现代钻井机械概论ch12.ppt

现代钻井机械概论ch12 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1.1 1.1 国外现代石油钻机发展现状国外现代石油钻机发展现状 交流变频电驱动石油钻机交流变频电驱动石油钻机 激光石油钻机激光石油钻机 新型液压石油钻机新型液压石油钻机 连续柔管石油钻机连续柔管石油钻机 套管石油钻机套管石油钻机 细井筒石油钻机细井筒石油钻机1.1 1.1 国外现代石油钻机发展现状国外现代石油钻机发展现状 七、重型石油钻机七、重型石油钻机 1997 1997年年8 8月，德国石油化工公司研制成功一种月，德国石油化工公司研制成功一种T160T160型重型石油钻机。型重型石油钻机。1 1、性能指标、性能指标 钻井深度：钻井深度：5800m 5800m 钻井泵功率：钻井泵功率：2X1618kW2X1618kW 装机功率：装机功率：4780kW 4780kW 转盘开口直径：转盘开口直径：950mm950mm 发动机功率：发动机功率：4X1195kW4X1195kW 最大钻柱重量：最大钻柱重量：375t 375t 井架高度：井架高度：61m61m 最大钩载：最大钩载：580t 580t 钻台高度：钻台高度：11m11m 顶驱装置功率：顶驱装置功率：735.5kW735.5kW 绞车功率：绞车功率：1838.7kW 1838.7kW1.1 1.1 国外现代石油钻机发展现状国外现代石油钻机发展现状 2 2、性能特点、性能特点 （1 1）由现代化的操作台控制；司钻可以）由现代化的操作台控制；司钻可以坐坐着操作；着操作；重要钻井设备的参数直接由操作台上的钻压表、钻重要钻井设备的参数直接由操作台上的钻压表、钻速表、压力表的数字显示系统显示。速表、压力表的数字显示系统显示。（2 2）动力由四台）动力由四台CAT3512CAT3512型型B B系列系列1212缸涡轮增压缸涡轮增压柴油机提供，通过柴油机提供，通过SCRSCR电桥电桥将电流分配给钻井泵、将电流分配给钻井泵、绞车和顶驱装置的直流电动机并驱动各钻井设备。绞车和顶驱装置的直流电动机并驱动各钻井设备。（3 3）绞车型号为）绞车型号为GH-2500EGGH-2500EG，由两台，由两台GE-752GE-752高高扭矩电动机驱动，该绞车取消了带式刹车，装有电扭矩电动机驱动，该绞车取消了带式刹车，装有电磁涡流刹车和紧急刹车及停机时用的制动盘，还装磁涡流刹车和紧急刹车及停机时用的制动盘，还装有自动送钻装置，结构紧凑，放置在钻台后边冷却有自动送钻装置，结构紧凑，放置在钻台后边冷却罐的上边。罐的上边。1.1 1.1 国外现代石油钻机发展现状国外现代石油钻机发展现状 （4 4）钻井泵为两台）钻井泵为两台National 14-P-220National 14-P-220三缸单作三缸单作用泵，每台泵有两台用泵，每台泵有两台GE-752GE-752高扭矩电动机驱动，每高扭矩电动机驱动，每台泵重台泵重55t55t。（5 5）钻机的顶驱装置为）钻机的顶驱装置为电动式电动式，型号：，型号：DDM DDM 650LV650LV，挪威生产。由一台，挪威生产。由一台GE-752GE-752高扭矩电动机驱高扭矩电动机驱动。动。（6 6）钻机配有型号为）钻机配有型号为18981898的液压遥控的铁钻工，的液压遥控的铁钻工，可以上卸可以上卸3.53.59.5in9.5in钻杆和加重钻杆，从而保证了钻杆和加重钻杆，从而保证了起下钻作业的安全。起下钻作业的安全。（7 7）井架各节连接为）井架各节连接为插接插接组合式，而不是螺纹组合式，而不是螺纹连接，所以安装拆卸十分方便省时，运输也十分方连接，所以安装拆卸十分方便省时，运输也十分方便。便。1.1 1.1 国外现代石油钻机发展现状国外现代石油钻机发展现状 八、科研用石油钻机八、科研用石油钻机 据资料介绍，美阿莫科公司新设计了一种用于据资料介绍，美阿莫科公司新设计了一种用于钻井技术和岩石物理技术试验的钻井技术和岩石物理技术试验的第第11 11号科研钻机号科研钻机。该钻机已经在美国俄克拉何马州阿莫科公司试验基该钻机已经在美国俄克拉何马州阿莫科公司试验基地投入使用，并取代了原来的地投入使用，并取代了原来的“蓝色钻机蓝色钻机”。（1 1）设计上有带枢轴的导轨系统，钻机可沿一）设计上有带枢轴的导轨系统，钻机可沿一半圆轨道滑动搬迁，半圆轨道滑动搬迁，搬迁时间缩短搬迁时间缩短（2-32-3天缩短到天缩短到2-2-3 3小时）。小时）。（2 2）起下钻速度提高起下钻速度提高（75%75%），利用一个小鼠），利用一个小鼠洞能用洞能用18m18m立根钻进。