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2024-08-08 16:30:00

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钻井机械第一章钻井机械

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。盘钻机是成套钻井设备中的基本形式,也称常规钻机。此外,为适应各种地理环境和地质条件加快钻井速度、降低钻井成本、提高钻井综合效益,近年来世界各国在转盘钻机的基础上研制了各种类型的具有特殊用途的钻机,如沙漠钻机、丛式井钻机、顶驱钻机、小井眼钻机、连续柔管钻机等特殊钻机.

现代钻机是一套大型的综合性机组,为了满足油气钻井的需要,整套钻机是由若干系统和设备组成的.本章从整体上,简要介绍关于钻机的基本概念和基本知识。

第一节钻井工艺对钻机的要求及钻机的特点

一、钻井工艺对钻机的要求

钻机设备的配置与钻井方法密切相关,目前,世界各国普遍用的钻井方法是旋转钻井法。即利用钻头旋转破碎岩石，形成井身；利用钻柱将

钻头送到井底；利用大钩、游车、天车、绞车起下钻杆柱；利用转盘

或顶部驱动装置带动钻头、钻杆柱旋转；利用钻井泵输送高压钻井液，带

出井底岩屑，如右图

显然，旋转钻井法要求钻井机械设备具有以下三方面基础能力：

（1）旋转钻进的能力：钻井工艺要求钻井机械设备能为钻具（钻杆柱和钻头）提供一定的转矩和转速，并维持一定的钻压（钻杆柱捉用在钻头上的重力）。

（2）起下钻具的能力：钻井工艺要求钻井机械设备应具有一定的起重能力及起升速度（能起出或下入全部钻杆柱和套管柱）。

（3）清洗井底的能力：钻井工艺要求钻井机械设备应具有清洗井底并携带

岩屑的能力，能提供较高的泵压，使钻井液通过钻杆柱中孔，冲击清洗井底，并将岩屑带出井外。

此外，考虑到钻井作业流动性大的特点，钻机设备要容易安装、拆卸和运输。钻机的使用维修工作必须简便易行，钻机的易损零部件应便于更换。

钻机设备的配置和各种设备的工作能力、技术指标都是根据钻井工艺对钻机的以上三项基本要求确定的。在钻机的基本参数中对转盘的转矩与功率、大钩起重及功率、钻井泵的许用泵压与功率提出了要求。在这三组参数中，转盘的转矩，大钩的起重量，钻井泵的许用泵压，都是受到机件强度限制的。

在强度满足使用要求的条件下，转盘应具有一定的转速；大钩应具有一定的提升速度；钻井泵应具有一定的排量，否则钻井作业就不能顺利进行。对转矩与转速，起重量与升速，泵压与排量的联合要求，就是工作机对功率的要求。为了保证一定的转速、升速、排量，应该供给一定的功率。

二、钻机的特点

根据钻井工艺的要求和钻井场所的特殊性，钻机表现出与一般通用机械不同的特点，概括起来如下：

（1）为了完成钻进与起下钻等钻井作业，钻机必须是一套大功率的重型联合工作机组。

由于发动机是单一的特性，而工作机与井底钻具则要求具有不同的特性，所以从发动机到工作机与井底钻具间就有着不同的能量转换、运动变化和很长的能量传递路线，这就必然造成了钻机的传动机构庞大、整体效率低，控制机机构复杂、自动化程度低。

（2）钻井作业是不连续的。

在深井钻井中，起下钻这一非生产性质的操作跃居主要地位，所以，起升机组变成了主要工作机组。起钻时必须付出很大的能量，而下钻时所产生的能量又不能回收，造成了很大的能量损耗。

（3）钻机的工作场所与一般机器不同。

它是在矿场、山区、沙漠、沼泽地带及海洋上进行流动性作业的。这就要求钻机必须具有高度的运移性，即设备拆、装简易，尺寸和重量适于大块装运或整体拖运。为了适应各地区的载运条件，钻机应具有不同的底座机构形式。

第二节钻机的组成及类型

一、钻机的组成

现代钻机，也就是目前世界各国通用的常规钻机，是一套大型的综合性机组，整套钻机是由动力与传动系统、工作系统、控制系统、系统等若干系统和相应的设备所组成。一般说来，大型的综合性机组应包括：

