钻采装备技术工艺发展分析(可行性分析报告)

第一节 钻采装备基本生产技术、工艺或流程

1、常规钻井装备的现状

（1）钻机形成系列，基本满足国内市场需要

根据GB1806—86《钻机型式与基本参数》形成的钻机系列包括了钻深从1500m至6000m的钻机,基本满足了国内钻井需要。但这种钻机系列存在基本参数与国外钻机不相符合的问题。国外钻机的钻深是按照φ73～127mm（～5英寸）钻杆尺寸给出的，国标则是统一按φ127mm钻杆标称钻深。这种基本参数规定常使国产钻机在竞标时不能明确表明钻深能力。现在各厂家已经仿照国外规定标明钻深,国标也将作出相应修改。

（2）主要部件基本适应国际市场需要

国产钻机部件，特别是按照引进技术生产的钻机部件，如天车、游车大钩、水龙头、转盘、钻井泵、绞车、井架以及部分传动件等，已能基本适应国际市场的要求。这些部件在结构形式、材料和热处理规范方面，已基本达到国外同类产品水平，可能或者已经向国际市场销售。外商认为我国的“石油钻机部件可用，距离世界先进水平尚有15～20年差距”。这里所谓的差距，主要是指产品的质量水平和技术性能与国外新产品的差距。

（3）配套部件或零件与国际标准差距较大

①机械传动钻机

国际上钻深3000m以浅的钻机主要是机械传动钻机。为了简化传动，采用柴油机加阿里森传动箱结构。国产高速柴油机和阿里森传动箱等技术较复杂的产品的综合技术性能较差，尚未达到先进水平。

②电驱动钻机

国产电驱动钻机已经开始由AC—SCR—DC驱动向AC变频驱动过渡。交流变频驱动具有优良的驱动性能，可靠性高。但目前国产电气设备不论产品规格或者产品质量，都与国际先进水平还有一定距离。

③传动件

国产盘式离合器和气胎式离合器大都是由主机厂根据配套需要生产，并无专业化厂家，以致产品规格品种不全，产品质量很难适应钻井机械高速重载的工作条件。其他如链条、传动胶带、橡胶件、气动件、液压件以及轴承等产品质量，也还不能适应钻机恶劣工作条件的要求，工作寿命短。国产钻机与先进产品的差距在很大程度上表现在故障率高，而大多数故障都是由于基础件质量差造成的。

④钻井液净化系统

钻井液净化系统的主要部件，如振动筛、旋流器、离心机、搅拌器、除气器、气液分离器和砂泵等，我国都有产品。但是除了产品制造质量差以外，技术水平也比较落后。例如很多厂家生产的振动筛，其配套筛布质量差，寿命短，而多数振动筛又不能采用国际通用的筛布。又如缺乏结构合理的气液分离器；砂泵未形成系列；剪切泵尚无成熟的产品，等等。

此外，净化系统中现有的罐系结构也不尽合理，罐系的连接缺乏方便而简单的连接件，例如气胎由壬等使用极为方便的产品。

其他如液面平衡器、顶部阀等虽然结构简单，由于无人组织生产，配套很不方便。

（4）产品可靠性差

产品可靠性差主要表现在基础件制造质量差和有的厂家不重视产品质量。例如焊接件焊接质量差或漏焊，外观质量差；部件组装不合格，内部留有铁屑，不合格零件进入组装；不经批准采用代用材料；试验无记录和技术文件不全等。

由于产品可靠性差，钻机设计受到很大的限制。例如国外2000m以浅的钻机都配备单泵，仅在钻井工艺需要时再加配一个机泵组，而我国的钻机之所以都要配备双泵，就是因为钻井泵的可靠性差。由此导致钻机运移性差和安装工作量大的问题，其实也就是我国钻机总体设计上存在的主要问题。

（5）钻机国产化水平有待提高

钻机国产化水平不高的原因，一是配套件的生产缺乏应有的组织，已如前述；二是缺乏一种实用和完整的产品目录。

近年来由于我国的出口产品增加，生产厂家组织生产了不少符合国际标准的产品。例如60Hz的电动机在我国已经有不少厂家零星组织生产，完全适应国际标准，价格低廉，远销国外，但未列入产品样本，以致用户不能及时购到产品。我国的石油机械产品综合样本很有用处，但是收录不全，还不能完全起到应有的作用。

