【正文】 大容量氣體流道，適應(yīng)了泡沫鉆井中大流量的需要，馬達(dá)設(shè)計(jì)為彎外殼式，輔以改進(jìn)的定子和軸承系統(tǒng)。當(dāng)使用氣、液兩相流體驅(qū)動(dòng)井下馬達(dá)時(shí)，應(yīng)確保馬達(dá)不要超速旋轉(zhuǎn)。如貝克休斯公司研制的Mach 1/AD空氣鉆井馬達(dá)，是一種導(dǎo)向鉆井馬達(dá)，具有造斜短節(jié)，既可以鉆直井又可以鉆定向井。Mach1/AD空氣鉆井馬達(dá)的壽命要比普通的鉆井液馬達(dá)高1倍，且鉆速和鉆壓也分別提高1倍。欠平衡鉆井過(guò)程中需要起鉆時(shí)，首先將鉆具帶壓起鉆至井下套管閥以上，然后通過(guò)地面控制裝置關(guān)閉閥板，再泄掉上部套管內(nèi)的壓力，敞開(kāi)井口，按照常規(guī)方法起鉆。哈里伯頓公司研發(fā)了套管井控閥(Casing WellControl Valve)威德福公司研制了井下套管閥(Downhole Deployment Valve， DDV)DDV優(yōu)勢(shì)：提高了安全性，降低了排放，油井不需壓井且不會(huì)受到損害，不需要強(qiáng)行起下作業(yè)，在井眼中沒(méi)有鉆柱時(shí)，井不會(huì)發(fā)生溢流，加快起下作業(yè)所需時(shí)間，降低成本，易于與標(biāo)準(zhǔn)套管程序結(jié)合，允許下入長(zhǎng)而復(fù)雜的井底鉆具組合，完井作業(yè)中允許下入割逢襯管系統(tǒng)和膨脹式防砂篩管。表31 兩種DDV介紹型號(hào)尺寸外徑內(nèi)徑總長(zhǎng)度最大內(nèi)壓最大外壓9?in47LB/FT 5K DDV35MPa150℃舌瓣型 金屬密封~425t4140/457in32LB/FT 5K DDV35MPa150℃舌瓣型 金屬密封~300t4140/45 井下封井器 井下封井器的使用，確保了鉆井施工作業(yè)中的全過(guò)程欠平衡作業(yè)，提高了欠平衡鉆井工藝水平。表32 井下封井器主要技術(shù)參數(shù)表最大外徑（mm）最小外徑（mm)工具總長(zhǎng)(m)外筒鋼級(jí)最大密封壓力(MPa)允許開(kāi)關(guān)次數(shù)(次)最小抗拉強(qiáng)度(t)連接扣型31022035CrMo3575687BTC圖31井下封井器結(jié)構(gòu)示意圖上接頭：2—固定套；3—上本體組合：4—內(nèi)套管；5—下本體組合：6—閥芯總成：7—下接頭：《井下封井器工作原理及其在欠平衡鉆井中的應(yīng)用》圖32 井下封井器的結(jié)構(gòu)示意圖1套管短節(jié)；2—油管接頭：3—上外筒：4—內(nèi)筒；5—管閥總成；6—轉(zhuǎn)換接頭表33 井下封井器規(guī)格及性能參數(shù)表封井器型號(hào)技套規(guī)格外徑/mm通徑/mm總廠/m密封壓力/MPaFJQ24531022032FJQ17821015235FJQ178A21615835抗內(nèi)壓（MPa）抗外劑(MPa)抗拉(t)舌板承壓（MPa）開(kāi)關(guān)壓力(MPa)扣型抗拉強(qiáng)度/kN666168735LTC/BTC4903654338035LTC/BTC384435LTC/BTC3923《用于全過(guò)程欠平衡鉆井施工的井下封井器》第四部分 強(qiáng)行起下鉆井口設(shè)備 不壓井設(shè)備不壓井設(shè)備是帶壓環(huán)境中完成鉆井、修井的作業(yè)方法。它能避免壓井液對(duì)產(chǎn)層的污染，使開(kāi)采潛能和產(chǎn)量得以最大保護(hù)。(CUDD、Varco、Hydra Rig、Snubco、威德福公司等)表41 Hydra Rig公司液壓不壓井設(shè)備性能參數(shù)型號(hào)最大提升能力/kN最大下壓力/kN功率/kW最大管柱外徑/mm旋轉(zhuǎn)頭扭矩/沖程/mHRS150670290HRS2251040530HRS3401510840HRS4602040980HRS60026701160HRL120530270HRL142630320表42 Qtis公司生產(chǎn)的液壓不壓井修井機(jī)性能型號(hào)最大提升能力/kN最大下壓力/kN旋轉(zhuǎn)頭扭矩/液壓缸數(shù)沖程/m導(dǎo)向管內(nèi)徑/mm120K5302702200K8904402200K8904402250K11104804400K17808902400K17808904600K267013304 國(guó)內(nèi)不壓井設(shè)備70年代四川石油管理局鉆采工藝研究所研制BY3D2型不壓井壓井起下鉆裝置和用于修井的BYXTl5型不壓井起下鉆裝置。 