（1）动力系统：为整套机组提供能量的设备；

（2）传动系统：为工作机组传递、输送、分配能量的设备；

（3）工作系统：按工艺的要求进行工作设备；

（4）控制系统：控制各系统、设备按工艺要求进行工作的设备；

（5）系统：协助主系统工作的设备。

钻机也不例外，也应包括这五大系统。所不同的是，钻机的工作系统比较庞大，各机组的工作状况和工作特点各不相同，因而人们按照钻机工作机组的工作特点，把钻机的工作系统分成三部分，即旋转系统、起升系统和循环系统，另外，还把钻机底座单独列为一个系统。这样看来，整套钻机就是由下述八大系统设备组成的，如图1-2所示。

1旋转系统设备

为了转动井中钻具，带动钻头破碎岩石，钻机配备了旋转系统。它主要由转盘、水龙头、钻杆柱及钻头组成。另外，水龙头、钻杆柱和钻头也起着循环高压钻井液的作用。转盘是旋转系统的核心，是钻机的三大工作机之一。

顶部驱动钻机配备了顶部驱动钻井装置，代替转盘驱动钻杆柱和钻头旋转。

2循环系统设备

为了及时清洗井底、携带岩屑、保护井壁，钻机配备了钻井液循环系统。主要有钻井泵、地面高压管汇、钻井液净化设备和钻井液调配装置（固控设备）等。当用井下动力钻具钻进时，循环系统还担负着提供高压钻井液，驱动井下涡轮钻具或螺杆钻具带动钻头破碎岩石的任务。钻井泵是循环系统的核心，是钻机的三大工作机之一。

3．起钻系统设备

为了起下钻具、下套管、控制钻压及钻头送进等，钻机配备了起升系统，以完成钻井作业。这套设备主要有钻井绞车、刹车、游车系统〔如钢丝绳、天车、游动滑车〕大钩和井架组成。另外，还有用于起下操做的井口工具及机械设备〔如吊环、吊卡、卡瓦、动力大钳、立根移动机构等〕。绞车是起升系的核心，是钻机的三大工作机之一。

上述三大系统设备是直接服务于钻井生产的，是钻机的三大工作系统统。绞车转盘钻井泵称为钻机的三大工作机。

4.动力驱动系统设备

动力驱动系统设备是指为整套机组〔三大工作机组及其他机组〕提供能量的设备，可以是柴油机及其供油设备，或是交流、直流电动机及其供电、保护、控制设备等。

5.传动系统设备

传动系统设备是指连接动力机与工作机，实现从驱动设备到工作机组的能量传递、分配及运动方式转换设备。它包括减速、并车、倒车及变速机构等。

钻机中常用的机械传动副主要是链条、三角胶带、齿轮和万向轴。此外，不少钻机还用了液力传动、液压传动、电传动等传动形式。

6.控制系统和监测显示仪表

为了指挥控制各机组协调的进行工作，整套钻机配备有各种控制装置，常用的机械控制、气控制、电控制、液控制和电、气、液混合控制。机械驱动钻机，普遍用集中统一气控制。现代钻机还配备各种钻井仪表及随钻测量系统，监测显示地面有关系统设备的工作状况，测量井下参数，实现井眼轨迹控制。

7.钻机底座

底座包括钻台底座和机房底座，用语安装钻机设备，方便钻机设备的移运。钻台底座用于安装井架、转盘，放置立根盒及必要的井口工具和司钻控制台，多数还要安装绞车。钻台底座应容纳必要的井口装置，因此，必须有足够的高度、面积和刚性。机房底座主要用于安装动力机组及传动系统设备，因此，也要有足够的面积和刚性，以保证机房设备能够迅速安装找正、平稳工作且移运方便。丛式井钻机底座必须满足丛式钻井的特殊要求。

8.设备

成套钻机还必须具有供气设备、发电设备、井口防喷设备、钻鼠洞设备及起重设备，在寒冷地带钻井时还必须配备保温设备。

二、钻机的类型

世界各国的各大石油公司、各钻机制造厂家按照各自的特点，对石油钻机的分类不尽相同。一般来说，可按以下方法对石油钻机进行分类。

1. 按钻井方法分

按钻井方法的不同可把钻机分为：冲击钻机（也称为顿钻钻机，最初用来打水井。1859年，美国人德雷克把它引入石油钻井）、旋转钻机（其代表是转盘旋转钻机，也成为常规钻机，是目前世界各国通用的钻机）。

2. 按驱动钻头旋转的动力来源分

按驱动钻头旋转动力来源的不同可把钻机分为：转盘驱动旋转钻机、井底驱动旋转钻机（转盘旋转钻机加井底动力钻具）、顶部驱动旋转钻机（转盘旋转钻机加顶部驱动钻井装置）。

3. 按驱动设备类型分

按驱动设备类型的不同可把钻机分为：柴油机驱动钻机（柴油机驱动钻机又可分为柴油机驱动—机械转动钻机和柴油机驱动—液力传动钻机）、电驱动钻机（电驱动钻机又可分为直流电驱动钻机和交流电驱动钻机）。

