石油钻井技术

1．塔里木盆地山地超高压气藏勘探技术和克拉2大气田的发现　

综合石油地质、地球物理勘探、钻井、测井与测试技术等多学科、多专业联合攻关的成果，解决了塔里木盆地库车地区因地形起伏剧烈、表层岩性多变、地下逆冲断层发育而引起的一系列复杂的山地油气勘探技术难题，形成了一套比较成熟的适用于库车前陆盆地的勘探技术。在地震信息采集、资料综合解释的各个环节，都有技术创新，提高了构造成图的精度；攻克了超高压层和膏盐层的钻井技术；研究了高陡复杂构造的地质建模和圈闭描述技术、前陆盆地的高压油气藏描述技术和石油地质综合评价技术等。进而，总结了库车前陆盆地逆冲带油气田（藏）特征及其分布规律，指导了该区的油气勘探实践。共发现和落实各类圈闭46个，提供钻探井位26口，探井成功率达到50%。发现了克拉2大气田（探明天然气储量2506.1亿立方米），以及依南 2、吐孜1、大北1、克拉3等一批天然气田，为"西气东输"工程提供了资源基础。

2．鄂尔多斯盆地上古生界天然气富集规律及勘探技术研究和苏里格庙大气田的发现 　

通过盆地沉积史、构造发展史和古地温演化史分析，总结了鄂尔多斯盆地具有大面积广覆式生气、水喉封隔等致密砂岩气田和深盆气田特征。深入研究鄂尔多斯盆地上古生界大气田形成地质条件、岩性气藏深盆气藏成藏过程、分布规律及中高渗透层的高产条件，；通过攻关，形成了以盆地分析模拟、储层横向预测、气藏综合描述等技术为主的九套综合配套技术系列，重新评价了上古生界天然气总资源量为6.76- 10.3万亿立方米，超过原评价数的三倍以上，为进一步勘探提供了科学依据。

科技攻关与勘探实践紧密结合，通过对评价出的五个有利的详探区与预探区的钻探,在苏里格庙、榆林、乌审旗地区均发现了大气田。在榆树区6000平方公里勘探范围与乌审旗7200km2勘探范围内，均已探明天然气储量超过1000亿立方米的大气田；特别是探明了苏里格庙大气田，在2万km2的勘探范围内，已探明天然气储量2204亿立方米，控制储量1000亿立方米，预测储量2013亿立方米。

3．大庆油田年产5300万吨至2000年稳产技术

形成了大庆油田高含水后期薄差油层精细描述和识别技术，建立了大庆油田各类储层的三维定量地质模型，并运用多学科技术研究剩余油形成机理，建立了各类剩余油气综合定量描述方法。进一步提高了储层井间参数预测符合率，剩余油预测符合率，水淹层测井分辨率和解释符合率。在此基础上，形成了一套行之有效的剩余油挖潜技术。三次加密单井增加可采储量5000吨，预计可钻7000口井。经测算已增加可采储量2487万吨。

形成了大庆外围低渗透油藏油气富集区筛选、经济可采储量评价技术和方法，提供了较多开发的区块。低渗透油田试验区块采油速度达1.2%。大大降低了百万吨产能建设投资。形成了大庆油田注聚合物采出液高效处理及动态监测技术；聚合物配注系 统国产化及聚合物管道熟化技术；深度调剖技术，增加百万吨采油量的投资成本比" 八•五"下降15%以上。到2000年底，低渗透油田年采油量达400万吨,注聚合物年产油 800万吨以上，实现了大庆油田年稳产5300万吨的目标。

4、 GRISYS/WS－V5.0地震数据处理系统及KL Seis 1.0地震采集工程软件系统

GRISYS地震数据处理系统 GRISYS/WS－V5.0在GRISYS/WS－V4.0的基础上,创新发展了高分辨率处理软件包、交互折射波静校正软件包、交互精细速度分析软件包、 VSP处理软件包、交互储层综合分析软件包等新技术,使其更加适应于我国陆相盆地沉积的薄互层油气藏勘探和西部复杂地表区的油气勘探.经过对大庆、辽河、胜利、新疆、华北、二连、中原、河南、滇黔桂等地区的资料处理,均取得良好效果，对克拉2 大气田的发现提供了主要的技术支持。目前已安装此系统60套，创直接经济效益2400 多万元,节约了大量引进国外软件的费用。

KLSeis 1.0是国内第一套涵盖了地震野外数据采集全过程，方法先进、功能齐全，适用性广的采集系统软件。经专家鉴定认为，从整体上处于国际领先水平。目前，已有中油集团公司、中石化集团公司、海洋石油总公司下属的16家物探专业公司配备了该系统软件，推广应用近百套，技术经济效益十分显著。

5、侧钻水平井钻采配套技术

建立了针对砾岩油藏、稠油、高凝油油藏侧钻水平井设计的油藏工程方法，包括对开发区块剩余油定量描述、侧钻水平井开采机理和应用数值模拟技术研究，以及侧钻水平井开采效果评价方法等；在钻井技术上，通过建立钻井轨迹模型，总结了侧钻开窗原则、方式，井眼轨迹控制技术、井下钻柱磨阻、稳定性、相容性、钻具及其造斜能力等，开发了应用软件，用以指导钻井施工；针对不同地层条件在完井和采油工艺技术上有所创新。应用以上技术，先后在新疆砾岩区块完成侧钻水平井8口,初期日产油相当原井日产量的2.5倍，为该区块平均日产的2.4～3.9倍。在辽河油田共完成稠油开采的侧钻水平井11口，平均日产为原井产量的2～4倍，取得明显经济效益。

6、微电阻率扫描成像测井系统

微电阻率扫描成像测井仪器可测量井下地层非均质特征（裂缝、溶洞和层理等）、结构特征和构造特征，是沉积相分析、裂缝定量评价、岩心对比、薄层划分、非均质油气藏勘探等方面的重要手段。过去一直是引进国外的设备和服务。该系统研制成功，先后在大庆现场试验测井4口，在大港测井4口，裂缝识别和地质特征划分的符合率达95%。

该成果是国内独立研制的第一支成像测井仪器,仪器（系统）设计中采用了自适应高温承压密封极板、电扣信号分时多波形波采样、采集软件平台和共享存储器技术的地面接口等多项先进技术

7、裂解汽油加氢催化剂

开发了系列裂解汽油加氢一、二段催化剂，目前有多种牌号实现了工业应用，替代了进口,取得了良好的经济效益和社会效益。

高负荷裂解汽油一段加氢催化剂LY9801，具有运转空速高，加氢活性好，选择性好，积炭量低,再生性能好等特点，能够满足各乙烯生产厂家在不改变或较少改变现有设备条件下即可达到扩产增效的目的。先后在吉化、中原、燕化、大庆、上海金山、兰州石化等厂家实现了工业应用，该催化剂还能适应于C5～204℃裂解汽油，全馏份一段加氢及高胶质裂解汽油（原料胶质30～60mg）的加氢。该催化剂自实现工业化以来，累计创效近4000万元，产生了重大经济效益。

高负荷裂解汽油二段加氢催化剂LY9802，运转空速可由2.8h-1提高到4.5h-1。该催化剂于2000年7月在上海金山实现工业试验，成功后可向其它厂家推广应用，其社会效益和经济效益十分可观。

适应于硫含量多变的裂解二段加氢复合床用催化剂LY9702，可用在总硫为30～ 1100ppm的裂解汽油的加氢，已先后在扬子、盘锦、吉化、茂名等厂家使用。

8、一交一焙超稳分子筛及LANK－98催化剂的开发生产

该分子筛的制备工艺具有生产工艺简单、产量高、成本低等特点，同时用一交一焙分子筛制备的催化剂，具有活性高、选择性好、重油转化能力好、抗污染能力强等特点。

一交一焙超稳分子筛与新型高活性单体配合生产出了LANK－98催化剂，该剂活性高、堆比可在大范围内调整，并具有非常好的孔分布梯度，对裂化大分子具有很好的作用，不仅适应于重油催化装置，也适应于掺炼渣油的蜡油催化装置。该剂在大连炼化公司二催化装置应用结果表明，综合性能优于进口催化剂。目前该剂已销往全国19 家炼厂，销量达5500吨，为炼厂创造了3000万元以上的经济效益。

9、ZJ70D直流电驱动钻机

ZJ70D钻机是我国石油系统研制的第一台7000m超深井钻机.该钻机按SY/T 5609《石油钻机型式与基本参数》标准和有关技术要求设计制造,主要机件符合美国API规范 .其主要技术参数为:名义钻井深度7000m（41/2in钻杆）～6000m（5in钻杆）最大钩载4500KN最大钻柱重量220t绞车最大输入功率1470kW（2000hP）,4档无级变速提升系统绳系6×7,钢绳直径φ38mm:泥浆泵功率2×1180kW:转盘开口直径925.5mm （371/2in），2档无级变速；井架为前开口型，高45m；钻台为双升式，高9m.该钻机在国内首次采用了国产液压盘式刹车，司钻控制信号采用双线传输形式，提高了控制系统的可靠性。

