石油鉆井裝備新技術

專題二石油鉆井裝備

新

技

術西南石油大學

郭昭學

一、自動化鉆井技術

人類在進入第21世紀之交時，石油鉆井系統(tǒng)正由機械化和科學化鉆井階段向半自動化再到自動化鉆井階段進展，這是發(fā)展大趨勢。1.自動化鉆井階段的關鍵技術由機械化和科學化鉆井階段發(fā)展到自動化鉆井階段的關鍵技術有六個方面，它們是鉆井重大革命的里程碑和標志。通訊網(wǎng)絡

電子鉆柱

智能鉆井自動化鉆井

信息

軟件智能站

1地質導向鉆井

旋鉆導向

閉環(huán)鉆井

地質惡劣

地理

環(huán)境自動化裝備頂驅

智

能鐵鉆工

井

架機械手井控自動送鉆無

級

變

速

電驅

鉆機密閉循環(huán)2009.11

鉆桿接卸管理系統(tǒng)

特殊工藝井

復雜結構井超深井、深井海洋深水鉆井21.1鉆機和裝備的智能化、自動化：

①自動給進（送鉆）：從19世紀60年代就開始研究，1935年Westing

house公司第一個自動送鉆專利，20世紀40年代氣動送鉆控制，1955年有了第一個液壓動力水龍頭和水力卷揚機，有恒鉆壓模式、恒給進（鉆速）模式、智能優(yōu)化模式；②剎車系統(tǒng)：離合（盤式/帶式）片，比例控制電磁剎車等；3

③井口鐵鉆工（Iron

Roughneck）：“三吊一卡”機械化；

④井口－二層臺的井架（管架）機械手：起下立根（鉆柱）拉入/推出—扣/摘；

⑤循環(huán)系統(tǒng)—固控系統(tǒng)：全自動監(jiān)控密閉循環(huán)—凈化系統(tǒng)；

⑥井控－防噴及應急系統(tǒng)：井口裝置、防噴器組、電液井控（可控硅、音頻聲控）、節(jié)流管匯系統(tǒng)；

自動化石油鉆機都是“機電儀計”一體的智能化、信息化、自動化鉆機，具有完善的性能，集先進性、可靠性、適應性（惡劣環(huán)境與地質條件）和經(jīng)濟性于一體。主要產(chǎn)品有：

①德國Prostar-2000型自動化鉆機（鉆深7000m）是當代水平較高的，已商業(yè)化應用；

⑦頂驅系統(tǒng)：20世紀70年代Brown公司開發(fā)了電驅水龍頭，現(xiàn)在以美Varco公司生產(chǎn)的TDS系列為最好，可以不開轉盤而用頂驅鉆進，例如荷蘭市區(qū)作業(yè)等；

⑧信息與數(shù)據(jù)采集、處理、決策、貯存、傳輸、通訊、管理等功能的軟硬件裝備；

⑨海洋：半潛式/浮式鉆井平臺及其專用裝備；

⑩鉆具、管具、鉆頭等的相應進展。

②美國NSCO及Apache、Pool等公司生產(chǎn)的A10-32型等自動化鉆機（鉆深6100m）；

③英國S&R公司生產(chǎn)的RD-D型自動化鉆機（鉆深6100m）；

④挪威、法國等也研制了中深井用自動化鉆機；

⑤我國寶石廠生產(chǎn)的ZJ70、ZJ90鉆機及廣漢生產(chǎn)的鉆機也都在向自動化鉆機進展。41.2隨鉆測量與地質導向鉆井技術①1979年首次應用了MWD。被譽之為：MWD

isthe

eye

of

drilling。是把鉆后有線測量及傳輸井下參數(shù)的方法改變?yōu)殡S鉆無線測量及傳輸?shù)姆椒ǎS鉆測量是一個重大進步。無線傳輸方法主要有泥漿脈沖法和電磁波法。但它們目前仍有很多缺點：傳輸參數(shù)數(shù)目少、傳輸速率低（10bps±）、傳輸距離小（應用井深?。┮约把h(huán)流體性能受限等。1.3

