【正文】 桿鉆具，為了降低輸出軸的轉速和更好地適應鉆井環(huán)境，電潛泵馬達與行星齒輪傳動箱相連。鉆具組合的動力是由計算機控制的地面變速驅動裝置提供的。(3)能滿足欠平衡鉆井和硬地層等鉆井工藝要求。(7)高性能的遙測工具可以快速反饋數(shù)據(jù)，從而更好地進行地質導向等作業(yè)。鉆機安裝在拖車上，采用電一液驅動的頂驅裝置，通過套管傳遞扭矩，并帶動安裝在套管底部鉆具組上的鉆頭旋轉鉆進。1998年6月Tesco公司用新型的套管鉆機成功地進行了鉆井試驗，并獲得了兩項美國專利。(4)由于套管自始至終留在井內(nèi)，大大減少了地層膨脹、井壁坍塌、鍵槽、臺階和意外事故的發(fā)生，而且不再有抽吸作用和壓力波動，從而使井控狀況得到大大改善。套管鉆井技術是一項正在迅速發(fā)展的技術，有著廣闊的應用前景。小井眼鉆井技術與常規(guī)鉆井技術相比具有以下顯著特點：（1）關于小井眼的定義，目前各國尚無統(tǒng)一定論，美國小井眼的定義是：對直井來講，全井90％以上井眼的直徑小于7in或70％的井眼直徑小于5in的井稱為小井眼井。（3）采用小井眼鉆機鉆井，可大大減少常規(guī)鉆機的體積和重量，可大大節(jié)約鋼材，減少拆裝、修路、運輸?shù)荣M用。由于井眼尺寸小，所用的鉆井液、產(chǎn)生的鉆屑和廢物少(比常規(guī)井減少約70％)。A發(fā)電機。(4)該鉆機正常鉆進和連續(xù)取心時，鉆井液循環(huán)系統(tǒng)的額定壓力為35．15MPa，泵排量為502000L／min。(5)該鉆機的固控系統(tǒng)裝有一臺平動振動篩和2臺離心機，從而保證了正常取心、鉆井液壓力和環(huán)境不被污染。正常鉆進時鉆臺上只需1人操作。操作十分方便安全。(2)鉆機的頂驅裝置是液壓式，由4個液壓馬達驅動，轉速60r／rain時最大扭矩為3．610aN(5)早期井涌檢測系統(tǒng)為智能井控并可發(fā)出警報。(9)司鉆在控制臺上通過鉆機的液力裝置選擇固定鉆壓自動鉆進。該鉆機的設計思想是采用已被油田實踐證明的技術和符合API和ISO標準的部件。鉆井人員通過計算機式儀表系統(tǒng)可以改進作業(yè)管理、優(yōu)化鉆井性能、縮短鉆井時間、節(jié)省鉆井費用。在定向鉆井頂驅裝置能遠程鎖定和定向。絞車的帶剎車用于停車和緊急情況。(320bbl)的兩個泥漿罐、一個單層振動篩和一臺小型真空除氣器的離心機。 重型石油鉆機 德國石油化工公司研制成功一種T160型重型石油鉆機表67 T160型鉆機主要性能參數(shù)鉆井深度/m裝機功率/kW發(fā)動機功率/kW最大鉆柱重量/t最大鉤載/t頂驅裝置功率/kW絞車功率/kW鉆井泵功率/kW轉盤開口直徑/mm井架高度/m鉆臺高度/m580047804*11953755802*16189506111該鉆機的主要性能特點：（1）整個鉆機是由現(xiàn)代化的操作臺控制 。（5）鉆機的頂驅裝置為電動式，型號為DDM650LV，由挪威生產(chǎn)。(7)井架各節(jié)連接為插接組合式，不是螺紋連接，故井架的安裝拆卸十分方便省時。 科研用石油鉆機美阿莫科公司新設計了一種用于鉆井技術和巖石物理技術試驗的第11號科研鉆機。(3)該鉆機配有小井眼的41/2in鋁質鉆桿和27/8m鋼質鉆桿。(5)該鉆機有兩個轉盤，其卡瓦座尺寸分別為171/2in和271/2in。(9)試驗基地備有鉆小井眼井和短半徑井用的修井機，其額定鉆深能力600m，額定大鉤載荷18104N。