新疆钻井公司塔里木油田FK430－H井，使用ZJ70D钻机用5im钻杆，安全完钻达 6090m,达到该钻机设计的钻井深度。

该钻机已累计订货11台,交付生产使用9台，其中，新疆、长庆、青海、吐哈、华北、大港、中原等油田已先后投入使用.交付新疆的2台分别于1999年和2000年赴阿尔及利亚、伊朗钻井,长庆、青海的ZJ70D钻机也均为外国石油公司承包钻井，增强了我国钻井队在国际市场的竞争力。该钻机投入生产制造后，已实现产值14500万元。

10、管道环缝自动焊接技术及设备研究

管道全位置自动焊接技术是当今世界管道焊接（特别是长输管道）的重要技术，涉及到机械制造、焊接、计算机控制和数字信号处理等多种技术领域，要求设备先进 ,焊接效率高、质量好。PAW2000样机研制完成后，在施工现场进行了总数为3.3的公里管线焊接应用，X射线探伤合格率为96.5%； APW－1型样机完成后，在绥中36－1输油管线焊接应用，焊缝成型美观，X射线探伤合格率达98%,焊接效率是手工焊接的三倍；该两种样机，经专家评审认为，均整体达到国际同类设备的先进水平.PAW2000型焊机已生产20余台套，配备到穿越青海、宁夏、甘肃三省区的涩宁兰输气管线建设现场。

技术参数：1、名义钻深范围Φ114mm钻杆2500～4000mΦ127mm钻杆2000～3200m2、最大钩载2250kN3、最大快绳拉力275KN4、最大钻柱重量130t5、绞车额定输入功率735kW（1000HP）6、提升系统绳系5×6顺穿7、钢丝绳直径Φ32mm（1-14〃）8、游动系统滑轮外径1120mm9、水龙头最大静负荷2250kN中心管通径75mm3〃10、泥浆泵功率及台数2台1300HP11、泥浆泵最大工作压力35MPa12、转盘开口名义直径698.5mm（2712〃）13、井架型式及有效高度K’型式42.5m14、钻台型式及高度块装式7.5m净空高度6.3m后台高度1.07m15、辅助柴油发电机组台数X功率1X400KW柴油机型号VolvoHDL-TDA1630GE16、柴油机组柴油机型号G12V190PZL-30数量及功率3×810kW偶合器型号YOZJ750-19.5ZhLsh17.泥浆循环系统总容量320m1700kN交流变频钻机钻机简述钻机采用柴油发电机组作主动力，发出的400V或600V、50HZ交流电经VFD变为频率可调的交流电，分别驱动绞车、转盘的交流变频电机。绞车刹车为液压盘式刹车和电机能耗制动组合。1台泥浆泵由柴油机通过皮带或链条驱动。电传动系统采用交流变频（VFD）传动。井架为K型或伸缩式，通过绞车或液缸起升。底座为撬装式或升举式，升举式底座采用液缸推举。3.3.2.2主要技术参数a)最大钩载:1700kNb)推荐钻井深度（114mm钻杆）：1600m～3000m推荐钻井深度（127mm钻杆）1500m～2500mc)绞车额定功率:400kW～600kWd)最大快绳拉力:210kNe)提升系统绳系:5×6i)转盘开口直径:520.7mmj)转盘档数:1+1Rk)泥浆泵功率及台数:1300HP×1l)井架型式及高度:“K”型41m二节伸缩式：33mm)底座型式及钻台高度:升举式:前台，5m撬装式：6mn)底座净空高:升举式:4.3m，撬装式：5m钻机配套清单表61700kN交流变频钻机配置序号名称数量单位备注基本配置1天车：符合GB/T19190-2003或SY/T5112-1999和SY/T5025-1999。最大钩载1700kN，主滑轮5个，快绳滑轮1个，适合钢丝绳Φ29mm。辅助滑轮3个。包括天车架、栏杆、缓冲梁及防护网等，游动系统采用顺穿大绳方式。1套2游车大钩：符合GB/T19190-2003或SY/T5112-1999。最大钩载1700kN，滑轮5个，适合钢丝绳Φ29mm。1套3两用水龙头符合GB/T19190-2003或SY/T5112-1999。最大钩载1700kN，最高转速300r/min，最高工作压力35MPa，带风动旋扣器，鹅颈管与水龙带采用由壬连接。1套4井架符合SY/T5025-1999。K型/二节伸缩式井架，有效高度41/33m，最大钩载1700kN，分为二段，下部宽度3.5m，二层台容量：114mm钻杆，19m立根3000m。包括：登梯助力机构。井架设计适合安装顶驱装置。液压套管扶正台，钻工防坠落装置，二层台逃生装置。1套5登梯助力机构1套6钻工防坠落装置1套7二层台逃生装置1套8底座符合SY/T5025-1999。撬装式或垂直升举式底座式。钻台面高6/5/3.3m，净空高5/4.3/2.6m，转盘梁最大负荷1700kN,立根盒容量：114mm钻杆，19m立根3000m。1套9转盘符合GB/T17774-1999。开口直径520.7mm,包括方瓦。1套10转盘驱动装置通过万向轴将交流变频电机和转盘连接。1套11绞车：适用钢丝绳直径Φ29mm，开槽滚筒，无级变速。最大快绳拉力210kN，刹车为液压盘式刹车和主电机能耗制动组合。1套12液压盘刹系统盘式刹车包括执行机构、液压站和操作系统组成。1套13空气系统：包括气源装置、控制元件、执行元件和辅助元件。1套14管线槽1套15井口机械化工具:组合液压站，钻杆动力钳，液压套管钳，1套16司钻控制房：统一布局气控系统、电控系统、液控系统操作台、钻井参数显示仪、电子数控防碰装置及工业监控装置等。1套17司钻偏房1套18交流变频控制系统1套19猫道1套20排管架1套21泥浆泵组：柴油机驱动钻井泵。包括：电动机底座、窄V皮带或链条传动、护罩等。1套22钻井管汇103mm(通径)×35MPa，单立管，单通道。包括由泥浆泵排出口至水龙头入口的全部管汇。1套23柴油发电机组输出容量1500KVA,.输出电压600V/400V，频率50HZ。1套24柴油发电机房1套25钻井钢丝绳符合SY/T5170-1997。直径29mm,6×19S+IWRC+EIPS1000m26快绳排绳器1套27气动绞车提升拉力50kN。2台28死绳固定器1套29死绳稳定器1套30钻井仪表1套31井场标准电路：满足井场交流用电。1套32固控系统三级净化。1套33倒绳机1套34工业电视监控系统1套35井场通讯系统1套36主电机：绞车交流变频电机，转盘交流变频电机。2台37供油系统1套38供水系统1套39交流变频控制系统1套40钻井工具1)51/4〃滚子补芯：四方驱动，适于四方钻杆1套2)防喷盒1套3)充气机1套4)2250kN吊环1付5)卡瓦1套6)安全卡瓦1套7）机械千斤顶1套推荐性配置1测斜绞车1套

选择的钻机要在满足万米科学超深井施工的前提下，具有一定的先进性和经济性。除此以外，还应满足以下条件：

1）满足钻进深度要求。Φ215.9mm钻具钻进深度10000m。

2）大钩负荷满足提升最大钻（管）柱要求，并留有足够的拉力余量，以满足处理复杂情况要求。最大钻柱重力（Φ139.7mm钻杆）3920kN，除去浮力后3332kN；最大管柱重量（Φ473.1mm技术套管下深4000m）5145kN，去浮力后4361kN。

目前，满足上述要求的钻机主要为12000m超深井钻机，可以选择宝鸡石油机械有限责任公司研制的ZJ120/9000DB交流变频电驱动钻机（表1.6）和美国Rowan公司12000m交流变频电驱动钻机（表1.2）。ZJ120/9000DB交流变频电驱动钻机的配套顶驱为北京石油机械厂研制的DQ120BSC交流变频顶驱（表1.9）；美国Rowan公司12000m交流变频电驱动钻机的配套顶驱为9800kN交流变频顶驱。