華北容盛公司吸收國(guó)外技術(shù)開(kāi)發(fā)了一種液壓帶壓作業(yè)裝置，吉林油田、遼河油田又對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的液壓帶壓作業(yè)裝置可用于14 MPa左右井壓的不壓井起下管柱作業(yè)，最大提升能力為500~700kN。這種分離器由于分離效果較差，在油田已很少使用。設(shè)置了折流板的分離器因?yàn)檠娱L(zhǎng)了液體流經(jīng)的路程，從而增加了液氣分離的效果，現(xiàn)在油田大多采用這種液氣分離器。最上面一層的環(huán)碗型分離盤(pán)側(cè)壁與液體接觸的部位設(shè)置了耐沖磨板，增加了折流板的使用壽命。環(huán)碗型折流板通常采用不銹鋼制作。分離器罐體直徑選用900、1 000、1 200、1 400 mm，直徑越大，分離時(shí)間越長(zhǎng)，分離效果越好。（2）根據(jù)最大瞬時(shí)峰值氣速來(lái)設(shè)計(jì)和計(jì)算分離器合理的氣、液停留時(shí)間，保證分離器有足夠的分離能力。液氣分離器有兩個(gè)出口，一個(gè)是排氣口，通徑設(shè)計(jì)為180mm，該出口用來(lái)排放從鉆井液中分離出來(lái)的氣體；另一個(gè)是液、固體排出口，通徑設(shè)計(jì)為250mm，該出口用來(lái)排放脫氣后的鉆井液及巖屑。設(shè)計(jì)分離器還應(yīng)考慮的方面：（1）承載能力，主要指抗內(nèi)壓強(qiáng)度（2）脫氣結(jié)構(gòu)（3）循環(huán)系統(tǒng)（4）輔助系統(tǒng)（5）技術(shù)參數(shù)表51 ZQF系列分離器型號(hào)分離器內(nèi)徑/mm工作壓力/MPa鉆井液處理量/氣體處理量/ .進(jìn)液管內(nèi)徑排液管內(nèi)徑ZQF2800/80012012000150203ZQF31200/120020020000150203ZQF31400/140035030000150254 排氣管內(nèi)徑液位控制方式點(diǎn)火頭自動(dòng)點(diǎn)火方式流量計(jì)與節(jié)流管匯的連接方式203U型管或氣動(dòng)蝶閥或U型管和差動(dòng)閥立、臥兩用220V交流電電子自動(dòng)點(diǎn)火裝置配電子式智能流量計(jì)采用高壓軟管連接，高壓軟管與分離器進(jìn)液管線之間采用旋轉(zhuǎn)接頭，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝203203 表52（鉆井用）四相分離器型號(hào)液體處理量//h氣體處理量//h額定工作壓力MPa工作介質(zhì)工作模式外形尺寸（長(zhǎng)*寬*高）/m20020000含油氣鉆井介質(zhì)（有限抗H2S）電控，全自動(dòng)控制9**3（基本型）12**3（除固模塊） 表53 CPD分離器的一般規(guī)格型號(hào)最大作業(yè)壓力（KPa）液體儲(chǔ)存能力(m3)最大油/濃度比例（作業(yè)1/2滿(mǎn)）(m3/d)最大水產(chǎn)量（作業(yè)1/2滿(mǎn)）(m3/d)最大流速下液體的滯留時(shí)間(min)壓力釋放閥最大流速(e3m3/d)作業(yè)導(dǎo)管的最大額定溫度(0C)作業(yè)導(dǎo)管的最小額定溫度(0C)水平測(cè)試分離器1379695724572454629主要裝置尺寸寬（m）長(zhǎng)（m）高（m）重（kg）加載數(shù)量129953流體傳輸尺寸和額定壓力入口尺寸（mm）入口額定壓力(KPa)油和水出口尺寸(mm)固相出口尺寸(mm)出口處額定壓力(KPa)13791379第六部分 鉆機(jī) 國(guó)外石油鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)外研究改進(jìn)、開(kāi)發(fā)創(chuàng)新了多種新型石油鉆機(jī)，涌現(xiàn)出了許多新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)。其中美國(guó)National Oilwell公司、Emsco公司、Dreco公司生產(chǎn)的鉆機(jī)質(zhì)量最好，使用壽命可超過(guò)10—15年。系統(tǒng)除可編程管子處理系統(tǒng)外，還包括一套先進(jìn)的防碰系統(tǒng)，用來(lái)防止操作時(shí)的相互干擾。兩套司鉆電腦操作系統(tǒng)，可相互配合使用。在司鉆操作室內(nèi)，觸摸屏代替了按鈕和開(kāi)關(guān)。由于不需手動(dòng)控制操作，減少了起下鉆時(shí)間，每小時(shí)可起下55柱立柱。通過(guò)該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，操作人員可訪問(wèn)運(yùn)行狀況、檢查情況等組成的檔案數(shù)據(jù)庫(kù)，且各鉆機(jī)數(shù)據(jù)資源可共享。