第一節(jié) 國內(nèi)井下作業(yè)設(shè)備產(chǎn)品 技術(shù)工藝 研發(fā)動態(tài) 

井下作業(yè)施工過程中，需要使用一些專門的機(jī)械設(shè)備，井下作業(yè)機(jī)械設(shè)備主要包括動力設(shè)備、提升設(shè)備和輔助設(shè)備。

動力設(shè)備是指在井下作業(yè)施工中所使用的通井機(jī)和修井機(jī)等，它們是井下作業(yè)過程中的主要動力來源。

動力設(shè)備的事故隱患主要包括發(fā)動機(jī)系統(tǒng)和剎車制動系統(tǒng)的一些常見故障沒有及時(shí)排除。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的事故隱患主要是柴油機(jī)功率不足，排煙氣色不正常，機(jī)油壓力不正常，機(jī)油溫度過高和水溫過高等常見故障。這些事故隱患的存在一般不易造成人身傷害事故，但當(dāng)調(diào)速器出現(xiàn)故障沒有及時(shí)排除，有可能造成機(jī)毀人亡的惡性事故。剎車制動系統(tǒng)的事故隱患主要是由于開工前檢查不細(xì)致，造成剎車失靈，啟動發(fā)動機(jī)時(shí)沒有按規(guī)定程序操作，造成通井機(jī)前進(jìn)或倒車；調(diào)整剎車后，鎖緊螺絲沒有上緊，剎車帶與連桿脫開，致使沒有剎車；作業(yè)施工中，操作者離開操作室，沒有拉死剎車，造成頓、溜鉆等惡性事故。

在作業(yè)施工中為確保安全生產(chǎn)，預(yù)防事故的發(fā)生，必須做到按程序做好施工前的準(zhǔn)備工作，仔細(xì)檢查各系統(tǒng)，及時(shí)排除事故隱患；制定合理的巡回檢查路線和檢查點(diǎn)，有專人負(fù)責(zé)檢查；剎車制動系統(tǒng)檢查后要進(jìn)行試操作，操作人員離開操作室要拉死剎車，并嚴(yán)禁帶負(fù)荷；冬季施工要做好發(fā)動機(jī)保溫工作。

提升設(shè)備主要由井架、游動滑車、大鉤和鋼絲繩等構(gòu)成的提升系統(tǒng)。

在井下作業(yè)施工過程中，超負(fù)荷使用井架或井架基礎(chǔ)地面不平整、堅(jiān)實(shí)、有油水污泥、繃?yán)K坑不符合技術(shù)規(guī)范等，會使井架下沉、傾斜與翻轉(zhuǎn)，造成惡性事故；起放井架前修井機(jī)不平衡，易導(dǎo)致起放過程中井架傾倒；起升井架時(shí)注意力不集中或操作技術(shù)不熟練，使上段井架竄出，發(fā)生惡性事故；修井機(jī)對井口超過標(biāo)準(zhǔn)距離，導(dǎo)致起放井架時(shí)撞壞井口設(shè)備。

第二節(jié) 國外井下作業(yè)設(shè)備產(chǎn)品 技術(shù)工藝 研發(fā)動態(tài)

隨著科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，近年石油和天然氣鉆采設(shè)備也在常規(guī)基礎(chǔ)上有突破性飛躍。

國外石油鉆井曾達(dá)到的最高技術(shù)水平。陸地石油勘探井最大鉆井深度為13000米，是在科拉半島鉆的CT3號勘探井。陸地石油生產(chǎn)井最深達(dá)9583.2米，是美國1974年在俄克拉荷馬州Washitail27—10N—9W號井創(chuàng)造的記錄。

海洋石油勘探井最深達(dá)7881.82米,是1996年殼牌近海石油公司在美國OCS海灣創(chuàng)造的記錄。海洋石油最大鉆井深度是6963米，是美國HP公司在路易斯安娜州西三角洲27區(qū)塊所鉆的井。海洋石油采氣井最深達(dá)7393.23米，是1995年Mobile石油公司在美國阿拉巴馬州水域創(chuàng)造的記錄。