旋轉導向鉆井與隨鉆測控制傳貯技術

從20世紀90年代初國際上就開始研究旋轉導向鉆井工具及其系統(tǒng)（RSS）。1990～1995德國首先研究和成功應用了世界上第一個自動垂直旋轉鉆井系統(tǒng)（VDS）,鉆成了井深為9101m的KTB井。90年代中期，斯倫貝謝（Slb）等多家大公司先后研究成功了PD等系列RST/RSS。它能在一趟鉆井中完成造斜、增斜、穩(wěn)斜、降斜及準確控制三維井身軌跡的作用，在北海Watch

farm等油田鉆成了井深12200多米的超大位移井。②從20世紀90年代中期起，相繼研發(fā)應用了LWD、PWD、IWD、NRWD等，形成了隨鉆地質導向鉆井和隨鉆工程服務技術，適應了復雜地質與環(huán)境條件下鉆復雜結構井、特殊工藝井實時處理井下復雜情況和不確定性難題，以及實時控制三維井身軌跡入窗中靶等高難技術的要求。而SWD還能探測鉆頭前方地層參數(shù)，起到了“車前燈、探照燈”作用。RSS被譽為“對地鉆井導彈與制導技術”，“是人類繼實現(xiàn)空間和水域制導技術之后的又一個重要里程碑”。第21世紀之交國際上又提出了“PV”等鉆垂直井工具（我國克拉2氣田和四川黑池1井以日服務費高達1.5萬美元租用“PV”）。RSS還成功地應用于小尺寸油管（98.4～114mm）的過油管側鉆和套管鉆進。RSS本身并依靠RSS的相關技術取得了鉆井技術的持續(xù)突破。wired

Intellipipe）和106bps（光纖式智能鉆桿1.5610，Intellipipe

with

fibre

optic

cables），最大已達1.56*106

bps。智能油管用光纖為主。

5

1.4電子/智能

鉆柱技術

美國Grant公司研制的智能鉆桿用銅導線輸送電能，可以根據(jù)井下硬件用電量大小的要求來確定輸電功率的大小。智能鉆柱的數(shù)據(jù)傳

輸

速

率

可

達

104bps

（

電

導

鉆

桿

ElectricDrillpipe）、105bps（導線式智能鉆桿，

6智能鉆柱系統(tǒng)在井下采用分布式傳感器短節(jié)，將微處理器分別安裝在傳感器內部，然后通過耦合元件將微處理器信號耦合到電力線上，從而傳輸?shù)降孛鎮(zhèn)鞲衅?。該系統(tǒng)采用傳輸直流電，如井下硬件需用交流電，可在井下硬件上增設逆變器DC/AC。軌

井斜角、方位角、工跡

具面角、井斜變化率、方位變化率等井下執(zhí)行系統(tǒng)A/D轉

換換

··算標

··定

1.5最優(yōu)化鉆井與智能SOD集成技術

這套工作可以概括為“模型－預測值－指令”的實時閉環(huán)鉆進系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。下圖為智能SOD總體結構設計方案。

地面

測量地面信息處理、監(jiān)控、可視化、決策系統(tǒng)井下數(shù)

井下數(shù)據(jù)據(jù)監(jiān)測

信號處理

格式變換

低頻濾波

付立葉變換

計算轉換

集成平均值

量化分級

校

··正

EPROM

存

儲

器

(井

下

存

儲

)智

能

鉆

柱

信號下傳井下測

數(shù)統(tǒng)

地

電阻率、近鉆頭電阻

質

率、自然伽馬、方位

參

密度、補償中子密度

數(shù)

、中子孔隙度、聲波

參量

鉆

井底鉆壓、井底轉速

進

、井底扭矩、井底溫系

參

度、井底壓力、鉆桿

數(shù)

內壓等

評

鉆柱彎矩、鉆柱振動

價

、鉆柱扭振、鉆頭磨

參

損、井徑、機械鉆速

數(shù)

