中国石油钻机发展现状分析

小楼一夜听春雨主页博客相册|个人档案|好友查看文章国内石油钻机发展现状分析2007年07月16日星期一09:5220世纪90年代以来，我国生产石油钻机的主要企业兰州石油化工机器总厂、宝鸡石油机械厂及兰州石油机械研究所、大庆钻井二公司、江汉第四石油机械厂等单位，根据油田的要求和境外石油勘探开发的需要及1995年，原中国石油天然气总公司胜利油田石油钻机方案定型会议关于我国2000m及以下级别钻机，要大力提高轻便性和移运性，3000m及以下级别钻机，发展机械驱动钻机为主，4500m级别钻机，发展电驱动和机械驱动两种型式的钻机，6000m及以上级别的钻机，发展电驱动钻机为主的意见，先后研制出各种型式的石油钻机约25个品种。其中ZJ20(25)JD型、ZJ20J型、ZJ32J型(正车减速器传动型)和ZJ60L型钻机已在1993年中国石油设备协会钻采机械专业委员会组织的国内外技术发展水平跟踪与分析“石油钻采设备”中进行了全面介绍，本书只介绍上述4种型式钻机以外的各种石油钻机的型式与基本参数和性能特点。20世纪90年代我国新研制的石油钻机。1．ZJl0B型石油钻机该钻机是宝鸡石油机械厂为开发浅层油区于1998年设计制造的一种轻便钻机。它适用于石油、天然气、煤层气及地热井的勘探开发和油田修井作业。该钻机采用液力传动方式，无级讽速，功率利用率高；柴油机与变矩器匹配合理，使钻机的技术性能有较大提高；为适应快速搬迁的要求，传动部分分为两大块，转盘、绞车、变速箱为～个运输单元；液力变矩器和柴油机为一个运输单元，搬迁费用少，钻井成本低。2．ZJl5X型石油钻机该钻机是宝鸡石油机械厂1995年完成的国家级火炬计划项目和重点新产品，是我国研制的第一台斜井钻机，同年通过原中国石油天然气总公司组织的技术鉴定。与会专家认为ZJ15X斜井钻机的研制成功填补了国内空白，达到20世纪80年代同类钻机的国际先进水平。该钻机为车载式，具有良好的移动性，可钻与水平成45°~90°的斜直井，又是打浅层水平井的理想装备。该钻机采用了液压控制的机械手、扶正器、防喷器吊架、加压装置、井架起升、底座调平、气控变挡、气动卡瓦和液压顶部驱动等多项80年代国外钻机行业的先进技术，钻机转速和扭矩均可无级调节，具有倒划眼、起下钻及下套管循环钻井液的功能，大大改善了钻井的特性，处理故障能力强。3．ZJl5型石油钻机该钻机是一种车装设备，又称ZJl5型钻机车，是江汉第四石油机械厂1996年在Ⅺ系列修井机的基础上，根据油田用户的要求研制而成的。1997年获国家经贸委颁发的国家级新产品证书。该钻机主要由10×8自走底盘车、角传动箱、绞车及其刹车系统、刹车冷却装置、Ⅱ型两节伸缩式井架及4×5游动系统、死绳固定器及压力传感指重装置、转盘传动系统、液压绞车、钻台、气动卡瓦及司钻控制的液气路、电路系统等组成。具有整车布置合理，传动平稳，动力性好，移运灵活和起下钻速度快等特点，该车还采用了转盘防反转国家专利技术，整机性能处于国内领先水平，是1500m井深钻井作业的理想设备。4．ZJ20B型石油钻机该钻机是宝鸡石油机械厂生产的配有多循环圆液力传动变速箱的新型钻机。液力变速箱由涡轮变矩器、偶合器、摩擦离合器等组成。该变速箱集减速、变速、分动于一体，传动柔合，实现了无级调速，可根据外界载荷自动调速，并具有手动、微动控制功能，可最大限度地满足科学钻井的需要。液力变矩器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。ZJ20B型钻机1996年通过中国石油天然气总公司技术鉴定。与会专家一致认为，该种传动型式在钻机上属首次采用，达到了国内领先水平。5．ZJ20DY型石油钻机该钻机是宝鸡石油机械厂1998年研制成功的新型电液驱动钻机。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配合理，实现无级变速。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的驱动型式。