① 用在海上石油钻井平台柴油发电机组的配置要求，普通生活配套，非钻机用，跪求这方面资料
按用电负载的功率选型就可以了，放20%余量。
② 石油钻井现场用什么供电方式
有条件的，高压线路供电，没有条件的，井队自带柴油发电机发电
③ 石油工人的重型武器——石油钻机
石油钻井的专用机械设备称为石油钻机。当今世界各国广泛采用旋转钻井方法，要求钻机有一套可旋转、提升井下钻具，并维持钻井液循环的设备。现代石油钻机主要包括：提升（绞车）、旋转（转盘）、循环（钻井泵）三个主要系统，此外，还要有动力（大马力柴油机组）、发电（柴油发电机组）、传动（减速箱、变矩器）、控制（空气压缩机、气瓶、气开关等）和油、气、水等辅助设施，以及钻井液循环系统、钻井井控装置和固控装置等。石油钻机大都在平原、山地、沙漠、沼泽、海洋工作，自然环境条件恶劣（风、沙、雨、雪等），又需不断流动搬迁，要有很强的适应能力和高度的运移搬迁性能。
我国自行研制的ZJ-70D钻机
近年来，我国自行研制的ZJ-70D型钻机是以柴油发电机组作为动力机，采用可控硅—直流电动机驱动的石油钻机，钻井深度（使用φ114mm钻杆）为7000米，最大提升重量450吨，绞车额定功率1470千瓦，配备两台总功率为2352千瓦的钻井泵，井架底座高度达到9米，钻机井架为低位（地面）安装，利用绞车自身动力整体起立井架，钻机的设计、制造和性能指标均已达到当今的国际水平。目前，世界上最大的石油钻机为美国制造的超深井电驱动钻机，理论钻井深度可达16000米，最大提升重量为1000吨以上。
④ 石油钻井现场的电压等级是多高
几乎上都是600V的，一般来说城镇附近用的是网电，沙漠等偏远地区用的是柴油机发电的。
⑤ 钻探设备常用电气的种类
在地勘钻探施工中,钻探设备常用电气的种类主要有电动机、发电机、低压电器及输电导线等。
(一)电动机
电动机是一种将电能转换为机械能,输出机械转矩的动力设备。
地勘钻探施工用电动机多为三相鼠笼式异步电动机。尽管它的型号很多,但其基本构造和工作原理都大致相同。
1.三相异步电动机的基本构造
三相异步电动机属于交流电动机。
三相鼠笼式异步电动机主要由定子和转子两个基本部分组成(图4-1)。定子是电动机的静止部件,作用是输入功率带动转子旋转;转子是电动机的旋转部件,作用是输出机械转矩。
图4-1 鼠笼式电动机的各个部件
1—端盖;2—定子;3—定子绕组;4—转子;5—风扇;6—风扇罩;7—接线盒
三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和三相绕组等组成。机座通常由铸铁或铸钢制成,机座内装有用0.5mm厚、表面绝缘的硅钢片叠制而成的筒形铁心,铁心内圆上冲有均匀分布的平行槽口(图4-2)。定子铁心是电动机的磁路部分。
图4-2 三相异步电动机的定子
三相异步电动机的定子绕组中由三相对称绕组组成,按一定空间角度依次嵌放在定子槽内,并与铁心绝缘,是电动机电路部分。三相定子绕组的3个始端U1、V1、W1和3个末端U2、V2、W2,都从机座上的接线盒内引出,并按电动机铭牌上的说明接成星形(Y形)或三角形(△形)(图4-3)。
图4-3 三相绕组的连接
三相异步电动机的转子分为鼠笼式扣绕线式两种,都由转轴、转子铁心和转子绕组组成其作用是输出机械转矩。转子铁心由相互绝缘的硅钢片叠压固定在转轴上,呈圆柱形。在转子铁心的外圆周上冲有均匀分布的沟槽,用来嵌放转子绕组。转子冲片如图4-4a所示。鼠笼式转子绕组是在沟槽内嵌放铜条或铝条,并在两端与金属短路环(称为端环)焊接而成,其形状与鼠笼相似,所以称为鼠笼式转子(图4-4b)。100kW以下鼠笼式电动机的特子通常用熔化的铝浇铸在沟槽内制成,称为铸铝转子。在浇铸的同时,把转子端环和冷却电动机用的扇叶也一起用铝铸成(图4-4c)。
图4-4 三相异步电动机的转子结构
图4-5 绕线式转子绕组
绕线式转子绕组与定子绕组形式相似(图4-5)。嵌放在转子铁心沟槽内的对称三相绕组通常末端接在一起,呈星形连接,三个始端分别与固定在转轴上的彼此绝缘的三个铜环连接。三相电源经外加变阻器通过电刷与滑环的接触,跟转子绕组接通,以便电动机启动(图4-6)。绕线式三相异步电动机具有良好的启动性能,适用于需重载下启动,且启动频繁的生产机械。
图4-6 绕线式电动机启动电路
1—绕组;2—滑环;3—轴;4—电刷;5—变阻器
2.三相异步电动机的工作原理
三相异步电动机的定子绕组中通入对称三相电流后,就会在电动机内部产生一个与三相电流的相序方向一致的旋转磁场。这时,静止的转子导体与旋转磁场之间存在相对运动,切割磁感线而产生感应电动势,转子绕组中就有感应电流通过。载流的转子导体受到旋转磁场的电磁力作用,相对转轴产电磁转矩.使转子按旋转磁场方向转动,其转速n略小于旋转磁场的转速n0,所以称为“异步”电动机。
为了更好地理解三相异步电动机的工作原理和掌握旋转磁场转速n0的计算,我们需要进一步分析旋转磁场的产生情况。
最简单的三相异步电动机的定子绕组(图4-7),每相绕组只有一个线圈,当三相绕组接成星形并与三相对称电源相接后,三相绕组中就有三相对称电流通过,即
地勘钻探工：基础知识
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其波形图如图4-8所示。
图4-7 三相异步电动机最简单的定子绕组
图4-8 三相电流的波形图
正弦电流通过每相绕组,都要产生一个按正弦规律变化的磁场。为了确定某一时刻绕组中的电流方向及所产生的磁场方向,我们规定:三相交流电在正半周时(电流为正值),电流由绕组始端流入,末端流出。电流流入端用“
当t=0时,由三相电流波形图可知,IU=0,表示U相绕组无电流,不产生磁场;IV＜0,表示V相绕组电流由末端V2流向始端V1;IW＞0,表示W 相绕组电流由始端W1。流向末端W2。由安培定则可以判定,这一时刻由三个线圈电流所产生的合成磁场(图4-9a),它在空间形成二极磁场(磁场数P=1),上为S极,下为N极。
当t=T/6时,IU＞0,表示U相绕组电流由U1端流向U2;IV＜0,表示V相绕组电流由V2端流向V1端;IW=0,表示W相绕组无电流。由安培定则确定的合成磁场方向与t=0时相比较,在空间顺时针方向转了60°(图4-9b)。
用同样的分析方法可得当t=T/3时,合成磁场又比t=T/6时刻向前转过了(图4-9c)。当t=T/2时,合成磁场比t=T/3时刻又转过了空间角。同样可以分析出三相交流电后半个周期在定子中产生合成磁场的情况。