等

智能鉆頭

導向工具

電動鉆具

綜合錄井

泥漿錄井隨鉆實時確定地

質條件導向控制決策分析及可視化控制BHA、導向工具、鉆頭力學行為

分析隨鉆動態(tài)診斷與預報鉆井復雜情

況鉆井過程優(yōu)化決

策和智能決策

信號上傳智

能

鉆

柱

數(shù)據(jù)庫

知識庫

專家系統(tǒng)決策控制指令

1.6信息、網(wǎng)絡與遠程自動化鉆井

信息技術和網(wǎng)絡技術以及通信技術是自動化鉆井的重要組成部分。令人高興的是：2004.11.19

Slb與M/D

Totco合作自劍橋Slb研究中心（SCR）在網(wǎng)上發(fā)送變泵排量的遙控指令達8000Km遠程遙控著橫跨大西洋的德州Cameron試驗中心的鉆機成功地執(zhí)行命令，第一次實現(xiàn)了遠程自動化鉆井作業(yè)，這是重大的創(chuàng)新。

6

二、石油鉆機

20世紀90年代末以來，隨著石油天然氣勘探

開發(fā)技術的發(fā)展，石油裝備技術與新產(chǎn)品開發(fā)引

起世界各國的高度重視。各石油公司依靠科技進

步與創(chuàng)新，采用先進科學技術發(fā)展新的石油裝

備，提高了石油天然氣設備在適應性、可靠性、

品種多樣化、集成化、自動化、智能化等方面的

總體水平。同時加大發(fā)展先進石油裝備的投資力

度，使石油天然氣裝備技術得到快速發(fā)展。

1、交流變頻調速電驅動石油鉆機

交流變頻調速電驅動石油鉆機（AC-GTO-AC石油鉆機）是國外新發(fā)展起來的一種先進的電動石油鉆機，它與機械驅動石油鉆機和直流電驅動石油鉆機（AC-SCR-DC石油鉆機）相比，具有調速范圍寬，絞車、轉盤可實現(xiàn)無級變速，可大大簡化鉆機的機械結構，提高鉆機的提升能力和處理事故的能力。

7

石油鉆井設備是石油天然氣勘探開發(fā)所需的核心設備。20世紀90年代末以來，國外在電驅動鉆機、小井眼石油鉆機、套管石油鉆機、液壓石油鉆機、交流變頻石油鉆機、連續(xù)軟管石油鉆機、激光石油鉆機、自動化石油鉆機及鉆井泵、固控設備、井控設備、井下動力鉆具、頂部驅動鉆井設備、閉環(huán)鉆井配套檢測控制設備、石油鉆頭與工具等方面有較大的發(fā)展。

此外，這種鉆機還具有電機體積小，

價格便宜，安裝、拆卸、搬遷方便等突出

的特點。專家認為這種新型石油鉆機是現(xiàn)

代高新技術與石油鉆井機械的有機結合，

具有強大的生命力，是當代石油鉆機的發(fā)

展趨勢。2、激光石油鉆機的問世，將使21世4、套管鉆機套管鉆井技術是一種全紀的石油天然氣鉆井發(fā)生革命性變革，其最大優(yōu)點是：可大幅度降低鉆井成本，提高機械鉆速，改善井控，減少鉆機平均工作天數(shù)，減少鉆頭磨損和起下鉆時間，實現(xiàn)井眼軌跡的精確控制。

3、連續(xù)軟管石油鉆機從90年代初進行工業(yè)應用以來一直保持著強勁的發(fā)展勢頭，鉆井數(shù)量逐年增加，美國、加拿大是應用軟管鉆井技術鉆井最多、最活躍的國家。

5、小井眼石油鉆機

小井眼鉆井技術在降低油氣勘探和開發(fā)成本、提高經(jīng)濟效益、減輕環(huán)境污染等方面比常規(guī)鉆井具有十分突出的優(yōu)越性，加之原來一起困擾小井眼鉆井技術發(fā)展的錄井、機械鉆速、采油、鉆壓等技術障礙已被解決，因此瑞典、英國、美國、加拿大等國的數(shù)家石油公司都積極研制小井眼石油鉆機。

