液压驱动钻机技术现状和国内发展建议.pdf

石油天然气学报 江 汉石 油学院学报 2 0 1 0 年 8 月第 3 2 卷第4 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P 1 A u g ． 2 0 1 o V o ． 3 2 N o ． 4 液压驱动钻机技术现状和国内发展建议 王荣修 中 石化江汉石油管理局第四机械厂， 湖北利州4 3 4 0 2 4 [ 摘要]通过与传统钻机的比较 ，分析 了液压驱动钻机技术的高效率、高安全性和高适应性 的结构特点，认 为国内应加大对此类钻机 的研究与开发 ；并结合油田面临的问题 ，提出国内液压驱动钻机技术的发展建议 。 [ 关键词]液压驱动钻机 ；技术现状 ； 发展建议 [ 中图分类号]TE 9 2 2 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 0 0 4 0 3 8 1 一 o 2 液压驱 动钻机 技术 以其独 特 的安全性 、高 效性 和高适应 性 一直为行 业所关 注 。随着 一系列新 技术 的 应用 ，液压 驱动钻 机在 国外 得 到 了很 大 的 发展 ，其 技 术 也 相 对 成 熟 ，其 中 以挪 威 MH 液 压 海 洋 钻机 、 意大利 d r i l l me c HH 液压 钻机 最具代 表性 __ 1 ] 。 1 Ra m Ri g液压海洋钻机 R a m R i g钻机是 挪威 MH 公 司制 造 的 ，该公 司凭借 其卓 越 的液 压驱 动技术 ，开发 出了全 液压 驱动 海洋钻机，传统的机械驱动钻机相比，具有其鲜明的技术特点。 1 独特的液缸提升 系统R a m R i g钻机 的提 升系统 采用 2个长 行程 的液压 缸取代传 的绞车 大钩 的 提升系统 。液缸导向架取代了常规井架，液压缸通过游动梁、平衡梁、一套滑轮和钢丝绳组成的游动系 统 ，在提升液压缸 的带动下沿液缸导 向架 滑轨上下移动 ，完 成起下钻柱 、下套管 、起 下器具的钻井作业 。 同时，该钻机可将提升降液缸与运动补偿的气罐相联 ，即可实现钻柱的升沉补偿，不必安装结构复 杂笨重的浮式升沉补偿装置 ，有效地简化 了结构，降低了钻机成本。 2 高效 的液压驱 动控 制 R a m R i g钻机 采用顶 部 液压 驱动 ，其 控制 系 统将 提 升液 缸组 成 的钻 井 系 统和升沉补偿系统有效结合 ，可以有效地实现钻压调节、优化钻井参数 ，提高钻井效率。 通 过液压 控制 系统 ，也可 以实 现 自动送 钻功 能 ，不用专 门配 置 自动 送钻装 置 。 3 高度 自动化的钻井工具R a m R i g钻机配备全 自动化的钻具处理系统和铁钻工 。通过和其他钻 井控制系统的有机结合，极大的降低人力成本和劳动强度，提高作业效率 。 4 良好的安全性R a m R i g钻机采用全液压控制，不像传统的机械钻机和电控钻机易产生工作火花， 因此具有更高的安全性。特别适应那些高压气井、高伴生气油井和安全条件要求高的海洋钻井平台。 由于 R a m R i g钻 机的 以上特点 ，使 其具 有 较 高 的适应 性 ，特 别 是 在更 加注 重 安全 、效 率 和 空 间受 限严 重的 海洋钻 机领域 展示 了其 巨大 的优 越性 ，已分 别装 于 2 艘 半潜 平 台和 2艘钻 井船 上 的型 钻机 。 2 Dr i i l me c HH液压钻机 意大利 D r i l l me c 公 司 的 HH 陆地钻 机也是 一种 无绞 车 的新 式液 压提升 钻机 ，并 因其安全 性好 ，自 动化程 度高 ，结构模 块简 单 ，对 环境 的影 响小 ，而具有 独特 优势 。 目前 HH 钻机 已经形 成为涵盖 1 0 0 ～ 3 0 0 t 钩 载范 围的系 列产 品 。其特 点 如下 1 自动化 的 液压顸部 驱动HH 液 压钻 机采用 液 压顶 部驱 动 装置 ，作 业 期 间 的钻井 参 数 由液压 顶 驱控制，由于液压技术本身的特点，它能够实现真正恒定的钻压或者恒定的机械转速 自动送钻，在控制 [ 收稿 日期]2 0 1 0 0 7 0 6 [ 作者简介]王荣修 1 9 7 6一 ，男 ， 2 0 0 0年重庆 大学毕业 ，工程师 ，现主要从事石油机械设计工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0年 8月 面板上 由司钻 选择 。