這一超高壓射流鉆井法已用于工業(yè)淺井鉆井，用80一IOOMPa的高壓液流可以鉆破巖石。該公司的V型5000hp電動絞車裝有4臺1250tip的直流牽引電動機和兩臺備用的交流電動機。采用了交流或直流儲能制動系統(tǒng)及水冷盤式剎車代替常規(guī)的渦輪剎車。該系統(tǒng)省去了杠桿式帶剎車中的輔助水平剎車或電磁剎車。 大功率三缸單作用鉆井泵美國NAT’L—OILWELL—DRECO公司、C—EMSCO公司和德國WIRTH公司生產(chǎn)的大功率三缸單作用鉆井泵的性能參數(shù)。(3)WIRTH公司絞車的交流變頻電動機經(jīng)4擋齒輪變速箱，由兩臺齒輪箱并車傳到滾筒軸；滾筒軸無帶剎車、高低速離合器和貓頭裝置；在常規(guī)絞車的高速離合器部位裝有液壓盤式剎車，并經(jīng)齒式聯(lián)軸節(jié)與電磁渦流剎車相接。當需要減速或制動時，根據(jù)司鉆的指令計算機可立即掛合附加摩擦盤。該絞車當采用12根繩系時其提升能力為907t。 交流變頻屯驅動鉆機絞車美國NAT’L—OILWELL—DRECO公司、C—EMSCO公司、IDECO公司和德國WIRTH公司交流變額石油鉆機絞車的性能參數(shù)見表1—2，其主要性能特點是：表68 美國NAT’L—OILWELL—DRECO公司鉆機絞車性能參數(shù)型號\性能參數(shù)功率/hp大鉤載荷/t有效鋼繩數(shù)681012141618D700AC700D1000AC1000D1500AC1500D2000AC2000D3000AC3000D4000AC4000AHC750GE7200表69 美國C—EMSCO公司鉆機絞車性能參數(shù)型號\性能參數(shù)功率/hp大鉤載荷/t有效鋼繩數(shù)681012141618EHⅡE2500————————EHⅢ3000EHⅤ500090710221126表610 美國IDECO公司鉆機絞車性能參數(shù)型號\性能參數(shù)功率/hp大鉤載荷/t有效鋼繩數(shù)681012141618AC10001000——AC15001500AC20002000AC30003000表611德國WIRTH公司鉆機絞車性能參數(shù)型號\性能參數(shù)功率/hp大鉤載荷/t有效鋼繩數(shù)681012141618GH1000EG1000——————GH2000EG2000GH2500EG2500GH3000EG3000GH4000EG4000(1)NAT’L—OILWELL—DRECO公司的絞車是一體安裝、三軸設計、交流變頻調速；絞車寬度因去掉了常規(guī)輔助剎車而減??；交流變頻電動機為絞車的主動力，同時具有下鉆功能；絞車的盤式剎車是用來應急和終剎之用；絞車占鉆臺面積比常規(guī)絞車減少25％～40％，絞車的重量比常規(guī)的輕20％～30％，是海洋石油鉆機最理想的絞車。(11)該試驗基地的地質條件具有多樣性；且各種地層埋藏淺，有365m賓夕法尼亞系地層、 121m泥盆系/密西西比系層段和701m寒武系／奧陶系地層。(7)該鉆機的鉆井液系統(tǒng)由6個罐組成，總容積為48m3；鉆機配有一臺三缸鉆井泵，泵送能力為490～2650L／min；考慮試驗中采用低排量的需要，還配有幾臺小型鉆井泵。(4)該鉆機的井架高32．6m，液壓動力水龍頭在250r／min時的額定扭矩約為5kN新設計的第11號科研鉆機和試驗基地具有以下特點：(1)該鉆機在設計上有帶樞軸的導軌系統(tǒng)，鉆機可沿一半圓軌道滑動搬遷，搬遷時間由原來的2～3d縮短到2～3h。井架與底座總重420t。