直流电驱动钻机包括：直—直流电驱动钻机（DC—DC）和交—直流电驱动钻机（AC—SCR—DC）。

交流电驱动钻机包括：交流发电机（或工业电网）—交流电动机驱动钻机（AC—AC）和正在发展中的交流变频电驱动钻机，即交流发电机—变频调速器—交流电动机驱动钻机（AC—VFD—AC）。

4. 按工作机分组分

按工作机分组的不同可把钻机分为：统—驱动钻机、单独驱动钻机、分组驱动钻机。

5. 按主传动副类型分

按主传动副类型的不同可把钻机分为：胶带钻机、链条钻机、齿轮钻机。

6. 按钻井深度分

按钻井深度的不同可把钻机分为：浅井钻机（钻井深度不大于1500m）、中深井钻机（钻井深度为1500～3000m）、深井钻机（钻井深度为3000～5000m）、超深井钻机（钻井深度大于5000m）。

7. 按使用地区和用途分

按使用地区和用途的不同可把钻机分为：海洋钻机、浅海钻机（适用与0～5m水深或沼泽地区）、常规钻机、丛式井钻机、沙漠钻机、直升机吊运钻机小井眼钻机、连续柔管钻机等。

第三节钻机的基本参数及我国钻机系列标准

一、钻机的基本参数

钻机的基本参数指的是反映钻机基本工作性能的技术指标，也称为特性参数。如名义钻井深度、最大钻柱重量、最大钩载等。基本参数是设计、制造、选择、使用、维修和改造钻机的主要技术依据。

钻机的基本参数按系统分类主要由主参数、起升系统参数、旋转系统参数、循环系统参数、驱动系统参数等构成。

1. 主参数

在基本参数中，选定一个最主要的参数作为主参数。主参数应具备以下特征：能最直接的反映钻机的钻井能力和主要性能：对其他参数具有影响和决定作用；可用来标定钻机型号，并作为设计选用钻机的主要技术依据。

我国钻机标准用名义钻井深度L（名义钻深范围上限）作为主参数。因为钻机的最大钻井深度影响和决定着其他参数的大小。

1）名义钻井深度L

名义钻井深度L是钻机在标准规定的钻井绳数下，使用 127mm（5in）钻杆柱可钻达的最大井深。

2）名义钻深范围Lmin～Lmax

名义钻深范围Lmin～Lmax是钻机可经济利用的最小钻井深度Lmin与最大钻井深度Lmax之间的范围。名义钻井深度范围下限Lmin与前一级的Lmax有重叠，其上限即该级钻机的名义钻井深度。

2. 起升系统参数

1）最大钩载Qhmax

最大钩载Qhmax是钻机在标准规定的最大绳数下，下套管或者进行解卡等特殊作业时，大钩上不允许超过的最大载荷。

Qhmax决定了钻机下管和处理事故的能力，是核算起升系统零部件静强度及计算转盘、水龙头主轴承静载荷的主要技术依据。

2）最大钻柱质量Qstmax

最大钻柱的质量Qstmax是钻机在标准规定的绳数下，正常钻进或进行起下作业时，大钩所允许承的最大钻柱在空气中的质量。

Qstmax=qst·L

式中： qst —每米钻柱质量，kg；

L —名义钻井深度，m。

标准规定： 127mm（5in）钻杆，接 80～100 m的7in 钻铤，平均取qst= 36kg/m。化整及为系列钻机的 Qstmax值。是计算钻机的起升系统零部件疲劳强度和转盘、水龙头主轴承动载荷的主要技术依据。

Qhmax/Qstmax称为钩载储备系数，用Kh 来表示。一般Kh=1.8～2.08。钩载储备系数越大，表明该钻机下套管、处理事故能力越强；但钩载储备系数过大会导致起升系统零部件过于笨重，不利用搬运。

3）起升系统钻井绳数Z和最大绳数Zmax

起升系统绳数Z是指正常钻井时游动系统用的有效提升绳数。最大绳数Zmax是指钻机配备的游动系统轮系所能提供的最大有效绳数，用于下套管或解卡等重载作业。

另外，起升系统参数还包括：绞车各挡起升速度V1、V2、……、Vk；绞车挡数K；绞车最大快绳拉力Pe；钢丝绳直径Dw；绞车额定输入功率Nde；井架有效高度Hm；钻台高度Hdf等；

