浅谈国内外石油钻井设备发展历程

【摘要】石油钻井技术、装备受受社会发展制约、科技条件制约。本文从油井发现到未来发展等几个时期油田钻井设备发展情况做了简要叙述。

【关键词】古老钻井方法 发展现状 趋势

1 世界古老油田钻井方法

油田取油的最初是人们是靠人工挖井的方法取油。接着人们使用冲击钻井法钻井，即在钻柱的下端接上坚硬的尖型工具冲击油地、沼泽或岩石，而后再用捞沙筒从液体底部取出岩屑，由于破碎岩石与打捞的物体不能同时进行，所以生产效率及低，加上不宜在多水地层和高压油层地区钻井工作，这就限制了这种方法的使用。随着人们生活的需要，这种钻井数量的增加和井深需求，人们就开始使用钻柱带动钻头旋转方式，对存有油岩进行连续破碎。岩石被破碎后产生的岩石屑靠循环泥浆携带到地面。这样，破碎岩石和清除岩屑就可以同时进行，大大提高了钻井和取油速度，这就是目前称做的旋转钻井法。

油田钻井最初是人工挖掘法，是最原始的钻井方式。该法为人类探索钻井机械揭开了原始序幕。它主要是靠人下井，凿开岩石再将岩石屑提出井后外运。这种钻井方式在一定时间内适应于盐井、油井等，但它有着速度缓慢、工期长、劳动量大等想象。并且井壁还易坍塌、井深导致人窒息、无生命保障等现象，所以使用不久被淘汰。由于生活的需要，人们思考着更新钻井方式，不久人们研究使用顿钻法。这里所谓顿钻法，是由设立木制碓架，运用杠杆原理，全用人力一脚脚蹬踩联接杆，使联接杆带动锉头而上下运动，又一寸寸向下挖深取油。随着科学技术的发展顿钻钻井法又有新的提高：顿钻钻井法又被冲击钻井法取代。该法用钢丝绳把顿钻钻头送到井底，钻进时上提钢丝绳使钻头离开井底，然后放开，让钻头自由上提下落冲击经底，将井底土层、岩石击碎，取油。顿钻的设备简单，有成本低，不污染油层等优点，但不能适应井深日益增加和复杂地层的钻探要求，则逐渐被旋转钻代替。

2 石油钻井装备的发展现状

钻井行业是一项投资巨大、风险又高的大工程，钻井设备是否优先直接影响着石油产量和石油质量、钻井速度、钻井安全以及钻井的经济效益。所以说石油钻井装备的研究是国内外石油大公司首先考虑的问题。目前椐不完全统计，我国石油钻井技术与国外先进技术相比，还有很大差距。主要是装备落后，为实现“十一五”乃至“十二五”钻井技术与装备的发展目标，掌握国内外钻井技术与装备发展动态，及时找出差距，尽快提高国内钻井技术与装备水平，尽量缩短与国外钻井技术与装备的水平，是使我国钻井技术与装备水平与国外钻井技术与装备水平缩短的必要条件。

2.1 石油钻机新的发展趋势

当前，国内、外各领域、各公司已经联合为一体，为各自的领域技术、装备探讨发展方向或发展趋势。在“十一五”期间石油钻机的发展为以下趋向：

（1）钻机品种趋向多样化、系列化、适宜化。因科技的发展，环境的需要，公司科研部门研制出适用于不同地区、不同区域、不同环境、不同条件、不同井深的各种石油钻机，实现了石油钻机的多样化，大幅度提高了钻机的适应能力，同时也扩大了钻机的作业范围与作业领域，提高了钻机的钻井效率。

（2）钻井技术先进化。通过“十五”、“十一五”科学技术的大力发展，钻井综合技术有了相当大的提高，目前通过“交流变频”“液压驱动”、“自动控制”以及“人工智能控制”等先进的钻井技术与装备水平，并随着计算机技术、通讯技术、网络技术的推广，钻井技术与钻井装备的机械化、自动化以及智能化改变了钻井的方式，使钻井效率得以提高。

（3）钻井技术与装备的设计趋于人性化。

2.2 交变频电驱动钻机

交流变频调速电驱动石油钻井机是具有现代化性能的钻井机械，其具有机械驱动钻井机和直流电驱动机无法比拟的优越条件。它的核心是采用了交流变频调速技术。比直流电驱动机械钻机具有多样化、性能好、可调节钻井机的钻井速度，是“十一五”期间石油钻井机最好的钻井驱动方式。它具有广阔的发展前景和相当大的生命力。同时也代表了石油钻井机将要发展的趋势。

美国、德国、加拿大、德国等几个发达的国家中的石油大公司都研发使用了这种“交变频电驱动钻机”。目前这种“交变频电驱动钻机”正向着大功率、系列化、多功能、正深度方向发展。

我国在“改革开放”以来，已经成功研发和成功使用已有十多年的“全数字交流变频电驱动钻井机”。且已形成系列了。特别是我国的宝鸡石油机械有限公司自己研发制作的我国第一台拥有自主知识产权的ZJ90DB型9000m超深井交流变频钻井机，曾获得五项专利授权。在我国石油钻装备史上具有里程碑的实际意义。

3 石油钻井装备发展趋势

着科学技术的发展，国内外石油钻井技术与装备也将有新的突破。首先是陆地石油钻井技术与装备将随着计算机技术的提高与普及，石油钻井技术与装备自动化以及智能化得以广泛应用。专家自动系统有待进一步应用与提高。陆地石油钻井技术与装备机械出现问题的机会将大大缩小和降低。其次科学技术人员将进一步落实“十”精神，开拓深水海洋石油钻井设备，如钻井隔水管系统、水下防喷器系统、水下采油树系统、水下集输系统等技术与装置都有待加强与提高。特别是海洋石油水下装置与各部分之间相互联系及其设计、加工难度的增大、控制技术将由电控液逐步发展为全部电控技术。

4 结束语

总之，纵观上面叙述全过程说明了，需要促进科学技术的发展，科学技术的发展又促进人民生活的提高，人民生活的提高也向更高的标准提出需要，又促进了科学技术的发展。油田装备将向着更高标准、更高需要、更高人性化方向发展。

参考文献

[1] 习玉光.国外油田工程.国外石油钻井设备发展现状与应用，2005（11）