石油鉆機(jī)新技術(shù)探討

宋云　劉文兵

摘要：分析了石油勘探開發(fā)和工程技術(shù)的新發(fā)展，特別是針對(duì)三大鉆機(jī)技術(shù)（水平井鉆井技術(shù)、欠平衡鉆井技術(shù)、深井鉆井技術(shù)），應(yīng)運(yùn)而生的新型石油鉆井裝備。還闡述了與之相關(guān)的新型石油鉆井裝備，如液壓鉆機(jī)、四象限運(yùn)行的交流變頻電驅(qū)鉆機(jī)、模塊鉆機(jī)、快移快裝鉆機(jī)、鉆機(jī)智能化、鉆機(jī)頂驅(qū)裝置等。

關(guān)鍵詞：石油鉆機(jī)；電驅(qū)鉆機(jī)；液壓鉆機(jī)；模塊化鉆機(jī)；鉆機(jī)頂驅(qū)裝置

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）04-0217-03

Abstract： Analysis of the new development of petroleum exploration and development and engineering technology， especially for the technology of three type rig technology （horizontal well， less balance well ，deep well drilling）， model of petroleum drilling equipment emerge as the times require. Also elaborated the new oil drilling equipment and related， such as the AC frequency conversion rig， hydraulic drilling rig， four quadrant drive rig， modular drilling rig， quickly moving fast drilling rig， drill rig top drive device of intelligent， etc..

Keywords：oil drilling rig； electric drive drilling rig； hydraulic drilling rig； modular drilling rig； top drive device

1 勘探開發(fā)技術(shù)引領(lǐng)鉆機(jī)新技術(shù)的發(fā)展

從鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢看，每一項(xiàng)重大進(jìn)展都對(duì)應(yīng)著某項(xiàng)高技術(shù)的引入。鉆井主導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展實(shí)質(zhì)上是最大限度地提高油氣層的發(fā)現(xiàn)率、提高單井產(chǎn)量、縮短鉆井周期、降低“噸油成本”。

最近幾年，三大鉆井技術(shù)（水平井鉆井技術(shù)、欠平衡鉆井技術(shù)、深井鉆井技術(shù)）得到了重要發(fā)展和廣泛應(yīng)用

1）深層油氣藏勘探開發(fā)，促進(jìn)了深井、超深井鉆機(jī)的成功研制；

2）復(fù)雜地層的勘探開發(fā)促進(jìn)了欠平衡鉆井裝置和氣體鉆井裝置的研制；

3）低成本戰(zhàn)略、油氣快速發(fā)展以及節(jié)能減排的環(huán)境需求促進(jìn)了水平鉆井技術(shù)和裝備的發(fā)展。

2 國內(nèi)電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的發(fā)展

上世紀(jì)70～90年代，我國石油鉆機(jī)基本上是沿用前蘇聯(lián)和羅馬尼亞鉆機(jī)的技術(shù)，采用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)。同期，以美國為代表的石油鉆機(jī)，尤其是大型鉆機(jī)以電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)為主， 90年代末，海洋平臺(tái)率先推出了先進(jìn)的變頻驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)。

2000年開始，我國開始了變頻驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的研制，蘭石和遼河油田共同研制了第一臺(tái)ZJ40DB變頻驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)，寶雞與新疆油田也共同研制變頻驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)。目前，我國已經(jīng)成功研制了自3000m～12000m交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)，屬全球第二個(gè)能夠生產(chǎn)特大型鉆機(jī)的國家，也標(biāo)志著我國石油鉆機(jī)研制水平達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。

2.1 我國電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)研制的現(xiàn)狀

3）人工島模塊鉆機(jī)。

4）專用搬家車（拖掛式鉆機(jī)）。

5）快移快裝鉆機(jī)。

5 鉆井頂部驅(qū)動(dòng)裝置

頂驅(qū)是鉆井驅(qū)動(dòng)方式的技術(shù)變革。傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式——轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)方鉆桿——?jiǎng)恿潭?；頂?qū)的驅(qū)動(dòng)方式——水龍頭驅(qū)動(dòng)鉆桿——?jiǎng)恿﹄S鉆桿移動(dòng)，是深井、復(fù)雜地質(zhì)條件井和科學(xué)探索井鉆井的有力武器。大幅降低鉆井事故、勞動(dòng)強(qiáng)度；提高鉆進(jìn)速度、自動(dòng)化程度；據(jù)統(tǒng)計(jì)：使用頂驅(qū)鉆井周期減少25-30%。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置是目前國外鉆井市場招標(biāo)鉆機(jī)基本配置。

頂部驅(qū)動(dòng)裝置型式（按動(dòng)力分類）：交流變頻驅(qū)動(dòng)、直流可控硅驅(qū)動(dòng)、永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)

頂部驅(qū)動(dòng)裝置能力：250噸、400噸、500噸、750噸

頂部驅(qū)動(dòng)的主要生產(chǎn)國家和廠家： NOV（Nationgal oilwell Varco）、Tesco、Canrig 、MH、北京石油機(jī)械廠、寶雞、遼河天意。

典型頂部驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與組成：主驅(qū)動(dòng)電機(jī)（單電機(jī)、雙電機(jī)）及強(qiáng)制風(fēng)冷卻裝置；水龍頭（中心管、浮動(dòng)沖管、鵝頸管、保護(hù)短接等）；機(jī)械傳動(dòng)與減速器；鉆具操縱裝置（吊環(huán)、背鉗、液動(dòng)吊卡）；液動(dòng)回轉(zhuǎn)頭；遙控、手動(dòng)管內(nèi)防噴器；剎車裝置；平衡裝置；動(dòng)力與控制；導(dǎo)軌。

6 結(jié)束語

隨著石油勘探開發(fā)和工程技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展，特別是鉆機(jī)技術(shù)的新發(fā)展，將促進(jìn)石油鉆機(jī)的更進(jìn)一步的大發(fā)展。集成化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化將是發(fā)展的新方向，當(dāng)然離不開新材料、電子技術(shù)、電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步?？偟膩碚f，未來的鉆機(jī)體積更小、操作搬運(yùn)更方便、工作效率更高、作業(yè)費(fèi)用更低。

參考文獻(xiàn)：

[1] SJ Petroleum Machinery Co . ZJ30 truck-mounted drilling rig Operation Manual

[2] A Varco Company TDS-11SA Top Drive System Service Manual SM00856 2003