8新的鉆井工藝技術，被譽為是21世紀的前沿鉆井技術之一。與套管鉆井工藝相配套的套管鉆機取消了常規(guī)的鉆桿，用套管代替鉆桿進行鉆井，它可大量節(jié)省鉆井器材，縮短鉆井和完井時間，大大減少鉆井費用，其經(jīng)濟效益十分顯著，將是未來鉆井工程的一個重要發(fā)展方向，有著廣泛的應用前景。套管鉆機隨著套管鉆井工藝技術的完善和推廣，必將會得到進一步的發(fā)展。三、我國石油鉆機技術的

現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（一）我國石油鉆機技術發(fā)展現(xiàn)狀（一）我國石油鉆機技術發(fā)展現(xiàn)狀

1、鉆機的鉆深能力滿足了我國目前勘探開發(fā)

工作的普遍需要。目前我國已形成已成為全球最大的鉆機制造國。我國石油鉆機技術及制造能力的發(fā)展為我國石油工業(yè)實施低成本戰(zhàn)略，參與國際市場競爭及保證我國石油安全奠定了良好的基礎。

2007年11月20日，我國首臺1.2萬米特深井石油鉆

機在中國石油寶雞石油機械成功下線出廠，在中石

化川科一井正式投入使用。是目前全球最先進的陸

上超深井鉆機，其主要技術指標均比此前全球僅有

的一臺美國產(chǎn)12000米鉆機先進。這臺鉆機能在55攝

氏度高溫的赤道和零下40攝氏度的極地環(huán)境下正常

工作，并能根據(jù)工況自動加減速、剎車、報警，使

鉆井作業(yè)的智能化水平和安全系數(shù)大大提高。

12000米鉆機負荷超大等一系列難題，對設計思

路、加工工藝和金屬材等方面提出了挑戰(zhàn)。這個廠

對12000米鉆機技術擁有完全知識產(chǎn)權。

縱觀石油勘探史，鉆機每一次升級都會帶來勘探

的新發(fā)現(xiàn)。在我國，1200米、3200米機型成為主打

鉆機時，發(fā)現(xiàn)了大慶、勝利、遼河等油田；5000米

鉆機投產(chǎn)后，發(fā)現(xiàn)了吐哈鄯善油田、四川廣安氣

田；7000米鉆機登場，又有塔里木、大慶徐家圍子

等一批油氣田被先后發(fā)現(xiàn)。

12000米鉆機的誕生，將為石油地質家神往已久的我國超深層油氣勘探開發(fā)，提供有力的裝備保障。

9

我國石油鉆機制造廠已先后開發(fā)了

鉆深能力達1000米至12000米的各型鉆

機，滿足了目前我國石油工業(yè)勘探開發(fā)

工作的普遍需要，并且已批量出口。

（一）我國石油鉆機技術發(fā)展現(xiàn)狀

2、鉆機的移運性能基本滿足了高移運性或不

同作業(yè)區(qū)域的要求。

在鉆機的移運性上，常規(guī)陸地鉆機的設計已引入模塊化設計理念，減少了對現(xiàn)場起吊設備的要求，減少了運輸車次。此外還開發(fā)了2000米到4000米車裝鉆機，1000米到5000米拖掛鉆機，進一步提高了鉆機的移運性能，實現(xiàn)了產(chǎn)品的集成化或模塊化安裝及運輸，滿足了丘陵、戈壁、沙漠等特殊地區(qū)作業(yè)的需要。特別是4000米和5000米拖掛鉆機，正為我國鉆井工程服務參與國際市場競爭發(fā)揮重要作用。10

