① 用在海上石油鑽井平台柴油發電機組的配置要求，普通生活配套，非鑽機用，跪求這方面資料
按用電負載的功率選型就可以了，放20%餘量。
② 石油鑽井現場用什麼供電方式
有條件的，高壓線路供電，沒有條件的，井隊自帶柴油發電機發電
③ 石油工人的重型武器——石油鑽機
石油鑽井的專用機械設備稱為石油鑽機。當今世界各國廣泛採用旋轉鑽井方法，要求鑽機有一套可旋轉、提升井下鑽具，並維持鑽井液循環的設備。現代石油鑽機主要包括：提升（絞車）、旋轉（轉盤）、循環（鑽井泵）三個主要系統，此外，還要有動力（大馬力柴油機組）、發電（柴油發電機組）、傳動（減速箱、變矩器）、控制（空氣壓縮機、氣瓶、氣開關等）和油、氣、水等輔助設施，以及鑽井液循環系統、鑽井井控裝置和固控裝置等。石油鑽機大都在平原、山地、沙漠、沼澤、海洋工作，自然環境條件惡劣（風、沙、雨、雪等），又需不斷流動搬遷，要有很強的適應能力和高度的運移搬遷性能。
我國自行研製的ZJ-70D鑽機
近年來，我國自行研製的ZJ-70D型鑽機是以柴油發電機組作為動力機，採用可控硅—直流電動機驅動的石油鑽機，鑽井深度（使用φ114mm鑽桿）為7000米，最大提升重量450噸，絞車額定功率1470千瓦，配備兩台總功率為2352千瓦的鑽井泵，井架底座高度達到9米，鑽機井架為低位（地面）安裝，利用絞車自身動力整體起立井架，鑽機的設計、製造和性能指標均已達到當今的國際水平。目前，世界上最大的石油鑽機為美國製造的超深井電驅動鑽機，理論鑽井深度可達16000米，最大提升重量為1000噸以上。
④ 石油鑽井現場的電壓等級是多高
幾乎上都是600V的，一般來說城鎮附近用的是網電，沙漠等偏遠地區用的是柴油機發電的。
⑤ 鑽探設備常用電氣的種類
在地勘鑽探施工中,鑽探設備常用電氣的種類主要有電動機、發電機、低壓電器及輸電導線等。
(一)電動機
電動機是一種將電能轉換為機械能,輸出機械轉矩的動力設備。
地勘鑽探施工用電動機多為三相鼠籠式非同步電動機。盡管它的型號很多,但其基本構造和工作原理都大致相同。
1.三相非同步電動機的基本構造
三相非同步電動機屬於交流電動機。
三相鼠籠式非同步電動機主要由定子和轉子兩個基本部分組成(圖4-1)。定子是電動機的靜止部件,作用是輸入功率帶動轉子旋轉;轉子是電動機的旋轉部件,作用是輸出機械轉矩。
圖4-1 鼠籠式電動機的各個部件
1—端蓋;2—定子;3—定子繞組;4—轉子;5—風扇;6—風扇罩;7—接線盒
三相非同步電動機的定子是由機座、定子鐵心和三相繞組等組成。機座通常由鑄鐵或鑄鋼製成,機座內裝有用0.5mm厚、表面絕緣的硅鋼片疊制而成的筒形鐵心,鐵心內圓上沖有均勻分布的平行槽口(圖4-2)。定子鐵心是電動機的磁路部分。
圖4-2 三相非同步電動機的定子
三相非同步電動機的定子繞組中由三相對稱繞組組成,按一定空間角度依次嵌放在定子槽內,並與鐵心絕緣,是電動機電路部分。三相定子繞組的3個始端U1、V1、W1和3個末端U2、V2、W2,都從機座上的接線盒內引出,並按電動機銘牌上的說明接成星形(Y形)或三角形(△形)(圖4-3)。
圖4-3 三相繞組的連接
三相非同步電動機的轉子分為鼠籠式扣繞線式兩種,都由轉軸、轉子鐵心和轉子繞組組成其作用是輸出機械轉矩。轉子鐵心由相互絕緣的硅鋼片疊壓固定在轉軸上,呈圓柱形。在轉子鐵心的外圓周上沖有均勻分布的溝槽,用來嵌放轉子繞組。轉子沖片如圖4-4a所示。鼠籠式轉子繞組是在溝槽內嵌放銅條或鋁條,並在兩端與金屬短路環(稱為端環)焊接而成,其形狀與鼠籠相似,所以稱為鼠籠式轉子(圖4-4b)。100kW以下鼠籠式電動機的特子通常用熔化的鋁澆鑄在溝槽內製成,稱為鑄鋁轉子。在澆鑄的同時,把轉子端環和冷卻電動機用的扇葉也一起用鋁鑄成(圖4-4c)。
圖4-4 三相非同步電動機的轉子結構
圖4-5 繞線式轉子繞組
繞線式轉子繞組與定子繞組形式相似(圖4-5)。嵌放在轉子鐵心溝槽內的對稱三相繞組通常末端接在一起,呈星形連接,三個始端分別與固定在轉軸上的彼此絕緣的三個銅環連接。三相電源經外加變阻器通過電刷與滑環的接觸,跟轉子繞組接通,以便電動機啟動(圖4-6)。繞線式三相非同步電動機具有良好的啟動性能,適用於需重載下啟動,且啟動頻繁的生產機械。
圖4-6 繞線式電動機啟動電路
1—繞組;2—滑環;3—軸;4—電刷;5—變阻器
2.三相非同步電動機的工作原理
三相非同步電動機的定子繞組中通入對稱三相電流後,就會在電動機內部產生一個與三相電流的相序方向一致的旋轉磁場。這時,靜止的轉子導體與旋轉磁場之間存在相對運動,切割磁感線而產生感應電動勢,轉子繞組中就有感應電流通過。載流的轉子導體受到旋轉磁場的電磁力作用,相對轉軸產電磁轉矩.使轉子按旋轉磁場方向轉動,其轉速n略小於旋轉磁場的轉速n0,所以稱為「非同步」電動機。
為了更好地理解三相非同步電動機的工作原理和掌握旋轉磁場轉速n0的計算,我們需要進一步分析旋轉磁場的產生情況。
最簡單的三相非同步電動機的定子繞組(圖4-7),每相繞組只有一個線圈,當三相繞組接成星形並與三相對稱電源相接後,三相繞組中就有三相對稱電流通過,即
地勘鑽探工：基礎知識
地勘鑽探工：基礎知識
地勘鑽探工：基礎知識
其波形圖如圖4-8所示。
圖4-7 三相非同步電動機最簡單的定子繞組
圖4-8 三相電流的波形圖
正弦電流通過每相繞組,都要產生一個按正弦規律變化的磁場。為了確定某一時刻繞組中的電流方向及所產生的磁場方向,我們規定:三相交流電在正半周時(電流為正值),電流由繞組始端流入,末端流出。電流流入端用「
當t=0時,由三相電流波形圖可知,IU=0,表示U相繞組無電流,不產生磁場;IV＜0,表示V相繞組電流由末端V2流向始端V1;IW＞0,表示W 相繞組電流由始端W1。流向末端W2。由安培定則可以判定,這一時刻由三個線圈電流所產生的合成磁場(圖4-9a),它在空間形成二極磁場(磁場數P=1),上為S極,下為N極。
當t=T/6時,IU＞0,表示U相繞組電流由U1端流向U2;IV＜0,表示V相繞組電流由V2端流向V1端;IW=0,表示W相繞組無電流。由安培定則確定的合成磁場方向與t=0時相比較,在空間順時針方向轉了60°(圖4-9b)。
用同樣的分析方法可得當t=T/3時,合成磁場又比t=T/6時刻向前轉過了(圖4-9c)。當t=T/2時,合成磁場比t=T/3時刻又轉過了空間角。同樣可以分析出三相交流電後半個周期在定子中產生合成磁場的情況。
