维普资讯 http://www.cqvip.com ２００５年第３４卷 第５期第３７页 石油矿场机械 ＯＩＬ ＦＩＥＬＤ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ 文章编号：１００１－３４８２（２００５）０５－００３７—０３ 国产石油钻机发展方向探讨 杨斌 ，高峰 ，颜刚 （１．泽普石油基地新海公司钻修厂，泽普８４４８０４；２．中原钻井三公司，鄯善８３８２０２） 摘要：文章概述了我国石油钻机的现状，分析了与国外石油钻机的主要差距。针对我国的实际情况，对我国石油 钻机的发展方向和进一步要解决的主要问题提出了建议 关键词：钻机；现状；发展趋势；建议 中图分类号：ＴＥ９２２．０１ 文献标识码：Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｒｉｇ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ＹＡＮＧ Ｂｉｎ ，ＧＡｏ Ｆｅｎｇ。，ＹＡＮ Ｇａｎｇ （１．Ｒｉｇ Ｒｅｐａｉｒ Ｆａｃｔｏｒｙ ｏｆ Ｘｉｈａｉ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｚｅｐｕ ８４４８０４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｎｏ．３ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｚｈｏｎｇｙｕａｎ，Ｓｈａｎｓｈａｎ ８３８２０２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｒｉｇ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ．Ｌｏｏｋｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｃｏｍｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｏｎ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｒｉｇ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｍａｉｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｔｏ ｂｅ ｓｏｌｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｒｉｇ；ｓｔａｔｕｓ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ；ｃｏｍｍｅｎｔｓ 大功率柴油机、液力偶合器正车箱、直流电机、交流 ｌ 国产石油钻机的现状 经过５０ ａ的努力，特别是改革开放后２Ｏ多ａ 的发展，目前国产石油钻机已经形成了比较完整的 系列，在品种和质量上基本能够满足在国内不同地 区、不同井深和不同环境条件进行油气资源勘探、开 发的需要，近年来还有相当数量的国产钻机在国外 承担钻井服务。宝鸡石油机械厂、兰州兰石国民油 井石油工程有限公司、南阳二机厂、江汉四机厂等钻 井设备制造厂已开发和生产了２ ０００￣７ ０００ ｍ机械 驱动钻机、机电复合驱动钻机和整拖式、轮式半拖挂 整体移运式钻机；研制了４ ０００～７ ０００ ｍ各型直流 电驱动钻机、交流变频电驱动钻机和３ ０００ ｍ以下 各种车装及撬装钻机。 变频电机等项新技术和新装置。与此同时，各制造 厂又结合国际市场的需要，在钻机满足ＨＳＥ要求 方面也采取了新的措施，并在钻井机械化 智能化方 面取得了新进展，从而使国产钻机的设计、制造、配 套技术和钻机整机质量有了明显的提高。大大缩短 了与国外钻机的差距，取得了巨大成就和发展。 ２与国外钻机的主要差距 ａ） 目前，国内生产的石油钻机，主机（如提升 系统、泥浆泵、转盘、井架、底座、绞车）与国外同类产 品差距不大，但综合性能尚不能完全满足恶劣环境 地区和特殊钻井工艺的要求。 ｂ） 各部件之间的配置不够合理。如４ ０００～ ７ ０００ ｍ机械驱动石油钻机都配装了３台８１０ ｋＷ 的柴油机，都采用８排４４．