石油钻机型式与基本参数标准.docx
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石油钻机型式与基本参数标准
《石油钻机型式与基本参数》修订标准技术分析
1 标准制修订回顾
70年代我国石油工业蓬勃发展，但装备落后。
在这种形势下，1975年原石油工业部与机械工业部联合组织成立了“钻机系列化及链条钻机调查小组”，1978年又成立了“三化小组”，在分析各国钻机标准及美国钻机和API规范的基础上，起草了我国《石油钻机型式与基本参数》标准。
1979报国家标准总局，经批准定为中华人民共和国国家标准，标准号为GB1806—79，于1981-01实施。
此标准在技术上的显著特点是，在最大钩载参数上突破了以往沿袭原苏联、罗马尼亚标准的作法，这两国标准基本上是根据综合井身结构下套管负荷需要来确定最大钩载；我国这次标准是在有关规范和设计准则要求下，最大限度地发挥钻机绞车本身能力可提供的负荷来确定最大钩载。
因此，该标准制订的这一参数比苏、罗标准均要大（见表1），它较大地提高了钻机对地层和钻井工艺的适应能力。
表1 GB1806—79与苏76*和罗75*标准的最大钩载对比
井深H／m
2000
2500
2800
3000
3200
4000
4500
5000
6000
6500
7000
8000
10000
最大
钩载
W/tf
GB1806－79
120
220
300
400
600
苏76*标准
120
140
170
200
250
320
400
罗75*标准
100
125
200
320
400
500
注：
*指1976年或1975年标准。
首次标准发布以来，至今已进行了2次修订，它们在规范和促进我国石油钻机发展上起到了重要作用。
前后标准对比见表2。
表2 历次钻机标准主要参数对比
钻机级
别型号
GB1806－79
ZJ20
ZJ32
ZJ45
ZJ60
ZJ80
GB1806－86
15
20
32
45
60
80
1999修订
10／600
15／900
20／1350
30／1700
40／2250
50／3150
70／4500
120／9000
钻
深
H／
m
5英寸*钻杆
GB1806－79
2000
3200
4500
6000
8000
5英寸*钻杆
GB1806－86
900～1500
1300～2000
1900～3200
3000～4500
4000～6000
5000～8000
5英寸*钻杆
1999修订
500～800
700～1400
1100～1800
1500～2500
2000～3200
2800～4500
4000～6000
5000～8000
7000～10000
41／2＂
钻杆
500～1000
800～1500
1200～2000
1600～3000
2500～4000
3500～5000
4500～7000
6000～9000
7500～12000
最大
钩载
W／tf
GB1806－79
120
220
300
400
600
GB1806－86
90
135
225
315
450
585
1999修订
60
90
135
170
225
315
450
675／585
900
绞车最大
输入功率
P/hp
GB1806－79
550
1000
1500
2000
3000
GB1806－86
450
700
1000
1500
2000
3000
1999修订
270
450
550
750
1000
1500
2000
3000
4000
滚筒钢
丝绳直径
d/m（英寸）
GB1806－79
28.5
32.5
32.5或34.5
34.5
39.5
GB1806－86
26
28.5
32.5
34.5
38
41.5
1999修订
22／7／8
26／1
29／11／8
32／11／4
32／11／4
35／13／8
38／11／2
42／15／8
52／2
游动系
统绳数
ndmax
GB1806－79
8／8
8／10
10／12
10／12
12／14
GB1806－86
8／8
8／8
8／10
10／12
10／12
12／14
1999修订
6／6
8／8
8／8
8／10
8／10
10／12
10／12
12／16，10／14
12／16
钻台
高度
h/m
GB1806－79
2.8
4.2～4.5
4.5（6）
6
8～9
GB1806－86
3，4.5
4.5，6，7.5
6，7.5，9
7.5，9
1999修订
3，4
4，5
5，6，7.5
7.5，9，10.5，12
钻井泵单台
功率不小于
Pd/hp
GB1806－79
350，500
800，1000
1000，1300
1300，1600
1600
GB1806－86
350，800
800，1000，1300
1300，1600
1600
1999修订
350
500
800
1000