通過上述分析我們可以得出結論:對稱三相交流電IU、IV、IW分別通入定子三相繞組時,會產生一個隨時間變化的旋轉磁場。定子每相繞組只有一個線圈時,產生二極旋轉磁場,當正弦交流電的電角度變化360°時,二極旋轉磁場在空間也正好旋轉360°,即磁極對數P=1時,旋轉磁場與正弦電流同步變化。對工頻交流電來說,旋轉磁場每秒鍾在空間旋轉50周。以r/min為單位,旋轉磁場的轉速n0=50×60=3000r/min。若交流電的頻率為f,則旋轉磁場的轉速n0=60f。
圖4-9 三相非同步電動機的旋轉磁場
如果定子的每相繞組由兩個線圈串聯而成,則各繞組的始端之間相差60°,通入對稱三相交流電後產生4個磁極(磁極對數P=2),稱為四極電動機。同理可知,若定子每相繞組由3個線圈串聯而成,則各繞組始端之間相差40°,能產生3對磁極(P=3),稱為六極電動機。
用分析二極旋轉磁場的同樣方法可以得出結論:當磁極對數P=2時,交流電變化一周,旋轉磁場只轉動二分之一周;當磁極對數P=3時,交流電變化一周,旋轉磁場只轉動三分之一周。由此類推,磁極對數為P的電動機(2P極電動機),交流電每變化一周,旋轉磁場只轉動P分之一周。當交流電頻率為f、磁極對數為P時,旋轉磁場的轉速n0=60f/P,單位是r/min。
如改變通入定子繞組中任意兩相交流電的相序後,旋轉磁場就反向,三相非同步電動機就隨之反轉。
旋轉磁場的轉速n0與轉子轉速n的差稱為轉差,轉差與同步轉速的比值稱為非同步電動機的轉差率,用字母S表示:
地勘鑽探工：基礎知識
轉差率是非同步電動機的重要參數,可以表明非同步電動機的轉速。電動機啟動瞬間,轉速n=0,此時轉差率最大,S=1。當非同步電動機空載時.轉子轉速n接近於同步轉速n0,此時轉差率最小,S→0。所以轉差率的變化范圍為
0＜S≤1
三相非同步電動機在額定負載下運轉時,轉差率一般為3%～6%左右。
由公式
由上述公式可知,三相非同步電動機調速的方法有3種:
(1)變頻調速
連續改變電源頻率f,可實現非同步電動機的無極平滑調速。以前由於變頻設備復雜、昂貴,極少採用變頻調速。近年來,隨著晶閘管變流技術的發展,使非同步電動機的變頻調速方法逐漸被應用。
(2)變極調速
製造多速電動機時,設計了不同的磁極對數,通過改變定子繞組的接法來改變磁極對數,使電動機得到不同的轉速,以滿足工作需求。變極調速一般適用於鼠籠式非同步電動機。
(3)變轉差率調速
通常適用於繞線式電動機。在繞線式電動機的轉子電路中,接入一個調速變阻器,通過改變電阻的大小,就可以實現平滑調速。
(二)發電機
發電機是一種將機械能轉換為電能的旋轉機械。
地勘鑽探施工用發電機有直流照明發電機、單相交流照明發電機和三相交流發電機組等種類。直流照明發電機、單相交流照明發電機主要用於鑽探施工現場工作照明;三相交流發電機組主要用作鑽探施工設備的驅動動力源。
(三)低壓電器
低壓電器通常是指工作在交流電壓小於1200V、直流電壓小於1500V的電路中起控制、保護和調節作用的電器設備。
地勘鑽探施工機械所用電器多為低壓電器。按照電器在控制系統中的作用可分為控制電器和保護電器兩類。
1.低壓控制電器
低壓控制電器是用來控制電動機啟動和停止的電器。它包括開關、接觸器和按鈕等電器,如閘刀、鐵殼開關、磁力啟動器、自耦減壓啟動器、接觸器等都屬於控制電器。
(1)開關
開關通常是用手動來操縱,對電路進行接通或斷開的一種控制電器。
1)閘刀開關。閘刀開關是一種手動的配電電器,主要用於低壓電源(電壓在500V以下)的隔離開關。其外形結構及符號如圖4-10所示。閘刀開關的結構簡單,通常由瓷底座、靜插座、熔絲接頭、閘刀、出線端等構成。其極數有雙極和三極兩種,每種又有單擲與雙擲之分。閘刀開關通常是用來作為電源的引入開關,與熔斷器(熔絲)組合的閘刀開關稱為負荷開關,可用來啟動5.5kW以下的三相非同步電動機。常用膠蓋瓷底刀開關的額定電壓為380V,額定電流有15A、30A和60A等。應當注意,在安裝閘刀開關時電源進線應接在靜插座(刀座)上,負載則接在可動刀片下熔絲的另一端。這樣,斷開電源的時候裸露在外的閘刀就不會帶電。
圖4-10 閘刀開關的結構及符號
1—帶瓷手柄的閘刀;2—靜插座;3—瓷底座;4—出線端;5—熔絲;6—膠蓋
2)組合開關。組合開關又名轉換開關,也是一種手動的配電電器。除用作電源的引入開關外,還被用來直接控制小容量電動機及控制局部照明電路等,其外形結構及符號如圖4-11所示。組合開關的結構比較緊湊,其實質是一種具有多觸點、多位置的刀開關,有單極、雙極、三極和四極等幾種。
3)鐵殼開關。鐵殼開關主要由刀開關、瓷插式熔斷器、操作機構和鐵殼構成。在手柄轉軸與底座之間裝有速斷彈簧並用鉤子扣在轉軸上。當扳動手柄分閘或合閘時,開始U形閘刀並不移動,只拉伸彈簧儲備能量。當轉軸轉到一定角度後,彈簧力使U形閘刀片快速從夾座拉開或將刀片迅速嵌入夾座,電弧被很快熄滅,以保證用電安全。鐵殼上裝有鏈鎖裝置,確保箱蓋打開時不能合閘(圖4-12)。常用的型號為HH系列,額定電壓440V,額定電流有15A、30A、60A、100A及200A等。
圖4-11 組合開關的結構圖及符號
圖4-12 鐵殼開關
l—閘刀;2—夾座;3—熔斷器;4—速斷彈簧;5—轉軸;6—手柄
4)自動空氣開關。又稱自動空氣斷路器,當電路發生短路、過載等故障時,能夠自動切斷電路,有效的保護電氣設備。常用的DZ520型自動空氣開關如圖4-13所示。
圖4-13 DZ5-20型自動空氣開關
1—按鈕;2—電磁脫扣器;3—自由脫扣器;4—動觸頭;5—靜觸頭;6—接線柱;7—熱脫扣器
(2)按鈕
按鈕又稱按鈕開關,簡稱按鈕,是一種手動控制電器。通常用於控制電路中,與接觸器等其他電器相配合來控制電路的通、斷。
按鈕一般由按鈕帽、復位彈簧、橋式動觸點、靜觸點和外殼組成。其外形結構及符號如圖4-14所示。
圖4-14 按鈕結構圖及符號
按鈕的種類很多,根據其觸點結構的不同可分為常閉按鈕(常用作停車)、常開按鈕(常用作啟動)和復合按鈕(常開、常閉組合的按鈕)等。
復合按鈕的動作原理是:按下按鈕,常閉觸點先斷開,常開觸點後閉合;松開按鈕,常開觸點先恢復斷開,常閉觸點後恢復閉合,這就是按鈕的自動復位功能。
(3)交流接觸器
交流接觸器是利用電磁力與彈簧彈力相配合而動作的一種自動開關。它不僅可用來頻繁地通、斷主電路,而且還有低壓釋放保護功能。故交流接觸器是電力拖動自動控制系統中最重要的控制電器之一,其外形結構及符號如圖4-15所示。
交流接觸器主要由電磁系統和觸點系統兩大部分組成。電磁系統由吸引線圈、靜鐵心(下)和動鐵心(也叫作銜鐵)(上)組成,為了減少鐵損,鐵心用硅鋼片疊成。觸點系統由靜觸點和動觸點組成,觸點必須接觸良好,工作可靠,常用銀或銀合金製成。觸點分為主觸點和輔助觸點兩類,主觸點接觸面積較大,並有滅弧裝置,故能通過大電流,常用以通、斷主電路。輔助觸點額定電流較小(一般不超過5A),常用來通、斷電流較小的控制迴路。