通过上述分析我们可以得出结论:对称三相交流电IU、IV、IW分别通入定子三相绕组时,会产生一个随时间变化的旋转磁场。定子每相绕组只有一个线圈时,产生二极旋转磁场,当正弦交流电的电角度变化360°时,二极旋转磁场在空间也正好旋转360°,即磁极对数P=1时,旋转磁场与正弦电流同步变化。对工频交流电来说,旋转磁场每秒钟在空间旋转50周。以r/min为单位,旋转磁场的转速n0=50×60=3000r/min。若交流电的频率为f,则旋转磁场的转速n0=60f。
图4-9 三相异步电动机的旋转磁场
如果定子的每相绕组由两个线圈串联而成,则各绕组的始端之间相差60°,通入对称三相交流电后产生4个磁极(磁极对数P=2),称为四极电动机。同理可知,若定子每相绕组由3个线圈串联而成,则各绕组始端之间相差40°,能产生3对磁极(P=3),称为六极电动机。
用分析二极旋转磁场的同样方法可以得出结论:当磁极对数P=2时,交流电变化一周,旋转磁场只转动二分之一周;当磁极对数P=3时,交流电变化一周,旋转磁场只转动三分之一周。由此类推,磁极对数为P的电动机(2P极电动机),交流电每变化一周,旋转磁场只转动P分之一周。当交流电频率为f、磁极对数为P时,旋转磁场的转速n0=60f/P,单位是r/min。
如改变通入定子绕组中任意两相交流电的相序后,旋转磁场就反向,三相异步电动机就随之反转。
旋转磁场的转速n0与转子转速n的差称为转差,转差与同步转速的比值称为异步电动机的转差率,用字母S表示:
地勘钻探工：基础知识
转差率是异步电动机的重要参数,可以表明异步电动机的转速。电动机启动瞬间,转速n=0,此时转差率最大,S=1。当异步电动机空载时.转子转速n接近于同步转速n0,此时转差率最小,S→0。所以转差率的变化范围为
0＜S≤1
三相异步电动机在额定负载下运转时,转差率一般为3%～6%左右。
由公式
由上述公式可知,三相异步电动机调速的方法有3种:
(1)变频调速
连续改变电源频率f,可实现异步电动机的无极平滑调速。以前由于变频设备复杂、昂贵,极少采用变频调速。近年来,随着晶闸管变流技术的发展,使异步电动机的变频调速方法逐渐被应用。
(2)变极调速
制造多速电动机时,设计了不同的磁极对数,通过改变定子绕组的接法来改变磁极对数,使电动机得到不同的转速,以满足工作需求。变极调速一般适用于鼠笼式异步电动机。
(3)变转差率调速
通常适用于绕线式电动机。在绕线式电动机的转子电路中,接入一个调速变阻器,通过改变电阻的大小,就可以实现平滑调速。
(二)发电机
发电机是一种将机械能转换为电能的旋转机械。
地勘钻探施工用发电机有直流照明发电机、单相交流照明发电机和三相交流发电机组等种类。直流照明发电机、单相交流照明发电机主要用于钻探施工现场工作照明;三相交流发电机组主要用作钻探施工设备的驱动动力源。
(三)低压电器
低压电器通常是指工作在交流电压小于1200V、直流电压小于1500V的电路中起控制、保护和调节作用的电器设备。
地勘钻探施工机械所用电器多为低压电器。按照电器在控制系统中的作用可分为控制电器和保护电器两类。
1.低压控制电器
低压控制电器是用来控制电动机启动和停止的电器。它包括开关、接触器和按钮等电器,如闸刀、铁壳开关、磁力启动器、自耦减压启动器、接触器等都属于控制电器。
(1)开关
开关通常是用手动来操纵,对电路进行接通或断开的一种控制电器。
1)闸刀开关。闸刀开关是一种手动的配电电器,主要用于低压电源(电压在500V以下)的隔离开关。其外形结构及符号如图4-10所示。闸刀开关的结构简单,通常由瓷底座、静插座、熔丝接头、闸刀、出线端等构成。其极数有双极和三极两种,每种又有单掷与双掷之分。闸刀开关通常是用来作为电源的引入开关,与熔断器(熔丝)组合的闸刀开关称为负荷开关,可用来启动5.5kW以下的三相异步电动机。常用胶盖瓷底刀开关的额定电压为380V,额定电流有15A、30A和60A等。应当注意,在安装闸刀开关时电源进线应接在静插座(刀座)上,负载则接在可动刀片下熔丝的另一端。这样,断开电源的时候裸露在外的闸刀就不会带电。
图4-10 闸刀开关的结构及符号
1—带瓷手柄的闸刀;2—静插座;3—瓷底座;4—出线端;5—熔丝;6—胶盖
2)组合开关。组合开关又名转换开关,也是一种手动的配电电器。除用作电源的引入开关外,还被用来直接控制小容量电动机及控制局部照明电路等,其外形结构及符号如图4-11所示。组合开关的结构比较紧凑,其实质是一种具有多触点、多位置的刀开关,有单极、双极、三极和四极等几种。
3)铁壳开关。铁壳开关主要由刀开关、瓷插式熔断器、操作机构和铁壳构成。在手柄转轴与底座之间装有速断弹簧并用钩子扣在转轴上。当扳动手柄分闸或合闸时,开始U形闸刀并不移动,只拉伸弹簧储备能量。当转轴转到一定角度后,弹簧力使U形闸刀片快速从夹座拉开或将刀片迅速嵌入夹座,电弧被很快熄灭,以保证用电安全。铁壳上装有链锁装置,确保箱盖打开时不能合闸(图4-12)。常用的型号为HH系列,额定电压440V,额定电流有15A、30A、60A、100A及200A等。
图4-11 组合开关的结构图及符号
图4-12 铁壳开关
l—闸刀;2—夹座;3—熔断器;4—速断弹簧;5—转轴;6—手柄
4)自动空气开关。又称自动空气断路器,当电路发生短路、过载等故障时,能够自动切断电路,有效的保护电气设备。常用的DZ520型自动空气开关如图4-13所示。
图4-13 DZ5-20型自动空气开关
1—按钮;2—电磁脱扣器;3—自由脱扣器;4—动触头;5—静触头;6—接线柱;7—热脱扣器
(2)按钮
按钮又称按钮开关,简称按钮,是一种手动控制电器。通常用于控制电路中,与接触器等其他电器相配合来控制电路的通、断。
按钮一般由按钮帽、复位弹簧、桥式动触点、静触点和外壳组成。其外形结构及符号如图4-14所示。
图4-14 按钮结构图及符号
按钮的种类很多,根据其触点结构的不同可分为常闭按钮(常用作停车)、常开按钮(常用作启动)和复合按钮(常开、常闭组合的按钮)等。
复合按钮的动作原理是:按下按钮,常闭触点先断开,常开触点后闭合;松开按钮,常开触点先恢复断开,常闭触点后恢复闭合,这就是按钮的自动复位功能。
(3)交流接触器
交流接触器是利用电磁力与弹簧弹力相配合而动作的一种自动开关。它不仅可用来频繁地通、断主电路,而且还有低压释放保护功能。故交流接触器是电力拖动自动控制系统中最重要的控制电器之一,其外形结构及符号如图4-15所示。
交流接触器主要由电磁系统和触点系统两大部分组成。电磁系统由吸引线圈、静铁心(下)和动铁心(也叫作衔铁)(上)组成,为了减少铁损,铁心用硅钢片叠成。触点系统由静触点和动触点组成,触点必须接触良好,工作可靠,常用银或银合金制成。触点分为主触点和辅助触点两类,主触点接触面积较大,并有灭弧装置,故能通过大电流,常用以通、断主电路。辅助触点额定电流较小(一般不超过5A),常用来通、断电流较小的控制回路。
