国外顶部驱动钻井系统的最新进展
国外钻井技术新进展
２ ０ 的大 钩 载 荷 ， 可适 用 于 钻 浅 、 ５ｔ 中深 井 ，独 特 的 小 型和 自动 化 配 置
新型采油一 钻机系统 美 国Ｇ ｅ ｒｙ Ｗ ｌ公司开发成功了一种新型采油一 ｏｆ
步 降低 了其 内部组件 的发热和磨
损 ，可延长钻头 的使用寿命和提 高
设计 的牙轮却可长期保 持切 削刃完
好 。它根据金刚石体积 控制 的最新
钻井 的经济效益 。它的配置在密封
和轴承 间的起隔热作用的隔热 盘， 可 防止密封吸热延长其使用时间。 此 外，其锥形密封压盖还可将密封 定位在最佳承压和密封位置，可在
化钻 台上建立Ｓ 一 Ｏ Ｔ ８ 自动 钻 工 和 对 扣 导 向器 ；采 用 水 力 自动卡 瓦 ，可 进 一 步 消 除 井 眼 中 的 人 工操 作 。并
率。它的钻井平台高８５ ，其滑轮和 ．ｍ
大 钩载荷 均为 ３５． ７ｔ ，可在一０Ｃ ２０的恶 劣 环境下 正常使用 。
小型钻机 美国Ｇｏｇ ａｌｎ ｅｒｅＦ ｉｉｇ
置 的可转 向稳定器采用三个转 向滑 板 ，以保证井眼与垂 向相切 。每当
其 近 钻 头 探 测器 发现 钻 头 与 要 求 的
车 ，无须起重机 或安装扒杆 ，即可
将 安 装 快 速 完 成 ；靠 交 流 电供 能 的 主 机 系 统 ， 可减 轻对 环 境 的污 染 ，
井眼有偏差时，其控制 总成 内的液 压系统就可提供 一个转 向力给三个 滑板 ，无论地层如何倾斜 ，均可使 井眼转 向正确的轨道 。在方位角校 正时，其三个滑板可产生３／１的纠 ０３ｍ
公司开发成功 了一种新型钻机 。采 用它可钻深度达４５米 的直井和水平 ７７ 井 。它可进行遥控钻井 ，允许维修 公司在故障发生前 ，对其进行诊断 和维护，以节约钻井 时间，同时也
钻井新技术及发展方向分析
钻井新技术及发展方向分析1 钻井技术新进展1.1石油钻机钻机是实现钻井目的最直接的装备,也直接关系到钻井技术进步。
近年来,国外石油钻机能力不断增强,自动化配套进一步完善,使钻机具备更健康、安全、环保的功能,并朝着不断满足石油工程需要的方向发展。
主要进展有:(1) 采用模块化结构设计,套装式井架,减少钻机的占地面积,提高钻机移运性能,降低搬家安装费用。
(2) 高性能的“机、电、液”一体化技术促进石油钻机的功能进一步完善。
(3) 采用套管和钻杆自动传送、自动排放、铁钻工和自动送钻等自动化工具,提高钻机的智能化水平,为提高劳动生产率创造条件。
1.2随钻测量技术1.2.1随钻测量与随钻测井技术21 世纪以来, 随钻测量(MWD) 和随钻测井(LWD) 技术处于强势发展之中,系列不断完善,其测量参数已逐步增加到近20种钻井工程和地层参数,仪器距离钻头越来越近。
与前几年的技术相比,目前,近钻头传感器离钻头只有0.5～2 m 的距离,可靠性高,稳定性强,可更好地评价油、气、水层,实时提供决策信息,有助于避免井下复杂情况的发生,引导井眼沿着最佳轨迹穿过油气层。
由于该技术的市场价值大,世界范围内有几十家公司参与市场竞争,其中斯伦贝谢、哈里伯顿和贝克休斯3 家公司处于领先地位。
1.2.2电磁波传输式随钻测量技术为适应气体钻井、泡沫钻井和控压钻井等新技术快速发展的需要,电磁波传输MWD(elect romagnetic MWD tool s ,EM MWD) 技术研究与应用已有很大进展,测量深度已经达到41420 km。
1.2.3随钻井底环空压力测量技术为适应欠平衡钻井监测井筒与储层之间负压差的需要,哈里伯顿、斯伦贝谢和威德福等公司研制出了随钻井底环空压力测量仪（annular pressure measurement while drilling, APWD) ,在钻井过程中可以实时测量井底环空压力,通过MWD 或EMMWD 实时将数据传送到地面,指导欠平衡钻井作业。
国内外钻井新技术和发展趋势
12.国内外主要钻井技术及发展阶段对比
1.深井和超深井钻井技术 3.分支井和鱼骨井钻井技术 5.垂直钻井技术 7.旋转导向钻井技术 9.精细控压钻井技术 11.膨胀管钻井技术 13.钻井软件与信息化技术
2.大位移井钻井技术及其应用 4.超短半径径向水平井技术 6.地质导向钻井技术 8.欠平衡钻井与气体钻井配套技术 10.套管钻井技术 12.连续管钻井技术 14.煤层气钻井
第二阶段（1976～1985年）：
1976年4月30日，我国第一口超深井（井深6011M）在四川完成，标志着我 国钻井工作由打深井进一步发展到打超深井。
从1976年开始，我国每年都打深井，并且数量逐步增加，由1976年完成3口 上升到1985年完成29口。
在这个阶段中，除完成170口深井外，还完成了10口超深井，其中包括井深 超过7000M的2口超深井（四川关基井，7175M；新疆固2井，7002M），这是我 国深井超深井钻井的初步发展阶段。
（6）国外深井和超深井技术发展
