中国石油大学-现代钻机发展状况总述报告
中国石油大学-现代钻机发展状况总述报告
一 我国石油钻机的发展历程及状况
我国制造石油钻机是从1957 年太原矿山机器厂仿制钻深1200m 的轻型钻机开始的。直到1978年,也只有兰州石油化工机器总厂生产的239 台大庆Ⅰ型3200m 钻机,供我国油田使用。
改革开放以来, 我国已淘汰了皮带传动钻机,只生产链条传动和电驱动石油钻机,电驱动石油钻机已接近世界先进水平。已能生产出15、20、32、45、60 成系列的从钻深1500mm 到6000m 的皮带、链传动的各型钻机,并开发了电驱动钻机、丛式井钻机、斜井钻机、沙漠钻机和顶部驱动装置,基本上满足了高压喷射钻井、定向钻井、丛式钻井和水平钻井的需要,使我国石油钻机的标准化水平、技术水平、制造水平、设计研究开发能力、产品质量都有了大幅度的提高品种也有了很大的发展。
国内钻机市场面对世界钻机的竞争，各钻机制造企业充分认识到，必须以国际市场为研制的出发点才能站稳国内市场。根据“国内市场国际化，国际市场本土化”的大趋势，紧跟国内、国际市场需求，开发石油钻机前沿技术。国内目前钻深1000～7000m的钻机已形成系列，具备生产1000～9000m机械传动、电驱动、顶部驱动陆地、沙漠、海洋各种成套钻机的能力。
我国成套石油钻机供应商的石油钻机制造技术在许多方面已经达到或接近国际先进水平。近两年我国几家成套石油钻机制造厂经过体制改革，又不失时机地抓住我国为保证石油供给，加紧开发陆地、沙漠、海洋石油的同时积极参与海外石油开发的良好机遇，得以发展壮大。企业在技术进步、市场开拓、经济效益、出口多方面同步发展，成绩十分显著。
目前我国石油钻机品种和质量基本上满足了国内在不同地区、不同井深进行油气钻井的需要。已有十几台国产石油钻机在国外承担钻井服务, 有的已在国内有关区块承担反承包钻井任务, 受到甲方好评。宝鸡石油机械厂、兰州石油化工机器总厂作为两个总包厂, 均具有制造钻深1000～7000m 石油钻机的能力, 其中5000m 以上可提供直流电驱动钻机, 并可提供4000m 交流变频钻机。南阳石油机械厂与江汉第四石油机械厂作为总包厂都可提供钻深能力为3000 m 以下的车装钻机。北石所研制的为J70D 配套的盘式刹车已在克拉玛依与塔里木完成了两口井的工业试验, 证明我国自主研制的盘式刹车完全能满足深井钻井工程的要求。
我国能够制造大、中型石油钻机,成套供货的企业约有4～5 家,生产钻机配套大部件的厂家更多。它们具有制造1500m、2000m、3200m、4500m、6000m 7000m 直至8000m 钻深系列钻机的能力,年产能力120 台以上。他们有皮带、链条、机械传动钻机,直流电驱动(AC - SCR - DC) 钻机,和达到国际先进水平的新型交流变频调速电驱动(AC - GTO -AC) 钻机与新型顶部驱装置(TDS) 。可以成套提供斜井钻机、水平井钻机、丛式井钻机和实施欠平衡钻机的相关装置。代表国内当前最高水平的钻机产品有:为降低钻井成本发挥巨大作用的6000m 电驱动沙漠钻 ，7000m 电驱动钻机、DQ602 轻便顶驱装置和ZJ40/ 2250DB 型中深井交流变频调速电驱动钻机(变频器进口配套) 以及我国出口打井用的GW -M1000 型长城牌钻机等。目前,我国在役钻机中,国产钻机占80 %。
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、交流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HSE 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。大大缩短了与国外钻机的差距,取得了巨大成就和发展。国产钻机的发展方向各级钻机的发展趋势：