立根钻进。（3 3）配有小井眼的）配有小井眼的4 41/21/2inin铝质钻杆和铝质钻杆和2 27/87/8inin钢质钢质钻杆。钻杆。1.1 1.1 国外现代石油钻机发展现状国外现代石油钻机发展现状 （4 4）井架高）井架高32.6m32.6m，液压动力水龙头在，液压动力水龙头在250r/min250r/min时的额定扭矩约为时的额定扭矩约为5kNm5kNm。（5 5）有两个转盘，其卡瓦尺寸分别为）有两个转盘，其卡瓦尺寸分别为17171/21/2inin和和27271/21/2inin。（6 6）提升系统的额定载荷能力为）提升系统的额定载荷能力为89890kN0kN。（7 7）钻井液系统由）钻井液系统由6 6个罐组成，总容积个罐组成，总容积4848立方米立方米;配有一台三缸钻井泵（配有一台三缸钻井泵（4904902650L/min2650L/min）;另外考虑另外考虑低排量的需要，还配有几台小型钻井泵。低排量的需要，还配有几台小型钻井泵。（8 8）固控系统包括两套超细振动筛及相关配套设）固控系统包括两套超细振动筛及相关配套设备。备。（9 9）试验基地备有钻小井眼井和短半径井的修）试验基地备有钻小井眼井和短半径井的修井机，其额定钻深能力井机，其额定钻深能力600m600m，额定大钩载荷，额定大钩载荷180kN180kN。1.1 1.1 国外现代石油钻机发展现状国外现代石油钻机发展现状 （1010）试验基地有一套阿莫科告诉钻井技术试）试验基地有一套阿莫科告诉钻井技术试验设备，这套高速钻井系统包括：验设备，这套高速钻井系统包括：钻井和完井实验钻井和完井实验设备、钻井水参数试验闭环系统、固控实验设备、设备、钻井水参数试验闭环系统、固控实验设备、钻井钻井/模拟系统室内钻机模拟系统室内钻机等。等。（11 11）试验基地的地质条件具有多样性，且各种）试验基地的地质条件具有多样性，且各种地层埋藏浅，有地层埋藏浅，有365m365m宾夕法尼亚系地层、宾夕法尼亚系地层、121m121m泥泥泥盆系泥盆系/密西西比系层段和密西西比系层段和701m701m高武系高武系/奥陶系地层。奥陶系地层。1.1 1.1 国外现代石油钻机发展现状国外现代石油钻机发展现状 九、超高压射流钻井设备九、超高压射流钻井设备 美国公司研制出一种双管钻井系统，从钻杆内中美国公司研制出一种双管钻井系统，从钻杆内中心高压管中输入心高压管中输入100MPa100MPa的高压钻井液，井底喷嘴的高压钻井液，井底喷嘴的射流速度高达的射流速度高达200m/s200m/s，压力降达，压力降达80MPa80MPa，在硬，在硬岩始终的钻速比常规旋转钻井法提高岩始终的钻速比常规旋转钻井法提高4 45 5倍倍。这一超高压射流钻井法已经用于工业浅井钻井，这一超高压射流钻井法已经用于工业浅井钻井，用用80100MPa80100MPa的高压液流就可以钻破岩石，但专的高压液流就可以钻破岩石，但专家认为这一钻井系统只能用于家认为这一钻井系统只能用于浅井钻井浅井钻井。1.1 1.1 国外现代石油钻机发展现状国外现代石油钻机发展现状 总的来说，从国外石油钻机发展的现状来看，总的来说，从国外石油钻机发展的现状来看，在将来的一段时间内，石油钻机的发展趋势出现四在将来的一段时间内，石油钻机的发展趋势出现四化：化：多样化、两极化、自动化和人性化多样化、两极化、自动化和人性化。类型趋于多样化：类型趋于多样化：根据井位环境差异和钻井工根据井位环境差异和钻井工艺需要，开发出不同类型的石油钻机，如适应各种艺需要，开发出不同类型的石油钻机，如适应各种环境的沙漠钻机、海洋钻机、浅海或海滩钻机、极环境的沙漠钻机、海洋钻机、浅海或海滩钻机、极地钻机、城市钻机、地震区钻机、全地形钻机、直地钻机、城市钻机、地震区钻机、全地形钻机、直升机吊运钻机和陆地钻机等；适应各种钻机工艺的升机吊运钻机和陆地钻机等；适应各种钻机工艺的丛式井钻机、斜井钻机、细井筒钻机、特深井钻机、丛式井钻机、斜井钻机、细井筒钻机、特深井钻机、自走式钻机、自动化钻机、连续柔管钻机、模块化自走式钻机、自动化钻机、连续柔管钻机、模块化钻机等。钻机等。1.1 1.1 国外现代石油钻机发展现状国外现代石油钻机发展现状 规模趋于两极化：规模趋于两极化：1 1）深井钻机趋向大型化（钻深能力已达）深井钻机趋向大型化（钻深能力已达15000m15000m，最大钩载达，最大钩载达12500kN12500kN）2 2）轻便石油钻机趋向小型化）轻便石油钻机趋向小型化 控制趋于自动化：控制趋于自动化：顶驱、盘式刹车技术的逐步顶驱、盘式刹车技术的逐步成熟，以及电动控制技术、液压驱动技术和可靠性成熟，以及电动控制技术、液压驱动技术和可靠性的逐步提高，为实现钻机的自动化提供了可能，再的逐步提高，为实现钻机的自动化提供了可能，再加上海洋及深井等复杂工况下，钻井工艺及成本对加上海洋及深井等复杂工况下，钻井工艺及成本对钻井装备的要求使得钻机控制自动化成为钻机发展钻井装备的要求使得钻机控制自动化成为钻机发展的一个重要趋势。