国外超深井钻井技术发展主要集中在钻机、钻头、井下工具、钻井泥浆 等方面： 超深井钻机功率大、性能好、自动化程度高、配套设备性能可靠，从而在 装备上为快速打好深井提供了物质上的准备。 钻头质量好、品种全、选型合理，可获得钻头耗用数少、钻井进尺多、钻 井速度快的好效果。 钻井液具有良好的热稳定性、润滑性和剪切稀释特性、固相含量低、高压 失水量低、可抗各种可溶性盐类和酸性气的污染。 运用井下动力钻具提高钻速、井身结构设计灵活、高强度钻杆等工具配套 齐全，使得国外超深井钻井速度快、事故少、成本低、效益好。
1901-1920年为旋转钻井概念时期 。将钻井与洗井结合在一起，开始使用牙 轮钻头和注水泥技术。
1921-1948年为旋转钻井发展时期。牙轮钻头、固井工艺及钻井液技术进一步 发展，同时出现大功率钻井设备。
国外钻井完井技术新进展
国外钻井完井技术新进展1 水平井钻井技术1.1 水平井应用的油藏和地区目前，水平井已作为常规钻井技术应用于几乎所有类型的油藏，如枯竭油藏、致密气藏、低渗油藏、边际油藏、高渗油藏等。
除了传统意义的水平钻井之外，近年来，水平井又有了许多新的应用：•水平井作为注入井，提高产量•分支水平井开采多个产层•开采老油田剩余油•多目标开发产层•开采气藏或疏松砂岩油藏•水平井资料用于油藏描述•薄层油藏、注水剖面修正、持续增产1.2 水平井的效益近年来，水平井钻井成本已降至直井的1.5~2倍，甚至有的水平井成本只是直井的1.2倍，而水平井的产量是直井的4~8倍。
1.3 国外水平井钻井技术指标•水平井最大水平段达6118m；•水平井最大垂深6062m；•水平井最大单井进尺10172m；•双侧向水平井总水平段长度达到4550.1m（该井垂深1389.9m）；•多分支水平井总水平段长度达到11342m。
1.4 国外水平井钻井新技术1.4.1国外水平井钻井技术正在向集成系统发展以提高成功率和综合经济效益为目的，结合地质、地球物理、油层物理和各工程技术，对地质评价和油气藏筛选、水平井设计和施工进行综合优化。
兰德马克图形公司开发出一种名为决策空间（DecisionSpace™）的新一代定向井设计软件包，可显著降低油田开发中井眼轨迹的设计周期。
这个集成软件包由三部分组成：资产设计师（Asset- Planner™）、轨迹跟踪设计师（TracPlanner™）和精确定位（PrecisionTarget™）。
利用该软件包，可以迅速地为新老油田开发方案提供多井平台下的油田开发井眼轨迹设计方案，借助先进的井眼轨迹设计技术和工作流程技术缩短井眼轨迹设计周期。
“资产设计师”可以根据储层模型自动生成储层靶区目标。
应用该软件在储层模型内对储层特性进行筛选，从而产生储层油藏目标，使用者可以根据自己的泄油要求优化现场设计。
“轨迹跟踪设计师”可以快速有效地以人机对话的方式建立并显示多种勘探或油田开发方案，在详细的计划实施前，就可以得到可靠的估计。
顶部驱动钻井装置的技术应用
顶部驱动钻井装置的技术应用随着科技的发展，社会的进步，新的技术也逐渐被开发和利用。
在石油开采领域，传统的钻井装置难以满足当下的高效、经济和安全的要求，也逐渐被新的钻井装置所取代。
顶部驱动钻井装置就是一种新的钻井装置，是集机械、电气、液压技术于一体的现代化高科技钻井装置，是当今石油钻井领域的前沿技术，与交直流变频电驱系统和井下钻头增压系统并称近代钻井装备的三大技术成果。
顶部驱动钻井装置可适用于2000米到9000米深的钻井，其适用范围广。
本文主要通过对顶部驱动钻井装置的技术应用探讨，以期对顶部驱动钻井装置提出合理优化的建议。
标签：顶部驱动;技术;应用引言：顶部驱动钻井装置可节约20%至30%的钻井时间，尤其是对于斜井和高难度定向井，其经济性更好。
对于顶部驱动钻井装置的技术应用研究，提高顶部驱动钻井装置在复杂情况下的工作效率以及稳定性，保证钻井装置的安全性，增加其使用寿命，具有很现实的意义。
一、液压技术在顶部驱动钻井装置的应用液压技术在顶驱装置应用广泛。
液压驱动是顶驱两大主要驱动方式之一（另一驱动方式为电驱动）。
液压驱动可实现比电驱动更大的无级调速范围，其运行更加平稳，溢流阀的存在防止了过载，液体的可压缩性减少了冲击，可通过压力的调节实现更大的扭矩，操作方便，可满足不同转速的多种钻探工艺。
而且，液压驱动顶驱系统比电驱顶驱系统体积小，质量轻、运输及安装比电驱更为方便，其制造和使用成本低。
随着液压技术发展，尤其是高压液压技术和高效散热技术的发展，顶驱系统越来越多的应用液压技术已成为顶驱发展的一个趋势[1]。
頂驱的辅助传动也采用液压系统。
液压泵对液压油加压，使液压油产生压力，推动液压马达的转动，完成液体压力到机械能的转化。
通过方向阀，可改变液压油的流动方向，进而改变液压马达的转动方向，通过溢流阀控制压力值，可改变液压马达的转速，通过截止阀可实现液压马达的停止运动。