1 对3 000 m 以下的钻机,由于钻井载荷小、钻井周期短、搬家频繁,要求钻机要具有良好的移运性、经济性、技术先进性和可靠性。根据地域条件和运输条件的要求,可分为车装钻机和撬装钻机2 种形式,应大力推广车装钻机,同时发展撬装钻机,电力供应充足的地区,使用电驱动钻机。今后需要开发高速柴油机、阿里逊传动箱和小节距传动链条。
2 4 000 m 钻机是当前乃至今后一个时期内在国内使用的主力机型钻机,市场需求量较大。该级别钻机要充分体现结构紧凑、运输单元少、拆装方便、移运快捷、可靠性高、价格适中等特点。对于该级别钻机应以机械驱动钻机为主,其重点是发展机电复合型钻机、适当发展交流变频电驱动钻机。
3 对于5 000～7 000 m 钻机,由于多用于钻探井、深井和开发井。该级别钻机要求技术含量高、性能先进、质量可靠、操作维修简便、机械化、自动化、智能化程度高,并具有良好的移运性。从使用条件和钻机投资成本综合考虑,该级别钻机发展方向是电驱动钻机和机械驱动钻机并存发展。电驱动钻机主要用于国际承包钻井;机械驱动钻机立足满足国内需求,部分用于国际承包钻井。电驱动钻机分为直流电驱动和交流变频电驱动2 种形式,与直流电驱动钻机相比,交流变频驱动具有调整范围更宽、功率因数高、电机防爆性能好,易实现智能化操作等更优异的特点,因此,交流变频电驱动钻机是今后发展的主要方向。链条并车驱动形式是
机械钻机发展的主流,皮带驱动钻机将逐渐被淘汰。从结构简便,适应能力更强、动力灵活分配、节约钻机投资和钻井成本等综合因素考虑,应大力推广和应用机电复合形钻机,这种钻机为柴油机液力耦合器正车箱传动、整体链条箱并车、联动发电机组、交流变频转盘独立驱动。这类钻机是大、中型机械驱动钻机发展的方向。
4 提高钻机集装化程度和高移运性能,是今后亟待解决的重点。大型钻机应采用轮式运输方式;中、小型钻机应采用独立驱动大模块运输形式或车载形式。要实现的关键是必须对模块合理组合,简化传动结构、减小设备外形尺寸和减轻设备质量等方面下功夫。
5 9 000 m 级钻机在国内尚属空白,为适应向更广阔领域及更深埋藏油气资源勘探开发的需要,应积极进行前期开发。
二 当前石油钻机的主要发展趋势
石油钻机市场具有国际化的原因是石油钻机结构复杂，成套和技术难度大，价格昂贵，每台售价近千万元到几千万元不等，全世界总共才拥有各类陆地石油钻机4300多台。海洋钻机200～300多台。世界制造石油钻机的国家乃至厂商都不多，总计每年生产成套石油钻机的能力约600～800台左右。 20世纪90年代以来，国外研究改进、开发创新了多种新型石油钻机，涌现了许多新结构、新技术。为了适应浅海、海滩、沙漠和丘陵等不同地带油气藏的勘探和开发，美国、德国、法国、加拿大、意大利、墨西哥和罗马尼亚等国先后开发了各种类型的石油钻机。其中美国National Oilwell公司、Emsco公司、Dreco公司生产的钻机质量最好，使用寿命可超过10～15年。 90年代以来，国外在高端钻机、小井眼石油钻机、套管钻机、液压钻机、连续套管钻机、自动化钻机及钻机配套技术方面发展很快，一些技术已进人实用阶段。最具代表的是美国National Oilwell公司，在海洋、极地、陆地、沙漠、车装和斜井钻机等各方面都具有较强的技术优势，特别是在重型钻井技术上走在国际前列；美国VARCO公司的顶部驱动钻井装置占市场60～70％的份额，在电子司钻、交流变频驱动单绞车等方面也有技术优势。2005年3月这两家龙头企业以股权置换的方式进行了实质性的合并后，更形成了钻机制造领域一强称雄的局面。 此外，挪威MH公司在液压技术上具有优势和特色，开发了新型液压石油钻机、液压绞车、液压转盘、粹压顶驱装置及液压铁钻工、机械手等产品；意大利Soilmec公司在新型液压钻机、海洋钻机用折迭式K型井架等技术上也有明显优势。