3. 旋转系统参数

旋转系统参数包括：转盘开口直径Dr；转盘各挡转速n1、n2、……、nk；转盘挡数Kr；转盘额定输入功率Nre等。

4. 循环系统参数

循环系统参数包括：钻井泵额定压力Pe；钻井泵额定流量Qe；钻井泵额定输入功率Npe等。

5. 驱动系统参数

驱动系统参数包括：单机额定功率N；总装机功率Nt等。

二、我国石油钻机标准系列

为了规范钻机的设计、制造与设备供应，以达到生产、使用的经济合理，并有利于开展国际技术交流与合作，根据油气钻井的实际需要，选定主参数，将主参数系列，也就是将钻机分级。再根据此拟定其它基本参数，形成钻机基本系列。

钻机级

别型号

GB1806－79

ZJ20

ZJ32

ZJ45

ZJ60

ZJ80

GB1806－86

1999修订

10／600

15／900

20／1350

30／1700

40／2250

50／3150

70／4500

120／9000

钻

深

H／

5英寸*钻杆

GB1806－79

2 000

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

1500～2 500

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

135

225

315

450

585

1999修订

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

28.5

32.5

34.5

41.5

1999修订

22／7／8

26／1

29／11／8

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

12／14

GB1806－86

8／8

8／10

10／12

12／14

1999修订

6／6

8／8

8／10

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)

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

1 300，1 600

1600

1999修订

350

500

800

1000

1300

1600

钻机的驱动形式

（1）机械驱动钻机：以柴油机为动力，通过液力变矩器、链条、齿轮三角胶带等不同组合的传动方式所驱动的钻机。

（2）电驱动钻机：用电动机驱动的钻机。

石油工业标准《SY/T5609-1999》石油钻机型式与基本参数把钻机分为9级，名义钻井深度和钻深范围按114.3mm（4 1/2in）钻杆柱（qst=30Kg/m）确定。下表给出新的钻机型号级别及钻深范围和最大钩载两项基本参数。钻机级别代号用双参数表示，如10/600，前者乘以100为钻机名义钻深范围上限数值，后者是以kN为单位计的最大钩载。在驱动传动特点的表示方法上，增加了：Y—液压钻机；DJ—交流电动钻机；DZ—直流电动钻机；DB—交流变频电动钻机。

第二章石油钻机的保养与维护

一、班维护保养：

①将钻机外表面擦拭干净，并注意钻机底座滑道，立轴等表面的清洁和良好润滑。

②检查所有外露螺栓、螺母、保险销钉等是否牢固可靠。

③按润滑要求加注润滑油或润滑脂。

④检查变速箱，分动箱及液压系统油箱的油面位置。

⑤检查各处的漏油情况并视情况加以处理。

⑥消除在本班内发生的其它故障。

二、周维护保养：

　 ①彻底进行班维护保养所要求的项目。

②清除卡盘及卡瓦齿面上的污垢、泥土。

③清理干净抱闸内表面的油、泥等。

④排除在本周内发生的故障。

三、月维护保养：

①彻底进行班、周维护保养所要求的项目。

②卸开卡盘，清洗卡瓦及卡瓦座。如有损坏应及时更换。

③清洗油箱内过滤器，更换变质或被脏污了的液压油。

④检查各主要零部件的完好情况，如有损坏应及时更换，不可带伤工作。 ⑤彻底消除在本月内发生的故障。

⑥若钻机长期不使用，各表露部分（特别是加工表露面）应涂以润滑脂。

第三章国内石油钻机发展现状分析

一．石油钻机发展趋势

进入21世纪以来，石油钻机自动化、数字化、智能话、信息化水平快速发展。钻机整体向着交流变频调速电驱动石油钻机（AC-GTO-AC）方向发展。随着交流变频技术的迅速发展，交流变频电驱动石油钻机会取代可控硅直流电驱动钻机，该型钻机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，将成为陆地和海洋石油钻机发展的换代产品。今后，石油钻机发展特点是：

（1）专业化钻机得到快速发展。如适应各种环境和工艺技术发展的沙漠钻机、海洋钻机、斜井钻机、小井眼钻机、特深井钻机、连续管钻机等。

（2）规模向两极化方向发展。深井石油钻机趋向大型化（1500M，MAX12500KN）、轻便钻机趋向小型化（车载为主）。

（3）钻机控制实现自动化、智能化。顶驱、盘式刹车技术逐步成熟，电动控制技术、液压驱动技术和可靠性逐步提高。

（4）大力发展新型石油钻机，用人性化的设计，先进的机械自动化，高效的钻机操作和监控系统，装置模块化，以提高钻机运移性，最终达到提高钻井效率，大大降低钻井成本的目的。