而过滤装置主要对液压油起过滤作用，增加了液压系统的使用寿命。
一顶部驱动石油钻机发展现状和水平差距分析
一、顶驱制造基本情况（一）目前本厂机械装备制造总体情况主要产品生产FR3150DJ顶驱钻井装置（二）技术创新与新产品研发制造情况通过本项目的研究，研制成功了交流变频驱动顶部驱动钻井装置，并进行了厂内模拟试验与现场工况应用，主要形成了如下几个方面的成果：1、电控系统冗余工作原理：软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。
开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B 当中执行，这时，B系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。
系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换。
2、形成了八项专利技术：（1）、顶部驱动钻井装置的倾摆式自夹紧背钳，申请号：ZL03206846.8。
（2）、内套插入式顶部驱动钻井装置，申请号：ZL03270653.7。
（3）、单导轨总成，申请号：ZL03267017.6 。
（4）、自夹紧背钳反扭矩插入式顶部驱动钻井装置，申请号：ZL01275909.0。
（5）、用于石油钻井的顶部驱动钻井装置的电机,申请号：20042011265.1。
（6）、顶部驱动钻井装置的上卸钻具装置，申请号：200520106265.6。
（7）、顶部驱动钻井装置性能测试方法及其测试系统，申请号：200910014279.8。
（8）、顶部驱动钻井装置性能测试系统，申请号：200920022148.x。
创新点1、内套插入式箱体结构：该结构利用内套的端部轴肩并结合与箱体轴孔部位的过赢配合，使两者结合为牢固地整体，构成双负荷通道的基础，提高了助推力轴承的使用寿命；再通过合理的连接法兰及套筒体结构，将背钳上卸扣的扭矩传递到箱体之上，避免了回转密封的侧向受力问题，提高了回转密封的可靠性和密封件寿命。
2、液压驱动对夹式环形背钳该背钳结构设计新颖，钳牙的夹紧、松开动作都在液压的驱动下完成，操作快捷迅速，松开到位且保持位置不变，避免了顶驱钻进过程中钳牙动作缓慢以及钻进过程中钳牙伸出对钻杆的损伤。
国内外钻完井技术新进展
国内外钻完井技术新进展一、本文概述随着全球能源需求的日益增长，石油和天然气等能源资源的勘探与开发显得尤为重要。
钻井技术是石油天然气勘探开发过程中的核心技术之一，其技术水平的高低直接影响到勘探开发的成功与否。
近年来，随着科技的不断进步，国内外钻完井技术也取得了显著的新进展。
本文旨在概述这些技术进展，包括新型钻井设备、钻井液技术、完井技术等方面的创新与应用，分析其对提高钻井效率、降低开发成本、提升油气采收率等方面的作用。
本文还将探讨未来钻完井技术的发展趋势和挑战，以期为相关领域的科技人员和管理者提供参考和借鉴。
二、国内钻完井技术新进展近年来，随着国内石油天然气勘探开发力度的不断加大，我国钻完井技术也取得了显著的新进展。
这些进步不仅体现在技术创新和装备升级上，更体现在提高钻井效率、降低开发成本以及保障生产安全等多个方面。
在钻井技术方面，国内已经成功研发并应用了多项新技术，如旋转导向钻井技术、水力喷射钻井技术、三维地震导向钻井技术等。
这些技术的应用大大提高了钻井速度和精度，减少了钻井事故的发生率，同时也为复杂地质条件下的油气勘探开发提供了新的解决方案。
在完井技术方面，国内同样取得了显著成果。
例如，随着水平井、大位移井等复杂井型的大量应用，国内已经成功开发出多种完井工艺和工具，如套管开窗侧钻完井技术、水力压裂完井技术等。
这些技术的应用不仅提高了完井质量，也有效降低了完井成本，为油气田的高效开发提供了有力保障。
在钻井液和完井液技术方面，国内也取得了重要突破。
通过不断研究和探索，国内已经成功开发出多种新型钻井液和完井液体系，如环保型钻井液、高性能完井液等。
这些新型钻井液和完井液的应用不仅提高了钻井和完井效率，也有效保护了油气田的环境，实现了绿色、环保、高效的开发目标。
国内钻完井技术的新进展为油气勘探开发提供了强有力的技术支持和保障。
未来，随着技术的不断创新和进步，相信国内钻完井技术将取得更加显著的成果，为我国的石油天然气工业发展贡献更大的力量。
国外石油钻井设备发展现状与应用
国外石油钻井设备发展现状与应用 编译:习玉光(大庆石油管理局)审校:洛 扬(大庆油田工程有限公司) 摘要 介绍了目前国外石油行业中性能先进的钻井设备和钻井单元设备,并分析了其在结构、性能和技术上的特点,重点介绍了国外石油钻机在钻井过程中的不同应用。
主题词 国外钻机 单元设备 结构 性能一、石油钻机1,全液压钻机为了进一步提高钻机的实用性、经济性,德国W irth公司和挪威MH公司生产了包括液压驱动绞车、转盘和泥浆泵的全液压钻机;意大利Soil m ec 公司也开发了类似的中型全液压钻机。