在施工10000m超深井时也可先采用9000m超深钻机施工上部4000m井段，再换用12000m超深井钻机施工下部井段（4000～10000m）。

为了施工更深尺度的科学钻井，提出了13000m、15000m钻机主要参数以及提升40m立根的钻塔改造方案。钻塔改造方案如图2.1所示。

此钻塔改造方案即适用于现有的12000m钻机，也适用于13000m和15000m钻机。

（1）ZJ130/9750DB钻机主要参数

1）名义钻深（127mm钻杆）13000m

2）最大钩载 9750kN

3）最大钻柱重量 4680kN

4）绞车额定功率 4400kW（6000Hp）

5）绞车挡数 Ⅰ+ⅠR 交流变频电机驱动 无级调速

6）提升系统绳系 7×8

7）钻井钢丝绳直径（Φ48mm）（6×K26WS-IWRC压实股）

8）提升系统滑轮外径 Φ1829mm（72in）

9）水龙头中心管通径 Φ102mm

10）泥浆泵型号及台数 F-2200 HL 3台

图2.1 钻塔改造方案

11）转盘开口名义直径 Φ1257.3mm（49⅟2in）

12）转盘挡数 Ⅱ+ⅡR 交流变频电机驱动 无级调速

13）井架型式及有效高度“T”型 60m

14）底座型式及钻台高度 箱块式 12m

15）转盘梁底面高度 10m

16）动力传动方式 AC-DC-AC 全数字变频

17）柴油发电机组型号 CAT 3512B/SR4B

18）机组台数×输出功率 5×1750kVA

19）柴油机功率 1310kW

20）柴油机转速 1500r/min

21）发电机型号及参数 SR4B 600V 50Hz COSΦ0.7 无刷励磁

22）辅助发电机组台数×功率 1×400kW 1500r/min 400V 50Hz 3相

23）交流变频电动机台数×功率 4×1100kW（绞车、连续）1×800kW（转盘、连续）6×900kW（泥浆泵、连续）

24）交流变频控制单元（VFD）直流母线结构 整流单元4套 逆变单元11+2套

25）输入电压 600VAC

26）输出电压、频率 0～600V 0～120Hz（可调）

27）MCC系统 600V/400V/230V 50Hz

28）自动送钻系统 变频电动机400V 2×45kW（连续）变频单元2×75kW（连续）0～400V 0～50Hz

29）高压管汇 Ф102mm×70MPa留压井管汇与固井管汇接口

30）固控系统有效容积 ≥800m3

（2）JJ975/60-T井架基本技术参数

1）最大钩载（7×8轮系）9750kN

注：加速度、冲击、排放立根及风载将降低最大钩载

2）井架有效高度 60m

3）顶部开裆（正面/侧面）5.486m/5.486m

4）底部开裆（正面/侧面）10.668m/10.668m

5）二层台高度 38.5 m

6）井架前大门高度 16m

7）立根容量：

5in钻杆，40m立根 325柱

8in钻铤，40m立根 4柱

钻铤，40m立根 4柱

8）井架抗风能力：

操作工况（满钩载、满立根）≤16.5m/s

预期风暴工况（无钩载、无靠放立根）≤38.6m/s

非预期风暴工况（无钩载、靠满立根）≤30.7m/s

9）天车人字架起重量 150kN

（3）DZ975/12-K底座基本技术参数

1）钻台高度 12m

2）转盘梁底面高度 9m

3）井口中心至滚筒中心线距离 9.5m

4）最大转盘载荷 9750kN

5）额定立根载荷 4700kN

6）额定立根盒容量

5in钻杆、40m立根：（325柱）13000m

8in钻铤、40m立根：（4柱）160m

钻铤、40m立根：（4柱）160m

7）额定静钩载与额定立根载荷的最大组合 14450kN

8）转盘最大载荷与额定立根载荷的最大组合 14450kN

9）配套井架型号 JJ975/60-T井架

（4）JC130DB绞车基本参数

绞车由4台1100kW，0～2200r/min的交流变频电机经两台齿轮减速箱减速后，驱动绞车滚筒。绞车配套的4台主电机、2台齿轮减速箱和2台独立送钻装置均为对称布置。为降低绞车主电机风机对钻台操作人员的影响，有效控制噪音污染。

1）最大输入功率 4400kW（6000HP）

2）最大快绳拉力 923kN

3）提升挡位 1+1R

4）主滚筒尺寸（直径×长度）开槽 Φ1320×2305mm

5）刹车盘直径 Φ2400mm

6）适用钢丝绳直径（Φ48mm）

7）刹车 液压盘式刹车与电机能耗制动组合

（5）ZJ150/11250DB钻机主要参数

1）名义钻深（127mm钻杆）15000m

2）最大钩载 11250kN

3）最大钻柱重量 5400kN

4）绞车额定功率 4400kW（6000 HP）

5）绞车挡数 Ⅰ+ⅠR 交流变频电机驱动 无级调速

6）提升系统绳系 8×9

7）钻井钢丝绳直径 Ф50mm（6×K26WS-IWRC压实股）

8）提升系统滑轮外径 Ф1829 mm（72in）

9）水龙头中心管通径 Ф102 mm

10）泥浆泵型号及台数 F-2200 HL 3台

11）转盘开口名义直径 Φ1257.3mm（49⅟2in）

12）转盘挡数 Ⅱ+ⅡR 交流变频电机驱动 无级调速

13）井架型式及有效高度“T”型 60 m

14）底座型式及钻台高度 箱块式 12 m

15）转盘梁底面高度 10 m

16）动力传动方式 AC-DC-AC 全数字变频

17）柴油发电机组型号 CAT 3512B/SR4B

18）机组台数×输出功率 6×1750kVA

19）柴油机功率 1310kW

20）柴油机转速 1500r/min

21）发电机型号及参数 SR4B 600V 50 Hz COSΦ0.7 无刷励磁

22）辅助发电机组台数×功率 1×400kW 1500r/min 400V 50Hz 3相

23）交流变频电动机台数×功率 4×1100kW（绞车、连续）1×800kW（转盘、连续）6×900kW（泥浆泵、连续）

24）交流变频控制单元（VFD）直流母线结构 整流单元4套 逆变单元11+2套

25）输入电压 600VAC

26）输出电压、频率 0～600V 0～120Hz（可调）

27）MCC系统 600V/400V/230V 50Hz

28）自动送钻系统 变频电动机400V 2×45kW（连续）变频单元2×75kW（连续）0～400V 0～50Hz

29）高压管汇 Ф102mm×70MPa 留压井管汇与固井管汇接口

30）固控系统有效容积 ≥800 m3

（6）JJ1125/60-T井架基本技术参数

1）最大钩载（7×8轮系）11250kN

注：加速度、冲击、排放立根及风载将降低最大钩载

2）井架有效高度 60m

3）顶部开裆（正面/侧面）5.486m/5.486m

4）底部开裆（正面/侧面）10.668m/10.668m

5）二层台高度 38.5 m

6）井架前大门高度 16m

7）立根容量：

5in钻杆，40m立根 325柱

8in钻铤，40m立根 4柱

钻铤，40m立根 4柱

8）井架抗风能力

操作工况（满钩载、满立根）≤16.5m/s

预期风暴工况（无钩载、无靠放立根）≤38.6m/s

非预期风暴工况（无钩载、靠满立根）≤30.7m/s

9）天车人字架起重量 150kN

（7）DZ1125/12-K底座基本技术参数

1）钻台高度 12m

2）转盘梁底面高度 9m

3）井口中心至滚筒中心线距离 9.5m

4）最大转盘载荷 11250kN

5）额定立根载荷 5400kN

6）额定立根盒容量

5 in钻杆、40m立根：（375柱）15000m

8 in钻铤、40m立根：（4柱）160m

钻铤、40m立根：（4柱）160m

7）额定静钩载与额定立根载荷的最大组合 14450kN

8）转盘最大载荷与额定立根载荷的最大组合 14450kN

9）配套井架型号 JJ1125/60-T井架

（8）JC130DB绞车基本参数

1）最大输入功率 4400kW（6000HP）

2）最大快绳拉力 967kN

3）提升挡位 1+1R

4）主滚筒尺寸（直径×长度）开槽 Φ1320×2295mm

5）刹车盘直径 Φ2400mm

6）适用钢丝绳直径 Φ50mm

7）刹车 液压盘式刹车与电机能耗制动组合

zj是钻机的缩写

70代表钻机承钻深度7000米（41/2钻杆）L代表链条传动

D代表低位钻机旦贰测荷爻沽诧泰超骏

B

代表变频驱动

再看看别人怎么说的。

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徐工 XR120D 旋挖钻机

徐工

旋挖钻机

XR120D

咨询厂家

徐工 XR120D 技术参数

项目 单位 参数

最大钻孔直径

不带套管 (mm) φ1300

带套管 (mm) -

最大钻孔深度 (m) 44

工作状态钻机尺寸 长*宽*高 (mm) 7175×3400×16800

运输状态钻机尺寸 长*宽*高 (mm) 12580×3400×3360

整机质量(标准配置下不含钻具) (t) 40

发动机

发动机型号 - CUMMINS B5.9-C

发动机额定功率/转速 (kW) 112/1950

液压系统

最大工作压力 (Mpa) 32

动力头

最大扭矩 (kN.m) 120

钻进转速 (r/min) 6~28

抛土转速 (r/min) -

加压油缸

最大加压力 (kN) 120

加压油缸最大提升力 (kN) 120

行程 (mm) 3500

加压卷扬

加压卷扬最大加压力 (kN) -

加压卷扬最大提升力 (kN) -

加压卷扬行程 (mm) -

主卷扬

主卷扬最大提升力 (kN) 100

主卷扬最大单绳速度 (m/min) 70

主卷扬钢丝绳直径 (mm) 24

副卷扬

副卷扬最大提升力 (kN) 45

最大单绳速度 (m/min) 70

钢丝绳直径 (mm) 16

钻桅

桅杆左/右倾角 (°) 42432

桅杆前倾角 (°) 5

转台回转

转台回转角度 (°) 360

行走

整机最大行走速度 (km/h) 3.2

整机最大爬坡度 (%) 40

履带

履带板宽度 (mm) 700

履带外宽 (mm) 3400

履带总长 (mm) 3650

平均接地比压 (KPa) 73.6

钻井设备主要指的是钻机。现代石油钻机是一套联合的工作机组，由动力机、传动箱、绞车、天车、游动滑车、大钩、水龙头、转盘、钻井泵以及钻井液净化设备等组成，还有井架、底座等结构，以及电力、液压和空气动力等辅助设备。当前，我国乃至世界广泛使用的是旋转钻井法，其相应的钻井设备称为转盘旋转钻机，见图4-1。

