为电驱；或一部分为SCR，一部分为VFD。分为①转盘电驱，绞车、泵机械驱动；②转盘、绞车电驱动，泵机械驱动；③电电复合驱动。2023/10/244石油钻机概述1、转盘电驱，绞车、泵机械驱动。2023/10/245石油钻机概述2、转盘、绞车电驱动，泵机械驱动2023/10/246石油钻机概述3、电电复合钻机2023/10/247石油钻机及发展第一部分石油钻机概述第二部分国外石油钻机发展动态第三部分我国石油钻机发展动态第四部分石油钻机发展方向思考2023/10/248二、国外石油钻机发展动态

世界上有20多个国家生产制造石油钻井设备，除我国外，还有美国、德国、意大利、加拿大、俄罗斯、挪威等国。最具实力、生产量大、销售面广的是美国。近几年意大利、加拿大、挪威和德国等国钻井装备制造公司，大量采用高新技术，开发了各种新式钻机，赢得了良好的国际声誉。2023/10/249二、国外石油钻机发展动态

大型钻井设备制造公司包括有NATIONAL-OILWELL、VARCO、MH、BENTEC、TESCO、TPC、WIRTH、SOILMEC、COOPER等。上世纪七十年末八十年代初，随着石油勘探工作量的加大，钻机需求大幅度增加，钻机的设计制造进入了黄金阶段。2023/10/250二、国外石油钻机发展动态

（一）上世纪七十年末八十年代初钻机的特点2023/10/251二、国外石油钻机发展动态

1、针对不同需求，开发了各式各样的专业化钻机。

①沙漠钻机在中东、非洲沙漠地区进行气勘探开发，由于钻机重量与尺寸可以不受道路条件的限制，通常采用轮式运输，提高了钻机的移运性。2023/10/252二、国外石油钻机发展动态

双模块钻机：第一个拖车上装有井架、天车、游车、大钩、水龙头和转盘。第二车上装有柴油机、传动箱、绞车与辅助刹车。这两部拖车到位后，用四个铰链固定在一起。2023/10/253VARCO沙漠钻机2023/10/254二、国外石油钻机发展动态单模块沙漠钻机2023/10/255二、国外石油钻机发展动态

单模块沙漠钻机2023/10/256二、国外石油钻机发展动态

单模块钻机：一个拖车把井架、天车、游车、大钩、水龙头、转盘、柴油机、传动箱、绞车与辅助刹车等全部拉走。使用这种钻机，在井距10-50公里情况下，可当天搬家，当天开钻。沙漠钻机的特点一是模块体积大、重量大，二是拆安运输方便。2023/10/257二、国外石油钻机发展动态

②车装钻机2023/10/2582023/10/259二、国外石油钻机发展动态

拖挂式车装钻机2023/10/260二、国外石油钻机发展动态

履带式车装钻机2023/10/261二、国外石油钻机发展动态

自走式车装钻机2023/10/262二、国外石油钻机发展动态

车装钻机的特点：①车装钻机将柴油机、传动箱、绞车、井架、游动系统等及附件装在一个车上，一个车次运输，运移性非常好。②搬家时井架、绞车、司钻台等不用拆卸，钻机主机上的气、液、电管线都不用拆卸，大绳和游动系统不用拆卸，拆装简单、方便，起放井架迅速。③钻机结构非常紧凑，井架起放时长度小，占地面积小。2023/10/263二、国外石油钻机发展动态③

斜井钻机2023/10/264二、国外石油钻机发展动态

斜井钻机的特点是：A、从地面开始就可造斜。B、自动化成度高、操作人员少。C、去掉了二层台，钻台不摆放钻具，钻机结构简化。D、搬家拆安简单，移运方便。E、占地面积小。2023/10/265二、国外石油钻机发展动态④北极模块式钻机2023/10/266二、国外石油钻机发展动态模块式北极钻机2023/10/267二、国外石油钻机发展动态

钻机特点：A、模块大，搬家时拆安工作量小，时间短。B、外露部分少，保温好。C、适合于在寒冷地区作业。2023/10/268二、国外石油钻机发展动态

⑤直升飞机吊装钻机特点：模块非常小，直升飞机能吊的动，适应在丛林中进行油气勘探开发。2023/10/269二、国外石油钻机发展动态

⑥机械钻机

拥有数量最多、使用最普遍的是机械钻机，它的特点是传动简单，制造成本低。2023/10/270接北美钻机搬家播放2023/10/271二、国外石油钻机发展动态

2、钻机总体设计更加优化

①Branham公司的“SwingLift”井架

2023/10/272二、国外石油钻机发展动态②DRECO公司设计的“Slingshotsubstructures”井架结构形式。2023/10/273二、国外石油钻机发展动态