图4-15 交流接触器结构图及符号
交流接触器的工作原理是:当线圈通电时(俗称线圈得电),铁心产生电磁力,衔铁被吸合,与衔铁连接在一起的触点系统动作,常闭触点断开,常开触点闭合;当线圈断电时(俗称线圈失电),电磁力消失,衔铁在支撑弹簧的作用下弹起,带动各触点恢复常态。
2.低压保护电器
低压保护电器是用来保护电源、异步电动机和其他用电器的电器。包括:熔断器、热继电器等。
(1)熔断器
熔断器是用来保护电源的电器。它的类型有插入式、螺旋式和管式几种,其结构及符号如图4-16所示。
图4-16 常用熔断器的结构及符号
熔断器俗称保险丝,是一种简单而有效的保护电器。其主要部件是用高电阻率低熔点的铅锡合金或低电阻率高熔点的银铜合金做成的熔体,使用时将其串接在被保护的电路中。在正常工作情况下,相当于一根导线,熔断器不会熔断;一旦电路发生短路故障或严重过载而使电路电流增大时,熔体(熔丝或熔片)就会因为过热而熔断,自动切断电路,起到保护线路及线路上设备的作用。
熔断器的主要元件是保险线,一般是由低熔点的铅锡合金(铅95%,锡5%)制作的不同直径的熔丝。在大电流电路中采用铜、银等做成的薄片,为了安全,熔体多数装在各种式样的绝缘壳内,从而组成熔断器。常用的熔断器有插入式和螺旋式两种,即RCIA系列(额定电压380V)和RLI系列(额定电压500V)。熔断电流与线径的关系如表4-1所示。
表4-1 部分铅锑熔丝额定电流和熔断电流表
(2)热继电器
热继电器是利用电流的热效应而使触头动作的一种自动保护电器。常用来做电动机的过载保护和缺相保护。其结构及符号如图4-17所示。
图4-17 热继电器的结构及符号
热继电器主要由发热元件、双金属片、动作机构、触点、复位按钮和电流整定装置等几部分组成。发热元件是一段电阻不太大的电阻片(或电阻丝),串接在电动机的主电路中;其常闭触点串接在控制电路中,当电动机正常工作时,热继电器不动作。如果电动机过载或缺相,流过发热元件的电流超过允许值一定时间后,发热元件的温度升高,双金属片(由两层热膨胀系数不同的金属片经热轧黏合而成)因受热向上弯曲过多而脱扣,杠杆在弹簧的作用下逆时针旋转,推动绝缘拉杆右移使常闭触点断开,控制电路失电,接触器线圈断电,断开电动机的主电路而起到保护作用。
由于热继电器中双金属片的热惯性大,不可能瞬间动作,因此热继电器只能作过载保护而不能用作短路保护。当然也正是因为这个热惯性,电动机在启动或短时过载时热继电器不会动作,避免了电动机的误动作。
综上所述,虽然熔断器和热继电器都是保护电器,但是它们的保护作用是各不相同的。熔断器用作短路保护,只有在严重过载时才能作过载保护;而热继电器由于它的热惯性,只能作电动机或线路的过载保护,绝对不能用来作为短路保护。
(四)输电导线
1.常用的电导线规格
常用的电导线为铝线和铜线两种。硬圆铜制单线的规格如表4-2所示。铝绞线和钢芯铝绞线的规格如表4-3所示,硬铜绞线的规格如表4-4所示。
表4-2 TY型硬圆铜单线的规格
表4-3 铝绞线和钢芯铝绞线的规格
续表
表4-4 TJ型硬铜绞线的规格
2.电导线规格的选择
选择导线时,可先按导线的允许电流,机械强度进行预选,再验算末端电压损失是否超过允许值,若超过应加大导线截面再行验算。导线截面也可以先根据允许的电压损失决定,然后再根据导线的允许电流和机械强度验算。几种常用铝线的每千米千瓦的电压损失百分率如表4-5所示。
表4-5 380V三相架空线路单位电压损失
各种导线在380V电压下各容量电机在不同的送电距离下,一般可选用的导线规格如表4-6所示和表4-7所示。
从表4-7所示中还可以直接查出应选用的LJ-25型铝线。
表4-6 铜导线的选择
表4-7 铝导线的选择
⑥ 石油钻井40dbt钻机功率是多少
你说的是石油钻井用的40D电动或柴油动力的钻机吧。
这主要取决于所配置的电动马达的功率或者柴油机的功率。
往往看该套钻机的整体匹配度，也就是主要针对4000米深的配置，还是4500米深的井的配置。
⑦ 石油钻机的8大部分组成是哪些，主要的工作原理和设备构成
石油钻机是指用来进行石油与天然气勘探、开发的成套钻井设备，它包括：动力系统、传动系统、起升系统、压缩空气源及气动控制系统、仪器仪表及检测系统、钻井液循环及净化系统、供电系统、液压系统、井口工具。
石油钻机的型式多样，可分为:驱动型式、传动型式、移运方式。
按驱动型式分为:柴油机驱动、电驱动、液压驱动。其中电驱动又分为:交流电驱动、直流电驱动、交流变频电驱动。
按传动型式分为:链条传动、V带传动、齿轮传动。
按移运方式分为:块装式、自行式、拖挂式。
⑧ 石油钻井技术
《中国国土资源报》2007年1月29日3版刊登了“新型地质导向钻井系统研制成功”的消息。这套系统由3个子系统组成：新型正脉冲无线随钻测斜系统、测传马达及无线接收系统、地面信息处理与决策系统。它具有测量、传输和导向三大功能。在研制过程中连续进行了4次地质导向钻井实验和钻水平井的工业化应用，取得成功。这一成果的取得标志着我国在定向钻井技术上取得重大突破。
2.3.1.1 地质导向钻井技术
地质导向钻井技术是20世纪90年代发展起来的前沿钻井技术，其核心是用随钻定向测量数据和随钻地层评价测井数据以人机对话方式来控制井眼轨迹。与普通的定向钻井技术不同之处是，它以井下实际地质特征来确定和控制井眼轨迹，而不是按预先设计的井眼轨迹进行钻井。地质导向钻井技术能使井眼轨迹避开地层界面和地层流体界面始终位于产层内，从而可以精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。实现地质导向钻井的几项关键技术是随钻测量、随钻测井技术，旋转导向闭环控制系统等。
随钻测量（MWD）的两项基本任务是测量井斜和钻井方位，其井下部分主要由探管、脉冲器、动力短节（或电池筒）和井底钻压短节组成，探管内包含各种传感器，如井斜、方位、温度、震动传感器等。探管内的微处理器对各种传感器传来的信号进行放大并处理，将其转换成十进制，再转换成二进制数码，并按事先设定好的编码顺序把所有数据排列好。脉冲器用来传输脉冲信号，并接受地面指令。它是实现地面与井下双向通讯并将井下资料实时传输到地面的唯一通道。井下动力部分有锂电池或涡轮发电机两种，其作用是为井下各种传感器和电子元件供电。井底钻压短节用于测定井底钻压和井底扭矩。