（一）我國石油鉆機技術發(fā)展現(xiàn)狀3、鉆機的傳動技術達到國外同類產(chǎn)品先進水平。

我國已開發(fā)了機械傳動、直流電傳動、交流變頻

電傳動、機電復合傳動及交、直流電復合傳動鉆機。

交流變頻電傳動鉆機代表了我國石油鉆機技術的最高

水平，它應用了交流變頻調速技術，使絞車、轉盤、

泥漿泵都實現(xiàn)了無級調速。由于調速范圍大，絞車設

計為單軸，經(jīng)減速箱驅動。體積小，質量輕，故障

少，可實現(xiàn)極低速及恒扭矩輸出，還可實現(xiàn)數(shù)控恒鉆

壓自動送鉆。其司鉆控制系統(tǒng)控制精確，操作簡單，

使司鉆擺脫了繁重的體力勞動。我國生產(chǎn)交流變頻電

驅動鉆機數(shù)量為全球之最。

（一）我國石油鉆機技術發(fā)展現(xiàn)狀

1991年至1995年，蘭州石油化工機器廠為惠州21

－1平臺提供了ZJ45鉆機（5“鉆桿），為惠州26－1、

32－2、32－3平臺提供了ZJ32鉆機（5”鉆桿）。2004

年，寶石機械分別向惠州19－2、19－3平臺提供了

7000米直流電驅動鉆機，向春曉項目提供了7000米直

流電驅動鉆機，2005年向南堡35－2平臺提供了5000

米直流電驅動鉆機和番禺30－1平臺的7000米直流電

驅動鉆機。

（一）我國石油鉆機技術發(fā)展現(xiàn)狀

4、海洋鉆機已能基本滿足我國海洋鉆井的需要。

海洋鉆機多數(shù)選配與陸地相同的石油鉆機并按

海上作業(yè)的要求加以模塊化，其適于海上作業(yè)的程

度體現(xiàn)了整個鉆機的技術水平。我國制造廠從二十

世紀90年代起向國內海洋平臺提供成套鉆井設備。

（一）我國石油鉆機技術發(fā)展現(xiàn)狀

5、盤式剎車得到了普遍應用

我國從二十世紀九十年代開始研制盤式剎車。目前該種剎車已得到普遍應用，約85%的鉆機都配備了盤式剎車。該種剎車的應用徹底降低了司鉆的勞動強度，提高了作業(yè)過程的安全性，利用盤式剎車可實現(xiàn)恒鉆壓自動送鉆，提高送鉆的均勻性，減小鉆壓波動，提高機械鉆速。11

（一）我國石油鉆機技術發(fā)展現(xiàn)狀

6、頂部驅動鉆井裝置已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)

上世紀九十年代，中國石油勘探開發(fā)研究院機械所與寶雞石油機械廠（現(xiàn)寶石機械的母體）合作研制成功4500kN頂部驅動鉆井裝置，使我國成為世界上能生產(chǎn)頂部驅動鉆井裝置的第五個國家。目前，石油勘探開發(fā)研究院機械所已和北京石油機械廠合作實現(xiàn)了4500kN交流變頻頂驅裝置的產(chǎn)業(yè)化，6750kN交流變頻頂部驅動鉆井裝置樣機也已研制成功。同時，寶石機械的4500kN交流變頻頂部驅動鉆井裝置生產(chǎn)出來樣機。

（二）我國石油鉆機整體技術與國外的差距

1、大型拖掛鉆機還沒出樣機

拖掛鉆機的主要優(yōu)點是移運性好，搬家車次少、時間短，節(jié)約成本，適于在沙漠、平坦地區(qū)作業(yè)，特別是在沙漠地區(qū)，如用陸上常規(guī)鉆機打井，其運輸將成為主要問題。我國拖掛鉆機最大鉆深能力為5000米，而在美國，7000米拖掛鉆機的技術已很成熟，顯然我國拖掛鉆機滿足不了工程技術服務隊伍開拓國際市場的需要，中石油集團長城鉆井公司急需大型拖掛鉆機出國服務。

（一）我國石油鉆機技術發(fā)展現(xiàn)狀

總之，我國現(xiàn)有石油鉆機的技術總體上接近或甚至國外同類產(chǎn)品的先進水平。目前，基本可以滿足國內勘探開發(fā)工作的一般性需要。但是，行業(yè)的整體技術與國外的差距也是不可忽視的。這些差距導致我國石油鉆機已滿足不了我國工程技術服務開拓國際市場的需要，更滿足不了我國石油工業(yè)實施新的鉆井技術的需要。

（二）我國石油鉆機整體技術與國外的差距

2、極地鉆機存在巨大差距

極地鉆機是指適于在－40℃以下低溫地區(qū)作業(yè)的

鉆機。目前寶石機械研究其結構件、天車、游吊系統(tǒng)