2、常规钻井装备要提高制造质量和改进产品设计

（1）提高产品制造质量

从使用中暴露的问题可以发现，提高产品的可靠性一般不存在复杂的技术问题。关键在于必须提高对产品质量重要性的认识。

可靠性的提高，通常应该体现在设计的合理性、材料性能的提高、热处理工艺的进步和建立名副其实的质量管理体系。事实上，我国设计的部分产品确有结构不合理的问题，解决这一问题的途径之一，就是对这种产品必须进行反复的工艺性试验，从中得出改进设计的合理方案。材料性能的提高，固然有待于我国材料工业的发展，尚须假以时日。但是，有的厂家在材料代用问题上往往过于轻率，说到底也是不重视产品质量的具体表现。至于质量管理体系，从理论上讲各厂家已经建立起来了，事实上有的是形同虚设。例如，有的部件内部在试车过程中还留有铁屑；有的不经设计部门同意就擅自改动重要部件的安装调整，以及工序间无检验记录，质量管理文件残缺不全等等。

综上所述，国产钻机存在的差距除了设计和技术水平上的原因外，主要问题反映在制造质量方面。为了尽快提高钻机的制造水平，集团公司已组织钻机的监造，对制造质量的提高无疑起到了明显的推动作用。由第三方参与产品设计和制造质量的监督也是国际通用的方式，应该长期坚持下去。

毫无疑问，在提高产品质量的同时，必须有计划地发展产品的规格品种，否则国产钻机的配套和国产化水平就难以提高。

（2）改进产品设计

国产设备在参与国际市场竞争中，暴露的问题很多，以致往往不能中标，或者运营亏损，其主要原因与钻机的总体设计关系甚大。

①提高钻机的运移性

一般情况下，国外钻深3000m以浅钻机的搬迁只要12～14车次即可完成，而我国缺乏合适的运载车辆，钻机搬迁车次不可能减少，而且国内传统的钻机配套方式与国际上不同。国外钻机一般只保持基本配置，特殊情况再租用设备或者增加配置。例如2000m以浅的钻机一般配单泵，5000m钻机配双泵。其他辅助件如套管钳、钻井液处理设备和顶部驱动装置等都采用租赁方式。钻机固定配置设备较少有利于提高钻机的运移性。

②提高设备对环境条件的适应能力

提高我国钻井装备对环境条件，例如对低温环境和高温环境的适应能力，应是钻机总体设计追求的目标，而这正是目前我国装备的薄弱环节，也是影响装备可靠性的重要方面。

③设备应该适应当地的后勤保障条件

国家和地区不同，采用的标准也多有差异。为了适应国际市场的需要，也为了便于在国外取得配件供应，应该作出努力使产品能够适应不同的国际标准。例如管路连接和电器件连接都必须符合国际市场上的通用标准。在设备设计、材料试验、热处理、产品试验和质量管理等方面，也都必须按照国际标准规范自已的产品。

3、常规钻井装备的创新

在提高常规钻井装备经济实用性的基础上，要根据提高装备性能的需要有计划地发展新产品。

为了发展轻便钻机和小井眼钻井设备，需要开发较小功率而运移性好的钻井泵。例如北美市场很受欢迎的Dardner-Denver公司的三缸泵，性能良好，重量轻，特别适合与要求运移性高的钻机配套。

为了提高钻机的性能，需要开发高压大排量且运移性好的钻井泵。最近美国出现了功率达1500kW而质量不到5t的五缸泵。

为了改进绞车的控制性能而开发的盘式刹车，国外采用的是可以直接安装在滚筒轴端使用的气控制盘式刹车，其控制系统与钻机气控制系统同源，可以省去昂贵的液压控制系统，摩擦片的动、静摩擦系数相等，可以作为自动送钻系统的执行机构。

上述这些创新技术，值得我国借鉴，应该投入力量，认真 研究 发展。

关于钻井新技术新装备的发展

可以认为，工艺的进步归根结底在于装备的进步，而装备的进步又必须服从于工艺的进步。装备的发展是一项系统工程，需要各方面的相互配合才能实现。

4、新技术新装备的 研究

（1）关于喷射钻井

我国开展喷射钻井已有近20年历史，井底水功率已达到1.16kW/cm2（10马力/平方英寸）以上，有的甚至超过1.62kW/cm2（14马力 /平方英寸）,远远超过0.64kW/cm2（5.5马力/平方英寸），的所谓经典钻井理论规定值。但是在喷射钻井技术的应用中也出现了一些问题。一是国产钻井泵可靠性差，管汇耐压强度不够，使用中常出现故障；二是没有从综合经济效益出发考虑，在2000m以浅的井中使用喷射钻井技术，从而带来钻机总体设计不合理的弊端。