美国Pool 公司开发了包括顶驱、液压升降和钻具自动排放、遥控泥浆泵和防喷器与节流压井管汇等系统的全自动钻机。
液压钻机的特点:①尺寸小,重量轻,运移性非常好,井架、起升系统、底座等用一个拖车运输,与传统钻机相比可减少拆装运输费用约50%;②钻台高度通过液缸调节,易于实现合适的钻台高度,满足现代钻井对防喷系统的要求;③自动化程度高,钻柱的排放、连接和上卸全部自动化,降低了劳动强度,减少了操作人员(每班只需2～3人操作);④模块化程度高,安装拆卸工作量小,速度快;⑤更符合HSE的要求,采用全液压钻机安全可靠、噪音低,对环境的污染小;⑥占地面积小,可减少占地面积40%。
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。
钻头是利用钢丝绳投捞,在套管内实现钻头升降,即实现不起钻更换钻头、钻具。
加拿大Tesco公司1996年钻成第一口套管钻井的试验井,用9&3in套管钻进了150m。
到2000年底Tesco公司采用套管钻井技术,共完成20多口开发井,取得了良好的经济效益。
套管钻井具有如下优点:◇更换钻头要比用钻杆起下钻大约快5～10倍,减少了起下钻时间。
◇节省了与钻杆和钻铤有关的采购、运输、检验、维护和更换的费用。
◇因为井筒内始终有套管,未起钻时对井筒内的抽吸作用和压力脉动使井控状况得到改善。
2024年海上钻井平台市场发展现状
海上钻井平台市场发展现状简介海上钻井平台是一种用于在海洋中进行石油和天然气勘探和开采的设备。
随着全球需求的增加和陆地资源的逐渐枯竭，海上钻井平台市场正面临着快速发展的机遇。
本文将探讨海上钻井平台市场的现状，包括发展动力、国际市场竞争情况以及未来发展趋势。
发展动力全球能源需求增长随着全球人口的增加和经济的发展，对能源的需求不断增长。
石油和天然气作为主要能源资源，海上钻井平台为其勘探和开采提供了关键支持。
能源需求的增长推动了海上钻井平台市场的扩张，为行业的发展提供了强大的动力。
陆地资源枯竭陆地资源的勘探和开采已经持续了很长时间，许多优质资源已经逐渐枯竭。
相比之下，海洋中蕴藏着丰富的石油和天然气资源，但其开采存在较大难度。
海上钻井平台作为一种关键的勘探和开采工具，可以有效地利用海洋资源，并弥补陆地资源的不足。
新技术的发展随着科学技术的进步，海上钻井平台的技术水平不断提高。
新技术的应用可以增加勘探和开采效率，降低成本，并提高海上钻井平台的安全性。
这些技术的引入不仅推动了市场的发展，也为海上钻井平台的未来提供了更广阔的发展空间。
国际市场竞争情况美国作为全球最大的能源消费国家，美国在海上钻井平台市场上占据重要地位。
美国拥有丰富的石油和天然气资源，通过海上钻井平台开采这些资源。
由于技术优势和资源储量的支持，美国海上钻井平台市场拥有强大的竞争力。
挪威挪威是全球海上钻井平台市场的领导者之一。
该国在北海地区拥有丰富的石油和天然气资源，通过海上钻井平台进行开采。
挪威在海上钻井平台技术方面处于领先地位，其公司在国际市场上具有竞争优势。
中国中国作为全球第二大经济体，对石油和天然气的需求持续增长，因此海上钻井平台市场潜力巨大。
中国在近年来加大了海上钻井平台市场的发展力度，并取得了一定的成效。
中国的技术水平逐渐增强，国内企业开始在海外市场上积极竞争。
未来发展趋势深海开采的发展随着陆地资源的逐渐枯竭，深海开采成为了海上钻井平台市场的新趋势。
顶部驱动变频系统在石油钻井中的应用与维护
会引起腐 蚀 清 洁系统元件用适度 的清洁剂湿润棉布，小心擦拭元件 表面，最后要用 干布擦 干。
２热 。电缆 线 发 热 的 原 因通 常 是过 流 引起 的 ，过 热 的原 因主 要 有 ．
两个：一是设备过 载； 二是 电缆老化 。引起接线端子过热，甚至烧 坏， 是因为连 接松动 引起 的。造成连接松动 的原 因主要是 由于经常搬家、 安装而产 生的振 动导致元件连接松动或绝缘破坏 。 因此，在每 口井设
控制 台 Ｖ ＤＣ上 的 旋 钮 在 送 电 前 没 有 设 置 在 要 求 的 位 置 时 ，系 统 会 报 警 ，变 频 器 的 面 板 提 示 上 出 现 报 警 ， 上 位 机 画 面 上 会 出 现 报 警 提 示 。 所 以 电气 操 作 人 员 在 现 场 操 作 的时 候 一 定 先 仔 细 观 察 ， 切 正 常 再 进 一 行 下 一 步 的操 作 。 例 如 ： 动 系 统 前 先 确 定 发 电机 到 达 额 定 电压 值 ， 后 合 上 Ｖ Ｄ 启 然 Ｆ
备 就位 之 后 ，最 好对 系 统做 一 次全 面 检 查 。
、
正确 的 操作
正确操作变频系统是十分重要 的， 也是保证顶驱正常运行 的基本 要求。因为不 当的操作可能会导致设备故障 ，甚至 导致人 身事故，并 影响设备 的寿命 。 正确 的操 作包括现场 的电气操 作人员和生产操作人