一、钻机的组成

根据钻井工艺各工序的不同要求，一套钻机必须具备下列系统和设备。

（一）起升系统

起升系统主要包括主绞车、辅助绞车（或猫头）、辅助刹车（水刹车、电磁刹车等）、游动系统（包括钢丝绳、天车、游动滑车和大钩）以及悬挂游动系统的井架等。另外还有起下钻具操作使用的工具及设备（吊环、吊卡、卡瓦、大钳、立根移运机构等）。绞车是该系统的核心部件。

图4-1　典型旋转钻井设备

①—转盘；②—防喷器组（二）旋转系统

钻机的旋转系统主要由转盘、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤、配合接头、钻头等组成，转盘驱动方钻杆、钻杆、钻头破碎岩石，钻出井眼，所以转盘是该系统的核心设备。另外，丛式井或定向井还需配备井下动力钻具，这就构成了旋转钻进系统。

（三）循环系统

钻井液循环系统设备主要由钻井泵、振动筛、除砂器、除泥器、离心机、钻井液罐、钻井液枪、钻井液搅拌器、混合漏斗等组成，钻井泵是该系统的核心设备。

（四）动力系统

动力系统为钻机提供动力。不同的钻机配备的动力设备不一样。机械钻机主要以柴油机为动力设备，电动钻机主要以电动机为动力设备。目前国内外主要以柴油机和柴油发电机作为钻机动力源。

（五）传动系统

传动系统的主要任务是把动力设备的机械能传递和分配给绞车、钻井泵和转盘等工作机。传动系统在传递和分配动力的同时具有减速、并车、倒车等特种功能。石油钻机的传动方式有机械传动（包括万向轴、减速箱、离合器、链传动和三角带传动等）、机械—涡轮传动（液力传动）、电传动、液压传动。

（六）控制系统

为了使钻机各个系统协调工作，钻机上配有气控制、液压控制、机械控制和电控制等各种控制设备，以及集中控制台和显示仪表等。

（七）底座系统

钻机底座是钻机组成重要部分，包括钻台底座、机房底座和钻井泵底座等。车装钻机的底座就是汽车或拖拉机的底盘。钻机底座主要用来安装钻井设备，以及方便钻井设备的移运等。

（八）辅助系统

成套钻机除具有上述的主要设备外，还必须配备供气设备、井口防喷设备、钻鼠洞设备、辅助发电设备及起重设备，在寒冷地区钻井时还应配备保温设备，以保证钻机能安全、可靠运行。

二、钻机类型

（一）按钻井深度划分

（1）浅井钻机：指钻井深度不大于2500m的钻机，主要有用于钻地质调查井的钻机、岩心钻机、水井钻机、地震及炮眼钻机等；

（2）中深井钻机：指钻井深度在2500～4500m之间的钻机；

（3）深井钻机：指钻井深度在4500～6000m之间的钻机；

（4）超深井钻机：指钻井深度超过6000～9000m之间的钻机；

（5）特超深井钻机：指的是钻井深度超过9000m的钻机。

上述的中深井钻机、深井钻机、超深井钻机主要用于钻生产井、注水井及勘探井等深井。

（二）按驱动设备类型划分

（1）机械驱动钻机：包括柴油机直接驱动或柴油机—液力驱动的钻机，以及采用三角胶带、链条、齿轮等主传动副进行统一、分组或单独驱动的钻机。

（2）电驱动钻机：包括交流电驱动钻机、直流电驱动钻机等。目前主要采用AC-AC交流电驱动，AC-SCR-DC可控硅整流直流电驱动及AC-DC-AC交流变频电驱动。

（3）液压钻机：通过液压动力和传动方式驱动的钻机。

三、钻机标准

石油钻机标准主要包括钻机参数标准、钻机最大井深标准、钻机等级标准及钻机型号标准。

（一）钻机参数标准

（1）名义钻深范围：钻机在规定的钻井用绳下，使用规定的钻柱时钻机的经济钻井深度范围。

（2）最大钩载：钻机在规定的最多绳数下进行作业时，大钩上所允许的最大载荷。

（3）钻井绳数：用于正常钻进、起下钻柱时的游动系统（属上述起升系统）有效绳数。

（4）游动系统最多绳数：钻机配备的天车、游车轮系所能提供的最多有效绳数。

（二）钻机等级标准

我国对石油钻机等级规定了九个级别，即ZJ10/585，ZJ15/900，ZJ20/1350，ZJ40/2250，ZJ50/3150，ZJ70/4500，ZJ90/6750，ZJ120/9000。

其中“ZJ”为钻机汉语拼音字头；10、15、20、40、50、70、90、120为最大钻井深度（单位为m）的1/100；585、900、1350、2250、3150、4500、5850、6750、9000为钻机最大钩载（单位为kN）。

（三）石油钻机型号标准

下面举例说明钻机型号标准：

ZJ15/900DBZ-2，表示交流变频自走式车载钻机，最大钻深1500m，最大钩载900kN，第三代产品；

ZJ40/2250L，表示链条为主驱动原型模块式机械钻机，最大钻深4000m，最大钩载2250kN；

ZJ50/3150DB-1，表示模块式交流变频电驱动钻机，最大钻深5000m，最大钩载3150kN，第二代产品；

ZJ70/4500DZ：表示模块式DC-SCR-DC驱动的可控硅整流电驱动钻机，最大钻深7000m，最大钩载4500kN。

四、钻井绞车

钻井绞车不仅是起升系统设备，而且也是整个钻机的核心部件，是钻机三大工作机之一。

（一）钻井绞车应具备的功能

根据钻井工艺的特点，所配备的绞车应具有以下功能：

（1）具有足够大的功率。有提升最重钻柱和解卡能力，在最低转速下钢丝绳能产生足够大的拉力，保证游动系统安全可靠。

（2）各提升部件具有足够的强度和刚度。滚筒、滚筒轴、轴承以及各机构、易损件具有足够长的寿命。

（3）绞车滚筒具有足够的尺寸和容绳量，保证缠绳状态良好以延长钢丝绳寿命。

（4）能适应起重量的变化，具有足够的起升挡数，以提高功率利用率，节约起升时间。

（5）具有灵敏而可靠的刹车机构及强有力的辅助刹车，能准确调节钻压、均匀送进钻具，在下钻过程中能随意控制下放速度以及能在较省力的状态下将最重钻柱载荷刹住。

（6）具有一个或两个猫头——紧扣猫头和卸扣猫头，以满足用大钳紧扣和卸扣及其他辅助起重的需要，有时还应配有死猫头。

（7）具有稳定的支架和底座；整个绞车不应超重、超宽、超长、超高，以免给运输带来困难；传动部分应有严密的保护罩，易损件要拆卸、更换方便。

（8）采用集中控制，使控制手柄、刹把、指重表等集中在司钻控制台上，便于司钻的操作。

（二）绞车的结构类型

绞车种类繁多，有多种分类方法，如按轴数分，有单轴、双轴、三轴及多轴绞车；按滚筒数目分，有单滚筒和双滚筒绞车；按提升速度分，有二速、三速、四速、六速、八速绞车。常用的是三轴绞车。

五、钻井泵

钻井泵是钻井液循环系统中的关键设备，现场习惯称为泥浆泵，一般用于在高压下向井底输送高黏度、高密度和含砂量较高的钻井液（同时也是井底动力钻具的动力液），以便冷却钻头和携带岩屑等。

（一）钻井泵的分类

钻井泵的种类较多，石油矿场上常用的是三缸单作用卧式往复泵，这种泵活塞在液缸中往复一次吸入或排出液体。

我国用于石油和天然气钻井的国产钻井泵已逐步系列标准化，如3NB××1000，3NB××1300，3NB××1600等。其中NB表示“钻井泵”、NB前面的数字表示泵的液缸数，无数字则为双缸泵；NB的下标表示设计序号，后面的数据表示泵的额定输入功率（单位为hp）。