现代钻机正朝着自动化、数字化、智能化、信息化方向发展。先进的机械自动化工具、高效的钻机操作和监控大大降低了钻井成本, 提高了钻井效率。随着钻井经验数据库的建立和应用软件的开发, 以及融有钻井专家顾问系统的远程钻井监控系统的建立, 智能优化钻井将变成现实, 油气井钻井也必将产生新的飞跃和发展。
首先，现代石油钻机自动化和智能化方向的发展
顶驱、盘式刹车技术的逐步成熟, 以及电动控制技术、液压驱动技术和可靠性的逐步提高, 为实现钻机控制的自动化提供了可能, 再加上海洋及深井等复杂工况下, 钻井工艺及成本对钻井装备的要求使得钻机控制自动化成为钻机发展的一个重要趋势。顶部驱动装置克服了转盘钻井方式的缺陷, 给钻井作业带来了诸多好处, 既可满足复杂作业工况需求, 提高作业效率, 又使作业更安全。盘式刹车替代原带式刹车, 作为世纪年代后期发展起来的一项新技术, 以其制动力矩容量大、稳定、安全、可靠等特点, 可实现遥控操作,易实现自动送钻, 易维护, 长寿命, 易系列化设计和专业化生产。电驱动用于钻机最早开始于世纪年代中期, 随后逐步完善、成熟。与机械驱动相比, 电驱动具有操作安全、维修保养方便、易于实现自动控制等特点, 特别是全数字系统的出现, 使得电驱动系统控制性能更完善, 可靠性更高, 调整及更改功能更便捷, 故障诊断及维修更方便。电驱动可以通过编程控制器获得很多机械驱动所无法实现的功能, 如顺序操作和联锁功能等。液压驱动具有转换容易、体积小、质量轻等特点。全液压驱动的绞车、转盘和钻井泵由挪威公司于世纪卯年代推出, 与此之前推出的全液压顶驱、管排放系统、液压机械手及天车型液压升沉补偿器, 构成了海洋钻机机械化、智能化操作系统。
Maritime Hydraulics 公司的第一套可编程管子处理系统已在挪威海上钻井平台上使用。操作该系统时, 司钻可以预先依次将起下钻操作步骤程序化,不需要分别操作绞车、顶驱、管子处理装置和卡瓦。钻台上除司钻操作室内的司钻外, 不需要其它操作者。该系统总称为可配置自动钻井系统(CADS) , 根据承包商和操作者的要求, 该公司可将各种操作程序化。系统除有一套可编程管子处理系统外, 还包括一套先进的防碰系统, 用来防止操间的相互干扰。另外还有一套自动E - Tally 测量和记录系统, 用以计算和记录井中起下的钻具。它可以记录钻具的型号、尺寸以及起下次数和上卸扣
美国National Supply Co.研制了A10-32型自动化石油钻机, 钻井深度为6000m 采用动力水龙头钻井方法, 自动移运和排放立根系统。钻机主传动采用液压驱动, 采用大功率液压系统, 还采用了微机控制系统, 以监控钻机操作各工序正常作业。A10-32型自动化石油钻机具有以下特点全钻机只需要一个人进行操作, 司钻坐在控制室内指挥作业。该钻机特别适用于在恶劣环境地区进行钻井。钻机配备了自动排放立根和移运立根系统, 不仅消除了人力劳动, 而且还提高了钻井作业的准确性和安全性。该钻机适用于钻定向井、丛式井和水平井, 也适用于海洋钻井。在起下钻过程中, 由于井下条件变化可能发事故, 该钻机可以在出现事故时, 随时旋转钻具和循环泥浆, 以确保安全钻井。该钻机具有较高的钻井技术经济指标。