在卡钻 的情 况下 ，可 以设 置超 载提升 控制 和预定值 ，并 顺利钻 进 。并且 在起 出井 眼 时 ，可 以实施 倒划 眼 ，减少 损失 钻柱 的危险 。 2 井场面积少、易搬迁 HH 液压钻机由于采用液 压缸提升，不配置无 绞车 ，其井架和钻台结构 简单外形 尺寸小 ，重量 较轻 。其井 场面积 只相 当于 同类 传统 钻机 的 1 ／ 3 ，甚 至更 小 。 由于模 块少 ，重 量 轻 ，更 易搬迁 。 3 良好 的环保特 性它采 用 了一个 防溢流 的闭 环搜 集 系统 ，有效 解 决 了流 体溢 出后 污染 问题 。由 于采用液压 动力 ，HH 钻 机钻 台相对安 静 ，最大 噪音可 亦控 制 在 6 O分 贝以下 ，在 住 宅 和建 筑 物 附近作 业时，噪声还可以进一步降低 。 3 发展国内钻井技术的建议 国 内石 油行业 对钻井 技术提 出了一 系列 更高 的要求 和期 望 ，传 统 石油 钻 机 已经无 法适 应 生产 形势 的需 要 。液压 驱动钻 井技 术 以其 鲜 明的技术 特点重新 受 到重视 。结合 国 内油 田面 临 的问题 ，笔者认 为应 开展 以下方 面 的研 究 。 3 ． 1 研制轻 型易搬 迁式 海洋液 压钻修 机 随着海洋 油 田开 发 的进 一步 深入 ，一些油 田群 的小型边 际平 台逐渐 增多 。这些 小型边 际平 台面 积很 小，承载能力差，平台吊机能力也十分有限。传统的钻修机结构复杂 ，占地面积大 ，重量重 ，自动化程 度低 ，根本无法应用于这些边际平 台。轻型易搬迁式海洋液压钻修机采用液压缸提升系统及液压顶驱， 不再使用体积大，重量重的绞车、转盘 ，并可省去并车箱、链条箱等多处附属部件 ，钻台及井架结构也 能简化 。必将会 极大 减少井场 面积 、降 低 整机 重 量 ，获得 良好 的 可搬 迁 性 。如果 仅 考 虑 简单 的修 井作 业，甚至还可以进一步简化结构 ，研制微型海洋液压修井机 。 3 ． 2发展 液压 不压 井作业装 备 液压 不压井 作业装 备在不 压井 的情况 下对油 井进行 作 业 ，可 以避免 将 高 密度 或低 渗 透 油气 井 压死 、 不会损伤油井 、不会影响油气流动状态 ，不会减少油气层渗透率 ，由于它能有效解决作业过程中压井对 油层产生的损坏和污染问题 ，保护了油层、简化 了施工工序，降低 了生产成本，提 高了油气生产效率。 因此，液压不压井修井装备将是修井设备今后的发展方向L 2 ] 。 3 ． 3液压 驱动 自动化钻 井工 具 一 自动化 钻井 工具在 国外发 达 国家 已经得 到普遍 应用 。 目前 ，国内的 自动化工具 尚没 有研 制出成 熟的 系列 产 品推 向市场 。以下这些 应该是 国 内下 一步研 究 的关 键方 向 。 1 液压顶 驱静液 传动 的顶部驱 动液压 马达具 有 小 的外形 尺 寸与 重量 ，有 很 小 的重 量功 率 比和重 量扭 矩 比；能在较 大范 围内实 现无级 调速 ，可在较 大 范 围内实 现 自动 恒功 率 调节 ；运 动 平稳 、无 冲击 、 运动惯量小 、易于防止过载、操纵性好等一系列优点。特别是由于液压马达尺寸小 ，可不增加井架高度 及宽 度就可 适用 于现有钻 机 。 2 铁 钻工铁 钻工 在起 下 钻过程 中， 自动完 成对 钻 具 钻杆 、钻 铤 、套 管及 各 型接 头 的 上 、卸 扣和快速旋扣作业 ，可大大减轻钻井平台上工人对钻具进行起、下钻作业时的劳动强度，提高作业的效 率 。铁 钻工 广泛配套 于 陆上 、海 洋石 油钻机 。铁钻工 技术 在 国外 已经非 常成熟 ，并 已经成 为 国外 先进石 油钻 机的标 准配置 。 3 自动排 管装 置 自动排管 装置 能够 自动完成管 材钻具 的取 用 、移 运 、放 置 、组装 、拆卸 等工作 。 在保证整个钻井作业连贯高效、安全稳定方面至关重要，在国外海洋钻井作业中使用非常普遍，出于安 全考虑 ，在挪威甚至强制规定在其领海内作业的海洋钻机必须配备此装置。 [ 参考文献] [ 1 ]张连山 ．国外液压驱动石油钻机的新进展 [ J ]．石油机械 ，2 0 0 0 ，2 8 2 5 2 ～5 4 [ 2 ]廖谟 圣 ． 2 1世纪初的海洋钻机 [ J ]．石油矿场机械 ，2 0 0 0 ，2 8 1 5 ～9 ． [ 编辑] 苏开科 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m