Transocean公司鉆井船第一個(gè)使用該系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，運(yùn)行結(jié)果表明：Varco監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可大大減少停鉆檢修時(shí)間，該公司的Discoverer Spirit等7部超深水鉆機(jī)也將采用該系統(tǒng)。該監(jiān)控軟件可利用互聯(lián)網(wǎng)將設(shè)備的運(yùn)行情況傳到需要的地方。監(jiān)視和測(cè)量的數(shù)據(jù)通過(guò)電話和計(jì)算機(jī)傳給遠(yuǎn)離井場(chǎng)的技術(shù)中心?！　【W(wǎng)絡(luò)司鉆：網(wǎng)絡(luò)司鉆是一種在線監(jiān)控模塊，可監(jiān)控鉆井?dāng)?shù)據(jù)，并使其在計(jì)算機(jī)或技術(shù)中心的閉路電視上實(shí)時(shí)顯示。經(jīng)過(guò)授權(quán)的人員可通過(guò)全球互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視和評(píng)估鉆井參數(shù)、趨勢(shì)曲線、報(bào)表等。司鉆利用該軟件可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向全球的National Oilwell公司技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行技術(shù)咨詢(xún)。National Oilwell公司在挪威、美國(guó)等設(shè)有服務(wù)中心。通過(guò)Hawk系列監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程故障診斷和服務(wù)，減少了故障檢修時(shí)間和費(fèi)用。通過(guò)這個(gè)中心，專(zhuān)家可以查看所有的數(shù)據(jù)、報(bào)告和信息；也可以選擇性地查看所需要的參數(shù)，并指導(dǎo)鉆機(jī)人員的操作。鉆井顧問(wèn)系統(tǒng)可提供實(shí)時(shí)信息、更精確的井深計(jì)算、鉆井液性能參數(shù)計(jì)算和鉆頭、井眼以及油藏的三維圖形模擬顯示。鉆井顧問(wèn)系統(tǒng)裝置被永久性的安裝在鉆機(jī)上，服務(wù)公司不需要每次鋪設(shè)新的電纜和傳感器，大大節(jié)省了時(shí)間和費(fèi)用。近年研制的新型石油鉆機(jī)美國(guó)新型陸地鉆機(jī)美國(guó)一些鉆井承包商目前正采用自動(dòng)司鉆控制室、鉆桿自動(dòng)上卸扣裝置和交流電動(dòng)機(jī)等最新技術(shù)制造新型陸地鉆機(jī)。 Payne(Hamp。截止2003年1月，已有15臺(tái)FlexRig鉆機(jī)用于現(xiàn)場(chǎng)，6月底，至少10臺(tái)FlexRig3型鉆機(jī)投入現(xiàn)場(chǎng)使用。 　這種新型陸地鉆機(jī)具有很高的移運(yùn)性能。在井深2400—5500m作業(yè)范圍內(nèi)，鉆機(jī)具有鉆井效率高、移運(yùn)性能好、鉆井周期短的特點(diǎn)。與1119kW鉆機(jī)相比，鉆機(jī)搬遷時(shí)間由6天縮至2天?！　、谥饕涮自O(shè)備　　頂驅(qū)：FlexRig 3型新型鉆機(jī)由Varco公司的TDS一11型500t頂驅(qū)和Hamp。該頂驅(qū)系統(tǒng)比常規(guī)鉆機(jī)接單根減少2／3的時(shí)間；節(jié)省了鉆井時(shí)間，減少了鉆柱在復(fù)雜地層卡鉆的可能性。AC驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供有再生剎車(chē)功能，比SCR驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更能精確地控制鉆柱運(yùn)動(dòng)。P公司在司鉆工作站中使用了Varco公司監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)由集成控制、信息系統(tǒng)(V—ICIS)和電子司鉆(eDrilling)組成，可實(shí)時(shí)采集信息，控制鉆進(jìn)過(guò)程。Varco公司的電子司鉆系統(tǒng)在鉆進(jìn)過(guò)程中，可提供穩(wěn)定的鉆壓，并能控制鉆壓、鉆速、鉆頭壓差和鉆柱扭矩等鉆井參數(shù)?！　》绹娖鞑僮飨到y(tǒng)：防噴器操作系統(tǒng)可利用專(zhuān)設(shè)滑動(dòng)軌道實(shí)現(xiàn)整體安裝或整體拆卸，因此，無(wú)需將單個(gè)的防噴器組裝成防噴器組或者將其拆卸成單個(gè)的防噴器。