挪威Temco公司和欧洲共同体提出了全自动化钻井问题, 并确定了自动化石油钻机的方案。大钩负荷为2500KN, 采用液压驱动的顶部驱动钻井系统, 选用了一种轻型钻机结构, 可降低钻井成本。采用机器人进行操作, 在钻机中采用了许多新材料和智能技术, 使钻井作业全自动化。全钻机只需要一人进行控制, 钻台上的机器人进行作业时, 不会发生碰撞现象。一旦出现停电, 还可用手动进行操作。井架高44.8m, 液压驱动绞车, 提升钻具最大速度可达1.8m/s。
其次 现代石油钻机向多样化和高适应性方向发展
为了适应浅海、海滩、沙漠和丘陵等不同地带油气藏的勘探和开发, 美国、德国、法国、意大利、加拿大、墨西哥和罗马尼亚等国先后开发了各种类型的石油钻机。其中美国的钻机技术和销售业绩在世界上稳居首位, 所以与国际技术接轨, 实际上是与以美国为代表的钻机技术及规范接轨。就我国目前普遍使用的机械驱动钻机而言, 美国在世纪年代已经成熟, 到年代得到迅速发展。近年来, 国外钻机在传动方式和结构形式方面发展很快, 交流变频电驱动已经广泛使用, 顶驱发展也十分迅速。因此今后石油钻机的发展趋势是多样化和高适应性。
1类型趋于多样化
近几年来, 根据井位环境差异和钻井工艺需要, 开发出不同类型的石油钻机, 如适应各种环境的沙漠钻机、海洋钻机、浅海或海滩钻机、极地钻机、城市钻机、地震区钻机、全地形钻机、直升机吊运钻机和陆地钻机等川适应各种钻并工艺的丛式井钻机、斜井钻机、小井眼钻机、特深井钻机、自走式钻机、自动化钻机、柔杆钻机、模块化钻机等。尽管钻机的类型多种多样, 但新型钻机的发展有一个共性, 即在重视钻机作业性能的基础上, 逐步重视钻机的移运性能。这是因为对钻井承包商而言, 其钻井成本主要包括两方面一是直接钻并成本, 二是辅助钻井成本, 包括运载成本和停工成本, 而运载成本和停工成本均与钻机本身有直接关系。石油钻机在规模上有两极发展的趋势, 即深井钻机大型化和轻便钻机小型化。
深井钻机趋向大型化 钻深能力已达15000m, 最大钩载达12500kN。为了提高起升工作效率, 绞车功率趋向于提高。美国Emsco公司研制的号称世界上第一台输人功率为3676kW的绞车已问世, 该绞车由台大扭矩的直流电动机驱动, 采用强制水冷盘式刹车, 起升钢丝绳直径50mm。钻井泵单台最大功率1618, 最高压力52.7MPa。原苏联、罗马尼亚的钻机系列中, 绞车输人功率最大1838kN。
2008年我国首台具有自主知识产权的１２０００米特深井石油钻机在中国石油宝鸡石油机械有限责任公司研制成功。这台钻机是国内外第一台陆地用１２０００米交流变频电驱动钻机，也是目前全球技术最先进的特深井陆地石油钻机。在此之前，仅美国在上世纪80年代生产过一台１２０００米模拟控制的直流电驱动钻机。1２０００米特深井石油钻机的研制成功，将把我国陆地和海洋深水油气田、大位移井及其他复杂油气田超深油气藏的勘探开发水平提高到一个新的层次，并将极大地提升我国石油钻井队伍在国际油气勘探市场的竞争力。
轻便石油钻机趋向小型化 为了适应浅海、海滩、沙漠、丘陵地带油气藏的勘探, 国外公司在20世60纪年代开始研制模块式钻机。美国在1973年设计了TBA1000型系列钻机, 经济钻深为1800-6000, 结构紧凑、质量轻, 模块化设计,每个模块质量不超过18t, 既可用直升机运输, 也可用雪橇、履带车、船舶等运输。轻型钻机主要以车装钻机为主, 美国是世界上生产车装钻机较多的国家, 使用也很广泛, 3500m以浅的井几乎都使用车装钻机。其传动特点是设备布置成组集中, 动力机组、传动装置、绞车和并架等均在同一自走车上, 机泵组安装在可整拖的大底座上, 采用液压机构起放井架。最小的微型钻机采用小井眼钻井技术, 钻深可达1500m, 体积小, 质量轻, 最轻的只有14t, 节省钻井费用30%-40%, 减少拆装时间60%-70%, 节约钻井液88%, 减少井场面积70%, 是经济效益最好的一种石油钻机。