③PYRAMID公司设计的“Swingup”井架结构形式2023/10/274二、国外石油钻机发展动态④国民油井垂直起升井架2023/10/275⑤国民油井理想钻机2023/10/276二、国外石油钻机发展动态

在这一时期，各厂商广泛应用CAD、Pr0/E等计算机辅助设计计软件，结合丰富的现场实际经验，设计制造了很多精品钻机及部件。以上几种井架结构，是经典的井架结构形式，目前仍在广泛应用。DRECO等公司设计的钻机传动方案：两台高速柴油机并车驱动绞车和转盘，去掉了复杂的并车传动系统，也是经典传动方案之一。2023/10/277二、国外石油钻机发展动态

（二）上世纪九十年代后钻机的特点：钻机向着自动化、智能化方向发展。

1、全液压钻机

钩载225吨，主机车重46吨2023/10/278

接全液压钻机放播2023/10/279二、国外石油钻机发展动态

用液压缸替代绞车，通过活塞上下伸缩，实现提放的目的。用液压顶驱驱动钻柱旋转，夹持钻柱。钢丝绳另一端固定在拖车机座上，使顶驱的速度为活塞运动速度的2倍。有简单的机架替代井架承受液压顶驱产生的反扭矩，机架的高度和重量大为减少，方便运输。钻具及套管处理系统由垂直排管架、悬臂吊杆等组成，配合顶驱完成钻具操作。钻柱垂直排杆架摆放在钻台的周围。2023/10/280落地的钻杆排放架与顶驱一体化的扭矩钳车装钻机主体系统车装机泵组伸缩油缸井架顶驱可到鼠洞抓钻杆和套管2023/10/281二、国外石油钻机发展动态

全液压钻机特点尺寸小，重量轻，拆安方便、移运方便、低噪音、自动化程度高，操作人员少、操作安全，更符合HSE要求、钻井周期短、占地面积少。2023/10/282二、国外石油钻机发展动态

2、套管钻机用套管代替钻杆对钻头施加扭矩和钻压，实现钻头旋转与钻进，不再使用钻杆、钻铤等。钻头在套管内实现钻头升降，即实现不提钻更换钻头。

Texco公司1996年钻成了第一口套管钻井的试验井。2023/10/283二、国外石油钻机发展动态

套管钻机的特点：减少了起下钻时间、节省钻杆和钻铤费用、消除了因起下钻杆带来的抽汲作用和压力脉动，减少泥浆漏失，提高井控能力，降低非生产时间，起下钻次数减少，减少了计划外侧钻或卡钻的风险，安全性和效率提高，取消二层平台和钻杆盒，井架高度减小，底座的重量减轻，钻机更加轻便，易于搬迁和操作。套管钻机在加拿大、美国、墨西哥湾得到应用。据测算，钻井成本可节约20-30%。2023/10/284

接TESCO套管钻机播放2023/10/285二、国外石油钻机发展动态3、连续管钻机2023/10/286二、国外石油钻机发展动态

连续管钻机的特点：A、在正常钻进时不用停泵接钻杆，起下钻过程中可以连续循环泥浆。B、避免了因接单根可能引起的卡钻、井喷事故。C、连续管可以内置电缆，快速采集数据，改善信号的随钻传输。D、可安全地进行欠平衡钻井作业，减少泥浆漏失。E、适用于小井眼钻井。地面设备少，井场占地小，可快速搬运和组装，与常规钻机相比可节约费用25%～40%。2023/10/287二、国外石油钻机发展动态4、MH全液压钻机2023/10/288二、国外石油钻机发展动态2023/10/289一、国外石油钻机发展动态

⑤交流变频钻机2023/10/290一、国外石油钻机发展动态

交流变频钻机的特点：A、具有能耗制动功能，可实现辅助刹车，不需安装电磁刹车。B、通过调节电机频率改变绞车起升速度和转盘转速，减化掉了绞车、转盘的内变速系统，实现无级调速。C、采用计算机自动控制技术，可实现主电机自动送钻。D、交流电机没有碳刷换向器，维护费用低，使用安全可靠，易于操作管理,具有安全保护功能，可实现电机的免维护运行。E、交流变频电传动系统负载功率因数高，能耗低、传动效率高。2023/10/291二、国外石油钻机发展动态