（2）关于设备的机械化和自动化

一般认为国外装备发展方向之一是机械化和自动化。笔者认为实现机械化和自动化，必须以提高装备的工艺性能为主要目标；必须以取得最大的经济效益为宗旨；必须以高度的可靠性为基础。

我国目前的工业基础还比较薄弱，产品的质量比较差，零部件越多的设备，其整体可靠性越差。如果片面追求机械化和自动化，可能会陷入困境。目前应该根据上述原则，主要发展一些与工艺进步有关的自动化检测仪表，例如可靠性高的钻井液池容积统计系统（PVT）和早期井涌探测仪等。

（3）关于顶部驱动装置

目前国产顶部驱动装置主要是满足国内需要。我国的主要油田是在陆上，因此降低重量，减小尺寸，发展轻便顶部驱动产品系列，应该是下一步发展的目标。与此同时，要学习国外对顶驱装置采用租赁这样一种节约投资的好方式。

（4）关于水平井技术

近来国外着重开发的旋转闭环钻井系统具有比马达控向系统更突出的优点，仅就其转盘控向系统〔2〕而言，就有诸多优点。例如，钻井效率高，可以避免使用马达控向系统时可能出现的事故，可以选用最适合地层的钻头，从而使钻井效率提高20%～30%；井眼清洗好，可减少卡钻事故；可以预测并易于控制井身轨迹；钻井成本低，等等。

（5）关于欠平衡压力钻井技术

由于钻井液对地层的污染常常掩盖了油气显示，导致勘探成功率的低下，所以各国都很重视欠平衡压力钻井技术的应用。我国也应该加强 研究 应用的力度。

欠平衡钻井技术的核心，一是要有优良的钻井液处理技术，二是要配备完善的井控装置。此外还要具备可靠的井涌探测仪表和高速钻井液加重设备。对井控装置的要求是：在控制环空压力的同时，可以继续钻进；在井液流动和关井的情况下都能够接卸钻柱；在压力下允许起下钻，以更换钻头或者井底钻具组合；在导流器发生故障时能够提供后备的环空井控能力；具有能够改变环空压力的设备，以使地面设备的额定工作压力不被超过；不依靠导流器系统能够实现放喷和压井；能够快速和安全地关井。

5、装备的革新以促进工艺进步为主要目标

以上述的高速五缸泵为例，这种泵不仅提高了钻机的运移性，而且降低了泵输出的压力脉冲幅度，从而有利于采集以压力脉冲方式传输的数据。又如用于配制钻井液的剪切泵是提高钻井液性能的设备。这些都是值得下力气发展的项目。

6、装备配套以获取最大经济效益为宗旨

装备应该努力实现钻井工艺的要求，以追求最大的经济效益为宗旨。例如，高压喷射钻井技术对于提高深井的钻井速度有明显的效果，钻井装备就应该满足这种钻井工艺的要求。对于2000m以浅的井，主要是通过缩短建井周期来获取最大经济效益，因此国外钻井承包商不实施高压喷射钻井，一般采用单泵钻进。这样，钻机运移性增强，操作人员减少，建井周期缩短，承包商得到的是最大的经济效益。

第二节 钻采装备新技术研发、应用情况

“十一五”期间，我国石油钻采装备制造业获得较大发展，产品品种和产量都有较大增加，产品结构和技术水平也有较大提高。最具代表性的成果是宝鸡石油机械有限公司研发制造了我国首台 12000m超深井钻机。该钻机采用国际最先进的全数字化交流变频控制技术，作业全部实现智能化控制。钻机的核心部件基本实现了国产化，拥有完全知识产权。该钻机的成功问世，把我国陆地深层和海洋深水油气田、大位移井及其他复杂超深油气藏的勘探开发水平提高到一个新的层次。该公司开发的人工岛7000m 环轨移动模块钻机也填补了国内空白。该钻机主模块开创了海洋钻机陆用化的先河，其弯道滑移技术属全球首创。此外，该公司开发的我国首套多功能海洋 3000m钻修井机可在海洋多功能船上为多个油气作业平台提供服务，标志着我国海洋石油钻采装备研制实现了新的突破。而长庆石油勘探局机械制造总厂开发的直升机吊装固控系统为亚洲第一套，世界第三套。