2 钻机的高适应性
为了适应各国石油与天然气资源的地质和地理条件、地面各种不同环境与气候条件, 研制与应用了各种新型石油钻机。归纳起来, 大致可分为以下几类。
1）适应各种不同自然、地理条件钻井需要
为了适应各种不同自然、地理条件钻井的需要, 进行高效、经济、安全、快速钻井, 研制与应用了陆地钻机、海洋钻机、浅海和海滩钻机、沙漠钻机, 以及用于北极地区钻井的极地钻机、无法修筑公路的山区或森林地带的直升飞机吊运钻机(也称飞行钻机)、地震区水域钻机、全地形钻栩等。
2)适应各种现代钻井工艺需要
为适应各种现代钻井工艺需要, 进行快速、高效、经济、安全钻井, 研制与应用了不用转盘和方钻杆驱动的顶部驱动钻井系统和侧驱动钻井系统为了满足喷射钻井工艺需要, 研制了配备大功率钻井泵的钻机为了适应平衡压力钻井工艺的需要, 研制了配套安全的套管头和防喷器的钻机为了适应定向井、丛式井、水平井、斜井钻井工艺需要, 研制了可以纵向、横向整体移动井位的丛式井钻机, 可钻井斜角为0°-45°的斜井钻机。
2007年11月，宝石机械研制成功我国首台冀东人工岛环形轨道移动模块钻机，我公司承担该油区全部钻机的设计、制造。冀东人工端岛环形轨道模块钻机可沿12m跨距环形轨道转弯移动，是进行人工岛油气高效钻井所依托的设备平台，属国内首创。该钻机可同时进行丛式斜井、大位移井、水平井的油气钻探，满足冀东南堡油田油气高效开发的需要。
人工岛模块钻机是我国第一部自己设计、制造的适合海洋环境的陆地模块化钻机。钻机分主模块、动力控制模块、循环模块、固井模块和固定模块五部分。其中主模块和循环模块在轨道上移动，动力及固井模块可以随主模块在地面行走。该钻机的设计目的是满足井口槽的集约钻井、批量钻井，提高钻机效率、节省空间、减少占地面积，使整体效益最大化；设计原则是工作区域模块化、设备撬装化、布局立体化、整体功能数字信息化、安全环保规范化。
模块钻机建成后，钻机可以沿轨道纵横移动，井间移位只需要15分钟，钻机搬家安装时间可由原来的7-10天减少至5-6个小时，大大缩短了建井周期，同时该钻机是钻机系统的高效集成，施工效率高于钻井船和陆地钻机同类钻机。
3）适用严寒和酷热环境钻井的需要
为了适应严寒和酷热环境钻井的需要, 以确保设备和人员环境有一个合适的温度, 进行正常钻井作业, 研制与应用了封闭式钻机。利用大型空调系统, 可使钻机及操作区具有合适的环境温度, 进行常年钻井。
胜利油田高原石油装备有限责任公司开发的低温钻机是在常规成熟钻机的基础上全新开发的钻修设备。根据低温使用环境对金属结构件、橡胶件、电器原件、信号原件、流体介质、制造工艺、操作环境等的影响，经过长期的开发研究，结合俄罗斯油田对低温钻机特殊要求的实际，采取了相应的切实可行的技术措施，使钻机能适合-45℃工作环境使用。胜利油田高原石油装备有限责任公司在开发低温钻机时对钻机进行了全面的优化设计，并大量采用新措施、新材料和新工艺，采用自身低温性能保证的材质和设计制造局部环境供热保暖防护双重模式，确保了钻机低温使用的全面人机安全性。
◆ 强劲的动力系统，保证钻机更高的动力需求；
◆ 更加优化的结构形式；
◆ 主要结构件大量使用高性能的低温材料；
◆ 各关键组成件及阀件均能满足低温性能；
◆ 特制橡胶件、密封件、胶管等满足低温性能；