及電氣元件等技術，難度較大，研究工作已取得了一

定的成果。在美國、意大利及俄羅斯，極地鉆機的技

術已很成熟，其鉆機分別在美國阿拉斯加、冰島及俄

羅斯等寒冷地區(qū)作業(yè)。滿足15000米鉆機的配套要求。

12（二）我國石油鉆機整體技術與國外的差距

3、連續(xù)管鉆機的研究才剛起步

連續(xù)管鉆機是通過注入頭向井中下入連續(xù)管，

利用井下動力鉆具鉆井的鉆機。連續(xù)管鉆井作業(yè)適

合于在地面條件受限制的地區(qū)或海上平臺鉆井和過

油管鉆井，特別適用于小井眼鉆井、欠平衡鉆井、

和水平井及大位移井鉆井。（二）我國石油鉆機整體技術與國外的差距

4、鉆機配套設備不能滿足目前鉆機的配套要求和

技術發(fā)展的需要。

我國大鉤、水龍頭最大靜載荷只能達到4500kN，且產(chǎn)能不足，滿足不了自己配套的要求，轉盤最大開口直徑只能達到952mm（37

1/2＂），只能為7000米鉆機配套。美國National

Oilwell

Varco公司的大鉤、水龍頭的最大靜載已達到10000kN，轉盤最大開口直徑也達到1537mm（60

1/2＂）[3]，可

（二）我國石油鉆機整體技術與國外的差距

（續(xù)）

在國外連續(xù)管鉆井已應用到油氣勘探開發(fā)的各個領域，已投入使用的連續(xù)管鉆機已達800多臺。1997年全世界用連續(xù)管鉆機約600余臺，至2003年底共鉆了約7000口井。美國在2003年以后每年用小井眼連續(xù)管技術鉆2萬口淺層開發(fā)井、100口油藏數(shù)據(jù)監(jiān)測井、3000口淺層重入井、100口深層勘探井，而在我國寶石機械正在進行方案調研攻關。

（二）我國石油鉆機整體技術與國外的差距

5、鉆桿自動排放系統(tǒng)尚處于空白

鉆桿自動排放系統(tǒng)可避免現(xiàn)場作業(yè)人員上井架二層臺排管作業(yè)，減輕工人勞動強度，減少事故風險。這項技術在我國尚處于空白，而在美國和意大利都是成熟技術，可按客戶的要求配置在不同的鉆機上。13

（二）我國石油鉆機整體技術與國外的差距

6、液缸升降式液壓鉆機尚處于空白

液壓缸升降式液壓鉆機沒有常規(guī)鉆機的絞車、轉盤和井架。它利用頂驅裝置旋轉鉆柱，利用液壓油缸進行鉆柱的提升和下放，并可進行自動送鉆。該種鉆機在我國尚處于空白，并且也沒有開展研究工作。

（二）我國石油鉆機整體技術與國外的差距

（續(xù)）

挪威在上世紀90年代末已將該種液壓鉆機用于海洋鉆井船，鉆深能力達到10058米，意大利Drillmec公司也于1994年開發(fā)成功升降式液壓鉆機，其HH300型最大提升能力為2720kN，各型液壓鉆機已生產(chǎn)30余臺，訂單累計已達50余臺。產(chǎn)品表現(xiàn)出良好的性能。使用該鉆機一個井隊只需15人，遠低于我國目前平均人數(shù)49人。

（三）石油鉆機發(fā)展趨勢

石油鉆機的技術發(fā)展趨勢

取決于市場需求導向14由交流變頻

泥漿泵由直流電驅動1、交流變頻和直流電復合驅動將是主要傳動方式

傳動方案

絞車、轉盤調整范圍大優(yōu)點

比單純交流電驅動經(jīng)濟

可實現(xiàn)數(shù)字化、自智能化控制

可實現(xiàn)主電機和獨立電機數(shù)控恒鉆壓自動送鉆

電驅動2、兩檔交流變頻傳動絞車將倍受用戶歡迎

通過變頻電機驅動兩檔變速箱再驅動絞車，

低檔作為事故檔，高檔用于提升、下放鉆柱，可

提高鉤速。7000米交流變頻鉆機的鉤速可由原來

1.27m/s提高到1.7m/s。

節(jié)能效果好3、排管自動化

隨著我國出國服務鉆機的不斷增多及鉆

機外銷市場的擴大，配套鉆桿自動排放系統(tǒng)