（二）国外绞车的发展

复杂地质条件超深井、大位移井、大陆科学钻探工程（俄国SG-3井，井深12262米）提出了绞车大型化需求。大位移井世界纪录作业者井名地点总垂深（米）位移（米）测长（米）BP阿莫科M-16SPZ英国WF油田1636.810728.011277.9道达尔CN-1阿根廷Ara油田1656.310585.111184.0BPM-11Y英国WF油田1605.110113.610657.92023/10/292二、国外石油钻机发展动态

1、几种典型的绞车

1995年National推出TA3000绞车，没有链条、链轮、电磁涡流刹车，采用交流变频驱动，计算机控制。

Emsco公司推出两台直流马达通过单速人字齿轮减速箱、气离合器驱动绞车。2023/10/293二、国外石油钻机发展动态1996-1997DRECO和IRI推出交流变频、两挡变速、链传动绞车。2023/10/294二、国外石油钻机发展动态

1996-1997年WIRTH公司推出齿轮传动，交流变频的绞车。2023/10/295

2000年EMSCO推出由四台直流电机驱动、水冷盘式刹车、功率达3676KW（5000hp）的绞车。二、国外石油钻机发展动态2023/10/296二、国外石油钻机发展动态VARCO公司研制的齿轮传动ADS绞车，四台交流变频电机驱动，气推水冷盘式刹车，绞四最大功率达6000hp。

2023/10/297二、国外石油钻机发展动态参SSGD-750绞车：输入4600马力,提升6750KN,单齿轮传动,四台AC电机,能耗制动为主刹车,液压盘刹为驻车和紧急制动使用,配自动送钻,适用于陆地和海洋。2023/10/2982023/10/299二、国外石油钻机发展动态特SSGD—360绞车：单轴、单级齿轮、双电机直接驱动，电机能耗制动，双液压盘式刹车。提升速度快、设计简单、维修方便、体积小、重量轻。2023/10/2100二、国外石油钻机发展动态

2、大型绞车的特点：①有直流驱动、也有交流变频驱动,但发展趋势是交流变频。②不带猫头和捞砂滚筒。③均采用四象限控制。2023/10/2101二、国外石油钻机发展动态④盘式刹车仅用于停车制动与安全紧急使用。⑤进一步减小转动惯量。2023/10/2102二、国外石油钻机发展动态⑥都带自动送钻装置，备有应急动力。⑦配备起下钻能量监控系统⑧整个系统由计算机控制，采用遥控把操作。2023/10/2103二、国外石油钻机发展动态⑨系列产品组件通用化程度高。2023/10/2104二、国外石油钻机发展动态

3、交流变频的优点：①重量体积减小。VARCO公司体积重量比常规绞车减少50%。②作业效率提高。起升提高16%，下放提高30%。采用自动送钻，减少旋转时间37%。③维护保养工作量仅为普通绞车的40%。④提高智能化水平。⑤提高作业质量。⑥降低作业成本。⑦减轻工人劳动强度。⑧工作更安全。⑨减少震动和噪音。AHD绞车的噪音仅为80dB。2023/10/2105二、国外石油钻机发展动态AHD750绞车主动升降功能带来的好处：提高起下钻速度、节约下隔水管和BOP时间延长钻头和钢丝绳寿命井架重量减少省掉储能器钻井和完井作业可缩短等候的时间在半潜式钻井装置上可减少18天浮动钻井船上可减少43天因升沉补偿故障停机时间每年可缩短0.5天2023/10/2106二、国外石油钻机发展动态交流变频绞车的新进展2023/10/2107二、国外石油钻机发展动态2023/10/2108型号1625-UDBEE-3000UDB2040-UDBEMagna1100额定功率hp3000300040003200kW2238223829832647公称钻深ft25000300004000040000m760091441219212192钢丝绳直径in1½～1¾1⅜~1¾1⅝~21¾主滚筒914X1556914X15751066X1829(2000)X1600起升档数4442总宽度m5486546772903640总高度m2997299634193106总长度m7874769697285520质量kg37933719553751376502023/10/2109二、国外石油钻机发展动态