随钻测井系统（LWD）是当代石油钻井最新技术之一。Schlumberger公司生产的双补偿电阻率仪CDR和双补偿中子密度仪CDN两种测井系统代表了当今随钻测井系统的最高水平。CDR和CDN可以单独使用也可以两项一起与MWD联合使用。LWD的CDR系统用电磁波传送信息，整套系统安装在一特制的无磁钻铤或短节内。该系统主要包括电池筒、伽马传感器、电导率测量总成和探管。它主要测量并实时传输地层的伽马曲线和深、浅电阻率曲线。对这些曲线进行分析，可以马上判断出地层的岩性并在一定程度上判断地层流体的类型。LWD的CDN系统用来测量地层密度曲线和中子孔隙度曲线。利用这两种曲线可以进一步鉴定地层岩性，判断地层的孔隙度、地层流体的性质和地层的渗透率。
旋转导向钻井系统（Steerable Rotary Drilling System）或旋转闭环系统（Rotary Closed Loop System，RCLS）。常规定向钻井技术使用导向弯外壳马达控制钻井方向施工定向井。钻进时，导向马达以“滑行”和“旋转”两种模式运转。滑行模式用来改变井的方位和井斜，旋转模式用来沿固定方向钻进。其缺点是用滑行模式钻进时，机械钻速只有旋转模式钻进时的50%，不仅钻进效率低，而且钻头选择受到限制，井眼净化效果及井眼质量也差。旋转导向闭环钻井系统完全避免了上述缺点。旋转导向钻井系统的研制成功使定向井钻井轨迹的控制从借助起下钻时人工更换钻具弯接头和工具面向角来改变方位角和顶角的阶段，进入到利用电、液或泥浆脉冲信号从地面随时改变方位角和顶角的阶段。从而使定向井钻井进入了真正的导向钻井方式。在定向井钻井技术发展过程中，如果说井下钻井马达的问世和应用使定向钻井成为现实的话，那么可转向井下钻井马达的问世和应用则大大提高了井眼的控制能力和自动化水平并减少了提下钻次数。旋转导向钻井系统钻井轨迹控制机理和闭环系统如图2.5所示。
目前从事旋转导向钻井系统研制的公司有：Amoco、Camco、Baker Hughes Inteq、Cambridge Drilling Automation以及DDD Stabilizers等。这些公司的旋转导向闭环钻井系统按定向方法又可分为自动动力定向和人工定向。自动动力定向一般由确定钻具前进方向的测量仪表、动力源和调节钻具方向的执行机构组成。人工定向系统定向类似于导向马达定向方法，需要在每次连接钻杆时进行定向。两种定向系统的定向控制原理都是通过给钻头施加直接或间接侧向力使钻头倾斜来实现的（图2.6）。按具体的导向方式又可划分为推靠式和指向式两种。地质导向钻井技术使水平钻井、大位移钻井、分支井钻井得到广泛应用。大位移井钻井技术和多分支井钻井技术代表了水平钻井技术的最新成果水平。
图2.5 旋转导向闭环系统
（1）水平井钻井技术
目前，国外水平钻井技术已发展成为一项常规技术。美国的水平井技术成功率已达90%～95%。用于水平井钻进的井下动力钻具近年来取得了长足进步，大功率串联马达及加长马达、转弯灵活的铰接式马达以及用于地质导向钻井的仪表化马达相继研制成功并投入使用。为满足所有导向钻具和中曲率半径造斜钻具的要求，使用调角度的马达弯外壳取代了原来的固定弯外壳；为获得更好的定向测量，用非磁性马达取代了磁性马达。研制了耐磨损、抗冲击的新型水平井钻头。
图2.6 旋转导向钻井系统定向轨迹控制原理
（2）大位移井钻井技术
大位移井通常是指水平位移与井的垂深之比（HD/TVD）≥2的井。大位移井顶角≥86°时称为大位移水平井。HD/TVD≥3的井称为高水垂比大位移井。大位移井钻井技术是定向井、水平井、深井、超深井钻井技术的综合集成应用。现代高新钻井技术，随钻测井技术（LWD）、旋转导向钻井系统（SRD）、随钻环空压力测量（PWD）等在大位移井钻井过程中的集成应用，代表了当今世界钻井技术的一个高峰。目前世界上钻成水平位移最大的大位移井，水平位移达到10728m，斜深达11287m，该记录是BP阿莫科公司于1999年在英国Wytch Farm油田M-16井中创造的（图2.7所示）。三维多目标大位移井也有成功的例子。如挪威Gullfalks油田B29大位移井，就是将原计划用2口井开发该油田西部和北部油藏的方案改为一口井开采方案后钻成的。为了钻成这口井，制定了一套能够钻达所有目标并最大限度地减少摩阻和扭矩的钻井设计方案。根据该方案，把2630m长的水平井段钻到7500m深度，穿过6个目标区，总的方位角变化量达160°。
图2.7 M-16井井身轨迹
我国从1996年12月开始，先后在南海东部海域油田进行了大位移井开发试验，截至2005年底，已成功钻成21口大位移井，其中高水垂比大位移井5口。为开发西江24-1含油构造实施的8口大位移井，其井深均超过8600m，水平位移都超过了7300m，水垂比均大于2.6，其中西江24-3-A4井水平位移达到了8063m，创造了当时（1997年）的大位移井世界纪录。大位移井钻井涉及的关键技术有很多，国内外目前研究的热点问题包括：钻井设备的适应性和综合运用能力、大斜度（大于80°）长裸眼钻进过程中井眼稳定和水平段延伸极限的理论分析与计算、大位移井钻井钻具摩擦阻力/扭矩的计算和减阻、成井过程中套管下入难度大及套管磨损严重等。此外大位移井钻井过程中的测量和定向控制、最优的井身剖面（结构）设计、钻柱设计、钻井液性能选择及井眼净化、泥浆固控、定向钻井优化、测量、钻柱振动等问题也处在不断探索研究之中。
（3）分支井钻井技术
多分支井钻井技术产生于20世纪70年代，并于90年代随着中、小曲率半径水平定向井钻进技术的发展逐渐成熟起来。多分支井钻井是水平井技术的集成发展。多分支井是指在一个主井眼（直井、定向井、水平井）中钻出若干进入油（气）藏的分支井眼。其主要优点是能够进一步扩大井眼同油气层的接触面积、减小各向异性的影响、降低水锥水串、降低钻井成本，而且可以分层开采。目前，全世界已钻成上千口分支井，最多的有10个分支。多分支井可以从一个井眼中获得最大的总水平位移，在相同或不同方向上钻穿不同深度的多层油气层。多分支井井眼较短，大部分是尾管和裸眼完井，而且一般为砂岩油藏。
多分支井最早是从简单的套管段铣开窗侧钻、裸眼完井开始的。因其存在无法重入各个分支井和无法解决井壁坍塌等问题，后经不断研究探索，1993年以来预开窗侧钻分支井、固井回接至主井筒套管技术得到推广应用。该技术具有主井筒与分支井筒间的机械连接性、水力完整性和选择重入性，能够满足钻井、固井、测井、试油、注水、油层改造、修井和分层开采的要求。目前，国外常用的多分支系统主要有：非重入多分支系统（NAMLS），双管柱多分支系统（DSMLS），分支重入系统（LRS），分支回接系统（LTBS）。目前国外主要采用4种方式钻多分支井：①开窗侧钻；②预设窗口；③裸眼侧钻；④井下分支系统（Down Hole Splitter System）。
2.3.1.2 连续管钻井（CTD）技术