我国现已基本掌握国际先进的石油钻采设备制造技术，可以成套出口较先进的6000米以上变频驱动钻机和适应极地零下60摄氏度的车装钻机，出口地区主要是美国、加拿大和俄罗斯等经济发达和石油技术成熟的国家，产品技术含量和附加值高，经济效益好。

第三节 钻采装备国外技术发展现状

1、精悍化钻机催生效率质变

更小更紧凑的钻机结构，一直是各大石油公司致力于实现的发展构想，也是当今钻机技术发展的探索方向。作为钻井作业最重要的“重武器”，精悍化的钻机能够在适应传统钻机同等的工作环境的情况下，达到减少能耗、加快施工速度的目的，同时能够满足复杂作业环境，如海上油井、滩涂等对技术与精度的要求，使钻机的适应能力进一步提高，同时也降低了作业成本，实现经济效益优化。

在促进钻井系统精简效率化的方案中，壳牌公司提出了一系列完整的构想。壳牌开发了地表防喷器系统，该系统是能够在深水域及更加不稳定的海况中工作的海底高科技装置，使2至3代的钻机能够在需要4至5代钻机的条件下进行钻井作业，从而显著降低了隔水管的作业时间及巨大而复杂的常规海底防喷器组的安装，可以用小规模作业的钻井耗费实现深水钻井作业。

壳牌公司将无立管泥浆回收系统与地表防喷器结合构成海底隔离装置，使之在深水作业中实现比常规防喷器更加优化的效率与能力。目前该系统工作的最大水深是5000英尺（约1500米）、配合套管尺寸达到45英寸。壳牌公司已经在5个钻井平台的22口井使用了地表防喷器系统，累计水深已达到9400英尺。

同时，壳牌公司正在进行一种高端惯性头性钻机、钻井船的研发。该钻机结构相比传统钻机将更加紧凑，工作更有成效。而新型钻井船在建造和作业耗费远低于第五代钻井船的情况下，依然能够实现与第五代作业钻井船相当甚至更好的作业绩效。另一方面，该钻井船具有适应从热带到极地作业环境的能力，能大幅降低燃料消耗，节省作业时间。该钻井船使用罐头式钻井平台，节约井架的大量空间，可以用做准备工作、钻机配套设施的安放。这种钻井船集中体现了壳牌在钻井作业上轻捷精悍并高效的发展构想。

效率与成本一直是钻井技术 研究 人员致力于加以控制的因素。哈里伯顿公司推广的多分支井技术，适用于轻质原油水下装置、利润微薄的稠油开采、腐蚀性高温或超压油气藏等不同作业条件的多种项目开采，并且具有低风险及节省作业成本的特点。而套管钻井，被威德福公司定义为“挑战未来的先进技术”，通过将套管当作钻柱的方式，采用一个可钻碎的钻头钻进，达到目的深度之后把钻头留在井眼内，从而省略了起钻工序即可进行固井作业。使昂贵的钻机费用得以节省，建井成本全面降低，停钻时间也大大缩短。威德福公司也对钻井工作的灵活性进行了全方位的探索，该公司将恶劣环境定向设备与紧凑型测井系统相结合，使系统能够适应不同温度、不同作业环境、不同轨道面及不同压力状况下的钻井条件，进一步提高测井质量，构成灵活的传输方式流程。各大公司正通过不同方式推进技术革新，使钻机作业向轻质高效的方向不断发展。

2、自动化钻机促进智能生产

随着计算机、通讯及网络技术的广泛应用，钻井作业的自动化逐渐成为可能并持续发展。自动化钻机更高的智能水平，能够减少人工作业，提高钻井生产的精确性，还能保证生产的安全系数，提供成熟的一体化钻完井的解决方案，使钻井技术更加有价值地得到使用。

自动化是壳牌钻井发展的核心方向，而实时作业中心则是壳牌智能化发展的集成。壳牌钻井自动化智能化系统示意图清晰表明了壳牌如何将先进技术与远程监控相结合，从而实现钻井流程的自动化、智能化。