海洋石油（氣）鉆井工作水深最深達(dá)2347米，是1999年5月在美味墨西哥灣海底進(jìn)行鉆井時(shí)創(chuàng)造。2000年末，又在墨西哥灣WalkerRidge海區(qū)，由BHP公司創(chuàng)鉆井水深達(dá)2696米。

一、美國 

美國采油設(shè)備處于世界領(lǐng)先地位。抽油機(jī)至今是采油設(shè)備中最常用的設(shè)備，在世界上約占機(jī)械采油的80%以上。美國Lufkin公司是最有名的抽油機(jī)制造公司，世界上最大載荷的抽油機(jī)是該公司生產(chǎn)的A系列前置式氣平衡抽油機(jī)，最大載荷為194kN。抽油機(jī)一般壽命在15年以上。Lufkin公司早期曾生產(chǎn)過一臺配有2（1/2）〃渦輪渦桿減速器的小型抽油機(jī)，自從1921年安裝使用直到1996年已經(jīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)75年之久，累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為470000小時(shí)，目前還可使用，是世界上最長壽命的抽油機(jī)。法國Mape公司生產(chǎn)的H系列液壓驅(qū)動長沖程抽油機(jī)最大載荷為199kN。

潛油泵是石油開采中后期強(qiáng)采的主要手段之一，美國是潛油泵生產(chǎn)技術(shù)水平最高的國家，而原蘇聯(lián)是潛油泵產(chǎn)量最大的國家。電潛泵的關(guān)鍵技術(shù)是電機(jī)密封保護(hù)、電纜高溫絕緣等。美國潛油泵可適用于井液高溫150℃、壓力25Mpa，井下無故障運(yùn)行時(shí)間達(dá)650天以上。雷達(dá)公司在美國四家主要生產(chǎn)公司中占首位，其產(chǎn)量占美國約10000套中的一半左右。雷達(dá)公司的產(chǎn)品品種、規(guī)格齊全、可以滿足4（1/2）〃~13（3/8）〃全部油井套管的需要，電機(jī)容量為7.5~830hp，電纜可適應(yīng)最高工作溫度為450F。其產(chǎn)品無論品種、規(guī)格還是技術(shù)一直處于不斷改進(jìn)之中，以達(dá)到提高效率、降低成本、延長無障礙運(yùn)行時(shí)間，適應(yīng)不同工況的目的。

美國Emsco公司于1998年在休斯敦召開的OCT會議上推出絞車功率為5000hp的鉆機(jī)，鉆深能力為15000米。用于當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的排水量為10萬噸的《DiscovererEnterpruse》遠(yuǎn)洋鉆井船上。

美國Natioaloil—wall公司制造了絞車功率為7200hp的鉆機(jī)，裝備在韓國三星船廠建造的《NavisExploveri1》鉆井浮船上，該船工作水深為10000英尺，這類特深井鉆機(jī)主要用于海洋深水，超深井、大角度井和水平井的鉆井。

美國National—wall公司、Emsco公司、Dreco公司生產(chǎn)的鉆機(jī)質(zhì)量最好，使用壽命可過10~15年。

頂部驅(qū)動鉆機(jī)排在篡位的是美國Vatco公司，該公司生產(chǎn)的TDS—65型AC—SCR—DC電驅(qū)動頂部驅(qū)動裝置提升載荷為7500kN、TD—8SA型交流變頻驅(qū)裝置提升載荷為6500kN，其采用的交流感應(yīng)電動機(jī)最高效率為97%。美國Nationaloil—wal公司研制的PS2—750型頂驅(qū)裝置，套筒載荷為7520kN。