（6）該鉆機配有一臺型號為1898型的液壓遙控的鐵鉆工，～，從而保證了起下鉆作業(yè)的安全。（3）鉆機的絞車型號為GH2500EG，有兩臺GE752高扭矩電動機驅動。(10)鉆機的井架等設備均按模塊化設計，并可裝在標準的3m或6m集裝箱內(nèi)，用10t卡車或直升飛機移運，故拆卸、安裝、搬家十分經(jīng)濟、安全、方便。(7)具有鉆井全過程控制功能并按其重要程度排列的儀表，司鉆控制臺置于一標準集裝箱內(nèi)，其視野開闊，易于觀察鉆臺、鉆桿提升器和井架上部的頂驅裝置及天車。(5)液壓絞車既具有較快的起下鉆速度，又能在鉆井時用液壓控制精確控制起下鉆速度，使井筒內(nèi)抽吸和波動減至最小。m。表66 Kenting小井眼鉆機性能參數(shù)鉆井深度/m液壓動力機組發(fā)動機功率/kW備用裝置發(fā)動機功率/kW鋼絲繩直徑/mm單臺鉆井泵功率/kW井架承載/t大鉤載荷/t液壓絞車檔數(shù)35002802101211001006游動系統(tǒng)鉆井繩數(shù)游車承載/t底座承載/t底座高度/m立管壓力/MPa作業(yè)時高度/m井場面積/ m2810011043526800該鉆機的主要特點：(1)該鉆機只需3人操作；鉆斜井時4人操作。(11)該鉆機每天只需4人操作。(7)鉆臺上裝有液力卡瓦、動力大鉗；鉆臺下裝有防噴器。(3)無游車和天車，液壓式提升系統(tǒng)的最高起下鉆速度為lm／s。該鉆機由意大利Soilmec公司生產(chǎn)，已形成系列，共有9個品種。(9)該鉆機安裝時，鉆臺與卡車底盤齊平，整個安裝過程都在底盤高度進行。PLC系統(tǒng)能將各種參數(shù)控制在極限值以內(nèi)，當停止操作時PLC能將參數(shù)恢復到原有狀態(tài)。鉆井液電磁流量計能測出lOL／min的流量。(2)鉆機的頂驅裝置為電動式，具有兩個機械擋，轉速可在0～270r／min和270～600r／min范圍內(nèi)調節(jié)，以保證新型小井眼鉆頭能夠有效鉆進。介紹幾種國外常用新發(fā)展的幾種小井眼鉆機1Foraslim小井眼鉆機該鉆機1994年4月開始在法國巴黎盆地和威沙里城堡的阿伯拉特姆鉆了兩批井，井眼直徑為85．73mm(33/8in)，鉆速與常規(guī)鉆機鉆速一樣，這種鉆機由于井場面積小、井眼小、鉆屑少不需廢泥漿池，不僅可大幅度降低鉆井費用，而且完全能滿足環(huán)保要求。（4）利用小井眼鉆機在條件十分惡劣的邊遠地區(qū)進行勘探，可大大減少在高風險、高成本作業(yè)情況下的資金投入；在老油氣田利用常規(guī)鉆機只能開采出大約40％的原始地質儲量，而用小井眼鉆機打加密井可采儲量將提高50％；在舊開發(fā)井內(nèi)用小井眼鉆機繼續(xù)向深部鉆探，可發(fā)現(xiàn)老油層下面的新油藏；用小井眼鉆機進行老井再鉆比用常規(guī)鉆機可大大降低投資成本。（2）采用小井眼鉆機鉆井，由于井眼小，可減少鉆井液、鉆頭、鉆桿、套管、水泥、水、柴油等材料的消耗和鉆井作業(yè)人員的經(jīng)費支出；可減少鉆屑和場地；可提高鉆井和起下鉆速度。國外研究小井眼石油鉆井技術的歷史比較早，但這一鉆井技術真正引起世界石油界的普遍關注和對小井眼鉆機的技術開發(fā)還是近十來年的事。（6）套管鉆機鉆井，可以使鉆井液水力參數(shù)、環(huán)空上返速度和清洗井筒的狀況得到大大改善。(2)套管鉆井節(jié)省了大量的鉆井管材，節(jié)約了大量與鉆桿、鉆鋌有關的采購、運輸、檢驗、維護和更換的費用。