壳牌在其全球钻井业务中广泛推广了可控压钻井和机械比能优化的理念。其中比能优化技术能够计算出钻井时破岩的能量消耗，通过优化措施，使破岩能量消耗降到最低，实现最大钻井效率。这一技术可以降低人为偏好的影响，从而选择钻井最优方案，使钻井工序最大程度减少人为的干扰，也使时间得到最大程度的节约。

贝克休斯也广泛推行套管钻井和随钻扩眼技术，简化扩眼工具部件，减少钻井过程中的振动，从而提高钻井系统的可靠性。挪威NOV公司最新研发的海洋钻井升沉补偿技术中所包含的主动浪涌补偿绞车和主动浪涌补偿吊机，也大幅度提高了钻井工序的效率，减少钻井施工耗时，并提出了在海洋钻井中诸多困难的合理解决方案。

威德福公司对控制压力钻井技术进行了深度开发，并推广了特殊精确控制钻井。相比标准精确控压钻井，特殊精确控压钻井能更好地控制井筒内的当量循环密度，使其在更恶劣情况下仍小于破裂压力梯度，使泥浆比重低于孔隙压力梯度的情况下仍控制井筒内压力待于地层孔隙压力，从而消除泥浆比重过高对钻井精确性的影响。同时威德福还使用一整套控制压力钻井设备，最大限度的提高钻井的自动化水平，通过井涌自动检测和控制、精确测定地层孔隙压力、精确测定地层破裂压力梯度，使钻井工序对困难的检测与解决能力进一步提高，减少误差所带来的对能量与装备的损耗。

自动化生产所推进的智能化生产方式，是钻井施工的必然发展趋势，也是石油天然气工业发展的更高层次要求。对工作流程和结果误差率的控制，能使钻井生产变得更加可控，生产效率和HSE水平也得到显著增强。

3、人性化促进HSE水平提升

人工作业及高难度、高风险作业内容的比重，是衡量现代油气工业安全水平高低的重要标准。钻井作业的人性化是钻井生产自动化、智能化水平发展的必然结果，自动化技术水平能够缩减人工作业量，并最大程度规避高风险作业可能带来的对施工人员的人身伤害。

壳牌目前正极力推行的集成钻井优化方案，是通过自动化推动整体钻井工序人性化的典型之一。钻井自动化技术的引入和自身作业运作能力的提高，是集成优化方向的技术支持，而广泛且高素质的作业人员，是推动钻井集成的基础。加强人员素质培训，提高员工能力，能够加速实现钻井的效率优化和装备的自动化，而提供完善的培训教材和对职工角色与职责的重新定义，同时完善作业工具及医疗配备等措施，为系统的自动化发展提供支持之余，也带动了HSE整体水平的提高，使工作环境的卫生及安全条件更加完善，实现了人性化-自动智能化-效率化的激发式一体化发展，“把难活重活交给技术，把智力活简易活交给员工”的目标得以实现。

壳牌的实时作业中心，则实现了人与技术在钻井工序中的角色置换。实时作业中心在充分利用自动化技术、利用人工智能的力量在施工前线的同时，也让人类的决策与操控能力在后方得以充分发挥，同时也提高了施工安全系数，以远程操控的方式实现人与装备的互动，使人在钻井施工中处于更高的统领作用，达到与技术的一体化和谐运作。

其他国际石油公司，在推行人性化钻井生产方式方面，也进行了有益且具有突破性的探索。贝克休斯开发了实时随钻数据测量和处理系统，在下钻之前对井下钻井环境进行全面勘测，在提高钻井效率、减少无谓的钻头磨损之余，也将前期工作做充分，减少了可能的安全事故，并让作业人员尽可能远离可能出现危险的现场。

以效率为根，以人性为本。随着油气勘探环境的进一步复杂化，钻井装备与技术的更新换代也会由此不断加速，钻井工具的分工将会向着轻简化和自动化的方向进一步细化。而高度自动化的钻机，能够最大程度地减少人工作业的工作量与工作风险，从而实现以自动化促进效率化，以效率化提高人性化的发展构想。

第四节 钻采装备技术开发热点、难点 分析

我国石油钻采设备的重点是拓展国际市场。由于国产原油量不会有太大增长，而石油机械生产企业的生产能力却远远超过国内实际需求量，因此国内钻采设备生产企业必须寻求新的市场。