主要的有 ：过 电压 、欠 电压、过 电流 、接地故障 、保险熔断等 。当有 故障出现而导致变频柜跳 闸时 ，ＯＰ 面板上 的红色故障指示灯就亮， 同时显示 故障代码和简单 的故 障提示 。 操作人员可 以根据故障代码和 提示检查设备 ，排除故障 。例如西 门子的变频器报Ｆ ０ ：欠 电压故 ０８
顶部驱动装置在钻井行业的发展和运用
顶部驱动装置在钻井行业的发展和运用摘要：顶部驱动装置是当前钻井设备自动化发展更新的突出阶段成果之一，是当前钻井装备中技术含量较高且复杂的机电液一体化设备，被运用显著的提高了钻井作业能力和效率等，逐渐被石油钻井行业所运用。
本文从顶部驱动装置的发展、结构、运用的优点，来论述顶部驱动装置在钻井行业的发展和运用。
关键词：顶部驱动装置钻井发展运用一、顶部驱动装置在钻井行业的发展在延续近百年传统的转盘钻井方式中，未能有效的解决其存在的两个突出问题。
一是，由于传统钻机在钻进中依靠转盘推动方钻杆旋转送进，方钻杆的长度限制了钻进深度，故每次只能接单根，所以费工效率低、劳动强度较大；二是，当起下钻遇上复杂地层或岩屑沉淀，很难及时实现循环旋转功能，常常造成卡钻。
1982年首台顶部驱动钻井装置成功地钻了一口井斜32°、井深2981M的定向井之后，其得到了迅猛的发展和广泛的运用。
顶部驱动钻井装置则是把钻机动力部分由下边的转盘移到钻机上部的水龙头处，直接驱动钻具旋转钻进，取消了方钻杆，无论在钻进过程中，还是起下钻过程中，钻杆可以保持旋转以及循环钻井液。
因而，能及时有效的处理由于各种原因引起的遇卡遇阻事故。
同时，可进行立根钻进，钻速被极大提高，平均提高了25%左右的钻井时效。
当初的生产顶驱的厂家由美国、挪威扩展到法国、加拿大等4国7家公司。
随着英国、我国加入到该装置的生产行列，实现了钻机自动化进程的阶段性跨越。
目前全世界已有上千台顶部驱动装置在海上和陆上运用，充分显示了它的强大生命力。
从钻井机械的发展趋势上看，为适应钻井自动化的进步需求，顶部驱动钻井装置将成为钻井机械发展的重要方向。
二、顶部驱动钻井装置的结构顶部驱动钻井装置在钻井中的运用，可以从井架空间上部直接旋转钻柱，沿井架内专用导轨向下送井，完成钻柱旋转钻井，循环钻井液，接立根，上卸扣与倒弋眼等多种钻井操作。
主要由三部分组成的顶部驱动钻井装置系统，如图所示：1.水龙头—钻井电动机总成。
世界钻井技术新进展及发展趋势分析
世界钻井技术新进展及发展趋势分析钻井技术是现在石油产业发展的技术关键，同时也是各个工业发展的龙头产业。
钻井技术的提高和发展将决定国家整体发展水平的竞争力和凝聚力，本文将从钻井技术的基础和内容入手，充分结合中国石油钻井技术的发展现状，简要分析世界钻井实际的新发展趋势和挑战。
标签：世界钻井技术新进展发展趋势前言：随着全球经济的快速发展，人们对石油和天然气的需求与日俱增。
钻井技术将对石油业的发展空间和竞争实力产生重要的影响，如何发展正确方向的钻井技术发展，提高专业水准，是越来越多的业内人士共同探讨的话题。
一、世界钻井技术的新发展1.石油钻机钻井技术的重中之重就是钻机，不仅是钻井技术的装备，同时也是钻井技术在一定水平上上升的标准，随着国外技术的加强，钻机的能力和配备不断地被完善，钻机的整体设备功能也得到了很大程度地提高，为正常工作中的数据快速传输和钻井的整体运作提供了保障。
从内容的角度出发，可以将其过程分为以下几点：1.1降低了安装费用，首先在结构上采用了更加模式化的设计特点，提高钻机整体性能，在减少占地资源的基础上，全面采用了套装的模式。
1.2更好的性能比，从“液、机、电”三方面着手，进行一体化技术，加强了高性能的投入，使机体功能得到了更好的完善和提高。
1.3提高劳动生产率，采用了更为丰富的自动化工具。
例如：钻杆和套管运用了自动排放、自动送钻以及自动传动的技术，在一定程度上节省了时间，提高了生产率。
2.随钻测量技术2.1随钻的测量和测井技术，随着现代科技和技术的不断完善，钻井测量水平也在一定程度上有了很大的提高，跟以前的旧技术相比，钻头与钻头传感器的距离变得越来越小，甚至只有0.5～2cm的差距，性能也变得越来越稳定，可以更好地根据周围的天气情况和实际状况提供具有决定性意义的信息，随着这项技术在世界市场上的逐渐升值，很多国际公司也渐渐参与到了市场竞争的行列中。
2.2地层测试的钻井技术，地层测试钻井技术最大的优点是在实践节省工作时间，例如在海上钻井过程中，可以大幅度地节省作业成本，提高了工作效率。
国外先进顶驱及其未来发展
国外先进顶驱及其未来发展当今世界各国的石油开采都离不开顶驱，何为顶驱？顶驱的全称为顶部驱动钻井装置TDS，是美国、法国、挪威近20年来相继研制成功的一种顶部驱动钻井系统。
它可从井架上部空间直接旋转钻杆，沿专用导轨向下送进，完成钻杆旋转钻进，循环钻井液，接立柱，上卸扣和倒划眼等多种钻井操作。