圖4-15 交流接觸器結構圖及符號
交流接觸器的工作原理是:當線圈通電時(俗稱線圈得電),鐵心產生電磁力,銜鐵被吸合,與銜鐵連接在一起的觸點系統動作,常閉觸點斷開,常開觸點閉合;當線圈斷電時(俗稱線圈失電),電磁力消失,銜鐵在支撐彈簧的作用下彈起,帶動各觸點恢復常態。
2.低壓保護電器
低壓保護電器是用來保護電源、非同步電動機和其他用電器的電器。包括:熔斷器、熱繼電器等。
(1)熔斷器
熔斷器是用來保護電源的電器。它的類型有插入式、螺旋式和管式幾種,其結構及符號如圖4-16所示。
圖4-16 常用熔斷器的結構及符號
熔斷器俗稱保險絲,是一種簡單而有效的保護電器。其主要部件是用高電阻率低熔點的鉛錫合金或低電阻率高熔點的銀銅合金做成的熔體,使用時將其串接在被保護的電路中。在正常工作情況下,相當於一根導線,熔斷器不會熔斷;一旦電路發生短路故障或嚴重過載而使電路電流增大時,熔體(熔絲或熔片)就會因為過熱而熔斷,自動切斷電路,起到保護線路及線路上設備的作用。
熔斷器的主要元件是保險線,一般是由低熔點的鉛錫合金(鉛95%,錫5%)製作的不同直徑的熔絲。在大電流電路中採用銅、銀等做成的薄片,為了安全,熔體多數裝在各種式樣的絕緣殼內,從而組成熔斷器。常用的熔斷器有插入式和螺旋式兩種,即RCIA系列(額定電壓380V)和RLI系列(額定電壓500V)。熔斷電流與線徑的關系如表4-1所示。
表4-1 部分鉛銻熔絲額定電流和熔斷電流表
(2)熱繼電器
熱繼電器是利用電流的熱效應而使觸頭動作的一種自動保護電器。常用來做電動機的過載保護和缺相保護。其結構及符號如圖4-17所示。
圖4-17 熱繼電器的結構及符號
熱繼電器主要由發熱元件、雙金屬片、動作機構、觸點、復位按鈕和電流整定裝置等幾部分組成。發熱元件是一段電阻不太大的電阻片(或電阻絲),串接在電動機的主電路中;其常閉觸點串接在控制電路中,當電動機正常工作時,熱繼電器不動作。如果電動機過載或缺相,流過發熱元件的電流超過允許值一定時間後,發熱元件的溫度升高,雙金屬片(由兩層熱膨脹系數不同的金屬片經熱軋黏合而成)因受熱向上彎曲過多而脫扣,杠桿在彈簧的作用下逆時針旋轉,推動絕緣拉桿右移使常閉觸點斷開,控制電路失電,接觸器線圈斷電,斷開電動機的主電路而起到保護作用。
由於熱繼電器中雙金屬片的熱慣性大,不可能瞬間動作,因此熱繼電器只能作過載保護而不能用作短路保護。當然也正是因為這個熱慣性,電動機在啟動或短時過載時熱繼電器不會動作,避免了電動機的誤動作。
綜上所述,雖然熔斷器和熱繼電器都是保護電器,但是它們的保護作用是各不相同的。熔斷器用作短路保護,只有在嚴重過載時才能作過載保護;而熱繼電器由於它的熱慣性,只能作電動機或線路的過載保護,絕對不能用來作為短路保護。
(四)輸電導線
1.常用的電導線規格
常用的電導線為鋁線和銅線兩種。硬圓銅制單線的規格如表4-2所示。鋁絞線和鋼芯鋁絞線的規格如表4-3所示,硬銅絞線的規格如表4-4所示。
表4-2 TY型硬圓銅單線的規格
表4-3 鋁絞線和鋼芯鋁絞線的規格
續表
表4-4 TJ型硬銅絞線的規格
2.電導線規格的選擇
選擇導線時,可先按導線的允許電流,機械強度進行預選,再驗算末端電壓損失是否超過允許值,若超過應加大導線截面再行驗算。導線截面也可以先根據允許的電壓損失決定,然後再根據導線的允許電流和機械強度驗算。幾種常用鋁線的每千米千瓦的電壓損失百分率如表4-5所示。
表4-5 380V三相架空線路單位電壓損失
各種導線在380V電壓下各容量電機在不同的送電距離下,一般可選用的導線規格如表4-6所示和表4-7所示。
從表4-7所示中還可以直接查出應選用的LJ-25型鋁線。
表4-6 銅導線的選擇
表4-7 鋁導線的選擇
⑥ 石油鑽井40dbt鑽機功率是多少
你說的是石油鑽井用的40D電動或柴油動力的鑽機吧。
這主要取決於所配置的電動馬達的功率或者柴油機的功率。
往往看該套鑽機的整體匹配度，也就是主要針對4000米深的配置，還是4500米深的井的配置。
⑦ 石油鑽機的8大部分組成是哪些，主要的工作原理和設備構成
石油鑽機是指用來進行石油與天然氣勘探、開發的成套鑽井設備，它包括：動力系統、傳動系統、起升系統、壓縮空氣源及氣動控制系統、儀器儀表及檢測系統、鑽井液循環及凈化系統、供電系統、液壓系統、井口工具。
石油鑽機的型式多樣，可分為:驅動型式、傳動型式、移運方式。
按驅動型式分為:柴油機驅動、電驅動、液壓驅動。其中電驅動又分為:交流電驅動、直流電驅動、交流變頻電驅動。
按傳動型式分為:鏈條傳動、V帶傳動、齒輪傳動。
按移運方式分為:塊裝式、自行式、拖掛式。
⑧ 石油鑽井技術
《中國國土資源報》2007年1月29日3版刊登了「新型地質導向鑽井系統研製成功」的消息。這套系統由3個子系統組成：新型正脈沖無線隨鑽測斜系統、測傳馬達及無線接收系統、地面信息處理與決策系統。它具有測量、傳輸和導向三大功能。在研製過程中連續進行了4次地質導向鑽井實驗和鑽水平井的工業化應用，取得成功。這一成果的取得標志著我國在定向鑽井技術上取得重大突破。
2.3.1.1 地質導向鑽井技術
地質導向鑽井技術是20世紀90年代發展起來的前沿鑽井技術，其核心是用隨鑽定向測量數據和隨鑽地層評價測井數據以人機對話方式來控制井眼軌跡。與普通的定向鑽井技術不同之處是，它以井下實際地質特徵來確定和控制井眼軌跡，而不是按預先設計的井眼軌跡進行鑽井。地質導向鑽井技術能使井眼軌跡避開地層界面和地層流體界面始終位於產層內，從而可以精確地控制井下鑽具命中最佳地質目標。實現地質導向鑽井的幾項關鍵技術是隨鑽測量、隨鑽測井技術，旋轉導向閉環控制系統等。
隨鑽測量（MWD）的兩項基本任務是測量井斜和鑽井方位，其井下部分主要由探管、脈沖器、動力短節（或電池筒）和井底鑽壓短節組成，探管內包含各種感測器，如井斜、方位、溫度、震動感測器等。探管內的微處理器對各種感測器傳來的信號進行放大並處理，將其轉換成十進制，再轉換成二進制數碼，並按事先設定好的編碼順序把所有數據排列好。脈沖器用來傳輸脈沖信號，並接受地面指令。它是實現地面與井下雙向通訊並將井下資料實時傳輸到地面的唯一通道。井下動力部分有鋰電池或渦輪發電機兩種，其作用是為井下各種感測器和電子元件供電。井底鑽壓短節用於測定井底鑽壓和井底扭矩。