的一个重要趋势。1.1 1.1 国外现代石油钻机发展现状国外现代石油钻机发展现状 设计趋于人性化：设计趋于人性化：新型钻机充分体现以人为本的新型钻机充分体现以人为本的思想，最大限度满足思想，最大限度满足HSEHSE要求：要求：1 1）护栏、梯子要满足安全规定。比如，上下井）护栏、梯子要满足安全规定。比如，上下井架有助力器，二层台有逃生器，钻台上有逃生滑道；架有助力器，二层台有逃生器，钻台上有逃生滑道；钻机本身设有天车防碰和紧急刹车装置，避免游车大钻机本身设有天车防碰和紧急刹车装置，避免游车大钩碰撞天车，并能在任何情况下迅速制动大钩和绞车。钩碰撞天车，并能在任何情况下迅速制动大钩和绞车。2 2）选用无公害的摩擦盘（片）、刹车块、油漆，）选用无公害的摩擦盘（片）、刹车块、油漆，保证员工健康。保证员工健康。3 3）刹车毂、辅助刹车的冷却水循环使用，柴油）刹车毂、辅助刹车的冷却水循环使用，柴油机排放满足环保要求。机排放满足环保要求。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 发展战略：发展战略：利用国内外两种资源和开发国内外利用国内外两种资源和开发国内外两个市场两个市场。指导方针：指导方针：稳定东部，发展西部、油气并举，稳定东部，发展西部、油气并举，向气倾斜、开发蓝色国土，发展海洋石油向气倾斜、开发蓝色国土，发展海洋石油 我国的石油钻机在标准化水平、技术和制造水我国的石油钻机在标准化水平、技术和制造水平及研究开发能力、产品质量和品种等方面又有了平及研究开发能力、产品质量和品种等方面又有了较大的提高和发展。较大的提高和发展。一、我国石油钻机标准的再次修订一、我国石油钻机标准的再次修订 1999 1999年，修订年，修订GB1806-86GB1806-86国家石油钻机标准，国家石油钻机标准，制订了我国新的石油天然气行业标准制订了我国新的石油天然气行业标准SY/T 5609-SY/T 5609-19991999石油钻机型式与基本参数。石油钻机型式与基本参数。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 （1 1）石油钻机的级别由）石油钻机的级别由6 6级增加到级增加到9 9级。每个级级。每个级别代号用双项参数表示，前者乘以别代号用双项参数表示，前者乘以100100为钻机名义钻为钻机名义钻深范围的上限数值，后者是以深范围的上限数值，后者是以kNkN为单位计的最大钩为单位计的最大钩载数值。载数值。（ZJ10/600ZJ10/600、ZJ15/900 ZJ15/900、ZJ20/1350 ZJ20/1350、ZJ30/1700ZJ30/1700、ZJ45/2250 ZJ45/2250、ZJ50/3150 ZJ50/3150、ZJ70/4500 ZJ70/4500、ZJ90/6500ZJ90/6500、ZJ120/9000 ZJ120/9000），），（2 2）绞车设计名义钻深范围的标定问题。）绞车设计名义钻深范围的标定问题。为了与国外的通行做法一致，在新标准中采用了为了与国外的通行做法一致，在新标准中采用了114mm114mm（4 41/21/2inin）钻杆，以钻柱名义平均重量）钻杆，以钻柱名义平均重量30kg/m30kg/m来计算来计算和标定各级钻机的名义钻深范围。保留原标准中以和标定各级钻机的名义钻深范围。保留原标准中以127mm127mm（5in5in）名义平均重量）名义平均重量36kg/m36kg/m钻杆标定名义钻钻杆标定名义钻深范围的做法。深范围的做法。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 （3 3）取消了原标准中）取消了原标准中“最大钻柱重量最大钻柱重量”参数。参数。（4 4）关于转盘开口直径的规格问题。考虑不）关于转盘开口直径的规格问题。考虑不同井深的需要，同井深的需要，1515、2020、3232三级钻机均增加两种规三级钻机均增加两种规格，其余各级钻机增加到三种规格，便于油田用户格，其余各级钻机增加到三种规格，便于油田用户有充分的选择余地。有充分的选择余地。（5 5）关于钻井泵功率问题。只规定了各级钻）关于钻井泵功率问题。