（二）钻井泵的基本参数

钻井泵工作能力的大小可以用其基本参数来表示，分别是流量、压头、功率、效率、冲次和泵压。

1．流量

流量是指在单位时间内泵通过排出管输出的液体量。流量通常以体积单位表示，又称为体积流量，其单位为L/s或m3/s。钻井泵中的流量又分为平均流量和瞬时流量，现场上所说的流量一般是指平均流量。石油矿场上又习惯把流量称作排量。

2．压头

压头指的是单位质量的液体经泵压所增加的能量，也称为扬程。

3．功率和效率

功率是指泵在单位时间内所做的功。一般把在单位时间内发动机传到泵轴上的能量称作输入功率或主轴功率。把在单位时间内液体经过泵后增加的能量称作泵的有效功率。功率的单位为“kW”。泵的效率是指有效功率与输入功率之比。

4．冲次

泵的冲次是指在单位时间内活塞的往复次数，单位为“次/min”。

5．泵压

泵压是指泵排出口处的液体压力，单位为“MPa”。

钻井机械第一章钻井机械

石油钻机是指用来进行石油与天然气勘探、开发的成套钻井设备。盘钻机是成套钻井设备中的基本形式,也称常规钻机。此外,为适应各种地理环境和地质条件加快钻井速度、降低钻井成本、提高钻井综合效益,近年来世界各国在转盘钻机的基础上研制了各种类型的具有特殊用途的钻机,如沙漠钻机、丛式井钻机、顶驱钻机、小井眼钻机、连续柔管钻机等特殊钻机.

现代钻机是一套大型的综合性机组,为了满足油气钻井的需要,整套钻机是由若干系统和设备组成的.本章从整体上,简要介绍关于钻机的基本概念和基本知识。

第一节钻井工艺对钻机的要求及钻机的特点

一、钻井工艺对钻机的要求

钻机设备的配置与钻井方法密切相关,目前,世界各国普遍采用的钻井方法是旋转钻井法。即利用钻头旋转破碎岩石，形成井身；利用钻柱将

钻头送到井底；利用大钩、游车、天车、绞车起下钻杆柱；利用转盘

或顶部驱动装置带动钻头、钻杆柱旋转；利用钻井泵输送高压钻井液，带

出井底岩屑，如右图

显然，旋转钻井法要求钻井机械设备具有以下三方面基础能力：

（1） 旋转钻进的能力：钻井工艺要求钻井机械设备能为钻具（钻杆柱和钻头）提供一定的转矩和转速，并维持一定的钻压（钻杆柱捉用在钻头上的重力）。

（2） 起下钻具的能力：钻井工艺要求钻井机械设备应具有一定的起重能力及起升速度（能起出或下入全部钻杆柱和套管柱）。

（3）清洗井底的能力：钻井工艺要求钻井机械设备应具有清洗井底并携带

岩屑的能力，能提供较高的泵压，使钻井液通过钻杆柱中孔，冲击清洗井底，并将岩屑带出井外。

此外，考虑到钻井作业流动性大的特点，钻机设备要容易安装、拆卸和运输。钻机的使用维修工作必须简便易行，钻机的易损零部件应便于更换。

钻机设备的配置和各种设备的工作能力、技术指标都是根据钻井工艺对钻机的以上三项基本要求确定的。在钻机的基本参数中对转盘的转矩与功率、大钩起重及功率、钻井泵的许用泵压与功率提出了要求。在这三组参数中，转盘的转矩，大钩的起重量，钻井泵的许用泵压，都是受到机件强度限制的。

在强度满足使用要求的条件下，转盘应具有一定的转速；大钩应具有一定的提升速度；钻井泵应具有一定的排量，否则钻井作业就不能顺利进行。对转矩与转速，起重量与升速，泵压与排量的联合要求，就是工作机对功率的要求。为了保证一定的转速、升速、排量，应该供给一定的功率。

二、钻机的特点

根据钻井工艺的要求和钻井场所的特殊性，钻机表现出与一般通用机械不同的特点，概括起来如下：

（1）为了完成钻进与起下钻等钻井作业，钻机必须是一套大功率的重型联合工作机组。

由于发动机是单一的特性，而工作机与井底钻具则要求具有不同的特性，所以从发动机到工作机与井底钻具间就有着不同的能量转换、运动变化和很长的能量传递路线，这就必然造成了钻机的传动机构庞大、整体效率低，控制机机构复杂、自动化程度低。

（2）钻井作业是不连续的。

在深井钻井中，起下钻这一非生产性质的辅助操作跃居主要地位，所以，起升机组变成了主要工作机组。起钻时必须付出很大的能量，而下钻时所产生的能量又不能回收，造成了很大的能量损耗。

（3）钻机的工作场所与一般机器不同。

它是在矿场、山区、沙漠、沼泽地带及海洋上进行流动性作业的。这就要求钻机必须具有高度的运移性，即设备拆、装简易，尺寸和重量适于大块装运或整体拖运。为了适应各地区的载运条件，钻机应具有不同的底座机构形式。

第二节 钻机的组成及类型

一、钻机的组成

现代钻机，也就是目前世界各国通用的常规钻机，是一套大型的综合性机组，整套钻机是由动力与传动系统、工作系统、控制系统、辅助系统等若干系统和相应的设备所组成。一般说来，大型的综合性机组应包括：

（1）动力系统：为整套机组提供能量的设备；

（2）传动系统：为工作机组传递、输送、分配能量的设备；

（3）工作系统：按工艺的要求进行工作设备；

（4）控制系统：控制各系统、设备按工艺要求进行工作的设备；

（5）辅助系统：协助主系统工作的设备。

钻机也不例外，也应包括这五大系统。所不同的是，钻机的工作系统比较庞大，各机组的工作状况和工作特点各不相同，因而人们按照钻机工作机组的工作特点，把钻机的工作系统分成三部分，即旋转系统、起升系统和循环系统，另外，还把钻机底座单独列为一个系统。这样看来，整套钻机就是由下述八大系统设备组成的，如图1-2所示。

1旋转系统设备

为了转动井中钻具，带动钻头破碎岩石，钻机配备了旋转系统。它主要由转盘、水龙头、钻杆柱及钻头组成。另外，水龙头、钻杆柱和钻头也起着循环高压钻井液的作用。转盘是旋转系统的核心，是钻机的三大工作机之一。

顶部驱动钻机配备了顶部驱动钻井装置，代替转盘驱动钻杆柱和钻头旋转。

2循环系统设备

为了及时清洗井底、携带岩屑、保护井壁，钻机配备了钻井液循环系统。主要有钻井泵、地面高压管汇、钻井液净化设备和钻井液调配装置（固控设备）等。当采用井下动力钻具钻进时，循环系统还担负着提供高压钻井液，驱动井下涡轮钻具或螺杆钻具带动钻头破碎岩石的任务。钻井泵是循环系统的核心，是钻机的三大工作机之一。

3．起钻系统设备

为了起下钻具、下套管、控制钻压及钻头送进等，钻机配备了起升系统，以辅助完成钻井作业。这套设备主要有钻井绞车、辅助刹车、游车系统〔如钢丝绳、天车、游动滑车〕大钩和井架组成。另外，还有用于起下操做的井口工具及机械设备〔如吊环、吊卡、卡瓦、动力大钳、立根移动机构等〕。绞车是起升系的核心，是钻机的三大工作机之一。

上述三大系统设备是直接服务于钻井生产的，是钻机的三大工作系统统。绞车转盘钻井泵称为钻机的三大工作机。

4.动力驱动系统设备

动力驱动系统设备是指为整套机组〔三大工作机组及其他辅助机组〕提供能量的设备，可以是柴油机及其供油设备，或是交流、直流电动机及其供电、保护、控制设备等。

5.传动系统设备

传动系统设备是指连接动力机与工作机，实现从驱动设备到工作机组的能量传递、分配及运动方式转换设备。它包括减速、并车、倒车及变速机构等。

钻机中常用的机械传动副主要是链条、三角胶带、齿轮和万向轴。此外，不少钻机还采用了液力传动、液压传动、电传动等传动形式。

6.控制系统和监测显示仪表

为了指挥控制各机组协调的进行工作，整套钻机配备有各种控制装置，常用的机械控制、气控制、电控制、液控制和电、气、液混合控制。机械驱动钻机，普遍采用集中统一气控制。现代钻机还配备各种钻井仪表及随钻测量系统，监测显示地面有关系统设备的工作状况，测量井下参数，实现井眼轨迹控制。

7.钻机底座

底座包括钻台底座和机房底座，用语安装钻机设备，方便钻机设备的移运。钻台底座用于安装井架、转盘，放置立根盒及必要的井口工具和司钻控制台，多数还要安装绞车。钻台底座应容纳必要的井口装置，因此，必须有足够的高度、面积和刚性。机房底座主要用于安装动力机组及传动系统设备，因此，也要有足够的面积和刚性，以保证机房设备能够迅速安装找正、平稳工作且移运方便。丛式井钻机底座必须满足丛式钻井的特殊要求。