隨鑽測井系統（LWD）是當代石油鑽井最新技術之一。Schlumberger公司生產的雙補償電阻率儀CDR和雙補償中子密度儀CDN兩種測井系統代表了當今隨鑽測井系統的最高水平。CDR和CDN可以單獨使用也可以兩項一起與MWD聯合使用。LWD的CDR系統用電磁波傳送信息，整套系統安裝在一特製的無磁鑽鋌或短節內。該系統主要包括電池筒、伽馬感測器、電導率測量總成和探管。它主要測量並實時傳輸地層的伽馬曲線和深、淺電阻率曲線。對這些曲線進行分析，可以馬上判斷出地層的岩性並在一定程度上判斷地層流體的類型。LWD的CDN系統用來測量地層密度曲線和中子孔隙度曲線。利用這兩種曲線可以進一步鑒定地層岩性，判斷地層的孔隙度、地層流體的性質和地層的滲透率。
旋轉導向鑽井系統（Steerable Rotary Drilling System）或旋轉閉環系統（Rotary Closed Loop System，RCLS）。常規定向鑽井技術使用導向彎外殼馬達控制鑽井方向施工定向井。鑽進時，導向馬達以「滑行」和「旋轉」兩種模式運轉。滑行模式用來改變井的方位和井斜，旋轉模式用來沿固定方向鑽進。其缺點是用滑行模式鑽進時，機械鑽速只有旋轉模式鑽進時的50%，不僅鑽進效率低，而且鑽頭選擇受到限制，井眼凈化效果及井眼質量也差。旋轉導向閉環鑽井系統完全避免了上述缺點。旋轉導向鑽井系統的研製成功使定向井鑽井軌跡的控制從藉助起下鑽時人工更換鑽具彎接頭和工具面向角來改變方位角和頂角的階段，進入到利用電、液或泥漿脈沖信號從地面隨時改變方位角和頂角的階段。從而使定向井鑽井進入了真正的導向鑽井方式。在定向井鑽井技術發展過程中，如果說井下鑽井馬達的問世和應用使定向鑽井成為現實的話，那麼可轉向井下鑽井馬達的問世和應用則大大提高了井眼的控制能力和自動化水平並減少了提下鑽次數。旋轉導向鑽井系統鑽井軌跡控制機理和閉環系統如圖2.5所示。
目前從事旋轉導向鑽井系統研製的公司有：Amoco、Camco、Baker Hughes Inteq、Cambridge Drilling Automation以及DDD Stabilizers等。這些公司的旋轉導向閉環鑽井系統按定向方法又可分為自動動力定向和人工定向。自動動力定向一般由確定鑽具前進方向的測量儀表、動力源和調節鑽具方向的執行機構組成。人工定向系統定向類似於導向馬達定向方法，需要在每次連接鑽桿時進行定向。兩種定向系統的定向控制原理都是通過給鑽頭施加直接或間接側向力使鑽頭傾斜來實現的（圖2.6）。按具體的導向方式又可劃分為推靠式和指向式兩種。地質導向鑽井技術使水平鑽井、大位移鑽井、分支井鑽井得到廣泛應用。大位移井鑽井技術和多分支井鑽井技術代表了水平鑽井技術的最新成果水平。
圖2.5 旋轉導向閉環系統
（1）水平井鑽井技術
目前，國外水平鑽井技術已發展成為一項常規技術。美國的水平井技術成功率已達90%～95%。用於水平井鑽進的井下動力鑽具近年來取得了長足進步，大功率串聯馬達及加長馬達、轉彎靈活的鉸接式馬達以及用於地質導向鑽井的儀表化馬達相繼研製成功並投入使用。為滿足所有導向鑽具和中曲率半徑造斜鑽具的要求，使用調角度的馬達彎外殼取代了原來的固定彎外殼；為獲得更好的定向測量，用非磁性馬達取代了磁性馬達。研製了耐磨損、抗沖擊的新型水平井鑽頭。
圖2.6 旋轉導向鑽井系統定向軌跡控制原理
（2）大位移井鑽井技術
大位移井通常是指水平位移與井的垂深之比（HD/TVD）≥2的井。大位移井頂角≥86°時稱為大位移水平井。HD/TVD≥3的井稱為高水垂比大位移井。大位移井鑽井技術是定向井、水平井、深井、超深井鑽井技術的綜合集成應用。現代高新鑽井技術，隨鑽測井技術（LWD）、旋轉導向鑽井系統（SRD）、隨鑽環空壓力測量（PWD）等在大位移井鑽井過程中的集成應用，代表了當今世界鑽井技術的一個高峰。目前世界上鑽成水平位移最大的大位移井，水平位移達到10728m，斜深達11287m，該記錄是BP阿莫科公司於1999年在英國Wytch Farm油田M-16井中創造的（圖2.7所示）。三維多目標大位移井也有成功的例子。如挪威Gullfalks油田B29大位移井，就是將原計劃用2口井開發該油田西部和北部油藏的方案改為一口井開采方案後鑽成的。為了鑽成這口井，制定了一套能夠鑽達所有目標並最大限度地減少摩阻和扭矩的鑽井設計方案。根據該方案，把2630m長的水平井段鑽到7500m深度，穿過6個目標區，總的方位角變化量達160°。
圖2.7 M-16井井身軌跡
我國從1996年12月開始，先後在南海東部海域油田進行了大位移井開發試驗，截至2005年底，已成功鑽成21口大位移井，其中高水垂比大位移井5口。為開發西江24-1含油構造實施的8口大位移井，其井深均超過8600m，水平位移都超過了7300m，水垂比均大於2.6，其中西江24-3-A4井水平位移達到了8063m，創造了當時（1997年）的大位移井世界紀錄。大位移井鑽井涉及的關鍵技術有很多，國內外目前研究的熱點問題包括：鑽井設備的適應性和綜合運用能力、大斜度（大於80°）長裸眼鑽進過程中井眼穩定和水平段延伸極限的理論分析與計算、大位移井鑽井鑽具摩擦阻力/扭矩的計算和減阻、成井過程中套管下入難度大及套管磨損嚴重等。此外大位移井鑽井過程中的測量和定向控制、最優的井身剖面（結構）設計、鑽柱設計、鑽井液性能選擇及井眼凈化、泥漿固控、定向鑽井優化、測量、鑽柱振動等問題也處在不斷探索研究之中。
（3）分支井鑽井技術
多分支井鑽井技術產生於20世紀70年代，並於90年代隨著中、小曲率半徑水平定向井鑽進技術的發展逐漸成熟起來。多分支井鑽井是水平井技術的集成發展。多分支井是指在一個主井眼（直井、定向井、水平井）中鑽出若干進入油（氣）藏的分支井眼。其主要優點是能夠進一步擴大井眼同油氣層的接觸面積、減小各向異性的影響、降低水錐水串、降低鑽井成本，而且可以分層開采。目前，全世界已鑽成上千口分支井，最多的有10個分支。多分支井可以從一個井眼中獲得最大的總水平位移，在相同或不同方向上鑽穿不同深度的多層油氣層。多分支井井眼較短，大部分是尾管和裸眼完井，而且一般為砂岩油藏。
多分支井最早是從簡單的套管段銑開窗側鑽、裸眼完井開始的。因其存在無法重入各個分支井和無法解決井壁坍塌等問題，後經不斷研究探索，1993年以來預開窗側鑽分支井、固井回接至主井筒套管技術得到推廣應用。該技術具有主井筒與分支井筒間的機械連接性、水力完整性和選擇重入性，能夠滿足鑽井、固井、測井、試油、注水、油層改造、修井和分層開採的要求。目前，國外常用的多分支系統主要有：非重入多分支系統（NAMLS），雙管柱多分支系統（DSMLS），分支重入系統（LRS），分支回接系統（LTBS）。目前國外主要採用4種方式鑽多分支井：①開窗側鑽；②預設窗口；③裸眼側鑽；④井下分支系統（Down Hole Splitter System）。
2.3.1.2 連續管鑽井（CTD）技術