只规定了各级钻机的钻井泵只配备单台泵的功率不小于某一基本功机的钻井泵只配备单台泵的功率不小于某一基本功率值，扩大了油田的选配范围，能更好的满足油田率值，扩大了油田的选配范围，能更好的满足油田钻井的需要。钻井的需要。（6 6）增加了钻台高度的品种数。）增加了钻台高度的品种数。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 （7 7）为提高）为提高120/9000120/9000级别钻机的起下钻速度，级别钻机的起下钻速度，参照国外钻机设计的做法，对超深井钻机，推荐采参照国外钻机设计的做法，对超深井钻机，推荐采用能起下用能起下4 4个单根连接成个单根连接成37m37m立柱的井架。立柱的井架。（8 8）关于石油钻机型式和型号的表示。）关于石油钻机型式和型号的表示。YY液压钻机液压钻机DJDJ交流电动钻机交流电动钻机DZDZ直流电东钻机直流电东钻机DBDB交流变频电动钻机交流变频电动钻机LL链条并车链条并车JJ三角胶带并车三角胶带并车CC齿轮传动齿轮传动ZZ自行式车装钻机自行式车装钻机TT半拖挂车装钻机半拖挂车装钻机1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状（9 9）取消了关于柴油机钻速的推荐做法。）取消了关于柴油机钻速的推荐做法。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 二、新型石油钻机的研制和开发二、新型石油钻机的研制和开发 我国生产石油钻机的主要企业：我国生产石油钻机的主要企业：兰州石油化工机器总厂兰州石油化工机器总厂 宝鸡石油机械厂宝鸡石油机械厂 兰州石油机械研究所兰州石油机械研究所 大庆钻井二公司大庆钻井二公司 江汉第四石油机械厂江汉第四石油机械厂 20 20世纪世纪9090年代以来，这些企业先后研制出各种年代以来，这些企业先后研制出各种型式的石油钻机约型式的石油钻机约2525个品种。个品种。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 1 1、ZJ10BZJ10B型石油钻机型石油钻机 1998 1998年，宝鸡石油机械厂设计制造的一种轻便年，宝鸡石油机械厂设计制造的一种轻便钻机。钻机。特点特点：液力传动液力传动方式，无级调速，功率利用率方式，无级调速，功率利用率高；柴油机与变矩器匹配合理，较大的提高钻机的高；柴油机与变矩器匹配合理，较大的提高钻机的技术性能；传动部分分两大块（转盘、绞车、变速技术性能；传动部分分两大块（转盘、绞车、变速箱为一个运输单元，液力变矩器和柴油机为一个运箱为一个运输单元，液力变矩器和柴油机为一个运输单元），可快速搬迁，且搬迁费用低，钻井成本输单元），可快速搬迁，且搬迁费用低，钻井成本低。低。适用适用：石油、天然气、煤层气及地热井的勘探：石油、天然气、煤层气及地热井的勘探开发和油田修井作业。开发和油田修井作业。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 2 2、ZJ15XZJ15X型石油钻机型石油钻机 1995 1995年，宝鸡石油机械厂完成的国家级火炬计年，宝鸡石油机械厂完成的国家级火炬计划项目和重点新产品。我国划项目和重点新产品。我国第一台斜井钻机第一台斜井钻机 特点特点：车载式，具有良好的移动性；采用了多：车载式，具有良好的移动性；采用了多项项2020世纪世纪8080年代国外钻机行业的先进技术（液压控年代国外钻机行业的先进技术（液压控制机械手、气动卡瓦、液压顶部驱动等）；钻速和制机械手、气动卡瓦、液压顶部驱动等）；钻速和扭矩可无级调节，具有倒化眼、起下钻及下套管循扭矩可无级调节，具有倒化眼、起下钻及下套管循环钻机液的功能；故障处理能力强。环钻机液的功能；故障处理能力强。适用适用：钻与水平呈：钻与水平呈45459090的斜直井，浅层水的斜直井，浅层水平井。平井。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 3 3、ZJ15ZJ15型石油钻机（型石油钻机（ZJ15ZJ15型钻机车）型钻机车）1996 1996年，江汉第四石油机械厂在年，江汉第四石油机械厂在XJXJ系列修井机系列修井机的基础上研制。的基础上研制。组成组成：10108 8自走底盘车、角传动箱、绞车及自走底盘车、角传动箱、绞车及其刹车系统、刹车冷却装置、其刹车系统、刹车冷却装置、II II型两节伸缩式井架型两节伸缩式井架及及4 45 5游动系统、死绳固定器及压力传感指重装置、游动系统、死绳固定器及压力传感指重装置、钻盘传动系统、液压绞车、钻台、气动卡瓦及司钻钻盘传动系统、液压绞车、钻台、气动卡瓦及司钻控制的液气路、电路系统等。