连续管钻井技术又叫柔性钻杆钻井技术。开始于20世纪60年代，最早研制和试用这一技术钻井的有法国、美国和匈牙利。早期法国连续管钻进技术最先进，1966年投入工业性试验，70年代就研制出各种连续管钻机，重点用于海洋钻进。当时法国制造的连续管单根长度达到550m。美国、匈牙利制造的连续管和法国的类型基本相同，单根长度只有20～30m。
早期研制的连续管有两种形式。一种是供孔底电钻使用，由4层组成，最内层为橡胶或橡胶金属软管的心管，孔底电机动力线就埋设在心管内；心管外是用2层钢丝和橡胶贴合而成的防爆层；再外层是钢丝骨架层，用于承受拉力和扭矩；最外层是防护胶层，其作用是防水并保护钢丝。另一种是供孔底涡轮钻具使用的，因不需要埋设动力电缆，其结构要比第一种简单得多。第四届国际石油会议之后，美国等西方国家把注意力集中在发展小井眼井上，限制了无杆电钻的发展。连续管钻井技术的研究也放慢了脚步。我国于20世纪70年代曾开展无杆电钻和连续管钻井技术的研究。勘探所与青岛橡胶六厂合作研制的多种规格的柔性钻杆，经过单项性能试验后，于1975年初步用于涡轮钻。1978年12月成功用于海上柔性钻杆孔底电钻，并建造了我国第一台柔杆钻机钻探船。1979～1984年勘探所联合清华大学电力工程系、青岛橡胶六厂研究所和北京地质局修配厂共同研制了DRD-65型柔管钻机和柔性钻杆。DRD-65型柔管钻机主要有柔性钻杆、Φ146mm潜孔电钻、钻塔、柔杆绞车及波浪补偿器、泥浆泵、电控系统和液控系统等部分组成。研制的柔性钻杆主要由橡胶、橡胶布层、钢丝绳及动力线组成。拉力由柔杆中的钢丝骨架层承担，钢丝绳为0.7mm×7股，直径2.1mm，每根拉力不小于4350N，总数为134根，计算拉力为500kN，试验拉力为360kN。钻进过程中，柔性钻杆起的作用为：起下钻具、承受反扭矩、引导冲洗液进入孔底、通过设于柔性钻杆壁内的电缆向孔底电钻输送电力驱动潜孔电钻运转、向地表传送井底钻井参数等。
柔性钻杆性能参数为：内径32mm；抗扭矩不小于1030N·m；外径85～90mm；单位质量13kg/m；抗内压（工作压力）40kg/cm2，曲率半径不大于0.75m，抗外压不小于10kg/cm2；弯曲度：两弯曲形成的夹角不大于120°；额定拉力1000kN；柔杆内埋设动力导线3组，每组15mm2，信号线二根；柔杆单根长度为40、80m两种规格。
Φ146mm型柔杆钻机由Φ127mm电动机、减速器、液压平衡器和减震器组成。动力是潜孔电钻，它直接带动钻头潜入孔底钻井。Φ146mm孔底电钻是外通水式，通水间隙宽5mm，通水横断面积为2055mm2。
与常规钻井技术相比，连续管钻井应用于石油钻探具有以下优点：欠平衡钻井时比常规钻井更安全；因省去了提下钻作业程序，可大大节省钻井辅助时间，缩短作业周期；连续管钻井技术为孔底动力电钻的发展及孔底钻进参数的测量提供了方便条件；在制作连续管时，电缆及测井信号线就事先埋设在连续管壁内，因此也可以说连续管本身就是以钢丝为骨架的电缆，通过它可以很方便地向孔底动力电钻输送电力，也可以很方便地实现地面与孔底的信息传递；因不需拧卸钻杆，因此在钻进及提下钻过程中可以始终保持冲洗液循环，对保持井壁稳定、减少孔内事故意义重大；海上钻探时，可以补偿海浪对钻井船的漂移影响；避免了回转钻杆柱的功率损失，可以提高能量利用率，深孔钻进时效果更明显。正是由于连续管钻井技术有上述优点，加之油田勘探需要以及相关基础工业技术的发展为连续管技术提供了进一步发展的条件，在经过了一段时间的沉寂之后，20世纪80年代末90年代初，连续管钻井技术又呈现出飞速发展之势。其油田勘探工作量年增长量达到20%。连续管钻井技术研究应用进展情况简述如下。
1）数据和动力传输热塑复合连续管研制成功。这种连续管是由壳牌国际勘探公司与航空开发公司于1999年在热塑复合连续管基础上开始研制的。它由热塑衬管和缠绕在外面的碳或玻璃热塑复合层组成。中层含有3根铜质导线、导线被玻璃复合层隔开。碳复合层的作用是提供强度、刚度和电屏蔽。玻璃复合层的作用是保证强度和电隔离。最外层是保护层。这种连续管可载荷1.5kV电压，输出功率20kW，传输距离可达7km，耐温150℃。每根连续管之间用一种特制接头进行连接。接头由一个钢制的内金属部件和管子端部的金属环组成。这种连续管主要用于潜孔电钻钻井。新研制的数据和动力传输连续管改变了过去用潜孔电钻钻井时，电缆在连续管内孔输送电力影响冲洗液循环的缺点。
2）井下钻具和钻具组合取得新进展。XL技术公司研制成功一种连续管钻井的电动井下钻具组合。该钻具组合主要由电动马达、压力传感器、温度传感器和震动传感器组成。适用于3.75in井眼的电动井下马达已交付使用。下一步设想是把这种新型电动马达用于一种新的闭环钻井系统。这种电动井下钻具组合具有许多优点：不用钻井液作为动力介质，对钻井液性能没有特殊要求，因而是欠平衡钻井和海上钻井的理想工具；可在高温下作业，振动小，马达寿命长；闭环钻井时借助连续管内设电缆可把测量数据实时传送到井口操纵台，便于对井底电动马达进行灵活控制，因而可使钻井效率达到最佳；Sperry sun钻井服务公司研制了一种连续管钻井用的新的导向钻具组合。这种钻具组合由专门设计的下部阳螺纹泥浆马达和长保径的PDC钻头组成。长保径钻头起一个近钻头稳定器的作用，可以大幅度降低振动，提高井眼质量和机械钻速。泥浆马达有一个特制的轴承组和轴，与长保径钻头匹配时能降低马达的弯曲角而不影响定向性能。在大尺寸井眼（＞6in）中进行的现场试验证明，导向钻具组合具有机械钻速高、井眼质量好、井下振动小、钻头寿命长、设备可靠性较高等优点。另外还研制成功了一种连续软管欠平衡钻井用的绳索式井底钻具组合。该钻具组合外径为in上部与外径2in或in的连续管配用，下部接钻铤和in钻头。该钻具组合由电缆式遥控器、稳定的MWD仪器、有效的电子定向器及其他参数测量和传输器件组成。电缆通过连续管内孔下入孔底，能实时监测并处理工具面向角、钻井顶角、方位角、自然伽马、温度、径向振动频率、套管接箍定位、程序状态指令、管内与环空压差等参数。钻具的电子方位器能在钻井时在导向泥浆马达连续旋转的情况下测量并提供井斜和方位两种参数。
其他方面的新进展包括：连续管钻井技术成功用于超高压层侧钻；增加连续管钻井位移的新工具研制成功；连续管钻井与欠平衡钻井技术结合打水平井取得好效果；适于连续管钻井的混合钻机研制成功；连续管钻井理论取得新突破。
2.3.1.3 石油勘探小井眼钻井技术
石油部门通常把70%的井段直径小于177.8mm的井称为小井眼井。由于小井眼比传统的石油钻井所需钻井设备小且少、钻探耗材少、井场占地面积小，从而可以节约大量勘探开发成本，实践证明可节约成本30%左右，一些边远地区探井可节约50%～75%。因此小井眼井应用领域和应用面越来越大。目前小井眼井主要用于：①以获取地质资料为主要目的的环境比较恶劣的新探区或边际探区探井；②600～1000m浅油气藏开发；③低压、低渗、低产油气藏开发；④老油气田挖潜改造等。