連續管鑽井技術又叫柔性鑽桿鑽井技術。開始於20世紀60年代，最早研製和試用這一技術鑽井的有法國、美國和匈牙利。早期法國連續管鑽進技術最先進，1966年投入工業性試驗，70年代就研製出各種連續管鑽機，重點用於海洋鑽進。當時法國製造的連續管單根長度達到550m。美國、匈牙利製造的連續管和法國的類型基本相同，單根長度只有20～30m。
早期研製的連續管有兩種形式。一種是供孔底電鑽使用，由4層組成，最內層為橡膠或橡膠金屬軟管的心管，孔底電機動力線就埋設在心管內；心管外是用2層鋼絲和橡膠貼合而成的防爆層；再外層是鋼絲骨架層，用於承受拉力和扭矩；最外層是防護膠層，其作用是防水並保護鋼絲。另一種是供孔底渦輪鑽具使用的，因不需要埋設動力電纜，其結構要比第一種簡單得多。第四屆國際石油會議之後，美國等西方國家把注意力集中在發展小井眼井上，限制了無桿電鑽的發展。連續管鑽井技術的研究也放慢了腳步。我國於20世紀70年代曾開展無桿電鑽和連續管鑽井技術的研究。勘探所與青島橡膠六廠合作研製的多種規格的柔性鑽桿，經過單項性能試驗後，於1975年初步用於渦輪鑽。1978年12月成功用於海上柔性鑽桿孔底電鑽，並建造了我國第一台柔桿鑽機鑽探船。1979～1984年勘探所聯合清華大學電力工程系、青島橡膠六廠研究所和北京地質局修配廠共同研製了DRD-65型柔管鑽機和柔性鑽桿。DRD-65型柔管鑽機主要有柔性鑽桿、Φ146mm潛孔電鑽、鑽塔、柔桿絞車及波浪補償器、泥漿泵、電控系統和液控系統等部分組成。研製的柔性鑽桿主要由橡膠、橡膠布層、鋼絲繩及動力線組成。拉力由柔桿中的鋼絲骨架層承擔，鋼絲繩為0.7mm×7股，直徑2.1mm，每根拉力不小於4350N，總數為134根，計算拉力為500kN，試驗拉力為360kN。鑽進過程中，柔性鑽桿起的作用為：起下鑽具、承受反扭矩、引導沖洗液進入孔底、通過設於柔性鑽桿壁內的電纜向孔底電鑽輸送電力驅動潛孔電鑽運轉、向地表傳送井底鑽井參數等。
柔性鑽桿性能參數為：內徑32mm；抗扭矩不小於1030N·m；外徑85～90mm；單位質量13kg/m；抗內壓（工作壓力）40kg/cm2，曲率半徑不大於0.75m，抗外壓不小於10kg/cm2；彎曲度：兩彎曲形成的夾角不大於120°；額定拉力1000kN；柔桿內埋設動力導線3組，每組15mm2，信號線二根；柔桿單根長度為40、80m兩種規格。
Φ146mm型柔桿鑽機由Φ127mm電動機、減速器、液壓平衡器和減震器組成。動力是潛孔電鑽，它直接帶動鑽頭潛入孔底鑽井。Φ146mm孔底電鑽是外通水式，通水間隙寬5mm，通水橫斷面積為2055mm2。
與常規鑽井技術相比，連續管鑽井應用於石油鑽探具有以下優點：欠平衡鑽井時比常規鑽井更安全；因省去了提下鑽作業程序，可大大節省鑽井輔助時間，縮短作業周期；連續管鑽井技術為孔底動力電鑽的發展及孔底鑽進參數的測量提供了方便條件；在製作連續管時，電纜及測井信號線就事先埋設在連續管壁內，因此也可以說連續管本身就是以鋼絲為骨架的電纜，通過它可以很方便地向孔底動力電鑽輸送電力，也可以很方便地實現地面與孔底的信息傳遞；因不需擰卸鑽桿，因此在鑽進及提下鑽過程中可以始終保持沖洗液循環，對保持井壁穩定、減少孔內事故意義重大；海上鑽探時，可以補償海浪對鑽井船的漂移影響；避免了回轉鑽桿柱的功率損失，可以提高能量利用率，深孔鑽進時效果更明顯。正是由於連續管鑽井技術有上述優點，加之油田勘探需要以及相關基礎工業技術的發展為連續管技術提供了進一步發展的條件，在經過了一段時間的沉寂之後，20世紀80年代末90年代初，連續管鑽井技術又呈現出飛速發展之勢。其油田勘探工作量年增長量達到20%。連續管鑽井技術研究應用進展情況簡述如下。
1）數據和動力傳輸熱塑復合連續管研製成功。這種連續管是由殼牌國際勘探公司與航空開發公司於1999年在熱塑復合連續管基礎上開始研製的。它由熱塑襯管和纏繞在外面的碳或玻璃熱塑復合層組成。中層含有3根銅質導線、導線被玻璃復合層隔開。碳復合層的作用是提供強度、剛度和電屏蔽。玻璃復合層的作用是保證強度和電隔離。最外層是保護層。這種連續管可載荷1.5kV電壓，輸出功率20kW，傳輸距離可達7km，耐溫150℃。每根連續管之間用一種特製接頭進行連接。接頭由一個鋼制的內金屬部件和管子端部的金屬環組成。這種連續管主要用於潛孔電鑽鑽井。新研製的數據和動力傳輸連續管改變了過去用潛孔電鑽鑽井時，電纜在連續管內孔輸送電力影響沖洗液循環的缺點。
2）井下鑽具和鑽具組合取得新進展。XL技術公司研製成功一種連續管鑽井的電動井下鑽具組合。該鑽具組合主要由電動馬達、壓力感測器、溫度感測器和震動感測器組成。適用於3.75in井眼的電動井下馬達已交付使用。下一步設想是把這種新型電動馬達用於一種新的閉環鑽井系統。這種電動井下鑽具組合具有許多優點：不用鑽井液作為動力介質，對鑽井液性能沒有特殊要求，因而是欠平衡鑽井和海上鑽井的理想工具；可在高溫下作業，振動小，馬達壽命長；閉環鑽井時藉助連續管內設電纜可把測量數據實時傳送到井口操縱台，便於對井底電動馬達進行靈活控制，因而可使鑽井效率達到最佳；Sperry sun鑽井服務公司研製了一種連續管鑽井用的新的導向鑽具組合。這種鑽具組合由專門設計的下部陽螺紋泥漿馬達和長保徑的PDC鑽頭組成。長保徑鑽頭起一個近鑽頭穩定器的作用，可以大幅度降低振動，提高井眼質量和機械鑽速。泥漿馬達有一個特製的軸承組和軸，與長保徑鑽頭匹配時能降低馬達的彎曲角而不影響定向性能。在大尺寸井眼（＞6in）中進行的現場試驗證明，導向鑽具組合具有機械鑽速高、井眼質量好、井下振動小、鑽頭壽命長、設備可靠性較高等優點。另外還研製成功了一種連續軟管欠平衡鑽井用的繩索式井底鑽具組合。該鑽具組合外徑為in上部與外徑2in或in的連續管配用，下部接鑽鋌和in鑽頭。該鑽具組合由電纜式遙控器、穩定的MWD儀器、有效的電子定向器及其他參數測量和傳輸器件組成。電纜通過連續管內孔下入孔底，能實時監測並處理工具面向角、鑽井頂角、方位角、自然伽馬、溫度、徑向振動頻率、套管接箍定位、程序狀態指令、管內與環空壓差等參數。鑽具的電子方位器能在鑽井時在導向泥漿馬達連續旋轉的情況下測量並提供井斜和方位兩種參數。
其他方面的新進展包括：連續管鑽井技術成功用於超高壓層側鑽；增加連續管鑽井位移的新工具研製成功；連續管鑽井與欠平衡鑽井技術結合打水平井取得好效果；適於連續管鑽井的混合鑽機研製成功；連續管鑽井理論取得新突破。
2.3.1.3 石油勘探小井眼鑽井技術
石油部門通常把70%的井段直徑小於177.8mm的井稱為小井眼井。由於小井眼比傳統的石油鑽井所需鑽井設備小且少、鑽探耗材少、井場佔地面積小，從而可以節約大量勘探開發成本，實踐證明可節約成本30%左右，一些邊遠地區探井可節約50%～75%。因此小井眼井應用領域和應用面越來越大。目前小井眼井主要用於：①以獲取地質資料為主要目的的環境比較惡劣的新探區或邊際探區探井；②600～1000m淺油氣藏開發；③低壓、低滲、低產油氣藏開發；④老油氣田挖潛改造等。