套管鉆井中的鉆頭直徑小于套管內(nèi)徑，若需鉆出大于套管外徑的井眼，則需在鉆頭上部的鉆具上裝一可以收縮的擴孔鉆頭，鉆進時，擴孔鉆頭張開，這樣就可以鉆出大于套管外徑的井眼。與套管鉆井工藝相配套的套管鉆機取消了常規(guī)的鉆桿，用套管代替鉆桿進行鉆井。(5)在保持鉆壓的情況下可以提高鉆具組合的可控性和柔和性。這種電動連續(xù)軟管鉆井系統(tǒng)已順利通過試驗并顯示出以下特點：(1)延長了平均故障時間，可靠性得到了進一步提高。開發(fā)出的控制軟件可以采集、記錄來自馬達的實時鉆井數(shù)據(jù)，并為司鉆等技術人員提供實用的鉆井信息，提高對鉆井過程的反饋和控制能力。(9)鉆井設備安裝、拆卸、搬運相對簡便快速。(5)在欠平衡鉆井作業(yè)中，可確保井下始終處于欠平衡狀態(tài)，保證作業(yè)安全，減少鉆井液漏失，防止地層傷害。連續(xù)軟管鉆井技術的優(yōu)越性：(1)連續(xù)軟管鉆井技術與常規(guī)鉆機鉆井相比可節(jié)約費用25％40％。1991年，美國Oryx能源公司應用2in連續(xù)軟管和井下馬達在美國得克薩斯鉆了一口1062m的水平井；1992年，美國道威爾公司用13/4in連續(xù)軟管和31/16(3)鉆臺載荷能力大，能支承兩個長液缸和轉盤。該鉆機的優(yōu)點是：(1)重量大大減輕(可減重2004000t以上)。頂部驅動裝置與常規(guī)的一樣，只有兩個例外，一是提環(huán)用鏈連接，一是進鉆井液的鵝管，其面向上，以便軟管從上面滑輪進入。吸收各繩不均勻的彈性，保證各載荷均勻。4個大直徑滑輪在軸的雙滾柱軸承上滑動，滑輪槽可裝2根鋼繩，還有一個槽可裝供頂驅裝置用的軟管或電纜。整臺鉆機由雙液缸、游動軛、提升鋼絲繩、平衡器總成、液缸導向架、頂部驅動裝置和液壓系統(tǒng)等部件組成。激光鉆井將像本世紀初的旋轉鉆井替代頓鉆一樣帶來徹底的技術突破。嚴重故障時，能自動啟動輔助系統(tǒng)，保證鉆機工作正常運行，同時，根據(jù)故障代碼使系統(tǒng)快速恢復。鉆機采用矢量控制型交流變頻器，控制系統(tǒng)為分布式。 （8）交流電機體積小，單機容量大，價格便宜，沒有碳刷換向器，不需制成防爆型，維護費用低，使用安全可靠，易于操作管理。 （4）具有鉆盤扭矩限制功能，可防止鉆具或機件扭斷。主要生產(chǎn)廠家：法國ALSTON公司、美國National Oilwell公司、IRI公司、加拿大Dreco公司、挪威Hitee公司，德國Wirth公司和羅馬尼亞IE公司等均研究開發(fā)和應用里AC變頻電驅動石油鉆機。該鉆機有以下各子系統(tǒng)：扭矩控制系統(tǒng)（頂驅或轉盤控制系統(tǒng)）、剎車控制系統(tǒng)、平衡控制系統(tǒng)、游車控制系統(tǒng)、灌注控制系統(tǒng)、鉆井泵及能量回饋控制系統(tǒng)等。 交流變頻電驅動石油鉆機交流變頻電驅動石油鉆機（ACGTOAC石油鉆機）是國外新發(fā)展起來的一種先進的電動石油鉆機。 2001年1月21日開始鉆第1口井。表61 俄羅斯HБO2500／160ДПБM移動式鉆機大鉤許用載荷/kN1600鉆井泵最大工作壓力/MPa35名義鉆井深度/m2500水龍頭YB160MA型大鉤提升速度/m/s~井架傾斜式，前開口，有3個模塊節(jié)組成水平狀態(tài)安裝，用伸縮液缸起升轉盤開口直徑/mm700鉆臺高度/m井架有效高度/m31絞車輸入功率/kW560立根長度/mm18下鉆時鉆柱的制動采用帶剎車和T3H45型輔助剎車鉆臺底座橫向可折疊在伸縮立管上