2.3.1.4 套管钻井技术
套管钻井就是以套管柱取代钻杆柱实施钻井作业的钻井技术。不言而喻套管钻井的实质是不提钻换钻头及钻具的钻进技术。套管钻井思想的由来是受早期（18世纪中期钢丝绳冲击钻进方法用于石油勘探，19世纪末期转盘回转钻井方法开始出现并用于石油钻井）钢丝绳冲击钻进（顿钻时代）提下钻速度快，转盘回转钻进井眼清洁且钻进速度快的启发而产生的。1950年在这一思想的启发下，人们开始在陆上钻石油井时，用套管带钻头钻穿油层到设计孔深，然后将管子固定在井中成井，钻头也不回收。后来，Sperry-sun钻井服务公司和Tesco公司根据这一钻井原理各自开发出套管钻井技术并制定了各自的套管钻井技术发展战略。2000年，Tesco公司将4.5～13.375in的套管钻井技术推向市场，为世界各地的油田勘探服务。真正意义的套管钻井技术从投放市场至今还不到10年时间。
套管钻井技术的特点和优势可归纳如下。
1）钻进过程中不用起下钻，只利用绞车系统起下钻头和孔内钻具组合，因而可节省钻井时间和钻井费用。钻进完成后即等于下套管作业完成，可节省完井时间和完井费用。
2）可减少常规钻井工艺存在的诸如井壁坍塌、井壁冲刷、井壁键槽和台阶等事故隐患。
3）钻进全过程及起下井底钻具时都能保持泥浆连续循环，有利于防止钻屑聚集，减少井涌发生。套管与井壁之间环状间隙小，可改善水力参数，提高泥浆上返速度，改善井眼清洗效果。
套管钻井分为3种类型：普通套管钻井技术、阶段套管或尾管钻井技术和全程套管钻井技术。普通套管钻井是指在对钻机和钻具做少许改造的基础上，用套管作为钻柱接上方钻杆和钻头进行钻井。这种方式主要用于钻小井眼井。尾管钻井技术是指在钻井过程中，当钻入破碎带或涌水层段而无法正常钻进时，在钻柱下端连接一段套管和一种特制工具，打完这一段起出钻头把套管留在井内并固井的钻井技术。其目的是为了封隔破碎带和水层，保证孔内安全并维持正常钻进。通常所说的套管钻井技术是指全程套管钻井技术。全程套管钻井技术使用特制的套管钻机、钻具和钻头，利用套管作为水利通道，采用绳索式钻井马达作业的一种钻井工艺。目前，研究和开发这种钻井技术的主要是加拿大的Tesco公司，并在海上进行过钻井，达到了降低成本的目的。但是这种钻井技术目前仍处于研究完善阶段，还存在许多问题有待研究解决。这些问题主要包括：①不能进行常规的电缆测井；②钻头泥包问题严重，至今没有可靠的解决办法；③加压钻进时，底部套管会产生横向振动，致使套管和套管接头损坏，目前还没有找到解决消除或减轻套管横向振动的可靠方法；④由于套管钻进不使用钻铤，加压困难，所以机械钻速低于常规钻杆钻井；部分抵消了套管钻进提下钻节省的时间；⑤套管钻井主要用于钻进破碎带和涌水地层，其应用范围还不大。
我国中石油系统的研究机构也在探索研究套管钻井技术，但至今还没有见到公开报道的成果。目前，套管钻井技术的研究内容，除了研制专用套管钻机和钻具外，重点针对上述问题开展。一是进行钻头的研究以解决钻头泥包问题；二是研究防止套管横向振动的措施；三是研究提高套管钻井机械钻速的有效办法；四是研究套管钻井固井办法。
套管钻井应用实例：2001年，美国谢夫隆生产公司利用加拿大Tesco公司的套管钻井技术在墨西哥湾打了2口定向井（A-12和A-13井）。两井成井深度分别为3222×30.48cm和3728×30.48cm。为了进行对比分析，又用常规方法打了一口A-14井，结果显示，同样深度A-14井用时75.5h，A-13井用时59.5h。表层井段钻速比较，A-12 井的平均机械钻速为141ft/h，A-13井为187ft/h，A-14井为159ft/h。这说明套管钻井的机械钻速与常规方法机械钻速基本相同。但钻遇硬地层后套管钻井，钻压增加到6.75t，致使扩眼器切削齿损坏，钻速降低很多。BP公司用套管钻井技术在怀俄明州钻了5口井。井深为8200～9500ft，且都是从井口钻到油层井段。钻进过程中遇到了钻头泥包和套管振动问题。
此外，膨胀套管技术也是近年来发展起来的一种新技术，主要用于钻井过程中隔离漏失、涌水、遇水膨胀缩经、破碎掉块易坍塌等地层以及石油开采时油管的修复。勘探所与中国地质大学合作已立项开展这方面的研究工作。
2.3.1.5 石油钻机的新发展
国外20世纪60年代末研制成功了AC-SCR-DC电驱动钻机，并首先应用于海洋钻井。由于电驱动钻机在传动、控制、安装、运移等方面明显优于机械传动钻机，因而获得很快的发展，目前已经普遍应用于各型钻机。90年代以来，由于电子器件的迅速发展，直流电驱动钻机可控硅整流系统由模拟控制发展为全数字控制，进一步提高了工作可靠性。同时随着交流变频技术的发展，交流变频首先于90年代初成功应用于顶部驱动装置，90年代中期开始应用于深井石油钻机。目前，交流变频电驱动已被公认为电驱动钻机的发展方向。
国内开展电驱动钻机的研究起步较晚。兰州石油化工机器厂于20世纪80年代先后研制并生产了ZJ60D型和ZJ45D型直流电驱动钻机，1995年成功研制了ZJ60DS型沙漠钻机，经应用均获得较好的评价。90年代末期以来，我国石油系统加大钻机的更新改造力度，电驱动钻机取得了较快发展，宝鸡石油机械厂和兰州石油化工机器厂等先后研制成功ZJ20D、ZJ50D、ZJ70D型直流电驱动钻机和ZJ20DB、ZJ40DB型交流变频电驱动钻机，四川油田也研制出了ZJ40DB交流变频电驱动钻机，明显提高了我国钻机的设计和制造水平。进入21世纪，辽河油田勘探装备工程公司自主研制成功了钻深能力为7000m的ZJ70D型直流电驱动钻机。该钻机具有自动送钻系统，代表了目前我国直流电驱动石油钻机的最高水平，整体配置是目前国内同类型钻机中最好的。2007年5月已出口阿塞拜疆，另两部4000m钻机则出口运往巴基斯坦和美国。由宝鸡石油机械有限责任公司于2003年研制成功并投放市场的ZJ70/4500DB型7000m交流变频电驱动钻机，是集机、电、数字为一体的现代化钻机，采用了交流变频单齿轮绞车和主轴自动送钻技术和“一对一”控制的AC-DC-AC全数字变频技术。该型钻机代表了我国石油钻机的最新水平。凭借其优良的性能价格比，2003年投放市场至今，订货已达83台套。其中美国、阿曼、委内瑞拉等国石油勘探公司订货达42台套。在国内则占领了近2～3年来同级别电驱动钻机50%的市场份额。ZJ70/4500DB型钻机主要性能参数：名义钻井深度7000m，最大钩载4500kN，绞车额定功率1470kW，绞车和转盘挡数I+IR交流变频驱动、无级调速，泥浆泵型号及台数F-1600三台，井架型式及有效高度K型45.5m，底座型式及台面高度：双升式/旋升式10.5m，动力传动方式AC-DC-AC全数字变频。