美國Nationaloil—wall公司生產(chǎn)的最大型鉆井泵14—P—2200，輸入功率為2200hp。Emsco公司生產(chǎn)的FC—2200鉆井泵，最大輸入功率也是2200hp，這兩種泵是目前世界上最大功率的鉆井泵，14—P—2200鉆井泵最高泵壓為79.1Mpa，是目前世界最高泵壓的鉆井泵。美國GardnerDenver公司的P2—11鉆井泵，輸入功率為1600hp，最主要的鉆井泵為52.7Mpa，使用壽命90%以上泵可達(dá)15年以上。鉆井泵易損件壽命也是被關(guān)心的問題，美國Reed公司生產(chǎn)的缸套，在20Mpa壓力條件下，普通缸套壽命300小時(shí)；雙金屬缸套600~800小時(shí)；陶瓷缸套1600~2400小時(shí)。

美國Cameron公司生產(chǎn)的U型閘板防噴順最大開口直徑為263/4英寸，工作壓力為2Mpa，美國Hgdritl公司生產(chǎn)的閘板防噴器，開口直徑為11英寸，最高工作壓力為140.6Mpa，這些是當(dāng)前世界上開口直徑最大，壓力最高的閘板防噴器。Cameron公司的環(huán)形防噴器最大開口直徑是211/4英寸，工作壓力為140.6Mpa。防噴器膠芯的最高壽命也是Cameron創(chuàng)造，其D型組合膠芯防噴器，在封閉條件下，可連續(xù)通過鉆桿接頭800~1000次。

美國NationalSupply公司、Kobe公司、Trico公司等生產(chǎn)的水力活塞泵和水力噴射泵代表了當(dāng)前國際最高水平。Kobe公司的水力活塞泵在國際市場上占有較大份額，其下泵深度為1524~4572m。水力噴射泵適用于井況復(fù)雜、稠油、結(jié)蠟和含沙油井采油，適用于有桿泵和電潛泵難以開采的油井。Kobe公司的水力噴射泵最大排量4769m3/d，最大工作深度4054m，泵效25%~33%。

美國氣舉采油井?dāng)?shù)占機(jī)采井總數(shù)的12%，占機(jī)采中采油量的33%，最深井深3658m，環(huán)空注氣排量達(dá)12719m3/d。原蘇聯(lián)氣舉采油井?dāng)?shù)占機(jī)采井總數(shù)的5.5%，氣舉采油量占總產(chǎn)量的14%。生產(chǎn)投撈式氣舉閥最有名的公司有美國的Camco公司和OTIS公司。

美國Franks公司、Ideco公司和CardWell公司的修井機(jī)代表了國際先進(jìn)水平。Franks公司的修井機(jī)用4（1/2）〃鉆桿時(shí)，修井深度可達(dá)3657m；用2（7/8）〃油管修井時(shí)，修井最大深度可達(dá)7620m。Ideco公司修井機(jī)，修井最大深度7620m。CardWell公司和英國的Wilson公司的修井機(jī)修井最大深度都是9144m。

二、日本 

KOKEN公司是日本最大的鉆機(jī)和地下及海底開發(fā)機(jī)械及設(shè)備的制造廠商。KOKEN公司多年智力于建筑機(jī)械，海洋工程及設(shè)備的開發(fā)與 研究 ，合作及制造多種的相關(guān)設(shè)備及機(jī)械。KOKEN公司的主要產(chǎn)品有：全液壓式回轉(zhuǎn)沖擊并用快速鉆機(jī)，大口徑挖掘機(jī)，向上挖掘式大口徑鉆機(jī)，萬能型大口徑挖掘機(jī)，逆循環(huán)式大口徑巖盤挖掘機(jī)等。

三、歐盟

1、法國

Dowell—Schlemberge公司最大的壓裂泵工作壓力在105Mpa時(shí)排量為0.35m3/min；在44Mpa時(shí)，排量為1.255m3/min。美國Hallibarton公司最大的壓裂泵，工作壓力105Mpa時(shí)，排量0.59m3/min；工作壓力29Mpa時(shí)，排量2.15m3/min，水力功率1016kW。美國液壓驅(qū)動增壓壓裂泵最大功率3281kW、最大工作壓力140Mpa、最大排量8m3/min，這是當(dāng)前最高的技術(shù)指標(biāo)。