2.3.1.4 套管鑽井技術
套管鑽井就是以套管柱取代鑽桿柱實施鑽井作業的鑽井技術。不言而喻套管鑽井的實質是不提鑽換鑽頭及鑽具的鑽進技術。套管鑽井思想的由來是受早期（18世紀中期鋼絲繩沖擊鑽進方法用於石油勘探，19世紀末期轉盤回轉鑽井方法開始出現並用於石油鑽井）鋼絲繩沖擊鑽進（頓鑽時代）提下鑽速度快，轉盤回轉鑽進井眼清潔且鑽進速度快的啟發而產生的。1950年在這一思想的啟發下，人們開始在陸上鑽石油井時，用套管帶鑽頭鑽穿油層到設計孔深，然後將管子固定在井中成井，鑽頭也不回收。後來，Sperry-sun鑽井服務公司和Tesco公司根據這一鑽井原理各自開發出套管鑽井技術並制定了各自的套管鑽井技術發展戰略。2000年，Tesco公司將4.5～13.375in的套管鑽井技術推向市場，為世界各地的油田勘探服務。真正意義的套管鑽井技術從投放市場至今還不到10年時間。
套管鑽井技術的特點和優勢可歸納如下。
1）鑽進過程中不用起下鑽，只利用絞車系統起下鑽頭和孔內鑽具組合，因而可節省鑽井時間和鑽井費用。鑽進完成後即等於下套管作業完成，可節省完井時間和完井費用。
2）可減少常規鑽井工藝存在的諸如井壁坍塌、井壁沖刷、井壁鍵槽和台階等事故隱患。
3）鑽進全過程及起下井底鑽具時都能保持泥漿連續循環，有利於防止鑽屑聚集，減少井涌發生。套管與井壁之間環狀間隙小，可改善水力參數，提高泥漿上返速度，改善井眼清洗效果。
套管鑽井分為3種類型：普通套管鑽井技術、階段套管或尾管鑽井技術和全程套管鑽井技術。普通套管鑽井是指在對鑽機和鑽具做少許改造的基礎上，用套管作為鑽柱接上方鑽桿和鑽頭進行鑽井。這種方式主要用於鑽小井眼井。尾管鑽井技術是指在鑽井過程中，當鑽入破碎帶或涌水層段而無法正常鑽進時，在鑽柱下端連接一段套管和一種特製工具，打完這一段起出鑽頭把套管留在井內並固井的鑽井技術。其目的是為了封隔破碎帶和水層，保證孔內安全並維持正常鑽進。通常所說的套管鑽井技術是指全程套管鑽井技術。全程套管鑽井技術使用特製的套管鑽機、鑽具和鑽頭，利用套管作為水利通道，採用繩索式鑽井馬達作業的一種鑽井工藝。目前，研究和開發這種鑽井技術的主要是加拿大的Tesco公司，並在海上進行過鑽井，達到了降低成本的目的。但是這種鑽井技術目前仍處於研究完善階段，還存在許多問題有待研究解決。這些問題主要包括：①不能進行常規的電纜測井；②鑽頭泥包問題嚴重，至今沒有可靠的解決辦法；③加壓鑽進時，底部套管會產生橫向振動，致使套管和套管接頭損壞，目前還沒有找到解決消除或減輕套管橫向振動的可靠方法；④由於套管鑽進不使用鑽鋌，加壓困難，所以機械鑽速低於常規鑽桿鑽井；部分抵消了套管鑽進提下鑽節省的時間；⑤套管鑽井主要用於鑽進破碎帶和涌水地層，其應用范圍還不大。
我國中石油系統的研究機構也在探索研究套管鑽井技術，但至今還沒有見到公開報道的成果。目前，套管鑽井技術的研究內容，除了研製專用套管鑽機和鑽具外，重點針對上述問題開展。一是進行鑽頭的研究以解決鑽頭泥包問題；二是研究防止套管橫向振動的措施；三是研究提高套管鑽井機械鑽速的有效辦法；四是研究套管鑽井固井辦法。
套管鑽井應用實例：2001年，美國謝夫隆生產公司利用加拿大Tesco公司的套管鑽井技術在墨西哥灣打了2口定向井（A-12和A-13井）。兩井成井深度分別為3222×30.48cm和3728×30.48cm。為了進行對比分析，又用常規方法打了一口A-14井，結果顯示，同樣深度A-14井用時75.5h，A-13井用時59.5h。表層井段鑽速比較，A-12 井的平均機械鑽速為141ft/h，A-13井為187ft/h，A-14井為159ft/h。這說明套管鑽井的機械鑽速與常規方法機械鑽速基本相同。但鑽遇硬地層後套管鑽井，鑽壓增加到6.75t，致使擴眼器切削齒損壞，鑽速降低很多。BP公司用套管鑽井技術在懷俄明州鑽了5口井。井深為8200～9500ft，且都是從井口鑽到油層井段。鑽進過程中遇到了鑽頭泥包和套管振動問題。
此外，膨脹套管技術也是近年來發展起來的一種新技術，主要用於鑽井過程中隔離漏失、涌水、遇水膨脹縮經、破碎掉塊易坍塌等地層以及石油開采時油管的修復。勘探所與中國地質大學合作已立項開展這方面的研究工作。
2.3.1.5 石油鑽機的新發展
國外20世紀60年代末研製成功了AC-SCR-DC電驅動鑽機，並首先應用於海洋鑽井。由於電驅動鑽機在傳動、控制、安裝、運移等方面明顯優於機械傳動鑽機，因而獲得很快的發展，目前已經普遍應用於各型鑽機。90年代以來，由於電子器件的迅速發展，直流電驅動鑽機可控硅整流系統由模擬控制發展為全數字控制，進一步提高了工作可靠性。同時隨著交流變頻技術的發展，交流變頻首先於90年代初成功應用於頂部驅動裝置，90年代中期開始應用於深井石油鑽機。目前，交流變頻電驅動已被公認為電驅動鑽機的發展方向。
國內開展電驅動鑽機的研究起步較晚。蘭州石油化工機器廠於20世紀80年代先後研製並生產了ZJ60D型和ZJ45D型直流電驅動鑽機，1995年成功研製了ZJ60DS型沙漠鑽機，經應用均獲得較好的評價。90年代末期以來，我國石油系統加大鑽機的更新改造力度，電驅動鑽機取得了較快發展，寶雞石油機械廠和蘭州石油化工機器廠等先後研製成功ZJ20D、ZJ50D、ZJ70D型直流電驅動鑽機和ZJ20DB、ZJ40DB型交流變頻電驅動鑽機，四川油田也研製出了ZJ40DB交流變頻電驅動鑽機，明顯提高了我國鑽機的設計和製造水平。進入21世紀，遼河油田勘探裝備工程公司自主研製成功了鑽深能力為7000m的ZJ70D型直流電驅動鑽機。該鑽機具有自動送鑽系統，代表了目前我國直流電驅動石油鑽機的最高水平，整體配置是目前國內同類型鑽機中最好的。2007年5月已出口亞塞拜然，另兩部4000m鑽機則出口運往巴基斯坦和美國。由寶雞石油機械有限責任公司於2003年研製成功並投放市場的ZJ70/4500DB型7000m交流變頻電驅動鑽機，是集機、電、數字為一體的現代化鑽機，採用了交流變頻單齒輪絞車和主軸自動送鑽技術和「一對一」控制的AC-DC-AC全數字變頻技術。該型鑽機代表了我國石油鑽機的最新水平。憑借其優良的性能價格比，2003年投放市場至今，訂貨已達83台套。其中美國、阿曼、委內瑞拉等國石油勘探公司訂貨達42台套。在國內則佔領了近2～3年來同級別電驅動鑽機50%的市場份額。ZJ70/4500DB型鑽機主要性能參數：名義鑽井深度7000m，最大鉤載4500kN，絞車額定功率1470kW，絞車和轉盤擋數I+IR交流變頻驅動、無級調速，泥漿泵型號及台數F-1600三台，井架型式及有效高度K型45.5m，底座型式及檯面高度：雙升式/旋升式10.5m，動力傳動方式AC-DC-AC全數字變頻。