控制的液气路、电路系统等。特点特点：车载装备，整车布置合理，传动平稳，：车载装备，整车布置合理，传动平稳，动力性好，移运灵活，起下钻速度快；采用转盘防动力性好，移运灵活，起下钻速度快；采用转盘防反转国家专利。反转国家专利。适用适用：钻：钻1500m1500m井。井。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 4 4、ZJ20BZJ20B型石油钻机型石油钻机 宝鸡石油机械厂生产。宝鸡石油机械厂生产。特点：配有多循环圆液力传动变速箱（涡轮变特点：配有多循环圆液力传动变速箱（涡轮变矩器、偶合器、摩擦离合器等），该变速箱集减速、矩器、偶合器、摩擦离合器等），该变速箱集减速、变速、分动于一体，传动柔和，可实现无级调速，变速、分动于一体，传动柔和，可实现无级调速，可根据外界载荷自动调速，并具有手动、微动控制可根据外界载荷自动调速，并具有手动、微动控制功能，具有反转制动功能和变加速的特点。钻机起功能，具有反转制动功能和变加速的特点。钻机起动平稳，工作可靠。动平稳，工作可靠。1996 1996年通过中国石油天然气总公司技术鉴定。年通过中国石油天然气总公司技术鉴定。首次采用该传动方式。首次采用该传动方式。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 5 5、ZJ20DYZJ20DY型石油钻机型石油钻机 1998 1998年，宝鸡石油机械厂研制成功。属于年，宝鸡石油机械厂研制成功。属于电液电液驱动驱动钻机。钻机。结构特点：结构特点：1 1）主机采用大功率交流电动机与多循环圆液力）主机采用大功率交流电动机与多循环圆液力传动变速箱联组驱动型式，电力特性与液力特性匹传动变速箱联组驱动型式，电力特性与液力特性匹配合理，可实现无级调速。配合理，可实现无级调速。2 2）绞车刹车装置采用全液压盘式刹车，钻井）绞车刹车装置采用全液压盘式刹车，钻井泵采用柴油机加液力变矩器驱动型式。泵采用柴油机加液力变矩器驱动型式。3 3）配备了井口机械化工具，采用了钻井参数）配备了井口机械化工具，采用了钻井参数数显技术。数显技术。该钻机节约能源，减轻工人劳动强度，钻井效该钻机节约能源，减轻工人劳动强度，钻井效率高，可适应先进钻井技术的要求。率高，可适应先进钻井技术的要求。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 6 6、GW-M1000GW-M1000型石油钻机（型石油钻机（ZJ40/2250T拖挂式整体移运钻机）拖挂式整体移运钻机）宝鸡石油机械厂与中油长城钻井公司联合研制。宝鸡石油机械厂与中油长城钻井公司联合研制。结构特点：结构特点：1 1）采用模块化设计，主机分为前后两大模块，）采用模块化设计，主机分为前后两大模块，分别装有重载沙漠轮胎，脱开前后两块，可用牵引分别装有重载沙漠轮胎，脱开前后两块，可用牵引车拖动行使，车拖动行使，整体移运性好整体移运性好。2 2）K K型伸缩井架采用低位安装，井架整体采用型伸缩井架采用低位安装，井架整体采用液缸起升，上段采用钢丝绳伸缩。液缸起升，上段采用钢丝绳伸缩。3 3）底座为两大模块组成的车架式结构，设有）底座为两大模块组成的车架式结构，设有液压调平和机械千斤顶调平装置。液压调平和机械千斤顶调平装置。GW-M1000GW-M1000钻机井架钻机井架GW-M1000钻机底座GW-M1000GW-M1000钻机绞车钻机绞车GW-M1000GW-M1000钻机行驶状态图钻机行驶状态图1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 4 4）采用全摩擦离合器换档密封绞车、整体密）采用全摩擦离合器换档密封绞车、整体密封式并车箱和翻转链条箱等新技术。封式并车箱和翻转链条箱等新技术。适用：沙漠地区钻井适用：沙漠地区钻井 7 7、ZJ32JZJ32J改型石油钻机改型石油钻机 1996 1996年，兰州石油化工机器总厂对原开发的窄年，兰州石油化工机器总厂对原开发的窄V V带带3200m3200m钻机进行了改型。钻机进行了改型。改型项目：改型项目：1 1）钻台升高（）钻台升高（4.5m4.5m6m6m），便于井口安装防），便于井口安装防喷器。喷器。2 2）绞车改位（钻台）绞车改位（钻台后台后台1m1m的底座上），吊的底座上），吊装安全。装安全。3 3）绞车型式可选（）绞车型式可选（6 6挡绞车、气胎离合器换档挡绞车、气胎离合器换档的的4 4当绞车）；动力输入可选（万向轴、链条传动）。