（三）新的单元技术和设备进一步发展顶驱

顶驱分液压马达、直流电机和交流变频电机驱动三种驱动方式。是钻井驱动方式的技术变革：传统驱动方式—转盘驱动方钻杆—动力固定顶驱驱动方式—水龙头驱动钻杆—动力随钻杆移动

2023/10/2110二、国外石油钻机发展动态

顶驱优点：A、在起下钻时，能及时循环、旋转，将遇阻、遇卡事故降至最低，更适用于复杂井、水平井和大位移井，是深井、复杂地质条件井和科学探索井钻井的有力武器。B、可实现立柱钻井，提高作业效率和下套管速度。C、提高机械化程度，上卸扣、吊环摆动、旋转全部液压控制，减轻工人体力劳动。D、操作更安全。

国外油公司统计使用顶驱钻井周期减少25-30%。2023/10/2111二、国外石油钻机发展动态2023/10/21122023/10/21132023/10/21142023/10/2115二、国外石油钻机发展动态

交流变频顶驱主要特点：A、高性能。可精确控制钻井转速和扭矩，提供更高的上卸扣扭矩。B、轻便。双交流电机体积小结构紧凑，确保系统具有很好的机动性。C、维护费低。D、经济性好。交流变频电机及驱动系统的高效率，降低了钻机燃料消耗，降低了作业成本，提高了钻机整体经济性。E、提高了定向井钻井速度。F、安全环保性高。闭环液压系统可以减少环境污染，钻机搬运时，无需排放和添加液压油。2023/10/2116二、国外石油钻机发展动态2023/10/2117二、国外石油钻机发展动态

2、盘刹：National自86年推出盘刹，MH1990年推出了多盘整园刹车，Eaton1999年开发多盘整园式盘式刹车，CROWN在修井机上使用气动钳盘式刹车。

2023/10/2118二、国外石油钻机发展动态气推水冷盘式刹车

2023/10/21192023/10/2120二、国外石油钻机发展动态ETAON公司开发的了气推水冷盘式刹车，可用为辅助刹车，也可用为主刹车。它的特点：一是体积小，重量轻。二是刹车效果好。三是操作方便，容易实现自动化。2023/10/2121二、国外石油钻机发展动态

常用液压盘刹、气推盘刹两种。盘刹的特点：A、制动力矩大，响应快，工作可靠。B、去掉了带刹刹把，司钻操作轻便省力，避免了刹把反弹伤人，作业安全可靠。C、噪音减小，工作环境改善。D、控制精度高，易于遥控，为自动送钻、钻井智能化创造了条件。E、延长了刹车副的寿命，且更换易损件简单方便，劳动强度低。2023/10/2122二、国外石油钻机发展动态

3、铁钻工

MH、VARCO、NATIONAL-OILWELL等公司开发的铁钻工，质量性能进一步提高，大大减轻了工人的劳动强度，更容易实现自动化。2023/10/2123二、国外石油钻机发展动态2023/10/2124二、国外石油钻机发展动态4、井口操作机械化2023/10/21252023/10/21262023/10/21272023/10/2128二、国外石油钻机发展动态

2023/10/21292023/10/21302023/10/2131NATIONALOILWELL自动排放系统2023/10/2132Varco钻井操作机械化I2023/10/2133Varco钻井操作机械化II2023/10/2134Varco钻井操作机械化III2023/10/2135二、国外石油钻机发展动态

5、大功率泥浆泵泥浆泵最高压力52Mpa,最大输入功率1838KW（2500hp)。2023/10/2136

六缸钻井泵

最大输入功率2400hp、最大冲次212rpm、最大排量65.25l/s

、最大压力51.7MPa、重量32t。2023/10/21372023/10/21382023/10/2139二、国外石油钻机发展动态6、高效的固控设备2023/10/21402023/10/21412023/10/2142二、国外石油钻机发展动态

（四）广泛应用计算机技术，研发了新型控制软件，实现智能化控制。2023/10/2143二、国外石油钻机发展动态

1、

三维可视钻井系统兰德马克图形公司于2001年年底开发了一种三维实时钻井可视化软件（3D

Drill

View）。该软件与地球模型相结合，可以将油井设计与实际井眼状况进行直接对比，对来自油井的数据进行综合分析和处理，快速准确地确定钻井方案。另外，该软件在对大量的地球模型和钻井作业数据进行综合分析的基础之上，可以对钻井作业进行知识管理，根据过去发生事故的经验教训，对现在的油井设计进行必要的修正。2023/10/2144二、国外石油钻机发展动态2、起下钻能量监控系统2023/10/2145二、国外石油钻机发展动态