配备了井口机械化工具，采用了钻井参数数显技术。该钻机节约能源，减轻劳动强度，钻井效率高，可适应先进钻井工艺的要求。6．GW—M1000型石油钻机该钻机是宝鸡石油机械厂与中油长城钻井公司联合研制的用于沙漠地区钻井的拖挂式整体移运钻机。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，即可用牵引车拖动行驶，整体移运性好。K型伸缩式井架采用低位安装，井架整体采用液缸起升，上段采用钢丝绳伸缩；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；该钻机还采用了全摩擦离合器换挡密封绞车、整体密封式并车箱和翻转链条箱等新技术。GW—M1000型钻机填补了国内空白，1999年8月通过了出厂验收。7．ZJ32J改型石油钻机1996年，兰州石油化工机器总厂根据胜利油田石油钻机方案定型会议的意见，对原开发的窄V带3200m钻机进行了改型。改型后：原钻机的钻台升高；绞车从钻台上降低到后台的底座上；提高了柴油机的使用转速和功率；增加了可使钻井泵正转的正车减速箱；在配套方面更加灵活多样。改型后钻机的主要特点是：(1)钻台由原来的4．5m增加到6m，便于井口安装防喷器；块装结构；井架可低位安装。(2)绞车从钻台改在后台lm高的底座上，吊装安全；动力爬台采用万向轴，安装找正方便。(3)绞车型式可选6挡绞车或气胎离合器换挡的4挡绞车；动力输入可选万向轴或链条传动。(4)猫头绞车与转盘变速装置采用万向轴连接，是否配备猫头绞车可由用户自选，且不影响转盘变速。(5)提高了柴油机使用转速和功率；动力通过正车减速箱输出，使泵正转。(6)传动并车后效率更高，钻井泵能获得更多功率。(7)转盘传动装置埋于钻台平面以下，可使井口操作范围大和平坦安全。8．ZJ32L型石油钻机ZJ32L型石油钻机，20世纪90年代以来我国共研制出3种。1)ZJ32一SLl型钻机该钻机是1995年由兰州石油机械研究所与胜利石油管理局共同研制成功的，其主要特点是：(1)钻台高4.5m，机房底座高0.5m，绞车不上台，安放在lm高的井架底座上。(2)3台柴油机采用窄V联组皮带并车，重心低，运转平稳。(3)采用液压盘式刹车。从数口深度超过3200m的钻井实践证明，液压盘式刹车安全可靠，能顺利完成接单根、送钻、起下钻、下套管、甩钻具等各项作业。对超过3200m深的井，刹车优点更为突出。胜利油田32179队在钻完4口井后检查，刹车盘磨损量很小，刹车块仍可继续使用。(4)绞车为3轴密闭绞车，低位安装。由于采用了液压盘式刹车，司钻可坐在司钻室内远距离操作。由于用操作手柄代替了带刹车的刹把，故不仅改善了司钻的工作环境，．而且也减轻了司钻的劳动强度。(5)取消了猫头轴，井口操作全部机械化，减轻了钻井工人繁重的体力劳动，保证了井口作业安全可靠。(6)从传动机组到绞车的传动链条，由独立的上台传动装置和两根万向轴代替，传动转盘的链条由转盘角传动箱和万向轴完成，故减少了搬家和安装链条拆装的麻烦。(7)井架为Ⅱ型前开门结构，水平安装，整体提升，四腿着地，无绷绳。(8)与大庆Ⅱ一130型和ZJ45J型钻机相比，柴油机及传动机组调转180°安装，实现了钻井泵正转。该钻机申报了6项国家专利，它们分别是：《石油钻机上台传动装置》（专利号：94241237.0）、《石油钻机转盘传劫装置》（专利号：94241236.2）、《剖分式径向气胎离合器》（专利号：95233587.5）、《石油钻机绞车爬台角度调节装置》（专利号：95234623．0）、《石油钻机井架人字架》(专利号：95234622．2)、《石油钻机井架调节装置》（专利号：95234621．4)。2)ZJ32L(宝)型钻机该钻机是宝鸡石油机械厂1996年完成的国家级火炬计划项目和重点新产品，是一种新型液力传动链条并车钻机，同年通过原中国石油天然气总公司技术鉴定。与会专家认为，该钻机在传动方案与结构设计方面有创新，达到国外90年代初同类钻机的先进水平，填补了国产3200m液力传动链条并车钻机的空白。