当绞车）；动力输入可选（万向轴、链条传动）。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 4 4）用户自选是否配备猫头绞车。）用户自选是否配备猫头绞车。5 5）柴油机使用转速和功率提高；动力通过正）柴油机使用转速和功率提高；动力通过正车减速箱输出，使泵正转。车减速箱输出，使泵正转。6 6）传动并车后效率升高，钻井泵获得功率更）传动并车后效率升高，钻井泵获得功率更多。多。7 7）转盘传动装置埋在钻台平面以下，可使井口）转盘传动装置埋在钻台平面以下，可使井口操作范围大，而且保证井口平坦安全。操作范围大，而且保证井口平坦安全。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 8 8、ZJ32LZJ32L型石油钻机型石油钻机 ZJ32L ZJ32L型石油钻机，型石油钻机，2020世纪世纪9090年代以来我国共年代以来我国共研制出三种。研制出三种。1 1）ZJ32LSLZJ32LSL1 1型钻机型钻机 1995 1995年，兰州石油机械研究所与胜利石油管理年，兰州石油机械研究所与胜利石油管理局共同研制成功。局共同研制成功。2 2）ZJ32LZJ32L（宝）型钻机（宝）型钻机 1996 1996年，宝鸡石油机械厂完成的国家级火炬计年，宝鸡石油机械厂完成的国家级火炬计划项目和重点新产品，是一种新型的液力传动链条划项目和重点新产品，是一种新型的液力传动链条并车钻机。并车钻机。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 3 3）ZJ32LZJ32L（兰）型钻机（兰）型钻机 1997 1997年，兰州石油化工总厂研制成功。年，兰州石油化工总厂研制成功。3200m 3200m中深井机械驱动钻机，用中深井机械驱动钻机，用114mm114mm钻杆井钻杆井深可达深可达4000m4000m。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 9 9、交流变频电驱动钻机、交流变频电驱动钻机 20 20世纪世纪9090年代以来，我国先后研制成功以下几年代以来，我国先后研制成功以下几种机型的交流变频电驱动钻机。种机型的交流变频电驱动钻机。1 1）ZJ15DZJ15D型石油钻机型石油钻机 1998 1998年，大庆钻井二公司研制成功。年，大庆钻井二公司研制成功。性能特点：性能特点：a.a.实现了实现了两挡无级变速两挡无级变速，克服了直流电驱动钻，克服了直流电驱动钻机电刷易磨损和维护困难的缺点，提高了钻井作业机电刷易磨损和维护困难的缺点，提高了钻井作业的自动化水平；的自动化水平；b.b.改善了司钻的工作条件（钻台上设置了司钻改善了司钻的工作条件（钻台上设置了司钻房，取消了刹把，采用了液压控制）房，取消了刹把，采用了液压控制）c.c.井口配备了小型机械化工具。井口配备了小型机械化工具。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 2 2）ZJ15/900DBZJ15/900DB型石油钻机型石油钻机 1998 1998年，宝鸡石油机械厂研制生产，年，宝鸡石油机械厂研制生产，我国第一我国第一台浅井数控交流变频钻机台浅井数控交流变频钻机。性能特点：性能特点：a.a.采用西门子的矢量控制系统和采用西门子的矢量控制系统和400kW400kW的变频的变频电动机；电动机；b.b.实现恒功率无级调速和编程控制；实现恒功率无级调速和编程控制；c.c.能将下钻过程中的势能反送到电网，节约能能将下钻过程中的势能反送到电网，节约能源；源；d.d.底座采用底座采用块装整拖块装整拖结构，搬迁快捷，安装方结构，搬迁快捷，安装方便。便。井架底座绞车动力系统变频控制系统转盘驱动装置ZJ15/900DB钻机K型/A型/伸缩式/套装式33米块装式、旋升式或拖挂式单电机单齿轮箱单滚筒电机加减速箱驱动2台1000kW发电机组F-1000泵组由一台800kW电机驱动1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状ZJ15/900DBZJ15/900DB钻机立面图钻机立面图ZJ15/900DBZJ15/900DB钻机底座钻机底座1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 3 3）ZJ40/2250DBZJ40/2250DB型石油钻机型石油钻机 1999 1999年年8 8月，兰州石油化工总厂、辽河油田、月，兰州石油化工总厂、辽河油田、北京东昱电器公司等单位共同研制成功，北京东昱电器公司等单位共同研制成功，我国第一我国第一台中深井台中深井交流变频电驱动钻机。