2、德國

KSB公司生產(chǎn)的最大2025CA型注水泵，流量為4454m3/h，揚(yáng)程3798m，泵效86.5%。法國生產(chǎn)的最大的為HDT—28—25型注水泵、流量為550m3/h、揚(yáng)程2630m、泵效80%。原蘇聯(lián)生產(chǎn)的最大的3380—185型離心注水泵，流量380m3/h，揚(yáng)程1850m，泵效77%~78%。英國Weir公司生產(chǎn)的DKSF37型離心注水泵站，流量為1230m3/h，揚(yáng)程1640m，泵站運(yùn)行效率83%，注水泵效率85%。美國生產(chǎn)的注水泵最大流量是1365m3/h，最大揚(yáng)程3600m。

德國德馬克公司開發(fā)的UTB—1型鉆機(jī)，鉆深為12000~14000米，絞車輸入功率4000hp。

3、英國

Weir公司和美國Kobe公司生產(chǎn)的水力渦輪泵，排量范圍為182~15163m3/d，最大揚(yáng)程為3352.8m，泵效為48%~60%，離心泵渦輪機(jī)組效率為23.1%~33.2%，常規(guī)型耐溫200℃，特殊型可耐溫300℃，一般井下無故障運(yùn)行時(shí)間為2年。

4、挪威

MH公司 研究 開發(fā)Ramrig液壓驅(qū)動石油鉆機(jī)，鉆機(jī)鉆深15000米，額定載荷為1000kN。

5、原蘇聯(lián)烏拉爾重型機(jī)器制造廠生產(chǎn)的Y—1500型鉆機(jī)，最大鉆深15000米，采用鋁合金鉆桿，大鉤載荷只有4000kN。

第三節(jié) 2007-2008年國內(nèi)外井下作業(yè)設(shè)備 技術(shù)工藝 研發(fā)成果回顧 

2007年11月16日,國家“863”計(jì)劃重點(diǎn)課題項(xiàng)目，我國首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的12000m特深井石油鉆機(jī),在中國寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司研制成功。此臺12000米鉆機(jī)是目前全球技術(shù)最先進(jìn)的特深井陸地石油鉆機(jī)。該鉆機(jī)采用國際最先進(jìn)的全數(shù)字化交流變頻控制技術(shù),作業(yè)全部實(shí)現(xiàn)了智能化控制,其特深井鉆機(jī)技術(shù)自主創(chuàng)新在我國實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)重大突破:該鉆機(jī)井架、底座等主要承載件采用了高強(qiáng)度耐低溫材料,并有相關(guān)制造工藝保障,鉆機(jī)其他設(shè)備采用了相應(yīng)的防低溫措施,能保證在-40℃環(huán)境條件下進(jìn)行正常鉆井作業(yè),鉆機(jī)適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)。

首次研制開發(fā)了功率為4400kW(6000hp)絞車,采用單滾筒齒輪傳動,創(chuàng)新設(shè)計(jì)的掛合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了絞車滾筒的快速離合,提高了安全性,便于維修,并可降低運(yùn)行成本,絞車采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),有效地解決了調(diào)運(yùn)、安裝和維護(hù)問題；首次采用液缸起升人字架,絞車低位工作,起升方便安全,整體設(shè)計(jì)合理。