3、动态钻井系统（数字司钻）2023/10/2146二、国外石油钻机发展动态4、软扭矩系统2023/10/2147二、国外石油钻机发展动态5、防钻杆反转系统2023/10/2148二、国外石油钻机发展动态

6、软泵系统

2023/10/2149二、国外石油钻机发展动态钻井监控屏2023/10/2150一、国外石油钻机发展动态TECHNOLOGY•

SafeandSecuredRemoteAccess•

RemoteDiagnostics•

DataTrending,RetrievalandArchiving•

InformationalReports(WebBased)•

AutomatedAlarms•

RemoteDesktopsharing

2023/10/2151石油钻机及发展第一部分石油钻机概述第二部分国外石油钻机发展动态第三部分我国石油钻机发展动态第四部分石油钻机发展方向预测2023/10/2152三、我国石油钻机发展动态

一、概况

49年，我国只有8个钻井队，从1907年到1949年的42年中，总计打了87口井，累计进尺38645米。

53年改造创建了上海大隆、上海第一、上海第二、上海第三石油机械厂。同年宝石划转到石油企业。56年兰石开工建设。从建国到七十年初，我国石油勘探开发主要靠苏联的5Д、18等型号钻机。2023/10/2153三、我国石油钻机发展动态1956年太原矿山机器厂仿制出我国第一台1200米轻型石油钻机。1959年兰州石油化工机器厂制造成功3200米石油钻机。2023/10/2154三、我国石油钻机发展动态

1974年根据“一机部”和“燃化部”的决定，我国自行研究、设计、制造成功“大庆I型”3200米钻机，兰州石油化工机器总厂在1978年以前就制造了239台。累计生产600余台，八十年代研制生了ZJ45型钻机200余台。2023/10/2155三、我国石油钻机发展动态

八十年代，我国引进罗马尼亚F-320、F-250、F-300型钻机200余台，分布在四川、新疆、华北、大庆等油田和地区。同时引进了美国的一小部分5000米、7000米二手钻机。2023/10/21562023/10/2157三、我国石油钻机发展动态1996年以来，南阳二机厂、荆州四机厂、广汉宏华、上海三高、胜利高原、辽河辽宝等厂家从事钻机的设计生产。到目前生产石油装备的企业有５００多家，能提供关键技术装备的有７０多家。随着钻机的大批量更新，带动了我国钻机制造业的全面发展，使钻机及其配套设备的设计、制造水平和能力的大幅度提高。2023/10/2158钻机厂商2000年2001年2002年20003年2004年2005年2006年2007年宝石32365353528966133兰石国民油井1711181520183959广汉宏华7161921359273100南阳二机

88959698130167130四机械厂11182213368613754上海三高3465841011胜利高原

10202635中油辽宝

1412中原总机厂

571010中油特车3345781012宝鸡瑞通

13181920131615宝鸡金钻

4685大港中成

1大庆装备制造

5101210合计731892352273004845785872023/10/21592023/10/21602023/10/21612023/10/21622023/10/2163集团公司各单位钻机钻探能力统计分表（国内）制表日期:2006-11-2５