⑨ 超深井鑽機
超深井由於其建井、鑽井和完井時間都比較長，而且普遍存在地層結構復雜的問題，因此對鑽井設備的要求是：①可靠性高；②過載能力大，能夠及時處理井下事故；③同時超深井鑽井還有一個特殊性，就是起下鑽所用的時間在整個鑽井過程中所佔的比重非常大，因此鑽井效率也是考核鑽機的一個非常重要的指標。
1.1.1 國外超深井鑽機技術現狀
為了適應勘探開發更深地層油氣藏的需要，深井石油鑽機趨向大型化，要求功率大、性能好、自動化程度高，可滿足和適應深井鑽井的多種需要。鑽機鑽深能力已達15000m，最大鉤載達12500kN。為了提高起升工作效率，絞車功率有進一步提高的趨勢，功率5220kW的絞車已經問世。另外，國外開始將交流變頻技術應用於大型超深井鑽機。
目前，美國鑽機技術水平代表著國際上石油鑽機的最高水平，其中以National Oilwell Varco公司為代表，其主要特點是：①鑽機趨向大型化、結構型式多樣化。如絞車功率可達4477kW，鑽井深度可達15000m，泥漿泵的水馬力達2350kW，車裝式、拖掛式、橇裝模塊式種類齊全。②電氣傳動技術的進步使得傳動更加簡單，特別是廣泛使用了交流變頻驅動技術。已開發出Wirth和Varco ADS齒輪傳動單軸絞車，還可以使用主電機能耗制動取代輔助剎車。③新型的一體化旋升式井架和底座、多節自升式井架的起放更安全，使鑽機在鑽井過程中更穩定，佔用井場面積更小。④盤式剎車、頂部驅動鑽井裝置、立根自動排放機構、鐵鑽工裝置的使用，使鑽井智能化、自動化成為現實，使科學鑽井成為可能。⑤鑽機移運性能不斷提高，快速搬遷能力成為鑽機的關鍵競爭力。⑥注重以人為本，更加適應HSE要求。
挪威MH公司研究開發Ramrig液壓驅動石油鑽機，鑽深15000m，額定載荷為9800kN。此外，前蘇聯烏拉爾重型機器製造廠、加拿大公司和德國德馬克公司等均生產了鑽井深度大於12000m的超深井鑽機。
（1）美國NOV公司（National Oilwell Varco，國民油井瓦科公司）
早年生產的超深井鑽機主要是直流電驅動，其代表產品主要有E3000/E3000-UDBE及4000-UDBE型，絞車功率分別為2237kW和2983kW，名義最大鑽深分別可達9144m和12192m，為內變速多速絞車，主剎車有帶式剎車和液壓盤式剎車，輔助剎車均為電磁渦流剎車。由於受直流調速范圍的限制及大功率鏈傳動的結構限制，這種內變速多速絞車的發展有一定的局限性。隨著交流變頻技術的發展，大功率變頻調速技術的成功應用，超深井鑽機目前以交流變頻驅動為主。
目前，美國NOV公司超深井鑽機配置的絞車有單速和雙速，基本都是齒輪傳動，絞車功率為2983～5220kW，各個級別都有產品，主剎車採用的是主電動機能耗剎車，輔助剎車採用的是液壓盤式剎車；配有 P型和 FC型鑽井泵，功率均為1641kW，壓力51.7MPa；配有的3種轉盤；有7350kN、9800kN的大鉤、水龍頭（工作壓力51.7MPa）。
國內進口有多台E3000型電驅動鑽機，該鑽機的主要技術參數見表1.1（紀人公等，1994）。
表1.1 美國NOV公司E3000型鑽機基本參數
（2）美國Rowan公司
美國Rowan公司是一家生產製造大型鑽井平台、特深井陸地鑽機和海洋陸地鑽井服務的上市公司，已生產製造了9 台 9000m和 3 台 12000m陸地特深井鑽機，改造了12000m鑽機2台。中國石化集團公司決定從Rowan公司購買一台12000m鑽機，鑽機基本參數見表1.2（孟祥卿等，2006）。
表1.2 美國Rowan公司12000m鑽機基本參數
（3）前蘇聯的烏拉爾機械-15000型鑽機
前蘇聯科拉超深井（СГ-3）於1970年5月開始鑽進，其目的任務：①研究科拉半島地區波羅的地盾太古宙結晶基底和含鎳的貝辰加雜岩的深部結構，查明包括成礦作用在內的地質作用的特點；②查明大陸地殼內地震界面的地質性質並取得有關地球內部熱狀態、深部水溶液和氣體的新資料；③獲得最充分的有關岩石物質成分及其物理狀態的信息，揭露和研究地殼花崗岩層和玄武岩層之間的邊界帶；④完善現有的和創立新的超深鑽進的技術和工藝，以及深部岩石和礦石的綜合地球物理研究方法（E.A.科茲洛夫斯基，1989）。
СГ-3井使用渦輪馬達和鋁合金鑽桿，進行超前孔裸眼鑽進，第一階段鑽進至7263m井深，採用烏拉爾機械-4З鑽機（表1.3），第二階段從7263m開始採用烏拉爾機械-15000鑽機（表1.3）。
表1.3 科拉超深井的鑽機技術參數
（4）德國的UTB-1型KTB鑽機
聯邦德國大陸深鑽計劃（KTB）是德國第一個國家的大規模地學研究計劃，以超深孔的施工為中心，達到「進行關於地殼較深部位的物理、化學狀態和過程的基礎調查和評價，以了解內陸地殼的結構、成分、動力學和演變」的目的。KTB主孔（設計深度14000m）的鑽機的研製、建造和操作運行是由UTB ULTRATIEF鑽探股份公司來完成的，該公司由德國深鑽有限公司（DEUTAG）、德國建井與深鑽有限公司（DST）和國際深鑽有限公司（ITAG）組成，鑽機的主要技術參數見表1.4。
表1.4 UTB-1型KTB鑽機技術參數
（5）德國Herrenknecht GmbH公司的InnovaRig鑽機
2007年德國Herrenknecht GmbH公司研製了深部鑽進和取心鑽機InnovaRig（圖1.1），該鑽機的主要技術參數如表1.5。
圖1.1 InnovaRig鑽機
表1.5 InnovaRig鑽機技術參數
1.1.2 國內超深井鑽機技術現狀
經過50年的努力，特別是改革開放後20多年的發展，目前國產石油鑽機已形成了比較完整的系列，在品種和質量上基本能夠滿足在國內不同地區、不同井深和不同環境條件下進行油氣資源勘探開發的需要。近年來，還有相當數量的國產鑽機在國外承擔鑽井服務和國內的反承包鑽井服務。從鑽機設備製造來看，近幾年已開發和生產了1000～7000m機械驅動鑽機，機電復合驅動鑽機和整拖式、輪式半拖掛整體移運式鑽機，研製生產了4000～7000m各種型號直流電驅動鑽機、交流變頻電驅動鑽機和3000m以下各種車裝及橇裝鑽機。鑽機製造廠家有寶雞石油機械有限責任公司、蘭州蘭石國民油井石油工程有限公司、四川宏華石油設備有限公司、河南中原總機廠石油設備有限公司、南陽石油機械廠、中國石化集團江漢石油管理局第四石油機械廠、上海三高石油設備有限公司、勝利油田石油機械廠等。在借鑒國外先進技術的基礎上，我國又相繼開發和應用了絞車液壓盤式剎車系統，集中控制司鑽房、組合式液壓站、全液壓套管扶正機、液壓貓頭、液壓絞車、各種型式的井口吊裝裝置，數顯防碰裝置、大功率柴油機、液力偶合器正車箱、直流電機、變頻電機等項新技術和新裝置。與此同時，各製造廠又結合國際市場的需要，在鑽機滿足要求方面也採取了新的措施，並在鑽井機械化、智能化方面取得了新的進展，從而使國產鑽機的設計、製造、配套技術和鑽機整機質量有了明顯的提高，大大縮短了與國外先進鑽機的差距，取得了顯著的成績（華偉棠，2005）。