8.辅助设备

成套钻机还必须具有供气设备、辅助发电设备、井口防喷设备、钻鼠洞设备及辅助起重设备，在寒冷地带钻井时还必须配备保温设备。

二、钻机的类型

世界各国的各大石油公司、各钻机制造厂家按照各自的特点，对石油钻机的分类不尽相同。一般来说，可按以下方法对石油钻机进行分类。

1.按钻井方法分

按钻井方法的不同可把钻机分为：冲击钻机（也称为顿钻钻机，最初用来打水井。1859年，美国人德雷克把它引入石油钻井）、旋转钻机（其代表是转盘旋转钻机，也成为常规钻机，是目前世界各国通用的钻机）。

2.按驱动钻头旋转的动力来源分

按驱动钻头旋转动力来源的不同可把钻机分为：转盘驱动旋转钻机、井底驱动旋转钻机（转盘旋转钻机加井底动力钻具）、顶部驱动旋转钻机（转盘旋转钻机加顶部驱动钻井装置）。

3.按驱动设备类型分

按驱动设备类型的不同可把钻机分为：柴油机驱动钻机（柴油机驱动钻机又可分为柴油机驱动—机械转动钻机和柴油机驱动—液力传动钻机）、电驱动钻机（电驱动钻机又可分为直流电驱动钻机和交流电驱动钻机）。

直流电驱动钻机包括：直—直流电驱动钻机（DC—DC）和交—直流电驱动钻机（AC—SCR—DC）。

交流电驱动钻机包括：交流发电机（或工业电网）—交流电动机驱动钻机（AC—AC）和正在发展中的交流变频电驱动钻机，即交流发电机—变频调速器—交流电动机驱动钻机（AC—VFD—AC）。

4.按工作机分组分

按工作机分组的不同可把钻机分为：统—驱动钻机、单独驱动钻机、分组驱动钻机。

5.按主传动副类型分

按主传动副类型的不同可把钻机分为：胶带钻机、链条钻机、齿轮钻机。

6.按钻井深度分

按钻井深度的不同可把钻机分为：浅井钻机（钻井深度不大于1500m）、中深井钻机（钻井深度为1500～3000m）、深井钻机（钻井深度为3000～5000m）、超深井钻机（钻井深度大于5000m）。

7.按使用地区和用途分

按使用地区和用途的不同可把钻机分为：海洋钻机、浅海钻机（适用与0～5m水深或沼泽地区）、常规钻机、丛式井钻机、沙漠钻机、直升机吊运钻机小井眼钻机、连续柔管钻机等。

第三节 钻机的基本参数及我国钻机系列标准

一、钻机的基本参数

钻机的基本参数指的是反映钻机基本工作性能的技术指标，也称为特性参数。如名义钻井深度、最大钻柱重量、最大钩载等。基本参数是设计、制造、选择、使用、维修和改造钻机的主要技术依据。

钻机的基本参数按系统分类主要由主参数、起升系统参数、旋转系统参数、循环系统参数、驱动系统参数等构成。

1.主参数

在基本参数中，选定一个最主要的参数作为主参数。主参数应具备以下特征：能最直接的反映钻机的钻井能力和主要性能：对其他参数具有影响和决定作用；可用来标定钻机型号，并作为设计选用钻机的主要技术依据。

我国钻机标准采用名义钻井深度L（名义钻深范围上限）作为主参数。因为钻机的最大钻井深度影响和决定着其他参数的大小。

1）名义钻井深度L

名义钻井深度L是钻机在标准规定的钻井绳数下，使用 127mm（5in）钻杆柱可钻达的最大井深。

2）名义钻深范围Lmin～Lmax

名义钻深范围Lmin～Lmax是钻机可经济利用的最小钻井深度Lmin与最大钻井深度Lmax之间的范围。名义钻井深度范围下限Lmin与前一级的Lmax有重叠，其上限即该级钻机的名义钻井深度。

2.起升系统参数

1）最大钩载Qhmax

最大钩载Qhmax是钻机在标准规定的最大绳数下，下套管或者进行解卡等特殊作业时，大钩上不允许超过的最大载荷。

Qhmax决定了钻机下 管和处理事故的能力，是核算起升系统零部件静强度及计算转盘、水龙头主轴承静载荷的主要技术依据。

2）最大钻柱质量Qstmax

最大钻柱的质量Qstmax是钻机在标准规定的绳数下，正常钻进或进行起下作业时，大钩所允许承的最大钻柱在空气中的质量。

Qstmax=qst·L

式中： qst —每米钻柱质量，kg；

L —名义钻井深度，m。

标准规定： 127mm（5in）钻杆，接 80～100 m的7in 钻铤，平均取qst= 36kg/m。化整及为系列钻机的 Qstmax值。是计算钻机的起升系统零部件疲劳强度和转盘、水龙头主轴承动载荷的主要技术依据。

Qhmax/Qstmax称为钩载储备系数，用Kh 来表示。一般Kh=1.8～2.08。钩载储备系数越大，表明该 钻机下套管、处理事故能力越强；但钩载储备系数过大会导致起升系统零部件过于笨重，不利用搬运。

3）起升系统钻井绳数Z和最大绳数Zmax

起升系统绳数Z是指正常钻井时游动系统采用的有效提升绳数。最大绳数Zmax是指钻机配备的游动系统轮系所能提供的最大有效绳数，用于下套管或解卡等重载作业。

另外，起升系统参数还包括：绞车各挡起升速度V1、V2、……、Vk；绞车挡数K；绞车最大快绳拉力Pe；钢丝绳直径Dw；绞车额定输入功率Nde；井架有效高度Hm；钻台高度Hdf等；

3.旋转系统参数

旋转系统参数包括：转盘开口直径Dr；转盘各挡转速n1、n2、……、nk；转盘挡数Kr；转盘额定输入功率Nre等。

4.循环系统参数

循环系统参数包括：钻井泵额定压力Pe；钻井泵额定流量Qe；钻井泵额定输入功率Npe等。

5.驱动系统参数

驱动系统参数包括：单机额定功率N；总装机功率Nt等。

二、我国石油钻机标准系列

为了规范钻机的设计、制造与设备供应，以达到生产、使用的经济合理，并有利于开展国际技术交流与合作，根据油气钻井的实际需要，选定主参数，将主参数系列，也就是将钻机分级。再根据此拟定其它基本参数，形成钻机基本系列。

钻机级

别型号

GB1806－79

　

　

ZJ20

　

ZJ32

ZJ45

ZJ60

ZJ80

　

GB1806－86

　

15

20

　

32

45

60

80

　

1999修订

10／600

15／900

20／1350

30／1700

40／2250

50／3150

70／4500

120／9000

钻

深

H／

m

5英寸*钻杆

GB1806－79

　

　

2 000

　

3200

4500

6000

8000

　

5英寸*钻杆

GB1806－86

　

900～1500

1300～2000

　

1900～3200

3000～4500

4000～6000

5000～8000

　

5英寸*钻杆

1999修订

500～800

700～1400

1100～1800

1500～2 500

2000～3200

2800～4500

4000～6000

5000～8000

7000～10000

41／2＂

钻杆

500～1000

800～1500

1200～2000

1600～3000

2500～4000

3500～5000

4500～7000

6000～9000

7500～12000

最大

钩载

W／tf

GB1806－79

　

　

120

　

220

300

400

600

　

GB1806－86

　

90

135

　

225

315

450

585

　

1999修订

60

90

135

170

225

315

450

675／585

900

绞车最大

输入功率

P/hp

GB1806－79

　

　

550

　

1000

1500

2000

3000

　

GB1806－86

　

450

700

　

1000

1500

2000

3000

　

1999修订

270

450

550

750

1000

1500

2000

3000

4000

滚筒钢

丝绳直径

d/m(英寸)

GB1806－79

　

　

28.5

　

32.5

32.5或34.5

34.5

39.5

　

GB1806－86

　

26

28.5

　

32.5

34.5

38

41.5

　

1999修订

22／7／8

26／1

29／11／8

32／11／4

32／11／4

35／13／8

38／11／2

42／15／8

52／2

游动系

统绳数

ndmax

GB1806－79

　

　

8／8

　

8／10

10／12

10／12

12／14

　

GB1806－86

　

8／8

8／8

　

8／10

10／12

10／12

12／14

　

1999修订

6／6

8／8

8／8

8／10

8／10

10／12

10／12

12／16，10／14

12／16

钻台

高度

h/m

GB1806－79

　

　

2.8

　

4.2～4.5

4.5(6)

6

8～9

　

GB1806－86

　

3，4.5

　

4.5，6，7.5

6，7.5，9

7.5，9

　

1999修订

3，4

4，5

5，6，7.5

7.5，9，10.5，12

钻井泵单台

功率不小于

Pd/hp

GB1806－79

　

　

350，500

　

800，1000

1000，1300

1300，1600

1600

　