该系统显著提高了钻井作业的能力和效率，并已成为石油钻井行业的标准产品。
自20世纪80年代初开始研制，现在已发展为最先进的整体顶部驱动钻井装置IDS，是当前钻井设备自动化发展更新的突出阶段成果之一。
目前全世界已有上千万台顶部驱动钻井装置在海上和陆地使用，充分显示了它的强大生命力。
一·顶驱的研制成功-历史性的跨越20世纪初，美国人首先应用旋转钻井法钻油井获得成功，常规钻机由转盘带动方钻杆进行钻进，较顿钻是历史的飞跃。
据统计，在美国有63%的石油井是用旋转钻井法打成功的，转盘钻井方式立下了历史性的巨大功劳。
但在延续近百年的钻盘钻井方式中，它也有两个突出的矛盾未能得到有效解决。
其一，由于起下钻不能及时实现循环旋转功能，遇上复杂地层，或是岩屑沉淀，往往造成卡钻。
卡钻成了长期困扰钻井工人的问题。
我国近千台钻机，每年因卡钻造成的损失难以计数。
其二，由于常规钻机在钻进中依靠转盘推动方钻杆旋转送进，方钻杆的长度限制了钻进深度，故每次只能接单根，因而费工、效率低，劳动强度大。
而所谓的顶部驱动，则是把钻机动力部分由下边的转盘移到钻机上部水龙头处，直接驱动钻具旋转钻进。
由于取消了方钻杆，无论在钻进过程中，还是起下钻过程中，钻柱可以保持旋转以及循环钻井液。
因而，由于各种原因引起的通卡遇阻事故均可以得到及时有效的处理。
同时，可以进行立根钻进，大大提高了钻速，平均提高钻井时效25％左右。
国外于1982年采用顶部驱动钻井装置第一次成功地钻了一口井斜32度、井深2981m的定向井，之后，迅速发展，不仅在海洋及深井、定向井采用，而且在2000m钻机上也开始大批应用，全世界陆续已有上千台顶部驱动钻井装置在海上和陆上使用，显示了势不可挡的强劲势头。
国内外石油钻井装备的发展现状
第36卷第6期2008年11月 石 油 钻 探 技 术PETROL EUM DRILL IN G TECHN IQU ESVol136,No16Nov.,2008收稿日期:2008201230;改回日期:2008209217作者简介:孙明光(1965-),男,1986年毕业于华东石油学院钻井工程专业,1994年获石油大学油气钻井工程专业硕士学位,1999年获西南石油学院机械设计及理论专业博士学位,教授级高级工程师,主要从事石油工程技术方面的研究工作。
联系电话:(0546)8702352#管理与发展!国内外石油钻井装备的发展现状孙明光 彭军生(胜利石油管理局钻井工艺研究院,山东东营 257017)摘 要:在对国内外石油装备资料进行广泛调研的基础上,详细介绍了国内外石油钻机发展的新趋势及交流变频调速电驱动石油钻机、液压钻机、快速移运钻机等新型石油钻机的性能及参数。
介绍了国内外电驱动和液压驱动两大类型新型顶部驱动钻井装置、钻井泵等设备的最新发展现状及大功率三缸钻井泵、液压泵和六缸钻井泵等新型钻井泵的性能及参数。
从国内外石油装备的发展现状看,石油装备正在向型式多样化、技术先进化、设计人性化趋势发展,据此提出了我国发展石油钻井装备的建议。
关键词:钻井设备;钻机;顶部驱动钻井;钻井泵中图分类号:TE92 文献标识码:B 文章编号:100120890(2008)0620086206钻井作业是一项投资巨大的风险性工程,钻井装备的优劣直接影响着钻井速度、钻井安全和钻井经济效益。
目前,我国石油钻井技术水平与国外先进水平相比尚有较大差距,而制约钻井技术发展的关键因素之一就是装备落后。
为实现“十一五”钻井技术的发展目标,及时、全面了解国内外钻井装备最新发展动态,对比国内外钻井装备现状,找出差距,尽快提高我国钻井装备水平,无疑是缩短与国外钻井技术差距、尽快走向和占领国际市场的必备条件。
1 新型石油钻机1.1 石油钻机发展的新趋势[1]目前,国内外已建立起一套更科学、更先进、更完善的设计思想、设计理论、设计方法和设计软件,引进了相关学科的高新技术与设备,进一步提高了石油钻机的整体设计和制造水平。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
国外顶部驱动钻井系统的最新进展近两年来，世界顶部驱动钻井系统(以下简称为“顶驱”)有了较大发展，主要特点是：不断开发新型顶驱，并且形成系列。
在AC-SCR-DC电驱动顶驱基础上，又开发了更先进的AC变频电驱动顶驱，Varco公司和National-Oilwell公司目前已经基本上形成AC变频电驱动顶驱系列。
下面介绍最新进展。
本文主要介绍了美国Varco公司、National-Oilwell公司、Bowen公司、BJ公司，加拿大Tesco公司、CANRIG公司，挪威MH公司，法国Acb公司顶部驱动近两年来的最新进展，以及各公司最新顶驱系列。
1.美国Varco公司顶驱美国Varco公司是最早研究开发顶驱的一家公司，多年来先后研究开发和应用了10多种型式顶驱。
目前该公司生产的顶驱在世界油田的应用数量占世界第一位，成为研究开发制造销售顶驱世界最大的一家公司。