自行研制的52MPa、1640kW(2200hp)高壓鉆井泵,缸套、活塞等易損件 研究 取得突破,提高了整機(jī)的可靠性；首次研制開發(fā)了開口直徑1257mm轉(zhuǎn)盤及承載能力72t的死繩固定器等部件與鉆機(jī)配套,大鉤與水龍頭的攻關(guān)也取得重大突破,解決了特深井鉆機(jī)的集成配套問題；鉆機(jī)的電控系統(tǒng)解決了絞車四臺電機(jī)驅(qū)動時(shí)電機(jī)負(fù)荷的均衡分配,采用電機(jī)無沖擊切入切出及氣、電、液、鉆井儀表一體化等控制技術(shù),該系統(tǒng)具有雙冗余控制和完善的保護(hù)功能,提高了鉆機(jī)的先進(jìn)性、可靠性和智能化水平；首次研制開發(fā)了承載能力900t的井架、底座、天車、游車、大鉤、吊環(huán),實(shí)現(xiàn)了低位安裝,靠絞車的動力一次性整體起升；首次研制開發(fā)了承載能力675t,適應(yīng)-40℃環(huán)境溫度要求的水龍頭。鉆機(jī)的總體技術(shù)方案和集成技術(shù)屬國際領(lǐng)先水平。

第四節(jié) 2009-2012年井下作業(yè)設(shè)備 技術(shù)工藝 研發(fā)趨勢 分析

井下作業(yè)設(shè)備種類繁多，以下就以鉆探機(jī)、采油設(shè)備和防噴器等為例， 分析 其未來工藝研發(fā)趨勢。

1、鉆探機(jī)

鉆機(jī)是在地質(zhì)勘探中，帶動鉆具向地下鉆進(jìn)，獲取實(shí)物地質(zhì)資料的機(jī)械設(shè)備。又稱鉆探機(jī)。主要作用是帶動鉆具破碎孔底巖石，下入或提出在孔內(nèi)的鉆具。可用于鉆取巖心、礦心、巖屑、氣態(tài)樣、液態(tài)樣等，以探明地下地質(zhì)和礦產(chǎn)資源等情況。鉆進(jìn)深度為2～15000米。一般由動力機(jī)、回轉(zhuǎn)器或動力頭、孔底加壓與給進(jìn)裝置、卷揚(yáng)鉆機(jī)鉆床機(jī)等4部分組成。按破碎巖石的方式，可分為回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)、沖擊式鉆機(jī)、沖擊回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)等。

隨著鉆探技術(shù)的迅速發(fā)展,未來我國鉆機(jī)發(fā)展的趨勢為:

1)專業(yè)化鉆機(jī)得到快速發(fā)展。如適應(yīng)各種環(huán)境和工藝技術(shù)發(fā)展的沙漠鉆機(jī)、海洋鉆機(jī)、斜井鉆機(jī)、小井眼鉆機(jī)、特深井鉆機(jī)、連續(xù)管鉆機(jī)等。

2)規(guī)模向兩極化方向發(fā)展。深井石油鉆機(jī)趨向大型化(1500m,MAX12500kN)、輕便鉆機(jī)趨向小型化(車載為主)。

3)鉆機(jī)控制實(shí)現(xiàn)自動化、智能化。頂驅(qū)、盤式剎車技術(shù)逐步成熟,電動控制技術(shù)、液壓驅(qū)動技術(shù)和可靠性逐步提高。

4)大力發(fā)展新型石油鉆機(jī),采用人性化的設(shè)計(jì),先進(jìn)的機(jī)械自動化,高效的鉆機(jī)操作和監(jiān)控系統(tǒng),裝置模塊化,以提高鉆機(jī)運(yùn)移性,最終達(dá)到提高鉆井效率,大大降低鉆井成本的目的。

2、采油設(shè)備

油田開采已有上百年的歷史。采油設(shè)備從最初的游梁式磕頭機(jī)開始，經(jīng)過科技人員的不斷努力，根據(jù)開采油層和地質(zhì)情況的變化，先后又開發(fā)了潛油電泵采油系統(tǒng)，螺桿式抽油機(jī)、電泵，皮帶式抽油機(jī)及現(xiàn)在技術(shù)上比較新穎、先進(jìn)的直線電機(jī)、抽油機(jī)等，從采油原理及經(jīng)濟(jì)適用性而言都各有優(yōu)缺點(diǎn)。