勢在必行，我們必須抓緊開發(fā)，以提高我國

石油鉆機和鉆井工程技術服務的競爭能力。154、液壓鉆機將是發(fā)展主要趨勢之一5、連續(xù)管鉆機有很好的市場前景可減輕重量，結構簡單，鉆機沒有絞車和井架

特別適合于小井眼鉆井、欠平衡鉆井、水平

易實現(xiàn)自動化

人工節(jié)約三分之二，一個鉆井隊只要15人，

而我國鉆井隊平均人數(shù)為49人6、極寒冷地區(qū)呼喚低溫鉆機（極地鉆機）

要求鉆機適于零下40℃工作環(huán)境，零下60℃存放環(huán)境。北美、俄羅斯及我國大慶、新疆地區(qū)都需要。井鉆井和大位移鉆井，由于鉆井成本低，在北美地區(qū)供不應求。國外使用達800多臺，相當于中石油2005年鉆機臺數(shù)總和。該鉆機研制難度大，宜走中外合作開發(fā)之路。7、鉆機向能力更強、功率更大方向發(fā)展

鉆井發(fā)展的趨勢是打深、打快，水平井、大位移井作業(yè)不斷增多，海上勘探開發(fā)將加快新的要求鉆機的鉆深能力更強、配備功率更大。勝利、塔里木地區(qū)及海上需要較多的9000米鉆機和12000米鉆機。8、中小型鉆機車裝化，大型鉆機拖掛化、模塊化

4000米以下的鉆機以車裝為主；5000米、7000米鉆機設計為拖掛結構，以適于平坦、沙漠、戈壁地區(qū)需要，提高搬家速度，同時大型鉆機設計為模塊化，以適應快速搬家要求。

四、泥漿循環(huán)系統(tǒng)

泥漿循環(huán)系統(tǒng)中，核心是鉆井液固相控制，它是鉆井工藝技術的重要組成部分，固相控制的好壞直接影響鉆井液的性能，進而影響鉆井工程的質量，所以鉆井工作者都十分重視鉆井液固相控制。

現(xiàn)代鉆井液固相控制技術的內容主要包括固控設備和固控工藝兩大部分，其中固控設備的性能和質量是固相控制技術的關鍵。固控設備主要有振動篩，除氣器，除砂器，除泥器和離心機等，這些設備根據(jù)鉆井工程的需要可選配成鉆井液固相控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中各種設備都能有效地工作，才能保證固相控制的整體效果。

16近幾年來，國內外鉆井液固控技術有很大的發(fā)展，主要表現(xiàn)在設備的更新改進，類型的增加和設備性能質量的提高，國外有的公司或廠家還根據(jù)鉆井工程的需要研制了一些專用固控設備。在固相控制工藝方面，國外特別注重設備的優(yōu)化組合應用，設備的使用效果評價分析，并開發(fā)了鉆井液固相控制專家系統(tǒng)。國外的固控設備水平以美國的BRANDT、SWACO等公司為代表，它們的產(chǎn)品類型繁多，質量和性能享譽世界。17

目前，國外的固控設備除了性能良好，工作穩(wěn)定和壽命長之外，還有一個顯著的特點，就是設備類型的標準化、系列化和專用化。根據(jù)不同的工況條件和工作環(huán)境，選用不同的設備或設備配置，這就大大適應和方便了鉆井工程的要求，大大提高了各種條件下的固相控制效益。

（2）進一步提高固控設備材料和配套使用的通用設備（例如電動機）的質量及加工工藝水平。

（3）解決國內固控系統(tǒng)的設備配置比較單調的問題，研制一些特殊類型的固控設備，例如用于海洋鉆井的環(huán)保型專用固控設備等，豐富我國固控設備的類型，適應各種鉆井條件的要求。

（4）要特別重視固控系統(tǒng)設備的優(yōu)化配置和整個固控系統(tǒng)的效率評價，研制開發(fā)適合多種工況的多功能固控配套系統(tǒng)，進一步推動我國固相控制工藝技術的發(fā)展，更好地