交流变频电驱动钻机。该钻机于该钻机于19991999年年9 9月在辽河油田进行工业试验，月在辽河油田进行工业试验，到到20002000年年3 3月月9 9日，顺利完成两口日，顺利完成两口2550m2550m定向井和定向井和一口一口3000m3000m评探井的钻井任务。评探井的钻井任务。20002000年年4 4月通过国月通过国家机械局和中国石油天然气集团技术服务有限责任家机械局和中国石油天然气集团技术服务有限责任公司的鉴定。公司的鉴定。井架底座绞车动力系统变频控制系统转盘驱动装置ZJ40/2250DB钻机K型43米7.5米双升式或旋升式单电机单齿轮箱单滚筒电机加减速箱驱动2台1900kW发电机组F-1300泵组每台泵由一台970kW电机驱动1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状ZJ40/2250DBZJ40/2250DB钻机立面图钻机立面图1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 4 4）ZJ50/3150DBZJ50/3150DB型石油钻机型石油钻机 宝鸡石油机械厂研制生产。宝鸡石油机械厂研制生产。井架底座绞车动力系统变频控制系统转盘驱动装置ZJ50/3150DBZJ50/3150DB钻机钻机K型45米9米双升式或旋升式双电机单齿轮箱单滚筒电机加减速箱驱动2台1900kW发电机组F-1600泵组每台泵由一台1200kW电机驱动1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 5 5）ZJ70/4500DBZJ70/4500DB型石油钻机型石油钻机 宝鸡石油机械厂研制生产。宝鸡石油机械厂研制生产。结构原理及特点：结构原理及特点：a.a.采用采用4 4台台CAT 3512B 1900kWCAT 3512B 1900kW柴油发电机组作柴油发电机组作为主动力，发出为主动力，发出600V 50Hz600V 50Hz交流电经变频单元交流电经变频单元(VFD)(VFD)变频后，变为变频后，变为0-600V 150Hz0-600V 150Hz交流电分别驱动交流电分别驱动绞车，转盘、泥浆泵和自动送钻（应急）装置的交绞车，转盘、泥浆泵和自动送钻（应急）装置的交流变频电机。流变频电机。b.b.采用先进的交流变频控制技术，通过电传动采用先进的交流变频控制技术，通过电传动系统系统PLCPLC和触摸屏及气、电、液、钻井参数的一体和触摸屏及气、电、液、钻井参数的一体化设计，实现钻机智能化司钻控制。化设计，实现钻机智能化司钻控制。c.c.钻机采用钻机采用宽频大功率宽频大功率交流变频电机驱动，完交流变频电机驱动，完全实现绞车、转盘、泥浆泵的全实现绞车、转盘、泥浆泵的100100全程调速。全程调速。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 d.d.钻机绞车为单轴齿轮传动，钻机绞车为单轴齿轮传动，一档无级调速一档无级调速，机械传动简单、可靠。主刹车采用液压盘式刹车，机械传动简单、可靠。主刹车采用液压盘式刹车，辅助刹车采用电机能耗制动，并能通过计算机定量辅助刹车采用电机能耗制动，并能通过计算机定量控制制动力矩。控制制动力矩。e.e.绞车采用绞车采用独立电机自动送钻技术独立电机自动送钻技术，能够对起，能够对起下钻工况和钻进工况进行实时监控下钻工况和钻进工况进行实时监控.f.f.系统采用系统采用SIEMENSSIEMENS智能化软启动装置，采用智能化软启动装置，采用ET200ET200模块实现模块实现MCCMCC保护和监控保护和监控,技术先进性能可靠。技术先进性能可靠。g.g.智能化游车位置控制，具有防止智能化游车位置控制，具有防止“上碰下砸上碰下砸”的功能。的功能。h.h.具有气、液释压、电控系统及电机故障、转具有气、液释压、电控系统及电机故障、转盘扭矩限制和泵压限制等保护功能。盘扭矩限制和泵压限制等保护功能。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 i.i.可配独立的司钻控制房。可配独立的司钻控制房。j.j.井架、底座有井架、底座有双升式、引进旋升式、一次起双升式、引进旋升式、一次起升旋升式升旋升式等几种方案供用户选择。等几种方案供用户选择。k.k.可配顶部驱动钻井装置。可配顶部驱动钻井装置。