目前，采油設(shè)備的發(fā)展趨勢是液壓采油裝置，它包含水力活塞泵、水力噴射泵、多功能液壓采油裝置等，其中以遼寧中廣產(chǎn)的多功能液壓采油裝置最具代表性。當(dāng)然由于我國研制多功能液壓采油裝置的時(shí)間較晚，在技術(shù)和性能上還有許多需要改進(jìn)和完善的地方，但這一新技術(shù)已經(jīng)走到了世界前列，應(yīng)用前景非?？春?，隨著我國科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，在不久的將來，這一技術(shù)必將獲得廣泛的應(yīng)用，成為石油采油 行業(yè) 的又一次新技術(shù)革命。

隨著科技的進(jìn)步，必將出現(xiàn)更多、更新的設(shè)備投放于采油設(shè)備上，使生產(chǎn)力得到更大的發(fā)展，采油水平更上一個(gè)臺階，必將朝著更環(huán)保、更節(jié)能、更趨于合理化的方向發(fā)展。因此雖然游梁式磕頭機(jī)、潛油電泵、螺桿泵、直線電機(jī)、多功能液壓采油裝置等采油設(shè)備還將在一定時(shí)期內(nèi)長期共存，但發(fā)展的趨勢已日見明顯，多功能液壓采油裝置將是未來的研制方向，成為各個(gè)科研部門競爭的焦點(diǎn)。

3、防噴器

防噴器作為井控裝置的關(guān)鍵部件，對鉆井、修井、試油等作業(yè)過程中控制井口壓力，防止井噴事故起著非常重要的作用。目前，國內(nèi)防噴器生產(chǎn)主要集中在寶雞石油機(jī)械廠、華北石油榮盛機(jī)械制造有限公司、江蘇信得石油機(jī)械廠、上海申開廠等廠家，生產(chǎn)的產(chǎn)品包括閘板防噴器、環(huán)形防噴器、分流器、帶壓作業(yè)裝置等，已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了系列化、規(guī)?；a(chǎn)，基本滿足了國內(nèi)井控市場的需求。

針對目前我國國內(nèi)防噴器生產(chǎn)現(xiàn)狀和存在的問題，預(yù)測未來在防噴器的研發(fā)和開發(fā)趨勢有以下幾方面內(nèi)容：

1、加大通徑為430ram-680mm大口徑和壓力超過105Mpa的超高壓防噴器的試制工作力度。利用大型計(jì)算機(jī)對殼體等承壓件進(jìn)行三維有限元應(yīng)力 分析 和非線形設(shè)計(jì)，用35000t大型水壓機(jī)鍛造成型，或采用爐外精煉法鑄造，努力解決承壓件毛坯鑄鍛工藝落后問題，避免材質(zhì)內(nèi)部出現(xiàn)缺陷。對于環(huán)形殼體可采用厚鋼板卷筒后焊接成型，承壓件焊接采用埋弧自動焊。對于防噴器的主要零件，采用剛度好、振動小、精度高的大型數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，進(jìn)一步提高防噴器的承壓穩(wěn)定性能。

2、用液壓鎖緊結(jié)構(gòu)防噴器逐步代替手動鎖緊防噴器。設(shè)計(jì)增加專門的鎖緊機(jī)構(gòu)，當(dāng)需要較長時(shí)間封井時(shí)，通過液壓將鉆具密封，然后依靠楔塊自動鎖緊。這種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)一步提高了機(jī)械化程度，適用范圍將更加廣泛。

3、在生產(chǎn)閘板防噴器的剪切閘板時(shí)，可通過優(yōu)化材料化學(xué)成分和改進(jìn)熱處理工藝等措施，提高材料抗H2S性能。還可以使用鈷基多相合金NSR3005作為剪切閘板的剪切刃，將其焊接在由超耐熱不銹鋼UNSR66286制成的閘板上，達(dá)到防H2S目的。

第五節(jié) 井下作業(yè)設(shè)備產(chǎn)品現(xiàn)行技術(shù)同類替代技術(shù)發(fā)展 

1、潛油電泵替代磕頭機(jī)