◆ 耐低温材料和局部供热保暖双重保障，以更好适应低温作业环境；
◆ 采用特种油品，适应低温环境；
◆ 可满足-45℃使用，-60℃储藏。
4）适应快速起下钻具需要
为了加快钻井周期、提高起下钻速度, 研制与应用了柔杆钻机。钻杆是一条柔性管可直接缠绕在一个大直径的滚筒上, 在起下钻时不需要拆装钻杆接头, 大大地减少了起下钻时间
5）适应提高钻井效率、降低钻井成本需要
为了适应提高钻井效率、降低钻井成不的需要, 研制与应用了微型钻机, 代替小型钻机, 具有较高的经济效益。
6)适应快速高效经济安全钻井需要
为了适应快速、高效、经济、安全钻井的需要, 研制与应用了机械化钻机、自动化钻机、半目动化钻机、智能钻机等。
三 我国石油钻机与国外主要差距及原因
我国石油钻机与国外主要主要差距：
（1）从适应更广领域及更深埋藏油气勘探开发的需要看, 我国超过7000m钻深能力的石油钻 机还是空白。
(2)适应沙漠、戈壁、沼泽地等条件的钻机研制工作刚刚起步。为适应地貌开阔条件、集装程度较高的钻机研制虽然已经起步, 但如何使其拆成便于公路运输的小块组件尚未考虑, 限制了这种石油钻机在西部沙漠油田的使用我国专用搬家车辆研制刚刚起步。在国外承包钻并工程中, 搬家安装时占用车辆多、操作工人多和耗时长的问题十分突出。
(3)机械化、智能化进程滞后, 水平较低,既影响钻井速度和井身质量的提高, 同时也影响在国际市场上的竞争力。
(4)对于已经生产的石油钻机, 主机与国外差距不大, 但总体方案尚不能满足具体地区与钻井工艺要求(如配套的固控、钻井仪表数据采集及传输、防爆电路及营房等)。
(5)各部件之间的合理配置还有待优化。各部件的配置不合理现象既增加一次性投资, 也因匹配不当造成燃油消耗过大。
(6)为了保证质量与可靠性, 一是普遍采用小钻机装大部件, 或整体上加大动力储备, 造成大马拉小车, 加大了能耗二是大量使用进口元器件, 如柴油机、直流电动机、电缆、电传主模块、轴承、液压泵、液马达、控制阀、编程控制器等,虽然提高了整机可靠性, 但大大增加了制造成本.三是不少配套件如振动筛、钻井仪表、硫化氢探测仪、二层台逃生装置等也要大量进口, 已通过国际质量认证的国内可替代产品还比较少。
原因分析
(1)需求不旺需求是石油钻机发展的重要动力。为适应渤海湾油田会战发展起来的大庆Ⅰ型、Ⅱ型钻机前后共生产了近600台, 为我国石油产量从年产5000万t上升到1亿t做出了重大贡献。同样, 从1997年开始的石油钻机更新改造又一次加快了石油钻机的发展步伐。在这期间, 国产顶驱装置与盘式刹车相继通过鉴定, 并在石油钻机上推广应用, 缩小了与国外石油钻机的差距。而对于特大型钻机(钻深能力大于7000m)不同集装程度钻机及机械化、智能化系统, 因需求不旺而没有提到议事日程上来。
(2)基础薄弱 可供石油钻机使用的国产基础件品种少, 质量差, 尤其是用于高移运性钻机的高速柴油机、液力机械换挡箱、小节距多排链、轴承等基础件不过关, 很难参与国际市场竞争。(3)观念落后重主机轻配套的观念还没有根本改变。配套系统依然靠引进关键设备与技术支撑局面钻机各个系统合理配置未受到重视, 重硬件轻软件的倾向严重制约了石油钻机的发展。(4)消化不力引进国外先进技术后, 在消化吸收上所做的工作还太少, 再加上技术改造资金短缺, 致使独创技术很少, 另外制造技术与设备陈旧, 劳动生产率低, 零件加工工序多, 使产品质量很难再上新的台阶。
四 现代几种主要钻机
1 新型液压石油钻机