GB1806－86

　

350，800

　

800，1000，1300

1 300，1 600

1600

　

1999修订

350

500

800

1000

1300

1600

1600

　

钻机的驱动形式

（1）机械驱动钻机：以柴油机为动力，通过液力变矩器、链条、齿轮三角胶带等不同组合的传动方式所驱动的钻机。

（2）电驱动钻机：用电动机驱动的钻机。

石油工业标准《SY/T5609-1999》石油钻机型式与基本参数把钻机分为9级，名义钻井深度和钻深范围按114.3mm（4 1/2in）钻杆柱（qst=30Kg/m）确定。下表给出新的钻机型号级别及钻深范围和最大钩载两项基本参数。钻机级别代号用双参数表示，如10/600，前者乘以100为钻机名义钻深范围上限数值，后者是以kN为单位计的最大钩载。在驱动传动特点的表示方法上，增加了：Y—液压钻机；DJ—交流电动钻机；DZ—直流电动钻机；DB—交流变频电动钻机。

第二章 石油钻机的保养与维护

一、班维护保养：

①将钻机外表面擦拭干净，并注意钻机底座滑道，立轴等表面的清洁和良好润滑。

②检查所有外露螺栓、螺母、保险销钉等是否牢固可靠。

③按润滑要求加注润滑油或润滑脂。

④检查变速箱，分动箱及液压系统油箱的油面位置。

⑤检查各处的漏油情况并视情况加以处理。

⑥消除在本班内发生的其它故障。　

二、周维护保养：

　 ①彻底进行班维护保养所要求的项目。

②清除卡盘及卡瓦齿面上的污垢、泥土。

③清理干净抱闸内表面的油、泥等。

④排除在本周内发生的故障。

三、月维护保养： 

①彻底进行班、周维护保养所要求的项目。 

②卸开卡盘，清洗卡瓦及卡瓦座。如有损坏应及时更换。 

③清洗油箱内过滤器，更换变质或被脏污了的液压油。 

④检查各主要零部件的完好情况，如有损坏应及时更换，不可带伤工作。  ⑤彻底消除在本月内发生的故障。 

⑥若钻机长期不使用，各表露部分（特别是加工表露面）应涂以润滑脂。

第三章国内石油钻机发展现状分析

一．石油钻机发展趋势

进入21世纪以来，石油钻机自动化、数字化、智能话、信息化水平快速发展。钻机整体向着交流变频调速电驱动石油钻机（AC-GTO-AC）方向发展。随着交流变频技术的迅速发展，交流变频电驱动石油钻机会取代可控硅直流电驱动钻机，该型钻机具有现用机械驱动钻机和直流电驱动钻机无可比拟的优越性能，将成为陆地和海洋石油钻机发展的换代产品。 今后，石油钻机发展特点是：

（1）专业化钻机得到快速发展。如适应各种环境和工艺技术发展的沙漠钻机、海洋钻机、斜井钻机、小井眼钻机、特深井钻机、连续管钻机等。

（2）规模向两极化方向发展。深井石油钻机趋向大型化（1500M，MAX12500KN）、轻便钻机趋向小型化（车载为主）。

（3）钻机控制实现自动化、智能化。顶驱、盘式刹车技术逐步成熟，电动控制技术、液压驱动技术和可靠性逐步提高。

（4）大力发展新型石油钻机，采用人性化的设计，先进的机械自动化，高效的钻机操作和监控系统，装置模块化，以提高钻机运移性，最终达到提高钻井效率，大大降低钻井成本的目的。

二．国内外石油钻机发展现状及水平

（1）国外石油钻机发展现状及水平 石油钻机市场具有国际化的原因是石油钻机结构复杂，成套和技术难度大，价格昂贵，每台售价近千万元到几千万元不等，全世界总共才拥有各类陆地石油钻机4300多台。海洋钻机200～300多台。世界制造石油钻机的国家乃至厂商都不多，总计每年生产成套石油钻机的能力约600～800台左右。

（2）国内石油钻机发展现状及水平 我国的石油钻机是为开采国内石油发展起来的，改革开放后，国内钻机市场面对世界钻机的竞争，各钻机制造企业充分认识到，必须以国际市场为研制的出发点才能站稳国内市场。根据“国内市场国际化，国际市场本土化”的大趋势，紧跟国内、国际市场需求，开发石油钻机前沿技术。国内目前钻深1000～7000m的钻机已形成系列，具备生产1000～9000m机械传动、电驱动、顶部驱动陆地、沙漠、海洋各种成套钻机的能力。全国现有大型钻机800台，中型钻机166台，其中87%的大中型钻机都是国产。

目前，我国成套石油钻机供应商的石油钻机制造技术在许多方面已经达到或接近国际先进水平。近两年我国几家成套石油钻机制造厂经过体制改革，又不失时机地抓住我国为保证石油供给，加紧开发陆地、沙漠、海洋石油的同时积极参与海外石油开发的良好机遇，得以发展壮大。企业在技术进步、市场开拓、经济效益、出口多方面同步发展，成绩十分显著。

总的来说，国内钻机发展水平如下：

①成套石油钻机具有国际竞争力。钻机总体质量、技术水平已与国际基本相当。

②近几年，国产电驱动钻机发展迅速，控制水平从早期的模拟控制上升到目前国际流行的典型三级控制，即上位监控级、PLC过程控制级和全数字级构成通信网络。自动控制技术在钻机上的应用已达到20世纪90年代中期国际钻机先进水平，电传动系统达到美国20世纪90年代第四代产品水平，交流变频电驱动等钻机已达到90年代国际先进水平。从钻机整体看，达到同期同类国际先进水平的5种，填补国内空白的12种。

③钻机在适应性、成套性、品种多样性和系列化、自动化、智能化等方面与发达国家的先进水平相比还有相当大的差距。我国交流变频调速石油钻机的研制刚刚起步，国内生产的电驱动钻机，将司钻操作台和钻井仪表集中放置到司钻控制房，但各系统仍然是各自相对独立。

④国产钻机的机械维修时间约占总生产时间的5%～10%，而美国的钻机维修时间只占2%～3%。

⑤适应沙漠、戈壁、沼泽地等条件的钻机研制工作刚刚起步。中型钻机的模块化程度很低。

⑥需要加大发展小井眼石油钻机、连续管钻机、自动化钻机等先进钻井设备的投资，推广车载钻机，发展撬装钻机力度。

三、国内主要生产厂家

我国是全世界发展中国家中唯一能生产成套石油钻机的国家。十年前，只有兰州石油化工机器厂、宝鸡石油机械厂、吉林重机厂三大国营企业生产成套石油钻机。目前，生产成套石油钻机企业已发展到八家，年生产能力约200台的能力。即：

①国企三家：宝鸡石油机械有限责任公司、南阳石油机械厂、江汉第四石油机械厂；

②中外合资企业二家：兰石国民油井石油工程有限公司、上海三高石油设备有限公司；

③民营企业三家：胜利油田高原石油装备有限责任公司、成都瑜宏石化工程有限责任公司、川油广汉机械有限公司。

四．钻机出口情况

随着我国石油企业海外业务的增长和海外市场的开拓，石油装备出口贸易呈明显的增长势头。出口产品遍布20多个国家和地区，为今后出口产品的大幅度增长奠定了基础。由于国内钻机性价比较好，已有100多台钻井、修井机由国内钻井承包商带到国外钻井。

五、钻机需求从国际大环境看，一是西方发达国家受人工成本高等因素的影响，装备制造业正在逐步向外转移，中国已成为一个名副其实的“国际大工厂”。二是国际油价持续走高，刺激投资者纷纷将资金投向石油勘探领域，形成了新一轮的石油投资高峰，导致石油装备需求剧增。中国石油装备有些产品性价比优于发达国家，具有一定的竞争优势。目前国内三大石油公司都在大力实施“走出去”战略，加快海外业务的拓展，这将带动了石油装备走向国际市场。

从钻机制造来看，国内在用钻机近1300台，经过8年的更新改造，需求量大幅减少，到2004年底只有不足500台的市场空间。按目前的钻机生产制造能力，再有三年多的时间国内钻机市场将基本饱和。国际钻机市场的确有较大发展空间，但国内生产的钻机智能化和质量水平与国外先进水平相比还有一定差距，缺乏适应各种地貌环境和工艺要求的特种钻机的设计和生产能力。而海洋钻机制造刚刚起步，基本不具备海洋平台和钻机船的设计、制造能力 。

我国加入“WTO”后，石油钻采和石油化工设备制造业的市场发生了变化，在市场全球化大背景下，如何融入国际大市场参与世界同行业的竞争，是各企业面临的生死存亡问题。为提高竞争力，行业中各企业纷纷在产品的技术水平、产品质量、企业结构调整、基本建设、技术改造、采用国际通用标准、开拓国际市场上下功夫，成果十分显著。