1300
1600
1600
2 美国石油钻机技术基本作法
美国在世界石油钻机技术和销售量上均属首位，与国际技术接轨实质上是与以美国为代表的技术作法及采用API规范接轨。
我国石油钻机标准采纳了这一趋向。
就普遍使用的机械驱动钻机而言，美国在60年代已达成熟阶段，从那时至70年代其石油机械制造业得到迅速发展。
钻机制造公司主要有8大家，统计1973年美国286个陆地和40个海洋钻井公司使用的1891台钻机，这8家所占比例达90%，其中尤以National、Emsco、Ideco公司为甚，它们所占比例分别为，National30.8%，Emscoo13.9%,Ideco10.7%，OilWell8.25%，Mid-Continent8.25%，Wilson7.15%，Cardner-Denver5.15%，Brewster4.85%。
美国没有像苏、罗、我国等将诸多因素（参数）合在一起的钻机标准，但各公司均有自已的绞车、天车、游车、大钩、水龙头、转盘、传动装置、钻井泵、井架和底座等主机标准，API的相关规范和推荐作法，它们均采用。
根据钻井公司的要求，将这些主机配套成钻机，很机动灵活。
当确定钻机钻深能力时，下列因素都是重要的：
井架承载能力;提升系统承载能力；动力机组功率；绞车功率及负荷能力；钻井泵功率；钻台高度及承载能力；转盘开口及承载能力等。
上述诸多因素中绞车性能是最基础的因素，它是将动力转换成提供起升负荷能力的源泉，无怪乎美国人把绞车视为钻机。
由于钻柱质量是决定井深很重要的出发点，他们的设备标准中唯独绞车标有井深参数。
最初是以41／2英寸钻杆为计算井深基础，虽然后来出现5英寸无细螺纹钻杆，其水力和承载性能比41／2英寸钻杆为好，但绞车产品已经形成，所以仍沿用原来的41／2英寸钻杆所标定的井深。
用5英寸钻杆钻井时，额定井深的钻杆质量要增大一些，标定井深要打点折扣。
由于绞车使用说明书中均有游动系统绳数与各档载荷能力表和提升曲线，实际钻井作业可根据需要按这些表或曲线来选择载荷和速度。
80年代后期，美国很多公司的样本在绞车参数中“41／2”字样已不再注明。
几十年来美国钻机的主机在总体上基本没有变化，对比了National公司1976-1977年绞车参数与1998-1999年National-Oilwell两公司合并后公布的绞车参数与性能数据完全一样；Emsco公司也基本如此，两公司绞车载荷参数见表3～12。
它们摘至1998-1999年National-Oilwell样本和1986-1987年Emsco公司样本，供参阅。
表3 National-Oilwell公司绞车载荷参数（表3～8）
80B（机械驱动M）、80UE（电动E）（1000hp12000ft）
滚筒轴离合器
低 速
高 速
档 号
低档
Ⅱ档
高档
低档
Ⅱ档
高档
M
E
M
M
E
M
E
M
M
E
悬吊绳数
下提升载
荷能力
W/tf
6
156
1
5
136
89
93
52
45
36
25
30
8
202
189
177
116*
120*
68
59
48
32
39
10
245
227
216
141
145
82
73
59
39
45
表4 110M、110UE（1500hp16000ft）
滚筒轴离合器
低 速
高 速
档 号
低档
Ⅱ档
高档
低档
Ⅱ档
高档
M
E
M
M
E
M
E
M
M
E
悬吊绳数
下提升载
荷能力
W/tf
8
250
227
205
145*
145*
1
0
82
57
39
52
10
305
275
248
177
177
123
98
68
48
64
12
355
323
291
207
207
143
114
80
57
73
表5 1320M、1320UE（2000hp20000ft）
滚筒轴离合器
低 速
高 速
档 号
低档
Ⅱ档
高档
低档
Ⅱ档
高档
M
E
M
M
E
M
E
M
M
E
悬吊绳数
下提升载
荷能力
W/tf
8
353
300
291
186*
189*
116
123
70
4
77
10
418
366
355
227
230
141
150
86
55
93
12
486
427
414
264
268
159
173
100
64
109
表6 1625M、1625DE（3000hp25000ft）
滚筒轴离合器
低 速
高 速
档 号
低档
Ⅱ档
高档
低档
Ⅱ档
高档
M
E
M
M
E
M
E
M
M
E
悬吊绳数
下提升载
荷能力
W/tf
8
484
400
341
223*
250*
148
159
105
68
98
10
591
489
414
273
305
180
193
127
82
120
12
691
568
482
318
357
209
227
145
95
141
14
784
6
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