超深井鑽機技術在國內近幾年才開始研究，2004年由蘭州蘭石國民油井石油工程有限公司和美國國民油井公司共同研製的9000m直流電驅動鑽機在科威特成套交貨，盡管關鍵件的總體設計和生產製造由美國國民油井公司掌握，但這也是我國在超深井鑽機研製方面邁出的第一步。國內由寶雞石油機械有限責任公司2005年自主研發的首台9000交流變頻電驅動鑽機目前正在油田進行工業性試驗。盡管該項目早在2001年就在國家經貿委立項，但由於受大功率變頻控制技術的成熟度和大功率齒輪傳動絞車可靠性等因素的影響，長期沒有明確的用戶，為此寶石機械公司進行了7000m交流變頻電驅動、齒輪傳動絞車鑽機的研製，2003年7月完成工業性試驗，為大功率交流變頻技術的應用以及自動送鑽技術的應用積累了一定的經驗。隨後，各個油田也看到了交流變頻技術的優勢，5000m、7000m交流變頻電驅動鑽機在國內市場的銷量大幅增長。隨著國際市場油價的升高，國內高難度井開采量的加大，超深井鑽機的需求也突現。2004年年底中國石油集團公司組織行業專家對方案進行了評審，同時將9000m交流變頻電驅動鑽機列為集團公司2005年重點科研項目，至此，9000m交流變頻電驅動鑽機的研發正式進入實施階段（羅超等，2007）。
目前，國內研製製造超深井鑽機的廠家有寶雞石油機械有限責任公司、蘭州蘭石國民油井石油工程有限公司、四川宏華石油設備有限公司和上海三高石油設備有限公司等。
1.1.2.1 寶雞石油機械有限責任公司
研製的ZJ90/6750DB超深井鑽機（圖1.2；表1.6）於2006年8月13日在新疆油田准噶爾盆地腹部莫索灣的莫深1井（設計井深7380m）開鑽使用，一開井徑Φ660.4mm。2006年11月22日二開以4463m井深完鑽，井徑Φ444.5mm；2006年12月1日，順利下入5000kN重、Φ339.7mm的技術套管4462.02m，一次性成功注入固井水泥300t。2007年3月以Φ311.1mm井徑三開開鑽，2007年7月24日以6406m井深完鑽；2007年7月26日，順利下入5106kN重、Φ244.5mm技術套管6403.37m。四開井徑Φ215.9mm，2007年11月23日順利鑽至設計井深7380m並繼續鑽進，最後莫深1井加深到7600m。
圖1.2 施工莫深1井的ZJ90/6750DB超深井鑽機
表1.6 寶雞石油機械有限責任公司9000m和12000m鑽機技術參數
12000m鑽機研製被列入國家863計劃，ZJ120/9000DB超深井鑽機的技術參數見表1.6，2007年11日出廠，在川科1井三開以後投入使用。川科1井位於川西坳陷孝泉構造（四川德陽市孝德鎮東利村1組），設計井深8875m，採用五開井身結構，完鑽井眼尺寸Φ215.9mm。2007年3月20日使用7000m鑽機開鑽，一開井徑Φ660.4mm、Φ508mm表層套管下深497.08m。二開井徑Φ444.5mm，2007年9月7日以3200m井深完鑽。二開完鑽後，2008年3月12日三開鑽進使用國產12000m超深井鑽機——ZJ120/9000DB（圖1.3）。
圖1.3 施工川科1井的ZJ120/9000DB超深井鑽機
1.1.2.2 蘭州蘭石國民油井石油工程有限公司
ZJ90/5850DZ直流電驅動鑽機（表1.7）性能特點：
1）採用以柴油機為動力，帶動交流發電機，經可控硅整流，由直流電動機驅動絞車、轉盤和泥漿泵的傳動方式，即AC-SCR-DC傳動。
2）電傳動系統採用全數字式交流模塊和全數字式DC直流模塊。PLC邏輯程序控制、觸摸顯示屏。支持計算機及其列印（運行工況表）功能。電器工程師筆記本電腦和專用軟體進行在線測試。系統具有對柴油機、發電機、SCR系統、直流電動機、斷路器及其他單元進行檢測、故障診斷、保護、運行工況定性和定量的顯示和對系統的控制功能。
3）絞車滾筒開槽；主剎車採用液壓盤式剎車，剎車力矩大，靈敏可靠。
盤剎操作手柄置於司鑽控制房內，改善了司鑽的工作環境，減輕了司鑽的勞動強度；絞車的輔助剎車為電機能耗制動和電磁渦流剎車；絞車配有過卷閥防碰天車裝置與智能游車位置控制系統，防止發生游車「上碰下砸」事故；絞車配有電機自動送鑽裝置，可實現恆鑽壓自動送鑽以及零速度懸停功能。
表1.7 蘭州蘭石國民油井石油工程有限公司9000m鑽機技術參數
4）轉盤獨立驅動裝置由直流電機經兩擋齒輪變速箱驅動轉盤；既可由轉盤電機經鏈條箱驅動轉盤，又可由絞車電機經鏈條傳動驅動轉盤，二者實現互濟，提高了鑽機的可靠性，充分滿足鑽井工藝需要。
5）配備大功率三缸單作用泥漿泵，由窄V帶驅動。
6）「H」型鋼製造的「K」型井架，利用絞車動力整體起升，視野開闊，運輸方便。
7）平行四邊形整體起升式底座，可實現鑽檯面設備和井架低位安裝，利用絞車動力整體起升。
8）鑽機的主要機械部件：天車、游車、大鉤、水龍頭、轉盤、井架、底座均符合API規范，打API會標。
ZJ90/5850DB交流變頻電驅動鑽機（表1.7）性能特點：
1）鑽機採用機、電、數字、通訊一體化設計，應用當代先進成熟的矢量控制技術、交流變頻技術、數字控制技術、匯流排通訊技術。
2）採用先進的全數字交流變頻PLC控制技術，通過觸摸屏及氣、電、液、鑽井參數的一體化設計，實現鑽機智能化司鑽控制。
3）單軸式交流變頻齒輪傳動絞車及速度數字化閉環控制，可合理利用功率，提高鑽井時效。
4）轉盤扭矩和泥漿泵泵壓的數字化限制控制，實現過扭矩或超泵壓保護。
5）智能游車位置控制，防止鑽機發生游車「上碰下砸」事故。
6）絞車主剎車採用電機能耗制動，通過計算機定量控制制動扭矩。
7）採用主電機自動送鑽，實現鑽井給進的自動化；智能化司鑽控制操作系統，使鑽機的操作由技能型變為智能型；鑽機採用網路控制系統，可實現設備信息共享、自動化控制、集中監視、生產管理和設備管理多種功能。
8）鑽台設備低位安裝，與井架一起整體起升。
9）全液壓套管扶正機自動化程度高。
10）鑽機的主要部機採用NOV（美國NOV公司）成熟技術並得到世界驗證。
1.1.2.3 上海三高石油設備有限公司
上海三高石油設備有限公司研製的9000m鑽機技術參數見表1.8。
表1.8 上海三高石油設備有限公司9000m鑽機技術參數