⑨ 超深井钻机
超深井由于其建井、钻井和完井时间都比较长，而且普遍存在地层结构复杂的问题，因此对钻井设备的要求是：①可靠性高；②过载能力大，能够及时处理井下事故；③同时超深井钻井还有一个特殊性，就是起下钻所用的时间在整个钻井过程中所占的比重非常大，因此钻井效率也是考核钻机的一个非常重要的指标。
1.1.1 国外超深井钻机技术现状
为了适应勘探开发更深地层油气藏的需要，深井石油钻机趋向大型化，要求功率大、性能好、自动化程度高，可满足和适应深井钻井的多种需要。钻机钻深能力已达15000m，最大钩载达12500kN。为了提高起升工作效率，绞车功率有进一步提高的趋势，功率5220kW的绞车已经问世。另外，国外开始将交流变频技术应用于大型超深井钻机。
目前，美国钻机技术水平代表着国际上石油钻机的最高水平，其中以National Oilwell Varco公司为代表，其主要特点是：①钻机趋向大型化、结构型式多样化。如绞车功率可达4477kW，钻井深度可达15000m，泥浆泵的水马力达2350kW，车装式、拖挂式、橇装模块式种类齐全。②电气传动技术的进步使得传动更加简单，特别是广泛使用了交流变频驱动技术。已开发出Wirth和Varco ADS齿轮传动单轴绞车，还可以使用主电机能耗制动取代辅助刹车。③新型的一体化旋升式井架和底座、多节自升式井架的起放更安全，使钻机在钻井过程中更稳定，占用井场面积更小。④盘式刹车、顶部驱动钻井装置、立根自动排放机构、铁钻工装置的使用，使钻井智能化、自动化成为现实，使科学钻井成为可能。⑤钻机移运性能不断提高，快速搬迁能力成为钻机的关键竞争力。⑥注重以人为本，更加适应HSE要求。
挪威MH公司研究开发Ramrig液压驱动石油钻机，钻深15000m，额定载荷为9800kN。此外，前苏联乌拉尔重型机器制造厂、加拿大公司和德国德马克公司等均生产了钻井深度大于12000m的超深井钻机。
（1）美国NOV公司（National Oilwell Varco，国民油井瓦科公司）
早年生产的超深井钻机主要是直流电驱动，其代表产品主要有E3000/E3000-UDBE及4000-UDBE型，绞车功率分别为2237kW和2983kW，名义最大钻深分别可达9144m和12192m，为内变速多速绞车，主刹车有带式刹车和液压盘式刹车，辅助刹车均为电磁涡流刹车。由于受直流调速范围的限制及大功率链传动的结构限制，这种内变速多速绞车的发展有一定的局限性。随着交流变频技术的发展，大功率变频调速技术的成功应用，超深井钻机目前以交流变频驱动为主。
目前，美国NOV公司超深井钻机配置的绞车有单速和双速，基本都是齿轮传动，绞车功率为2983～5220kW，各个级别都有产品，主刹车采用的是主电动机能耗刹车，辅助刹车采用的是液压盘式刹车；配有 P型和 FC型钻井泵，功率均为1641kW，压力51.7MPa；配有的3种转盘；有7350kN、9800kN的大钩、水龙头（工作压力51.7MPa）。
国内进口有多台E3000型电驱动钻机，该钻机的主要技术参数见表1.1（纪人公等，1994）。
表1.1 美国NOV公司E3000型钻机基本参数
（2）美国Rowan公司
美国Rowan公司是一家生产制造大型钻井平台、特深井陆地钻机和海洋陆地钻井服务的上市公司，已生产制造了9 台 9000m和 3 台 12000m陆地特深井钻机，改造了12000m钻机2台。中国石化集团公司决定从Rowan公司购买一台12000m钻机，钻机基本参数见表1.2（孟祥卿等，2006）。
表1.2 美国Rowan公司12000m钻机基本参数
（3）前苏联的乌拉尔机械-15000型钻机
前苏联科拉超深井（СГ-3）于1970年5月开始钻进，其目的任务：①研究科拉半岛地区波罗的地盾太古宙结晶基底和含镍的贝辰加杂岩的深部结构，查明包括成矿作用在内的地质作用的特点；②查明大陆地壳内地震界面的地质性质并取得有关地球内部热状态、深部水溶液和气体的新资料；③获得最充分的有关岩石物质成分及其物理状态的信息，揭露和研究地壳花岗岩层和玄武岩层之间的边界带；④完善现有的和创立新的超深钻进的技术和工艺，以及深部岩石和矿石的综合地球物理研究方法（E.A.科兹洛夫斯基，1989）。
СГ-3井使用涡轮马达和铝合金钻杆，进行超前孔裸眼钻进，第一阶段钻进至7263m井深，采用乌拉尔机械-4З钻机（表1.3），第二阶段从7263m开始采用乌拉尔机械-15000钻机（表1.3）。
表1.3 科拉超深井的钻机技术参数
（4）德国的UTB-1型KTB钻机
联邦德国大陆深钻计划（KTB）是德国第一个国家的大规模地学研究计划，以超深孔的施工为中心，达到“进行关于地壳较深部位的物理、化学状态和过程的基础调查和评价，以了解内陆地壳的结构、成分、动力学和演变”的目的。KTB主孔（设计深度14000m）的钻机的研制、建造和操作运行是由UTB ULTRATIEF钻探股份公司来完成的，该公司由德国深钻有限公司（DEUTAG）、德国建井与深钻有限公司（DST）和国际深钻有限公司（ITAG）组成，钻机的主要技术参数见表1.4。
表1.4 UTB-1型KTB钻机技术参数
（5）德国Herrenknecht GmbH公司的InnovaRig钻机
2007年德国Herrenknecht GmbH公司研制了深部钻进和取心钻机InnovaRig（图1.1），该钻机的主要技术参数如表1.5。
图1.1 InnovaRig钻机
表1.5 InnovaRig钻机技术参数
1.1.2 国内超深井钻机技术现状
经过50年的努力，特别是改革开放后20多年的发展，目前国产石油钻机已形成了比较完整的系列，在品种和质量上基本能够满足在国内不同地区、不同井深和不同环境条件下进行油气资源勘探开发的需要。近年来，还有相当数量的国产钻机在国外承担钻井服务和国内的反承包钻井服务。从钻机设备制造来看，近几年已开发和生产了1000～7000m机械驱动钻机，机电复合驱动钻机和整拖式、轮式半拖挂整体移运式钻机，研制生产了4000～7000m各种型号直流电驱动钻机、交流变频电驱动钻机和3000m以下各种车装及橇装钻机。钻机制造厂家有宝鸡石油机械有限责任公司、兰州兰石国民油井石油工程有限公司、四川宏华石油设备有限公司、河南中原总机厂石油设备有限公司、南阳石油机械厂、中国石化集团江汉石油管理局第四石油机械厂、上海三高石油设备有限公司、胜利油田石油机械厂等。在借鉴国外先进技术的基础上，我国又相继开发和应用了绞车液压盘式刹车系统，集中控制司钻房、组合式液压站、全液压套管扶正机、液压猫头、液压绞车、各种型式的井口吊装装置，数显防碰装置、大功率柴油机、液力偶合器正车箱、直流电机、变频电机等项新技术和新装置。与此同时，各制造厂又结合国际市场的需要，在钻机满足要求方面也采取了新的措施，并在钻井机械化、智能化方面取得了新的进展，从而使国产钻机的设计、制造、配套技术和钻机整机质量有了明显的提高，大大缩短了与国外先进钻机的差距，取得了显着的成绩（华伟棠，2005）。