世界原油生产国特别是石油输出国，大多不具备石油装备的制造能力，长期依靠国际市场采购。美国一直是石油装备国际市场的主要占有者。西方国家的石油装备价格很高，不但一些亚非拉产油国在寻找替代的货源，一些西方的石油公司为了降低成本也在寻找替代的货源。一些用量较大的设备如井口装置、采油树、抽油机、潜油泵、石油工具、石油管材等都是我国成熟产品，近年来国际市场份额不断扩大。

尽管近年来中国石油和化工设备制造 行业 依靠自主创新，取得了长足的进步，但是和世界一流水平相比，我们的差距还很大。现在石油和化工设备制造 行业 高速发展，我国石油钻机智能化和质量水平有待提高。

此外，我国的钻机品种相对单一，缺乏特种钻机的设计和生产能力，物探、测井设备总体技术水平与国外产品还有差距。赵志明指出，为了掌握更多的具有自主知识产权的核心技术和拳头产品，石油钻采设备 行业 整体自主创新能力还需进一步提高。

第五节 钻采装备未来技术发展趋势

1、现代石油钻井装备技术发展趋势

世界石油钻井装备的技术发展趋势有以下六个方面：

（1）向机械化、自动化、智能化和遥控化方向发展，将在钻井实践中取得更大的经济效益，进一步提高钻井效率、降低钻井成本。计算机和微机将更加广泛地用于现代石油钻井装备，显示出更大的优越性。

（2）向适应深海、滩涂、沙漠、南（北）极、地震区、城市居民区等更困难地区以及更复杂地质与地层构造钻井的方向发展，具有更加广泛的适应性能。

（3）向高效、快速、节能降耗、提高经济效益、降低钻井成本方向发展，具有较好的经济性能。

（4）向高性能、高参数、高指标、高寿命、高安全、高可靠、高水平方向发展。

（5）向高功率、高耐压、高强度、大型化、大直径、大排量、耐低温、耐腐蚀方向发展，具有较合理的先进性能。

（6）向最大限度地满足现代钻井技术发展需要方向发展，具有很强的适应性能。

2、石油钻机技术发展动向

（1）智能石油钻机

英国Nottingham大学 研究 了智能石油钻机，利用智能系统实现钻井的计算机控制。智能

系统使用数据库储存的数据，产生一系列自动改进预测矩阵，以确定最优的钻井性能。智能石油钻机有最低钻井成本和最大机械钻速两种控制方式。最低钻井成本控制以成本方程式为依据，方程式中各项参数采用实时测量数据，计算机通过对钻井条件以及上述矩阵和成本方程式 分析 与计算之后，产生成本矩阵，推出最经济的钻井参数，指导钻井。

（2）微型小井眼石油钻机

瑞典、德国、英国、比利时、澳大利亚等国家均生产和应用微型小井眼石油钻机。与常规小型石油钻机相比较，用微型小井眼石油钻机钻小井眼井，可节约钻井成本50～75%，减少下套管成本13%，减少完井费用37%，减少占用井场面积达70%,减少拆装时间60%～70%。此

外，钻小井眼评价井还可减少建井费用达50%，全钻机的操作人员也较少，具有非常好的钻井经济效益。为此，近年来，微型小井眼石油钻机生产数量逐年增加，钻井数量也在增多，并取得了较好的经济效益。

（3）特深井石油钻机

美国、俄罗斯、德国和罗马尼亚等国家均生产和应用特深井石油钻机，钻井深度为15000m。近年来，德国研制了UTB-1 型特深井石油钻机，大钩载荷为8500kN，最大载荷为10500Kn，钻井深度为12000～14000m，井架高度为63m，底座高度为11.75m， 绞车最大

输入功率为2940kW，钻井速度可达30m/h，钻机总质量为2500t。该钻机具有以下特点：采

用遥控齿轮驱动绞车；采用自动移运与排放立根系统；利用逻辑系统控制钻井作业；配有各种先进的钻井测录仪表。具有钻井性能好、节约起下钻时间、机械钻速高、安全可靠、降低钻井成本、提高钻井经济效益、可以处理各种井下事故等优点。