防噴器操作系統(tǒng)也可在下套管后上提防噴器，在井口處添加輔助設(shè)備或隔離四通，無(wú)需使用防噴器提升設(shè)備?！　°@臺(tái)工具：鉆臺(tái)工具主要是Varco公司的ST一80旋轉(zhuǎn)扭矩系統(tǒng)。球形罐為高架式，上水端設(shè)置在罐底，使罐內(nèi)的全部鉆井液都能抽出和得到利用。　　FlexRig 3型鉆機(jī)設(shè)計(jì)非常注重安全性。2002年新鉆機(jī)的事故率比普通美國(guó)陸地鉆機(jī)低78％。　　(2)Pioneer陸地鉆機(jī)　　Pioneer鉆井公司生產(chǎn)的Pioneer7號(hào)和225和26號(hào)陸地鉆機(jī)均采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和采用快速安裝式底座和伸縮式井架結(jié)構(gòu)，這些新型陸地鉆機(jī)從一個(gè)井場(chǎng)搬遷到下一個(gè)井場(chǎng)所需時(shí)間只有箱疊式鉆機(jī)的1／3?！　?3)Rowan鉆井公司新型陸地鉆機(jī)　　Rowan鉆井公司自行設(shè)計(jì)的4臺(tái)新型陸地鉆機(jī)適用于高壓高溫鉆井作業(yè)。鉆機(jī)井架呈連在一起的雙L形，鉆臺(tái)和底座采用整體式水系，可防液體流出。鉆機(jī)還配備底部呈球形的鉆井液罐，有利于提高鉆井液的混合效率和清罐作業(yè)效率。(1)基本結(jié)構(gòu)主要有鉆臺(tái)模塊、P一700轉(zhuǎn)盤(pán)模塊、絞車(chē)模塊、傳動(dòng)裝置組合、1臺(tái)YHБT一600鉆井泵、傳動(dòng)裝置模塊、轉(zhuǎn)盤(pán)傳動(dòng)裝置模塊、由3個(gè)模塊節(jié)組成的井架。模塊的運(yùn)輸，除井架模塊外，都考慮用MA3—537型鞍式牽引車(chē)和載重30 t的液壓滾裝車(chē)進(jìn)行。井架模塊在半拖車(chē)上搬運(yùn)。 (2)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用同年7月18日用本鉆機(jī)在薩莫特羅爾斯克油田的老叢式井位上，鉆成了深度1580~1600m的3口單獨(dú)的勘探井。 2001年3月16日，在瓦禾河的河灘上，開(kāi)始鉆設(shè)計(jì)深度為2700m的勘探井。 2001年6月27日和7月20日，鉆機(jī)在新的叢式井位鉆2口勘探井，設(shè)計(jì)深度均為2700m。 在HБO 2500/160ДПБM移動(dòng)式鉆機(jī)使用期間共進(jìn)行了4次井位移運(yùn)，井位距離10~60km，移運(yùn)速度30km／h。此鉆機(jī)的核心技術(shù)就是采用了交流變頻調(diào)速技術(shù)。交流變頻電驅(qū)動(dòng)石油鉆機(jī)是現(xiàn)在高新技術(shù)與石油鉆井機(jī)械的結(jié)合，具有強(qiáng)大的生命力，是當(dāng)代石油鉆機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。各子系統(tǒng)同主控系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)高級(jí)控制策略。各子系統(tǒng)通過(guò)各算法程序保證鉆機(jī)在各種復(fù)雜工況下實(shí)現(xiàn)最佳工作。采用變流變頻調(diào)速技術(shù)的ACGTOAC石油鉆機(jī)突出特點(diǎn)：（1）鉆機(jī)的絞車(chē)、轉(zhuǎn)盤(pán)可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，調(diào)節(jié)范圍寬；能以極低的速度恒扭矩輸出，對(duì)井下鉆具的事故處理、側(cè)鉆、修井、小鉆井液排量作業(yè)、優(yōu)選參數(shù)鉆井作業(yè)十分有利。 （3）由于具有恒功率寬調(diào)速特性，可大大簡(jiǎn)化鉆機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。 (5)交流變頻技術(shù)對(duì)電機(jī)具有安全保護(hù)功能。 （7）在帶載情況下，可平穩(wěn)啟動(dòng)、調(diào)動(dòng)和調(diào)速；在下鉆時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)能量反饋，減少制動(dòng)裝置損耗，節(jié)約能源。 （9）容易實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的自動(dòng)化、智能化和對(duì)外界變化的自適應(yīng)控制。典型產(chǎn)品