提速提效石油钻机技术现状及发展思路

提速提效石油钻机技术现状及发展思路

王定亚;忽宝民

【摘要】概述了提速提效石油钻机的技术现状,重点对国内近年来开发的几种提速提效钻机新技术进行了介绍.结合石油钻机发展趋势,提出了今后应进一步开展四单

根管柱自动处理钻机、陆地双井口钻机、液压驱动无绞车式钻机和一键操作式全自动化钻机等提速提效石油钻机的技术发展思路.

【期刊名称】《石油矿场机械》

【年(卷),期】2016(045)009

【总页数】4页(P45-48)

【关键词】钻机;提速提效;技术现状;发展思路

【作者】王定亚;忽宝民

【作者单位】宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002;国家油气钻井装备工

程技术研究中心,陕西宝鸡721002;宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002【正文语种】中文

【中图分类】TE922

石油钻井装备高效、快速发展的时代已经过去，面对当前持续低油价时期的到来，作为石油企业要想摆脱当前的困境，走出低谷、持续发展，其压缩开资、创新创效、降低成本等已成为解决或缓解当前经济压力的有效途径。这就对石油钻采装备如何适应新形势下的要求提出了挑战，即在保证装备投资减少、人工成本下降、运输费用降低的情况下，如何使装备的效能、效率发挥到最大等已成为当前及今后几年技

术开发工作的重中之重。为此，研究和开发适合满足当前油田工作急需和保持装备技术持续发展的提速、提效石油钻井装备已成为每个装备制造企业的生存和发展之道。

石油钻机作为石油勘探、钻井的主力设备，其技术性能和质量的不断提升及智能化、自动化程度的快速发展，为钻井效率的不断提高、安装搬家速度的加快和钻井用工的减少等总体成本的下降带来了前所未有的效果。西方发达国家经过上百年的不断探索和发展进步，在石油装备领域长期占领着技术高地，尤其在提速、提效钻井自动化、智能化等大型设备研发方面及先进钻井、作业工具等小型化设备发展方面都有着自己独特的技术优势。例如，全液压自动化钻机、海洋高端钻井装备、高效长寿命钻头及各种优质钻井工具等一直引领着世界技术的发展。与此同时，我国通过数十年的努力，特别通过近15 a来的高速发展，在石油钻采装备技术开发上也上

升到了一个新的高度，诸多新装备、新技术已逼近或达到世界先进水平行列，局部或单元技术甚至达到了世界先进水平。例如，我国在交流电动钻机、顶部驱动钻井装置、高压大功率钻井泵等多个方面无论从技术性能、产品规格，还是销售数量、产品质量等均已接近或超过西方发达国家，且得到了世界多个国家的普遍认可，其产品遍布世界各大主要产油区，为世界石油事业的整体发展及我国石油装备地位的提升做出了重大贡献。虽然如此，就其部分核心技术及单元设备而言，我国与世界强国相比，仍然存在着一定差距，例如在动力装备、变频器、液压、电气控制单元设备等方面，我们的技术仍显得比较落后，在产品配套、系统集成方面还需要花高昂的价格从国外进行采购，这增加了设备的投资成本，对当前世界持续低油价驱使下的控成本、低投入发展来说极为不利，仍需要我们潜心研究并不断追赶世界一流水平。

市场发展规律和市场发展形势需要有不断创新的技术和新的产品来引领时代发展的潮流，并助推整个石油行业的快速进步。近年来，随着石油钻井装备技术的更新要

求和产品升级转型发展的需要，国内以宝鸡石油机械有限责任公司(以下简称宝石机械)、四川宏华石油设备有限公司(以下简称四川宏华)等为代表的一批企业，已开始将眼光转向钻机提速提效功能开发上来，并先后开发了适合不同地域和不同用户需求的多种石油钻机，不仅使钻机的整体性能得到了有效提升，而且也特别适应当前油田低成本、高效能钻井的发展需要，以下就几种典型案例进行介绍。

2.1 管柱自动化处理石油钻机[3-4]

2014年以来，宝石机械在国内陆地钻机上率先研制成功具有全自动管柱处理能力的3种陆地石油钻机，包括2台7 000 m钻机和1台5 000 m钻机，并已先后投入大庆钻探工程公司、川庆钻探工程公司使用，效果良好。目前该技术已形成推扶式和悬持式2种结构形式，订货数量已有8台，市场前景看好。

管柱自动化石油钻机可以实现钻柱从排管架到立根台排放全过程自动化操作，该系统主要由动力猫道、液压吊卡、动力卡瓦、铁钻工、钻台机械手、二层台机械手(或自动井架工)、气动指梁等一套具有全自动控制功能的工具和设备构成。其工作按照程序和节点可分为4个步骤实现。

1) 实现单个钻柱从排管架向钻台面的运送。

2) 在钻台面完成建单根作业(即实现3个钻杆的对扣连接)。

3) 完成单根在立根台的排放作业。

4) 实现立根在二层台指梁内的位置锁固。

其特点主要包括：

1) 有效压缩了钻井准备时间，提高了钻井工作效率。

2) 实现了二层台高空无人作业，降低了安全风险。

3) 减轻了人工劳动强度，可以有效减少井队人员配置。

4) 管柱处理系统配置方式灵活，适应性强，即可用于新钻机配套，也可用于老钻机改造。

2.2 四单根立柱超深井钻机[5]

ZJ90/6750DB-S型四单根立柱超深井钻机由宝石机械等单位于2013年研制成功，并一直在塔里木油田服役，曾成功地完成了塔里木油田库车山前“大北305井”7 515 m探井的科研任务，安全作业440 d，经历2次10～12级大风的考验，起

下钻40余趟，工作性能稳定，作业效率高。

ZJ90/6750DB-S型四单根立柱钻机为复杂深井的钻探提供了良好的技术支撑，是当前油田提速提效钻井的理想设备。钻机首次采用了超高、重载、无绷绳K型井

架和满足钻机起升所需超大滚筒、高速大功率减速机构的钻井绞车，同时匹配有特殊要求的天车、游吊装置等。与常规三单根立柱钻机相比，其突出优点体现在：①全井深起下钻综合提速效率高；②可减少在复杂井段停留的时间，无故障安全性能好，有效缩短了钻井周期；③充分利用了立体空间位置，减小立根台的存放面积和二层台指梁结构；④适应性强，不仅适合塔里木等沙漠地区，同时也适应川渝、松辽等复杂深层油气资源勘探井的开发需要。

2.3 大模块快速移运式钻机[6-7]

2009年以来，宝石机械为阿联酋国家钻井公司(NATIONAL DRILLING COMPANY，以下简称NDC)先后研制了一批具有高配置、高质量、大模块移运

钻机，钻机型号包括ZJ70/4500DBT和ZJ50/3150DBT 2种类型，整个钻机按照功能区域划分集成为几个大的运输模块，可适应不同钻井距离要求和不同钻井工况下的移运要求。

NDC 5 000 m和NDC 7 000 m钻机运输模块按单元划分为主机移运模块、发电机组移运模块、电控系统移运模块、钻井泵组移运模块及各种罐体、房体移运模块几大部分。其中，钻机主机移运模块又具有钻机直立移运和分体移运2种模式，

分体移运还可根据实际需要进一步进行拆分及组合，运输方式非常灵活。特别是NDC 7 000 m钻机为了满足丛式井钻井需要，除上述多组合移运方式外，还分别