序号钻机类型总计1000m1500m2000m2500m3000m3200m4000m5000m6000m7000m9000m

小计8639967320130150981562710311大庆石油管理局105

4411825

49

4

2大庆油田公司41221828

3辽河石油勘探局112

62

1667116

4

4新疆石油管理局1086718

113143421215长庆石油管理局118

519

2839117

9

6四川石油管理局1091310

5121221828

7塔里木油田分公司6

6

8华北石油管理局102

6

1131823716

9大港油田集团公司50

1

1426

9

10吉林石油集团公司45

106

19323

2

11吐哈石油勘探开发指挥部66

1

761326

13

12玉门油田分公司1

1

2023/10/2164集团公司各单位钻机钻探能力统计分表（国外）制表日期:2006-11-2５

序号钻机类型总计1000m1500m2000m2500m3000m3200m4000m5000m6000m7000m9000m

小计125118

1841846

29

1大庆石油管理局171

1

7

42

2

2大庆油田公司3

1

2

3辽河石油勘探局16

5

26

3

4新疆石油管理局18

16

25

4

5长庆石油管理局6

13

2

6四川石油管理局14

2

7

5

7塔里木油田分公司0

8华北石油管理局20

1

448

3

9大港油田集团公司8

14

3

10吉林石油集团公司5

1

22

11吐哈石油勘探开发指挥部18

2

9

7

12玉门油田分公司0

2023/10/2165三、我国石油钻机发展动态

二、研制开发了各种形式的钻机

1、研发了交流变频电驱动钻机

2001年底，广汉宏华生产了国内第一台国产交流变频钻机---ZJ40DBS。第一次在国产钻机上运用数字化，信息化，智能化平台。

2023/10/2166三、我国石油钻机发展动态2002年9月，宝石研制了国产首台ZJ70DB钻机。

2006年4月，宝石成功研制国产首台9000米超深井钻机。

9000米钻机的成功研制，打破了国外超深井石油钻机的垄断，将把我国海洋深水油气田、大位移井及其它复杂油气田、超深油气藏的勘探开发提高到一个新水平，标志着我国在超深井石油研制生产方面取得重大突破。

2023/10/2167三、我国石油钻机发展动态2007年11月20日，12000米钻机研制成功。及大地提升了我国石油钻井技术在国际市场的竞争力，使我国陆地、海洋超深油气藏勘探开发进入一个新领域，为叩开地质家们心驰神往的超深层油气宝藏地大门，创造了极为有利的条件。2023/10/2168三、我国石油钻机发展动态绞车数字矢量控制能耗制动与起下钻能量监控游车防上碰下砸自动送钻：恒钻压、恒钻速、恒泵压降转盘扭矩限制与调控泵压限制与调控数字化多参数触摸屏调控、显示、打印、储存与远程通讯钻井工况与设备的监视与管理2023/10/2169三、我国石油钻机发展动态2、开发了2000米、3000米、4000米车装钻机四机厂、二机厂的车装钻机采用双发动机并车，可实现任一单机或并车工作，采用14×10底盘，绞车采用液压盘式刹车，井架和底盘大梁采用特殊材料和结构，保证了可靠的强度和有效的减重。2023/10/2170三、我国石油钻机发展动态

四机厂、二机厂的4000米钻机。采用成熟的双发动机并车，可实现任一发动机单机或并车工作，采用14×10底盘，绞车采用液压盘式刹车，井架和底盘大梁采用特殊材料和结构，保证了可靠的强度和有效的减重。2023/10/2171三、我国石油钻机发展动态

四机厂、二机厂3000米拖挂车装钻机。采用双柴油机并车、双轮四桥专用半挂底盘。适用于3000米以内油气井钻井作业。2023/10/2172三、我国石油钻机发展动态

3000米低温钻机是根据低温使用环境，对金属结构件、橡胶件、电器原件、信号原件、流体介质、制造工艺开发而研制的钻机，适合-45℃使用。2023/10/2173三、我国石油钻机发展动态

四机厂2000米煤层气车装钻机，采用三节井架，将整车长缩短了30%，使转弯半径更小。采用重负荷车桥和越野轮胎，越野能力强，适合丘陵、山区的路况行驶。适用国内煤层气开发，也适用于山区油气田的钻井作业。2023/10/2174三、我国石油钻机发展动态

二机厂的SupperRig钻机:

钻台直接安装在挂车的尾部,为一车运输,钻杆盒与猫道全采用液压操作,降低了劳动强度,并大大提高了工作效率,整机移运性好、移运车次少、操作简便。2023/10/2175三、我国石油钻机发展动态3、大模块钻机宝石GW1000型4000米钻机：主机分为前、后两大模块，搬家时不需拆掉只须拆掉前、后台底座间的连接销就可分别整体拖走。

A、整机的搬家车次20车。

B、车为内变速全密封绞车，全磨擦离合换档。

C井架采用低位安装，整体液缸起升Ｋ型伸缩式。2023/10/2176三、我国石油钻机发展动态

四机厂的大易5000米钻机：是四机厂新一代电驱动概念钻机，采用独特的全拖挂块装结构，可快速拆装、移运，无需吊车即可完成主机的拆卸、安装和拖挂移运，使模块更大、更容易搬迁的钻机概念在该钻机中得以体现。2023/10/2177三、我国石油钻机发展动态二机厂的20K、30K、40K型钻机2023/10/