V arco公司在近两年将原来10多种顶驱以及新研究开发的顶驱归纳成为7种规格新系列顶驱(见表1)。
在新系列顶驱中，增加了新研制的TDS—8SA 型和TDS—11SA型两种AC变频电驱动顶驱，取消了原来的TDS—3型、TDS—3S型、TDS —5型、TDS—7S型顶驱，保留了IDS—1型、TDS—4H型、TDS—4S型、TDS—6S型、TDS—9S型、TDS—10S型顶驱。
API提升载荷为2500kN～7500kN，连续工作扭矩为10.2kN.m～86.94kN.m，间隙工作扭矩为18.47kN.m～129.72kN.m，全功率最高转速为120r/min～500r/min，顶驱系统高度为4.7m～7.9m。
新系列顶驱全部采用电驱动型式，其中IDS—1型、TDS—4H和TDS—4S型、TDS—6S型顶驱动均采用AC—SCR—DC电驱动型式，串激或并激DC电动机。
其中TDS—8SA型、TDS—9SA型、TDS—10SA型和TDS—11SA型顶驱均采用AC变频电驱动型式，AC电动机。
其中TDS—9SA型和TDS—11SA型两种顶驱均采用两个AC电动机，其余顶驱均为一个电动机，两个电动机结构紧凑，尺寸小。
IDS—1型顶驱，是AC—SCR—DC电驱动单速传动机构。
适用于海洋自升式钻井装置，钻井船和平台石油钻机和陆地石油钻机。
TDS-4H型TDS-4S型顶驱，是AC-SCR-DC电驱动双速传动机构。
适用于所有海洋石油钻机，座底式钻井船和大型陆地石油钻机。
TDS-6S型顶驱，是AC-SCR-DC电驱动单速传动机构。
适用于大型海洋石油钻机。
TDS-8SA型顶驱，是AC变频电驱动单速传动机构。
适用于所有海洋和大型陆地石油钻机。
具有较好的钻井性能和经济效益。
TDS-9SA型顶驱，是AC变频电驱动双电动机单速传动机构。
适用于中小型陆地和平台钻机。
TDS-10SA型顶驱，是AC变频电驱动单速传动机构。
用于中小型陆地石油钻机和平台钻机。
TDS-11SA型顶驱，是AC变频电驱动双电动机单速传动机构。
用于中小型陆地钻机和平台钻机。
2.美国National-Oilwell公司顶驱美国National-Oilwell公司原生产PS—350/500型，PS—500/650型和PS500/650(双速)型等3种规格系列顶驱。
近两年又研究开发了PSZ—650/650型和PSZ—750型两种双速传动机构顶驱，并把PS—500/650型顶驱改进为PS—500/500型顶驱；PS—500/650(双速)型顶驱改为PSZ—500/500型顶驱，保留了PS—350/500型顶驱，组成了5种规格新系列顶驱。
全系列顶驱可选用AC-SCR-DC电驱动型式，GE752型串激或并激DC电动机，也可选用AC变频电驱动型式，AC电动机。
AC变频电驱动具有更好的钻井性能。
National-Oilwell公司的顶驱，根据需要可组成多种型式的系统高度。
例如PS-500/500型顶驱，采用660-H-500型游车和GA-500型大钩组合，系统高度为14.783m；采用660-GA-500型游车大钩组合，系统高度为14.3m；采用660－H－500型游车组合，系统高度为12.319m；采用660-GA-500型只有游车组合，系统高度为12.129m；采用动力水龙头游车组合，系统高度最小为9.703m。
3.美国Bowen公司顶驱美国Bowen公司早在80年代就研究开发了ES-7型顶驱，近些年来又研究开发了TD120P型、TD350P型、TD250P型顶驱，基本上形成了3种规格中小型系列顶驱。
该系列顶驱可用于钻井，也可用于修井，使用方便。
ES—7型顶驱，额定载荷为500kN，连续工作扭矩为34.5kN.m，最高转速为300r/min。
主要结构特点：采用AC-SCR-DC电驱动型式，美国GE公司625kW DC电动机。
在机械传动方面，电动机通过专门设计的行星齿轮减速器减速之后，直接驱动钻柱进行旋转钻井。
空心的电动机轴靠上面鹅颈管延伸到齿轮箱的套管来防止钻井液的腐蚀作用。
电动机由水和空气热交换器的封闭式空冷系统进行冷却。
根据水源情况，可以用新鲜水或海水。
中小型系统顶驱主要结构特点：顶驱采用液压驱动型式，两台定排量活塞式液压马达，同时驱动钻柱旋转进行钻井。
液压系统由柴油机，液压泵、液压管线、热交换器、油箱、控制系统等组成。
司钻可在仪表盘上进行钻井操作。
气控系统可在仪表盘上利用一个单杠杆阀来控制水龙头的旋转方向和速度。
4.美国BJ公司顶驱美国BJ公司研究开发了AC-SCR-DC电驱动顶驱，API额定提升载荷为5 000kN，采用美国GE公司生产的GE752型DC电动机，连续功率为735.5kW，间歇功率为919.4kW。
采用行星齿轮传动减速，齿轮速比为6，在驱动轴输出转速为175r/min时，最大连续扭矩为41.47kN.m；在178r/min时，并激电机最大间歇扭矩为49.77kN.m；在162r/min时，最大连续扭矩为44.24kN.m，在183r/min时，串激电机最大间歇扭矩为58.06kN.m。