20世纪90年代初期，挪威Mari Time液压装置公司与英国石油公司联合研制成功一种新型液压石油钻机。该钻机采用液缸作为提升机构，取消了传统的绞车、井架和游车等常规设备。整台钻机由双液缸、游动轭、提升钢丝绳、平衡器总成、液缸导向架、顶部驱动装置和液压系统等部件组成。
该钻机的优点是：
(1)重量大大减轻(可减重200--4000t以上)。
(2)允许钻台台面升高，但并不影响总重量和重心，还可将钻杆立根盒移到钻台下面。立根盒位置降低以后可取消钻杆排放设备，钻杆排放从水平到竖直只用简单设备即可。如采用机械化钻杆排放设备只需一人操作，不用井架工。
(3)钻台载荷能力大，能支承两个长液缸和转盘。
(4)钻杆提升和排放都在钻台上的槽里，此槽还具有鼠洞功能。
(5)敞开取放钻杆，并可将立根盒安排在钻台两边。
2 BIG EASY电驱动概念钻机代表国际钻机发展方向
BIG EAsY (ZJ 50D，又称“大易”钻机)钻机是江汉油田第四石油机械厂与美国L M公司合作开发的新一代交流变频电驱动概念钻机，采用独特的块装结构，具有拖装移运方便、安装简便快捷等特点，代表了当今国际钻机的发展方向。BIG EASY钻机的绞车、底座、支撑座、井架、动力橇等部件全部为拖装式模块，现场拼接组装，底座为平行四边形结构，运输时为折叠片装结构， 占用空间很小，井架为三节井架，液压油缸起升井架，井架基础节为栓销连接，中节和上节为机械式伸缩，整机运输安装简单方便、井场就位仅需7车，安装为拖车就位，快速连接，无须吊车就可全部安装起升到位。开关磁阻电动机用于新型抽油机节能明显国内抽油机每年更新及新装机约1万台，现大多数油田仍采用老式游梁式抽油机，能耗较大，电费支出占石油开采成本的2 5％ 之多，且冲程冲次调节十分不便。随着中国加入WTO 的日益临近，国内油田开采的高成本使其很难适应国际竞争， 降低能耗是其当务之急，因此急需开发高效节能型抽油机。由开关磁阻电动机调速系统配套的新型摩擦换向式抽油机由电机换向直接带动油杆上升及下降， 极大地简化了传动机构，使整体效率大大提高， 在性能上比原抽油机有了突破性的发展，在国内各大油田使用良好，深受用户欢迎，并已出口到美围。
具有以下优点：
(1)转速连续可调，调节范围大(可达1：2 0)，调节十分方便，只需调节电位器即可完成，因此能改变抽油机的冲程冲次，适应各种井况。
(2)起动电流小、转矩大，适合频繁换向。
(3)功率因素高，对电网无污染，不需无功补偿。
(4)效率高，节能明显，可比游梁式抽油机节能30％ 以上。
(5)电机免维护，适用野外恶劣环境。
3 小井眼石油钻机
国外研究小井眼石油钻井技术的历史比较早，但这一钻井技术真正引起世界石油界的普遍关注和对小井眼钻机的技术开发还是近十来年的事。
由于小井眼钻井技术在降低油气勘探和开发成本、提高经济效益、减轻环境污染等方面比常规钻井具有十分突出的优越性，另外，原来一直困挠小井眼钻井技术发展的录井、钻速、采油、钻压等技术障碍已被解决，故瑞典勘探石油集团、比利时、澳大利亚、英国的BP公司、法国的TEP公司、加拿大CS资源公司、美国AMOCO公司等许多国家的石油公司积极研制小井眼石油钻机。
Foraslim小井眼钻机
该钻机1994年4月开始在法国巴黎盆地和威沙里城堡的阿伯拉特姆钻了两批井，井眼直径为85．73mm(33/8in)，钻速与常规钻机钻速一样，这种钻机由于井场面积小、井眼小、钻屑少不需废泥浆池，不仅可大幅度降低钻井费用，而且完全能满足环保要求。整台钻机造价500万美元。
该钻机主要性能指标：
钻井深度 3500m
最小井径 85．73 (33/8)m m（in）
装机功率 4x330 (4) x 450kW(hp)
发电机 4 x 410 k•VA