2008年沈北新區(qū)沈陽新城石油機(jī)械廠宣布，由該廠自主研發(fā)的“無桿數(shù)控往復(fù)式潛油電泵”獲得國家發(fā)明專利，這將徹底更新替代世界上采油應(yīng)用百年的“磕頭機(jī)”。

沈陽新城石油機(jī)械廠利用磁懸浮技術(shù)原理，經(jīng)過三年多時(shí)間的刻苦攻關(guān)，自行研制出“無桿數(shù)控往復(fù)式潛油電泵”。這種采油設(shè)備環(huán)保節(jié)能50%以上，克服了傳統(tǒng)“磕頭機(jī)”耗能、耗材、占地面積大、效益低且采油方式受限的缺點(diǎn)，并于2007年12月獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局實(shí)用新型專利。通過在大慶、遼河等油田多口單井的運(yùn)行實(shí)踐證明，該產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均超過原采油設(shè)備性能，完全可以取代傳統(tǒng)的采油機(jī)械。

2、套管鉆井

套管鉆井是一種全新的鉆井工藝技術(shù),被譽(yù)為是21世紀(jì)的前沿鉆井技術(shù)之一。與套管鉆井工藝相配套的套管鉆機(jī)取消了常規(guī)的鉆桿,用套管代替鉆桿進(jìn)行鉆井。鉆機(jī)安裝在拖車上,采用電液驅(qū)動的頂驅(qū)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(zhuǎn)鉆進(jìn)。

鉆頭固定在一個(gè)專用鉆具組的前部,鉆具組鎖定在套管的底部,并用鋼絲繩與鉆臺上起下鉆頭的專用絞車相連,當(dāng)需要換鉆頭時(shí),將鎖定裝置打開,利用絞車將鉆具起出,更換新鉆頭后再用絞車將鉆具送入井底,鎖定在套管底部,操作非常方便迅速。

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安裝一可以收縮的擴(kuò)孔鉆頭,鉆進(jìn)時(shí),擴(kuò)孔鉆頭張開,這樣就可以鉆出大于套管外徑的井眼。鉆機(jī)的鉆進(jìn)過程也就是下套管的過程,套管下到井里不再提起,完鉆后即可進(jìn)行固井。套管鉆機(jī)鉆井具有以下優(yōu)點(diǎn):

1)簡化了鉆機(jī)結(jié)構(gòu),減小了鉆機(jī)尺寸,降低了鉆機(jī)成本,鉆機(jī)更輕便,且容易操作和搬遷。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(guān)的采購、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、維護(hù)和更換的費(fèi)用。3)采用鋼絲繩起鉆比傳統(tǒng)的鉆桿起鉆快5～10倍,減少了起下鉆時(shí)間。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。5)套管鉆機(jī)在起下鉆更換鉆頭或測井時(shí),可繼續(xù)循環(huán)鉆井液,防止鉆屑沉積,減少卡鉆和井涌發(fā)生。6)套管鉆機(jī)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。7)鉆機(jī)鉆井可大大降低鉆井成本,據(jù)估計(jì),一口井深3000m的井,與常規(guī)鉆機(jī)鉆井相比,所需費(fèi)用可節(jié)省30%以上,其經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

套管鉆井技術(shù)是一項(xiàng)正在迅速發(fā)展的技術(shù),有著廣闊的應(yīng)用前景。套管鉆機(jī)是一種新型的鉆井設(shè)備,隨著套管鉆井工藝技術(shù)的完善和推廣,套管鉆機(jī)也必將會得到進(jìn)一步的發(fā)展。

隨著交流變頻技術(shù)的迅速發(fā)展,交流變頻電驅(qū)動石油鉆機(jī)會取代可控硅直流電驅(qū)動鉆機(jī),該型鉆機(jī)具有現(xiàn)用機(jī)械驅(qū)動鉆機(jī)和直流電驅(qū)動鉆機(jī)無可比擬的優(yōu)越性能,將成為陸地和海洋石油鉆機(jī)發(fā)展的換代產(chǎn)品。



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