钻杆上卸扣装置适用于120.65mm～234.95mm钻具，卸扣扭矩为58.06kN.m。
改进型DC电动机置于水龙头上方，电动机轴为空心结构，可使钻井液经过电动机进入水龙头。
电动机立式安装，下出轴与行星齿轮减速器相联接，通过齿轮传动驱动轴旋转进行钻井。
电动机采用密闭式冷却系统，空气冷却系统由离心式压缩机，装在水龙头上面的空气和水热交换器和远距离的新鲜水钻井冷却装置等组成。
遥控的起下钻装置包括下面组件：吊环联接器、双通倾斜吊卡、普通吊环、气控吊卡等。
驱动轴装置包括一个遥控和手动的液压方钻杆阀(最大工作压力为70.3MPa)、安全接头和双销接头。
5.加拿大Tesco公司顶驱加拿大Tesco公司原来只生产150HMI型、500HS型、500HC型等3种规格液压驱动顶驱，到1998年1月共生产150多台。
由于电驱动顶驱具有更好的钻井性能和适应性，从1996年开始生产AC变频电驱动顶驱，采用美国Kaman公司PA44型永磁同步电动机。
产品销路很好，上市后一年多就售出9台。
目前，Tesco公司生产的液压驱动和电驱动顶驱已经基本上形成了150HMI型、500HC/HCI型、650HC/HCI型、500ECI型和650ECI型等5种规格顶驱系列。
加拿大Teseo公司生产的500ECI型和650ECI型AC变频电驱动顶驱，分别均采用美国Kaman公司两台PA44型永磁同步电动机。
其电动机和AC变频调速系统是由美国M—1型坦克电力拖动系统移植而来，属于成熟、先进的军工技术。
国外在无轨电车中也采用AC变频电驱动系统。
该电动机具有单位功率质量轻的优点，转子用钛合金制造，壳体用铝合金制造，总体质量较轻，从而减轻了顶驱质量。
此外，质量轻转动惯性较小，电动机换向时不需要制动器，由全速到静止只需要5s；由静止到全速小于5s。
此外，电动机外形尺寸也减少三分之一，对顶驱总体布置也很有利。
电动机转子采用钕铁硼磁性材料制造，形成恒定的转子磁场作用，其磁场强度与外界旋转磁场的转速无关，允许定子旋转磁场的转速较低；也就是电动机在低转速条件下，也具有很好的调节与使用性能。
例如该电动机在0r/min～1r/min 时仍能具有额定扭矩。
该电动机没有换向器，在工作时不发生火花，提高了钻气井或天然气较多的油井的安全性。
该电动机将输入电能转换为机械能的转换效率为95%。
每个电动机各有一个独立的液体、空气冷却系统，将电机发生的热量带走，以确保电动机正常运转。
减速齿轮箱的齿轮速比为14.66和18.33，用压力喷油方式进行润滑，并对润滑油的油温进行监控。
AC变频控制系统的逆变器，将电动机的电感负载与电网隔开，与AC-SCR-DC电驱动型式相比，提高了电网的功率因素。
此外，逆变器在整流之后，不采用SCR可控硅器件进行变频，采用最先进的IGBT电子器件进行控制，可在一个周期内对脉冲宽度调制信号进行多次开关控制。
与用SCR可控硅器件进行变频相比，其工作转速和工作扭矩调节控制更加精确。
供给电动机可变频率最高可达30kHZ，最大转速可达2 860r/min，电动机转速控制精度可达＜±10r/min。
根据已投入运行的AC变频电驱动顶驱统计结果，系统累计停机率＜0.4%，AC变频控制系统运行良好，可靠性较高，但价格与AC-SCR-DC电驱动顶驱相比，要高5%。
6.加拿大CANRIG公司顶驱加拿大CANRIG公司既生产AC-SCR-DC电驱动顶驱，又生产AC变频电驱动顶驱的公司。
CANRIG公司AC-SCR-DC电驱动顶驱，CANRIG公司生产6027E、8035E、1050E、1165E等4种规格单速传动顶驱。
其中6027E型顶驱，有传动比5.563和9.387两种，1050E 型顶驱也有传动比5.0和7.12两种，可由用户任选。
此外还生产6027E—2SP、6170E—2SP —HELI、1050E—2SP、1165E—2SP型等4种规格双速传动顶驱。
全部采用AC-SCR-DC电驱动型式。
CANRIG公司AC变频电驱动顶驱，CANRIG公司于1998年夏天研究开发了第一台额定载荷为6 500kN的AC变频电驱动顶驱，安装在西非近海一艘深水钻井船上进行钻井。
此外，还研究开发了小型石油钻机用额定载荷为1 500kN、2 750kN AC变频电驱动顶驱，以及大型石油钻机用的额定载荷为5 000kN 、7 500kN AC变频顶驱，基本上形成了1 500kN、2 750kN、5 000kN、6 500kN、7 500kN等5种规格AC变频电驱动顶驱系列。
其中额定6 500kN AC变频电驱动顶驱，采用美国GEB20 AC电动机，配套Vnico公司变速、矢通量传动装置，在钻井时可以输出平衡的扭矩，而且在单速传动顶驱中，可获得宽广的调速范围，并给出最好的钻井性能和钻井特性曲线。