（4）顶部驱动钻井系统

顶部驱动和侧部驱动钻井系统具有较好的钻井性能和经济效益，将成为定向井、丛式井和水平井钻井的较好技术装备，具有很大的发展前景。

（5）钻井自动化技术

自动送钻装置与盘式刹车一体化技术将会成为钻井自动化技术的一个重要组成部分，具

有更好的钻井质量与经济效益。全面最优化自动控制钻井将逐步应用，显示出更好的钻井性能和经济效益，将为钻高难度井和非垂直井提供更有利的条件。

（6）液压驱动石油钻机

挪威Maritime Hydralics公司利用本公司液压技术的特长， 研究 开发了液压驱动绞车、液压驱动转盘和液压驱动钻井泵，并组成了液压驱动石油钻机，具有各种技术经济指标先进、钻井性能好、经济效益显著等特点，今后将会有更大的技术发展。

（7）钻井机械化装备

钻井作业和起下钻作业以及下套管作业将向机械化、自动化、智能化和遥控化方向发展，

减轻体力劳动、作业准确安全可靠、没有事故。

3、井控装置技术发展动向

（1）实现井控装置控制系统的自动化、智能化，确保安全钻井。采用专家系统进行控制。

（2）进一步提高井控装置系统的安全可靠性，进一步简化结构与系统。

（3）井控装置向高压（137MPa）、大直径（762mm）、高温（177℃） 方向发展。

（4）采用高强度、抗腐蚀（H2S、CO2）新材料，进一步缩小井控装置尺寸，提高抗腐蚀能力。

（5） 研究 开发用于北极地区低温（-50℃） 环境使用的井控装置。

4、螺杆钻具技术发展动向

（1）带有旁通孔结构和空心转子的螺杆钻具，可以满足大井眼钻井的需要，要进一步提高螺杆钻具的使用寿命。

（2）闭式油润滑支承节具有较高的使用寿命，一般为150～200h，开式金属滚动轴承使用

寿命只有110～150h。

（3）带减速器低速大扭矩螺杆钻具将会有更大的技术发展，适用于钻非垂直井。

（4）采用聚晶金刚石轴承可以进一步提高轴承节的使用寿命，最高可达300h，节约成本50%。

（5）采用挠性万向节，使用寿命达250～400h，最高达720h，常规瓣型万向节寿命只有

300h。

5、涡轮钻具技术发展动向

（1）当钻具出现失效或卡钻时，配有安全锁紧装置和过滤器的涡轮钻具可将涡轮钻具外

壳、主轴和钻头锁紧成为一体，利用转盘驱动旋转、上下运动或进行其它作业。经过过滤器后的泥浆，其固相含量更少，大大提高涡轮钻具使用寿命。

（2）弯外壳定向井涡轮钻具采用挠性万向节，寿命较高，最高可达720h，一般涡轮钻具的转子与定子的使用寿命为600～800h。

（3）导向钻井用涡轮钻具将会有更大的技术发展。可节约钻井时间35%～40%，降低钻井

成本50%，具有更高的钻井经济效益。

（4）定向井用短涡轮钻具将会有更大的发展。

（5）涡轮钻具已经形成了三种类型：a.低速大扭矩涡轮钻具，例如带减速器的涡轮钻具等；b.中速大功率涡轮钻具，例如直井涡轮钻具等；c.中高速短涡轮钻具，例如定向井涡轮钻具等。

6、石油钻头技术发展动向

（1）采用大压缩量和特殊表面处理的橡胶密封圈，具有工作转速高和使用寿命长等优点。

（2）双重密封滚动轴承钻头可用于高转速钻井，与高转速井下动力钻具相配合钻井。

（3）采用人造聚晶金刚石制造钻头轴承，可以取消油脂润滑和密封，提高使用寿命。

（4）采用液氮冷处理不密封轴承钻头，可利用增加马氏体组织，提高轴承表面产生的压应力，延长轴承使用寿命达10～20%。

（5）研制与应用了各种结构和尺寸的加长喷嘴钻头，并在钻井实践中取得了显著效果。

（6）自激脉冲射流喷嘴钻头，提高机械钻速20%～50%，现场可以选装、不增加泵压，应用前景看好。

（7）密封滚动轴承钢齿钻头与同类常规钻头相比较，具有较高的钻井性能。

（8）采用计算机优化设计、可靠性设计的石油钻头，在齿型、齿圈布置、齿距、齿向布置以及保径措施等方面，都具有较高的先进性与合理性，将会进一步提高钻头的设计质量和钻头性能指标。
 

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