超深井钻机技术在国内近几年才开始研究，2004年由兰州兰石国民油井石油工程有限公司和美国国民油井公司共同研制的9000m直流电驱动钻机在科威特成套交货，尽管关键件的总体设计和生产制造由美国国民油井公司掌握，但这也是我国在超深井钻机研制方面迈出的第一步。国内由宝鸡石油机械有限责任公司2005年自主研发的首台9000交流变频电驱动钻机目前正在油田进行工业性试验。尽管该项目早在2001年就在国家经贸委立项，但由于受大功率变频控制技术的成熟度和大功率齿轮传动绞车可靠性等因素的影响，长期没有明确的用户，为此宝石机械公司进行了7000m交流变频电驱动、齿轮传动绞车钻机的研制，2003年7月完成工业性试验，为大功率交流变频技术的应用以及自动送钻技术的应用积累了一定的经验。随后，各个油田也看到了交流变频技术的优势，5000m、7000m交流变频电驱动钻机在国内市场的销量大幅增长。随着国际市场油价的升高，国内高难度井开采量的加大，超深井钻机的需求也突现。2004年年底中国石油集团公司组织行业专家对方案进行了评审，同时将9000m交流变频电驱动钻机列为集团公司2005年重点科研项目，至此，9000m交流变频电驱动钻机的研发正式进入实施阶段（罗超等，2007）。
目前，国内研制制造超深井钻机的厂家有宝鸡石油机械有限责任公司、兰州兰石国民油井石油工程有限公司、四川宏华石油设备有限公司和上海三高石油设备有限公司等。
1.1.2.1 宝鸡石油机械有限责任公司
研制的ZJ90/6750DB超深井钻机（图1.2；表1.6）于2006年8月13日在新疆油田准噶尔盆地腹部莫索湾的莫深1井（设计井深7380m）开钻使用，一开井径Φ660.4mm。2006年11月22日二开以4463m井深完钻，井径Φ444.5mm；2006年12月1日，顺利下入5000kN重、Φ339.7mm的技术套管4462.02m，一次性成功注入固井水泥300t。2007年3月以Φ311.1mm井径三开开钻，2007年7月24日以6406m井深完钻；2007年7月26日，顺利下入5106kN重、Φ244.5mm技术套管6403.37m。四开井径Φ215.9mm，2007年11月23日顺利钻至设计井深7380m并继续钻进，最后莫深1井加深到7600m。
图1.2 施工莫深1井的ZJ90/6750DB超深井钻机
表1.6 宝鸡石油机械有限责任公司9000m和12000m钻机技术参数
12000m钻机研制被列入国家863计划，ZJ120/9000DB超深井钻机的技术参数见表1.6，2007年11日出厂，在川科1井三开以后投入使用。川科1井位于川西坳陷孝泉构造（四川德阳市孝德镇东利村1组），设计井深8875m，采用五开井身结构，完钻井眼尺寸Φ215.9mm。2007年3月20日使用7000m钻机开钻，一开井径Φ660.4mm、Φ508mm表层套管下深497.08m。二开井径Φ444.5mm，2007年9月7日以3200m井深完钻。二开完钻后，2008年3月12日三开钻进使用国产12000m超深井钻机——ZJ120/9000DB（图1.3）。
图1.3 施工川科1井的ZJ120/9000DB超深井钻机
1.1.2.2 兰州兰石国民油井石油工程有限公司
ZJ90/5850DZ直流电驱动钻机（表1.7）性能特点：
1）采用以柴油机为动力，带动交流发电机，经可控硅整流，由直流电动机驱动绞车、转盘和泥浆泵的传动方式，即AC-SCR-DC传动。
2）电传动系统采用全数字式交流模块和全数字式DC直流模块。PLC逻辑程序控制、触摸显示屏。支持计算机及其打印（运行工况表）功能。电器工程师笔记本电脑和专用软件进行在线测试。系统具有对柴油机、发电机、SCR系统、直流电动机、断路器及其他单元进行检测、故障诊断、保护、运行工况定性和定量的显示和对系统的控制功能。
3）绞车滚筒开槽；主刹车采用液压盘式刹车，刹车力矩大，灵敏可靠。
盘刹操作手柄置于司钻控制房内，改善了司钻的工作环境，减轻了司钻的劳动强度；绞车的辅助刹车为电机能耗制动和电磁涡流刹车；绞车配有过卷阀防碰天车装置与智能游车位置控制系统，防止发生游车“上碰下砸”事故；绞车配有电机自动送钻装置，可实现恒钻压自动送钻以及零速度悬停功能。
表1.7 兰州兰石国民油井石油工程有限公司9000m钻机技术参数
4）转盘独立驱动装置由直流电机经两挡齿轮变速箱驱动转盘；既可由转盘电机经链条箱驱动转盘，又可由绞车电机经链条传动驱动转盘，二者实现互济，提高了钻机的可靠性，充分满足钻井工艺需要。
5）配备大功率三缸单作用泥浆泵，由窄V带驱动。
6）“H”型钢制造的“K”型井架，利用绞车动力整体起升，视野开阔，运输方便。
7）平行四边形整体起升式底座，可实现钻台面设备和井架低位安装，利用绞车动力整体起升。
8）钻机的主要机械部件：天车、游车、大钩、水龙头、转盘、井架、底座均符合API规范，打API会标。
ZJ90/5850DB交流变频电驱动钻机（表1.7）性能特点：
1）钻机采用机、电、数字、通讯一体化设计，应用当代先进成熟的矢量控制技术、交流变频技术、数字控制技术、总线通讯技术。
2）采用先进的全数字交流变频PLC控制技术，通过触摸屏及气、电、液、钻井参数的一体化设计，实现钻机智能化司钻控制。
3）单轴式交流变频齿轮传动绞车及速度数字化闭环控制，可合理利用功率，提高钻井时效。
4）转盘扭矩和泥浆泵泵压的数字化限制控制，实现过扭矩或超泵压保护。
5）智能游车位置控制，防止钻机发生游车“上碰下砸”事故。
6）绞车主刹车采用电机能耗制动，通过计算机定量控制制动扭矩。
7）采用主电机自动送钻，实现钻井给进的自动化；智能化司钻控制操作系统，使钻机的操作由技能型变为智能型；钻机采用网络控制系统，可实现设备信息共享、自动化控制、集中监视、生产管理和设备管理多种功能。
8）钻台设备低位安装，与井架一起整体起升。
9）全液压套管扶正机自动化程度高。
10）钻机的主要部机采用NOV（美国NOV公司）成熟技术并得到世界验证。
1.1.2.3 上海三高石油设备有限公司
上海三高石油设备有限公司研制的9000m钻机技术参数见表1.8。
表1.8 上海三高石油设备有限公司9000m钻机技术参数