一、石油钻采设备技术水平取得突破

近年来，我国许多企业的产品技术水平取得突破。一批列入国家重大技术装备创新项目的石油设备研制获得成果：宝鸡石油机械厂研制的ZJ70DB钻机，采用全数字控制交流变频等多项新技术，进入国际先进钻机行列；宏华公司研制的ZJ40DBS钻机，填补了国内空白，达到国际先进水平；江汉石油四机厂研制的2000型成套压裂设备通过鉴定，填补了国内空白，达到国际先进水平。此外，山西永济电机厂研制的YZ08、YZ08A石油钻井直流电动机由国家科技部授《国家重点新产品证书》；江钻股份有限公司积极开展技术创新，与国内大专院校、科研机构以及国际间的技术合作，获得“单牙轮钻头”等国家专利21项。该公司现共拥有国家专利56项，美国、伊朗专利5项。极大地提高了核心竞争力。荣盛机械制造有限公司研制成功F35-105防喷器，能满足深井、超深井钻探的井控工艺要求，填补了国内空白，达到国外同类产品先进水平。至此，经过多年的努力，我国已有能力实现对防喷器生产的全系列覆盖。该公司研制成功高压注水井带压作业装置，有效地解决了油田中后期开发过程中高压注水井带压作业的重大技术难题；宝鸡机械厂下属公司研制成功的BSJ5080TSJ60油田专用试井车体积小、用途广、适应性强；华北油田第一机械厂研制的新一代节能抽油机获得中国、印尼、和加拿大三国专利；胜岛石油机械厂成功推出液压反馈式抽稠油泵、长柱塞防砂泵、高效旋流泵三种抽油泵；华北油田大卡热能技术开发公司研制的ZXCY系列直线电机抽油机通过河北省产品鉴定。该机达到国际先进水平，重量和占地面积仅为常规抽油机的50%，且节能效果很好；在海洋石油方面，胜利油田自行建成我国国内最大吨位的海上石油钻井平台——赵东一号、生产平台——赵东二号主体结构，胜利油田钢结构承造能力达到国际水平；兰石国民油井公司承包建造的重达1700吨的南海油田自升式井架钻井模块于3月23日完成陆地建造。该钻井模块用于香港正南20公里海域的南海油田作业的番禹4—2和5—1项目。井架可以依托安装在井架下端的导向轮滑行分段起升，无须重型起重设备，在海洋设备安装中具有很大的优势。

进来，由中石油管道局承担的“大口径弯管及装备国产化研制”、“西气东输工程用感应加热弯管技术条件”、华北石油第一机械厂承担的“大口径感应加热弯管制造工艺的研究”、吉林化建有限责任公司承担的“感应加热煨制X70钢级、直径1016大弯管工艺研究”4项课题通过中石油鉴定，技术条件达到国际同类标准的先进水平、产品达到国内先进水平。胜利油田研制成功我国第一台大口径管道全自动开孔机，满足管道、容器带压下开孔、接口、碰头等施工作业。中石油管道局为西气东输工程组织开展了125项科技攻关，其中“PAW-2000型管道全位置自动焊机”“PFM3640管道坡口整形机”“PPC3640管道气动内对口器”技术性能达到或超过国外同类产品水平。总体来说，我国石油钻采设备技术水平已达到一定水平。

二、化工设备的科研新产品取得较大成果

经过多年发展，我国化工设备的科研新产品取得较大成果。由我国自行设计制造的350万吨/年重油催化裂化装置在大连石化一次投料试车成功，标志着我国拥有自主知识产权的催化裂化成套技术，具备了世界级大型催化裂化装置的工程设计、制造和建设实力。由中石化工程建设公司、一重、齐鲁石化共同设计制造的千吨级加氢反应器通过中石化技术鉴定，标志着我国迈入大型加氢反应器设计与制造商行列。由中石化和美国鲁姆斯公司合作开发的10万吨/年大型乙烯裂解炉已在中石化各乙烯装置中使用。正在共同着手开发单炉生产能力15～18万吨/年大型乙烯裂解炉，以满足建设百万吨级大型乙烯装置的需要。杭州制氧机厂设计制造的乙烯冷箱在燕化71万吨/年乙烯装置运行正常，实现了大型乙烯冷箱国产化，达到国际先进水平。沈阳鼓风机厂制造的上海石化70万吨/年乙烯装置裂解气压缩机2002年4月12日正式投料运行，达到国外机组水平。由合肥通用机械研究所承担的国家重大技术装备国产化创新项目：1万m3天然气球罐研制成功。填补了国内空白。由茂名石化设计院设计、茂名石化建设公司施工的12.5万m3原油储罐在茂名兴建，是目前我国最大的原油储罐。南化机成功制造国内最大的年产45万吨合成氨、80万吨尿素的关健设备—二氧化碳吸收塔。抚顺机械炼化设备有限公司设计制造的螺旋折流板换热器通过专家鉴定，达到国内先进水平。辽阳石油化纤公司机械厂研制成功聚酯装置用重型压力离心机，达到国外同类产品水平。

三、产品质量不断提高

国内各企业在努力提高产品技术水平的同时也在不断提高产品质量，如华北石油一机厂为保证其专利产品异型游梁式抽油机的质量，满足批量出口美国等的需要，打破常规，配套产品由原来招标改为联合国内几家获得国际API资格的厂家进行共同攻关，发挥联合优势叫响国产品牌；山西永济电机厂的石油钻井直流电动机由中国质量协会、全国用户委员会授予《全国用户满意产品》称号。

在市场竞争中形成了一些产品质量好、受到用户欢迎、市场占有率不断上升的专业厂。如：荣盛机械制造有限公司防喷器产品占据国内市场80%销售份额，跻身于世界4大防喷器制造商行列；江苏阜宁宏达石化机械制造有限公司是一家地方小厂，公司推出的四款新采油工具QS型系列可取式桥塞、KYLM型系列液力锚、DS90-Y241型组合式油层保护封隔器和Y341型系列软卡瓦封隔器，大大提高了采油作业的成功率，降低了油田生产成本，受到油田用户的欢迎。山西永济电机厂生产的直、交流系列石油钻井电动机已达30多种，国内油田钻机所用配套电机的98%来自该厂。

四、国际通用标准和信息化受到重视

北京石油机械厂获得API 16D会标使用权（API 16D是美国石油学会关于钻井控制设备控制系统规范），北京石油机械厂是国内第一家、世界第九家拥有API 16D会标使用权的厂家。

经过近15年的努力，全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会已形成了面向陆上和海上石油勘探、钻采设备、材料标准体系。现行有效的国家标准中，等同等效采用国际标准和国外先进标准的有27项。目前，我国通过API认证的石油设备制造企业已达196家。宝鸡石油机械厂已获得API认证达8大类55项，是我国取得API认证最多的石油设备制造企业。为我国的石油机械装备进入国际市场打下了坚实的基础。

为了实现世界级制造商的目标，江钻股份公司一直把信息化建设摆在十分重要的位置。江钻股份公司信息化系统的成功开发应用，大大提高了在全球一体化市场竞争中的生存与发展能力。2002年成为湖北省制造业信息化工程重点示范企业。

五、企业结构调整取得较大进展

上海神开科技工程有限公司成功购并上海第一石油机械厂、上海第二石油机械厂、上海石油仪器厂、上海石油化工机械设备研究所等。由上海神开科技工程有限公司参股60%、上海电器集团总公司参股20%、个人参股20%，成立上海神开石油化工设备有限公司。宝鸡石油机械厂按照现代企业制度，建立规范的法人治理结构，成功改制为宝鸡石油机械有限责任公司；并全面启动耗资7000万元的钻机生产线技术改造项目。具有50年历史，生产炼油、化工设备的抚顺机械厂与一些大中型国有企业一样，在竞争激烈的市场竞争中，步履蹒跚，举步维艰。近年来，虽几经努力，但亏损不断加剧。在得到员工的支持和认可、在市委、市政府指导组的协调指导下，采取国有民营策略，顺利实现企业转制；原华北石油二机厂的产品85%以上的市场在华北石油管理局外，由于体制的束缚，经营陷入困境。2002年顺利完成了整体带资分流改制工作，新成立了河北华北石油荣盛机械制造有限公司。

六、石油钻采设备向海外进军取得成效。

江钻股份公司是世界石油钻头三强之一，石油钻头出口到美国、加拿大等19个国家和地区；宏华公司已交付中亚ZJ70D钻机5台，又新接中亚国家的10台ZJ50DBS电动钻机订单；南阳石油机械厂先后有7台3000米车装钻机随长城钻井公司和大港油田等用户赴墨西哥作业，其钻机性能给用户留下了良好印象。2002年，750马力电动拖挂式钻机在墨西哥中标；中国石油技术开发公司向土库曼出口成套钻机及其外围设备；中原油田特车修造总厂石油钻采特车出口土库曼、格鲁吉亚、哈萨克；新疆石油局采研院研制的一批固井工具、抽油泵出口哈萨克；四川射孔器材公司批量射孔器材出口哈萨克等。