国内石油钻机发展现状分析中国工业设备网发表时间 :2005-11-26 应用行业：石油-【iEicn.com 编者按】 20 世纪 90 年代以来，为了使我国的石油工业满足国民经济日益增长的需要，国家提出了 “ 利用国内外两种资源和开发国内外两个市场” 的发展战略。根据这二发展战略和“ 稳定东部，发展西部” 、“ 油气并举， 向气倾斜 ” 及“ 开发蓝色国土， 发展海洋石油 ” 的指导方针， 我国的石油钻机在标准化水平、I 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较大的提高和发展。本文主要介绍了国内石油钻机的发展及应用现状。一、 再次修订了我国石油钻机标准为了适应我国石油工业发展的需要，缩小我国石油钻机与国际先进水平的差距，得进我国石油钻机的进一步发展，使我国的钻机标准与国际标准和通用技术要求接轨。1999 年，我国又对1986 年在 GB 180679石油钻机型式与基本参数基础上制订的GB 1806 一 8 国家石油钻机标准进行了修订(1993 年复审后将GB 1806-86 改为 SYT 56091993)，并制订了我国新的石油天然气行业标准SYT56091999石油钻机型式与基本参数 。新的石油天然气行业标准SYT56091999石油钻机型式与基本参数从 1999 年 12 月 1 日起实施。SYT 56091999 石油钻机标准有以下特点：(1)我国石油钻机的级别由原标准的6 级增加到 9 级。 每个级别的代号数字以双项参数表示，前者乘以100 为钻机名义钻深范围的上限数值，后者为以kN 为单位计的最大钩载数值。采用双参数表示法来表示钻机的级别，最能集中地反映每级石油钻机最关键、最本质的特性和能力，是一种比较直观的表示钻机级别的方法。新标准增加了ZJl0600、ZJ301700 和 ZJ1209000 三种级别的石油钻机，并将原标准中 4 种级别的钻机进行了调整，即3200m 级改为 4000m(ZJ40/2250)；4500m 级改为 5000m(ZJ503150)； 6000m 级改为 7000m(ZJ704500)； 8000m 级改为 9000m(ZJ906750)(ZJ905850)。这是根据以下几种情况确定的：我国油田用户的要求和全国油层井深分布的实际情况；21 世纪我国沙漠、海洋深井勘探开发的需要；与国外石油公司合作，到海外去勘探开发原油和天然气；适应外贸出口的需要。在新标准第 8 级钻机 (906750)(905850)、最大钩载 6750(675)5850(585)、钻井绳数1210 和最多绳数16 14 中的905850，5850(585)，l0， 14 与原标准GB 180686(SYT 56091993)中“80”级钻机的最大钩载、钻井绳数、最多绳数基本一致。 这一级钻机的钩载储备因数2.19 在美国石油钻机制造公司普遍采用的钩载储备范围 23之内。若要提高这一级钻机的钩载储备因数，只需将最多绳数由14 根增加到 16根，最大钩载加大到6750kN，这时的钩载储备因数便由2.19 增加到 2.52。在新标准中明确规定 906750 级钻机最大钩载6750kN、钻井绳数 12 和最多绳数16 为优先选用参数。(2)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 114mm(41/2in) 钻杆，以钻柱名义平均重量30kgm 来计算和标定各级钻机的名义钻深范围，这与ISO 相关的石油标准和FOCT 1629382、STASR，623475石油钻机基本参数的规定保持了一致。这是新标准中的一项重要修订，这也符合我国加入世界贸易组织后，国内市场与国际市场接轨，我国石油钻机外贸出口，到境外承包钻井工程和与国外合作勘探开发石油、天然气的要求。为了满足和方便国内油田长期以来大量应用 127mm(5in)钻杆与其他钻具组合成名义平均重量为36km 钻柱钻井的实际需要，故在新标准中保留了原标准中127mm(5in) 钻杆标定名义钻深范围的做法，但在新标准中明确规定以114mm 钻杆的名义平均重30kgg 标定的名义钻深范围上限作为区分钻机级别的依据之一。(3)在新标准中取消了原标准中“ 最大钻柱重量 ” 参数，因为这一参数在国外石油钻机基本参数的标准中很少见到，似乎国外并不看重这一参数。其实根据新标准中提示的114mm 钻杆柱的名义重量30kgm 和 127mm 钻杆柱名义平均重量36kgm， 分别乘以名义钻深范围上限，就可以得出最大钻柱重量这一参数来。故最大钻柱重量实质上是在明确钻杆规格和名义钻深范围上限的情况下就可以推导出来的参数。(4)关于转盘开口直径的规格问题。在原标准的15、20、32 三级钻机中，每一级钻机仅配一种规格的转盘，在新标准中，考虑不同井深的需要，每一级钻机均增加为两种规格，其余各级钻机也由原来的两种规格增加到3 种规格，这样可使油田用户有充分的选择余地。(5)关于钻井泵功率问题。 在新标准中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率值，这样扩大了油田的选配范围，能更好地满足油田钻井的需要。(6)关于钻台的高度问题。根据油气田对井口防喷器组安装的不同需要，在新标准中对钻机系列的各级钻机增加了钻台高度的品种数，扩大了油田用户对钻台高度的选配余地。(7)为了提高 1209000 级别钻机的起下钻速度，在新标准中， 参照国外钻机设计的做法，对超深井钻机，推荐采用能起下4 个单根连接成37m 立柱的井架。(8)在石油钻机型式和型号的表示方法方面，根据我国石油钻机驱动、传动型式的发 展，在钻机驱动、传动特征的表示方法上，在新标准中增加了用“Y” 表示液压钻机、用“DJ”表示交流电动钻机、用“DZ ” 表示直流电动钻机和用“DB ” 表示交流交频电动钻机的型式内容，以便区分不同驱动特征的石油钻机。(9)考虑原标准中推荐的柴油机转速，长期以来在指导国内柴油机生产和石油钻机合理选配柴油机特性参数的设计应用中，发挥了良好的技术规范作用，并已被国内广泛使用，故在新标准中取消了原标准中关于柴油机转速的推荐作法。研制和开发出一批新型石油钻机20 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。1ZJl0B 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。2ZJl5X 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。3ZJl5 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、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。4ZJ20B 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。5ZJ 20DY 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。6GW 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。GWM1000 型钻机填补了国内空白，1999 年 8月通过了出厂验收。7ZJ32J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45m 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；