井架额定载荷 100 t
钻井泵功率 4 x 200hp
电绞车额定功率 441kW
钻台高度 5.5(18) m (ft)
井场面积 850 m2
该钻机的主要特点：
1)钻机的动力系统由4台330kW柴油机驱动4台410kV•A发电机。直流电动机采取PLC控制，灵敏度高，准确可靠，适用于环境恶劣的山区。
2)钻机的顶驱装置为电动式，具有两个机械挡，转速可在0～270r／min和270～600r／min范围内调节，以保证新型小井眼钻头能够有效钻进。
3)小井眼钻机最重要的操作是如何准确控制钻压，而该钻机可采用以下几种方式来准确控制钻压：
4)该钻机正常钻进和连续取心时，钻井液循环系统的额定压力为35．15MPa，泵排量为50--2000L／min。4台钻井泵，2台用于钻井，2台用于固井。钻井液电磁流量计能测出lOL／min的流量。钻井液缸液面指示器最小分辨率是5mm，钻小井眼井时可精确测出缸内液面高度。
5)该钻机的固控系统装有一台平动振动筛和2台离心机，从而保证了正常取心、钻井液压力和环境不被污染。
6)钻井时钻井泵的排量、钻柱和电动机的转速均采用PLC(可编程控制器)控制。PLC系统能将各种参数控制在极限值以内，当停止操作时PLC能将参数恢复到原有状态。
7)该钻机的机械化程度较高，配有工作可靠、效率很高的排管器和机械大钳，可以方便地将钻杆送到钻台或顶驱装置上。正常钻进时钻台上只需1人操作。
8)该钻机装有常开式涡流刹车，带刹车在紧急情况下使用，司钻对绞车可遥控操纵。
9)该钻机安装时，钻台与卡车底盘齐平，整个安装过程都在底盘高度进行。井架安装不像常规钻机水平安装，而是用一液压升降机整体起升。操作十分方便安全。
10)该钻机搬家时，只需把设备分成约2．5t的模块，便可用直升飞机运往山区打井；也可把钻机分成不到10t，外形不到6m的模块用10t卡车运输，且对路面宽度和承载能力要求不高。
4交流变频电驱动石油钻机
交流变频调速电驱动石油钻机(AC—GTO—AC石油钻机)是国外新发展起来的一种先进的电动石油钻机。这种钻机在满足石油钻井工艺要求方面具有现用机械驱动钻机和直流电驱动钻机无可比拟的优越性能。这种钻机的核心技术就是采用了交流变频调速技术。交流变频调速技术是一种涉及电动机理论、自动控制理论、电路拓朴理论、电力电子技术、微电子及计算机技术的综合性交叉技术。专家认为交流变频电驱动钻机是现代高新技术与石油钻井机械的有机结合，具有强大的生命力，是当代石油钻机的发展趋势。
近年来，由于上述技术和可自关断全控技术、脉宽调制技术(PWM)、电机控制技术、矢量控制技术及直接力矩控制技术的飞速发展和应用，促进了交流变频调速技术的迅猛发展，交流变频调遣陛能，已完全达到石油钻井工艺对钻机驱动传动系统调速性能的要求。
总之，统观国外石油钻机的技术发展, 其总趋势主要有以下七个方面
1)朝着机械化、自动化、智能化方向发展, 计算机、微机更加广泛用于石油钻机, 钻井性能更好, 各种技术经济指标更先进。
2)朝着适应深海、浅海、沙漠、北极等更困难地区钻井的需要方向发展, 石油钻机具有很强的特殊适应性。现代石油钻机可以在地球上任何丫个可开采石油和天然气的地方进行钻井作业。
3)朝着高效、快速、节能和提高经济效益、降低钻井成本方向发展。
4)朝着高性能、高可靠性、高安全性方向发展。
5)朝着大型化、大功率、高泵压、大排量、深井方向发展。
6)朝着采用先进技术和先进结构方向发展。
7)朝着最大限度地满足钻井工艺要求的方向发展。
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