钻机的全摩擦离合器换挡绞车等3项技术获国家专利(专利号为：ZL93208592．X)。该钻机的主要特点是：(1)钻机采用模块化的总体结构，传动由动力机组、整体密封的链条并车箱、低位安装的全摩擦离合器换挡绞车、转盘驱动箱、钻井泵和转盘等10大模块组成。(2)各模块间采用万向轴连接并传递动力。(3)动力机组与液力变矩器匹配合理，起动平稳，传动柔和；对柴油机有过载保护作用。3)ZJ32L(兰)型钻机该钻机是兰州石油化工机器总厂1997年研制成功的一种3200m中深井机械驱动钻机。用114mm钻杆井深可达4000m。钻机的主要技术性能特点是：(1)钻台高6m，安装井口防喷器空间大，提高了钻井的安全性。(2)绞车位于后台1.1m高度的底座上，低位吊装方便安全。(3)绞车采用极为方便的气胎离合器换挡。(4)全封闭整体式链条箱并车，搬家不用拆装链条，密封可靠，减少工人劳动，节约搬家时间。(5)柴油机、并车传动、绞车、猫头绞车装置、转盘、钻井泵等机组间采用万向轴联结，安装找正方便。(6)可提供万向轴和联组窄V带两种方式驱动钻井泵，用户可根据需要任选。(7)在钻台上是否配置猫头绞车装置和是否带描沙滚筒，均由用户自选。9．交流变频电驱动石油钻机交流变频电驱动石油钻机的出现及其明显的优越性能，引起了国内外石油界的广泛关注。90年代以来，我国的科技人员和有关单位积极开展了把交流变频调速技术用于石油钻采设备电驱动的试验研究工作。1996年和1998年，有关单位与辽河、胜利等油田合作，成功地对ZJ20钻机的绞车、转盘、钻井泵、80t修井机和电动潜油泵进行了变频改造与交流变频电驱动试验。在上述实践的基础上我国先后研制成功下述3种机型的交流变频电驱动石油钻机。1)ZJl5D型石油钻机该钻机是大庆钻井二公司1998年研制成功的一种交流变频电驱动石油钻机。由于采用了先进的交流变频技术，钻机实现了两挡无级调速，克服了直流电驱动钻机电刷易磨损和维护困难的缺点，提高了钻井作业的自动化水平；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；井口配备了小型机械化工具，减轻了工人的劳动强度，提高了钻井作业的安全性，该钻机投入使用以来已钻井20多口，平均井深1100m，大大缩短了钻井周期。2)ZJl5DB型石油钻机该钻机是宝鸡石油机械厂1998年研制生产的我国第一台浅井数控交流变频钻机。钻机采用交流变频装置控制电动机实现对钻机的驱动；采用了西门子的矢量控制系统和400kW的变频电动机，频率范围为0～84Hz；电动机输出动力经变速箱后一路通过链条传动和气胎离合器驱动绞车，另一路通过转盘过桥轴及万向轴驱动转盘。ZJl5DB钻机实现了恒功率无级调速和编程控制，还能将下钻过程中的势能反送到电网，节约能源，并取代电磁涡流刹车和水刹车，底座采用块装整拖结构，搬迁快，安装方便。3)ZJ40／2250DB石油钻机该钻机是兰州石油化工机器总厂、辽河油田、北京东昱电器公司等单位于1999年8月共同研制成功的我国第一台中深井交流变频调速电驱动石油钻机。该钻机与机械驱动钻机和AC—SCR—13(3钻机相比具有以下特点：(1)该钻机采用交流变频数字化电传动系统，功率因数高，变频范围宽，过载能力大。(2)调速精度高，在基频以上可恒功率无级调速，在基频以下可恒扭矩无级调速，能更好地满足起下钻和钻井工艺的需要。(3)所用交流变频电动机没有碳刷换向器，运行时无电火花，不需制成防爆型，对高压油气井和欠平衡钻井更安全可靠，且维护费用低，容易操作管理。(4)转盘转速和扭矩易于控制，能有效地提高钻井质量，减少井下事故，保护钻具。(5)采用数字控制技术，可靠性高，自诊断和保护功能强，维修方便，易实现自动化控制。(6)电传动系统配置3台主发电机组(自动并网)和一台不并网的辅助发电机组，当搬家到新井位时，辅助发电机组提前到达新井场，以供钻机安装与生活等方面的用电。(7)变频系统配置4台变频调速控制柜，利用一拖一方式，分别驱动和控制绞车(转盘)及两台钻井泵，其中一台钻井泵控制柜可切换到驱动绞车的任一台