井架底座绞车动力系统变频控制系统转盘驱动装置ZJ70/4500DBZJ70/4500DB钻机钻机K型45米10.5米双升式或旋升式双电机双齿轮箱单滚筒电机加减速箱驱动4台1900kW发电机组F-1600泵组每台泵由一台1200kW电机驱动基本参数1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 10 10、ZJ50/3150DZJ50/3150D型石油钻机型石油钻机 1 1）ZJ50/3150DZJ50/3150D（兰）型石油钻机（兰）型石油钻机 1997 1997年，兰州石油化工机器总厂研制的直流电年，兰州石油化工机器总厂研制的直流电驱动钻机（驱动钻机（AC-SCR-DCAC-SCR-DC）。）。2 2）ZJ50/3150DZJ50/3150D（宝）型石油钻机（宝）型石油钻机 宝鸡石油机械厂承包，与原石油天然气总公司宝鸡石油机械厂承包，与原石油天然气总公司系统有关制造厂合作研制。系统有关制造厂合作研制。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 性能特点：性能特点：1 1）采用柴油发电机组和串励直流电动机）采用柴油发电机组和串励直流电动机一对二一对二控制方式；控制方式；2 2）井架、底座和绞车均低位安装，用绞车动）井架、底座和绞车均低位安装，用绞车动力分步起升；力分步起升；3 3）绞车为内变速并采用开槽滚筒和风冷式电）绞车为内变速并采用开槽滚筒和风冷式电磁涡流刹车；磁涡流刹车；4 4）整台钻机可）整台钻机可模块化模块化运输，移运、安装方便；运输，移运、安装方便；5 5）钻台为双升式起升，台面平整开阔，操作）钻台为双升式起升，台面平整开阔，操作安全。安全。ZJ50/3150DZJ50/3150D钻机立面图钻机立面图ZJ50/3150DZJ50/3150D钻机井架钻机井架ZJ50/3150DZJ50/3150D钻机底座钻机底座1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 11 11、ZJ60DSZJ60DS型石油钻机型石油钻机 为新疆塔克拉玛干沙漠油田研制的为新疆塔克拉玛干沙漠油田研制的6000m6000m电驱电驱动石油钻机，是我国动石油钻机，是我国“八五八五”期间国家重大装备科期间国家重大装备科技攻关项目，由兰州石油化工机器总厂、天水电气技攻关项目，由兰州石油化工机器总厂、天水电气传动研究所、兰州电机厂、宝鸡石油机械厂及塔里传动研究所、兰州电机厂、宝鸡石油机械厂及塔里木石油勘探开发指挥部等单位共同研制成功。木石油勘探开发指挥部等单位共同研制成功。1994 1994年年19961996年年1 1月完成制造、厂内总装调试和月完成制造、厂内总装调试和油田工业试验，油田工业试验，19961996年年3 3月通过国家级鉴定。月通过国家级鉴定。动力采用动力采用5 5台美国卡特皮勒台美国卡特皮勒D339D339柴油机带动柴油机带动5 5台交流发电机并网，经可控硅整流，供给台交流发电机并网，经可控硅整流，供给6 6台主电台主电动机使用（动机使用（4 4台驱动台驱动2 2台钻井泵，台钻井泵，1 1台驱动绞车，台驱动绞车，1 1台台驱动转盘）。驱动转盘）。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 1212、ZJ70/4500DZJ70/4500D型石油钻机型石油钻机 1 1）ZJ70/4500DZJ70/4500D（兰）型石油钻机（兰）型石油钻机 19981998年，兰州石油化工机器总厂在年，兰州石油化工机器总厂在ZJ60DSZJ60DS石油石油钻机的基础上，以钻机的基础上，以114mm114mm钻杆标定的改型钻机。钻杆标定的改型钻机。其主要设备的型式、基本参数和承载能力与其主要设备的型式、基本参数和承载能力与ZJ60DSZJ60DS钻机相同。但在动力系统方面，绝大多数采钻机相同。但在动力系统方面，绝大多数采用了卡特皮勒的用了卡特皮勒的35123512柴油机发电机组。总体布置方柴油机发电机组。总体布置方面按各油田的需要。面按各油田的需要。2 2）ZJ70/4500DZJ70/4500D（宝）型石油钻机（宝）型石油钻机 1999 1999年，宝鸡石油机械厂与中国石油天然气集年，宝鸡石油机械厂与中国石油天然气集团系统有关单位共同研制成功。团系统有关单位共同研制成功。1.2 1.2 国内石油钻机发展现状国内石油钻机发展现状 特点：特点：一对二控制方式一对二控制方式 双升式整体起升钻台双升式整体起升钻台 井架和台面设备低位安装井架和台面设备低位安装 翻转式下沉转盘驱动箱翻转式