４５ ｍｍ（１ 英寸）的并车 传动链条，而美国国民油井公司７ ３２０ ｍ钻机相当 于ＺＪ７０Ｌ型钻机也只装了３台Ｄ３９９（７６０ ｋＷ）柴油 在借鉴国外先进技术的基础上，我国又相继开 发和应用了绞车液压盘式刹车系统、集中控制司钻 房、组合式液压站、全液压套管扶正机、液压猫头、液 压绞车、各种型式的井口吊装装置、数显防碰装置、 机和８￣［Ｅ３８．１ ｍｍ（１ 英寸）的并车传动链条。各 收稿日期：２００５—０６—１１ 作者简介：杨斌（１９６９一），男，四川成都人，工程师，目前主要从事石油钻机修理制造工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com ＯＩＬ ＦＩＥＬＤ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ２００５ Ｖｏ１．３４№５ 部件配置不合理现象既增加了设备的一次性投资， 也因匹配不当造成燃油消耗过大而导致运行成本 形式，与直流电驱动钻机相比，交流变频驱动具有调 整范围更宽、功率因数高、电机防爆性能好，易实现 智能化操作等更优异的特点，因此，交流变频电驱动 钻机是今后发展的主要方向。链条并车驱动形式是 机械钻机发展的主流，皮带驱动钻机将逐渐被淘汰。 从结构简便，适应能力更强、动力灵活分配、节 高，并使得小钻机的体积和质量居高不下，提高小钻 机移运性的技术难度增大。 ｃ）钻机的集装化程度低。井架、底座等设备 的质量仍较重，钻机搬家占用车辆多，安装和拆卸时 间长。 ｄ）机械化、智能化、信息化进程滞后，影响了 钻井速度和钻机质量的进一步提高。机电液一体化 技术、设备和系统应用较少，目前仍处于发展阶段。 ｅ） 国产石油钻机使用的基础件品种规格少、 质量较差、性能较落后，如用于电驱动钻机的柴油发 电机组、钻井仪表系统、机械钻机用高速柴油机、阿 里逊传动箱、轴承、小节距多排传动链条和高质量的 固控净化设备等，仍需进口配套，使钻机的投资成本 增大。 ｆ） 钻深能力超过７ ０００ ｍ的石油钻机还是空 白。适应沙漠、戈壁、沼泽地等环境的钻机研制工作 才刚刚起步。 ３ 国产钻机的发展方向 ３．１各级钻机的发展趋势 ａ）对３ ０００ ｍ以下的钻机，由于钻井载荷小、 钻井周期短、搬家频繁，要求钻机要具有良好的移运 性、经济性、技术先进性和可靠性。根据地域条件和 运输条件的要求，可分为车装钻机和撬装钻机２种 形式，应大力推广车装钻机，同时发展撬装钻机，电 力供应充足的地区，使用电驱动钻机。今后需要开 发高速柴油机、阿里逊传动箱和小节距传动链条。 ｂ）４ ０００ ｍ钻机是当前乃至今后一个时期内 在国内使用的主力机型钻机，市场需求量较大。该 级别钻机要充分体现结构紧凑、运输单元少、拆装方 便、移运快捷、可靠性高、价格适中等特点。对于该 级别钻机应以机械驱动钻机为主，其重点是发展机 电复合型钻机、适当发展交流变频电驱动钻机。 ｃ） 对于５ ０００～７ ０００ ｍ钻机，由于多用于钻 探井、深井和开发井。该级别钻机要求技术含量高、 性能先进、质量可靠、操作维修简便、机械化、自动 化、智能化程度高，并具有良好的移运性。 从使用条件和钻机投资成本综合考虑，该级别 钻机发展方向是电驱动钻机和机械驱动钻机并存发 展。电驱动钻机主要用于国际承包钻井；机械驱动 钻机立足满足国内需求，部分用于国际承包钻井。 电驱动钻机分为直流电驱动和交流变频电驱动２种 约钻机投资和钻井成本等综合因素考虑，应大力推 广和应用机电复合形钻机，这种钻机为柴油机液力 耦合器正车箱传动、整体链条箱并车、联动发电机 组、交流变频转盘驱动。这类钻机是大、中型机 械驱动钻机发展的方向。 ｄ） 提高钻机集装化程度和高移运性能，是今 后亟待解决的重点。大型钻机应采用轮式运输方 式；中、小型钻机应采用驱动大模块运输形式或 车载形式。要实现的关键是必须对模块合理组合， 简化传动结构、减小设备外形尺寸和减轻设备质量 等方面下功夫。 ｅ） ９ ０００ ｍ级钻机在国内尚属空白，为适应 向更广阔领域及更深埋藏油气资源勘探开发的需 要，应积极进行前期开发。 ４钻机主要部件及系统发展 钻机的技术先进性和质量的可靠性主要体现在 钻机主要部件的先进和可靠性方面。因此，优化钻 机部件和系统设计，是要解决的最主要问题。目前， 钻机提升部件和转盘已形成较完整的系列，品种较 齐全，产品性能基本能够满足钻机配置要求，顶部驱 动装置的进一步发展，将会使钻机提升系统更加完 善。 ４．１ 采用新型匀速盘式刹车结合电子司钻 该系统已在国外钻机上得到应用。它可取代常 规带式刹车和电磁刹车系统，并利用电子司钻控制 钻压误差，可根据不同地层条件、钻压、压差和扭矩 等参数，迅速优化钻井参数，使钻头能保持稳定的钻 井状态，实现自动送钻功能。 ４．２大力发展顶部驱动系统 顶部驱动系统是２Ｏ世纪８Ｏ年代初发展的新技 术。由于其先进的技术、优越的性能，在国外得到广 泛应用。国产顶部驱动装置系统现已进入工业运行 阶段，但要使国产顶部驱动装置系统形成较完整的 系列产品，并满足各种钻机配置需求，还需要一个较 长的过程。顶部驱动系统主要有液力驱动、直流电 驱动和交流变频驱动３种形式。交流变频驱动代表 着顶部驱动系统今后的发展方向。 维普资讯 http://www.cqvip.com 杨斌，等：国产石油钻机发展方向探讨 ４．３机械驱动钻机并车传动装置 套管扶正机、液压钻杆自动排放系统、二层台液压机 该装置主要是要合理配置柴油机功率，提高传 械手等技术和设备。 动效率，降低燃油消耗。钻深４ ０００～７ ０００ ｍ的钻 ｃ） 加快自动送钻系统的研制，使绞车液压盘 机以３台柴油机、液力耦合器正车减速箱机组＋整 刹系统＋自动送钻系统尽早投入使用，进一步提高 体并车链条箱的传动方式为宜，４ ０００、５ ０００、７ ０００ 钻井质量和钻井效率。 １ＴＩ钻机分别采用不同规格的并车链条。复合驱动 ｄ）应进一步完善钻台和井场的监视系统、气 钻机的并车传动装蛊，还应配置交流发电机组。 体检测系统、设备系统的自检及报警和保护系统。 ４．４绞车 ｅ）加强对井口机械化设备的开发研究。 ａ） 机械驱动钻机的绞车为多轴链条驱动，主 ｆ）加快钻井仪表系统国产化研制，并在游动 刹车采用液压盘式刹车，辅助刹车配涡流刹车或伊 系统出现的上碰下砸方面，以及在各系统的报警、保 顿刹车。设４或６个正档和２个倒档，采用气缸换 护和显示等方面，使其功能更齐全，性能更可靠。 档或气胎离合器换档方式。绞车设置电机应急装 置，该装置采用４５ ｋＷ（或５５ ｋＷ）交流变频电机＋ ６建议 行星减速器，可在特殊情况下用于起放井架；在主系 １） 目前国产钻机的购置成本较高，电驱动钻 统发生故障或井喷时可活动钻具或提出钻具；在正 机更为突出。主要原因是由于国外进口的配套产品 常钻井时可用作自动送钻。机械驱动钻机绞车关键 太多所致。因此，针对这一问题，各钻机主机厂和配 是要简化传动方案，解决好绞车密封性能和提高可 套厂要进行技术攻关或引进国外先进技术，使钻机 靠性。 配套设备系统的性能和质量尽快接近或达到国际同 ｂ） 交流变频电驱动钻机的绞车采用单轴齿轮 类产品水平。 传动结构，由高速、宽频、大功率、高扭矩交流变频电 ２） 现有国产钻机在移运性方面性能较差，各 机驱动。主刹车采用液压盘式刹车，辅助刹车采用 钻机制造厂应在满足钻机性能和可靠性的前提下， 电机能耗制动，配装自动送钻装置，转盘电驱 要在优化设计方案、简化钻机系统、减轻设备质量、 动。要进一步提高绞车安全可靠性、技术先进性和 提高钻机模块化和钻机集装化方面进一步作出艰苦 自动化、智能化水平，同时还要尽量减轻绞车质量， 的努力。 减小外形尺寸，降低制造和运输费用。 ３） 进一步提高国产钻机的配套水平。钻机制 ４．５ 井架 造厂要优化配套厂家，提高配套产品的性能和质量。 轻型车装和撬装钻机，推广采用液缸伸缩式井 特别要对满足ＨＳＥ要求方面的产品要加大攻关和 架；常规陆地中深井以上钻机采用低位安装，整体起 研制力度，使其在防爆、安全防护、应急逃生、安全自 升的Ｋ形井架；对于在城市、沼泽、丘陵山地、浅滩、 动检测等薄弱环节得到加强和提高。 海洋等环境条件下使用的钻机，因为井场面积受到 ４） 加快对国外引进技术的转化和生产制造力 ，要积极推广自举式井架。 度，使其尽快产出成品，以进一步提高国产钻机的性 ４．６底座形式 能和质量。 深井、中深井机械钻机推广块装、箱装式底座； 参考文献： 电动钻机采用双升式、旋升式底座；５ ０００ ｍ以上钻 ［１］ 马家骥．我国石油钻机的发展与对策［Ｊ］．石油机械， 机可采用轮胎拖座式底座，搬家时用牵引车拖走，以 ２００１，２９（５）：１－５． 提高其移运性，减少拆装工作量。 ［２］ 于文平．陆地钻井装备的配套技术［Ｊ］．石油机械， ２００１，２９（５）：１－５． ５钻机的机械化自动化智能化 ［３３郭世超，李国顺．４ ０００ Ｉｎ钻机发展方向探讨［Ｊ］．石油 ａ） 应将计算机、通讯、自动控制等高新技术应 矿场机械，２００２，３１：（２）：５－７． 用于钻机。 ［４３廖谟圣．当今国外石油天然气技术装置的发展趋势 ｂ）加快液压技术的应用，发展和应用全液压 ［Ｊ］．石油矿场机械，２００２，３１：（１）：１－６． 本刊２００６年广告显要版位现已开始征订，欢迎新老客户联系征订。