二．国内外石油钻机发展现状及水平

（1）国外石油钻机发展现状及水平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。

（2）国内石油钻机发展现状及水平我国的石油钻机是为开国内石油发展起来的，改革开放后，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。全国现有大型钻机800台，中型钻机166台，其中87%的大中型钻机都是国产。

目前，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。

总的来说，国内钻机发展水平如下：

①成套石油钻机具有国际竞争力。钻机总体质量、技术水平已与国际基本相当。

②近几年，国产电驱动钻机发展迅速，控制水平从早期的模拟控制上升到目前国际流行的典型控制，即上位监控级、PLC过程控制级和全数字级构成通信网络。自动控制技术在钻机上的应用已达到20世纪90年代中期国际钻机先进水平，电传动系统达到美国20世纪90年代第四代产品水平，交流变频电驱动等钻机已达到90年代国际先进水平。从钻机整体看，达到同期同类国际先进水平的5种，填补国内空白的12种。

③钻机在适应性、成套性、品种多样性和系列化、自动化、智能化等方面与发达国家的先进水平相比还有相当大的差距。我国交流变频调速石油钻机的研制刚刚起步，国内生产的电驱动钻机，将司钻操作台和钻井仪表集中放置到司钻控制房，但各系统仍然是各自相对独立。

④国产钻机的机械维修时间约占总生产时间的5%～10%，而美国的钻机维修时间只占2%～3%。

⑤适应沙漠、戈壁、沼泽地等条件的钻机研制工作刚刚起步。中型钻机的模块化程度很低。

⑥需要加展小井眼石油钻机、连续管钻机、自动化钻机等先进钻井设备的投资，推广车载钻机，发展撬装钻机力度。

三、国内主要生产厂家

我国是全世界发展中国家中唯一能生产成套石油钻机的国家。十年前，只有兰州石油化工机器厂、宝鸡石油机械厂、吉林重机厂三大国营企业生产成套石油钻机。目前，生产成套石油钻机企业已发展到八家，年生产能力约200台的能力。即：

① 国企三家：宝鸡石油机械有限责任公司、南阳石油机械厂、江汉第四石油机械厂；

② 中外合资企业二家：兰石国民油井石油工程有限公司、上海三高石油设备有限公司；

③ 民营企业三家：胜利油田高原石油装备有限责任公司、成都瑜宏石化工程有限责任公司、川油广汉机械有限公司。

四．钻机出口情况

随着我国石油企业海外业务的增长和海外市场的开拓，石油装备出口贸易呈明显的增长势头。出口产品遍布20多个国家和地区，为今后出口产品的大幅度增长奠定了基础。由于国内钻机性价比较好，已有100多台钻井、修井机由国内钻井承包商带到国外钻井。

五、钻机需求从国际大环境看，一是西方发达国家受人工成本高等因素的影响，装备制造业正在逐步向外转移，中国已成为一个名副其实的“国际大工厂”。二是国际油价持续走高，刺激投资者纷纷将资金投向石油勘探领域，形成了新一轮的石油投资高峰，导致石油装备需求剧增。中国石油装备有些产品性价比优于发达国家，具有一定的竞争优势。目前国内三大石油公司都在大力实施“走出去”战略，加快海外业务的拓展，这将带动了石油装备走向国际市场。

从钻机制造来看，国内在用钻机近1300台，经过8年的更新改造，需求量大幅减少，到2004年底只有不足500台的市场空间。按目前的钻机生产制造能力，再有三年多的时间国内钻机市场将基本饱和。国际钻机市场的确有较展空间，但国内生产的钻机智能化和质量水平与国外先进水平相比还有一定差距，缺乏适应各种地貌环境和工艺要求的特种钻机的设计和生产能力。而海洋钻机制造刚刚起步，基本不具备海洋平台和钻机船的设计、制造能力。

超深井钻机

第一欧亚大陆桥

从俄罗斯东部的符拉迪沃斯托克为起点通向欧洲各国最后到荷兰鹿特丹港的西伯利亚大陆桥；

[编辑本段]第二欧亚大陆桥

1990年9月与哈萨克斯坦铁路接轨的经我国兰新、陇海铁路的新欧亚大陆桥，由于所经路线很大一部分是经原“丝绸之路”，所以人们又称作现代“丝绸之路”。是目前亚欧大陆东西最为便捷的通道。南疆铁路图

新欧亚大陆桥东起我国黄海之滨的连云港，向西经陇海、兰新线的徐州、武威、哈密、吐鲁番到乌鲁木齐，再向西经北疆铁路到达我国边境的阿拉山口，进入哈萨克斯坦，再经俄罗斯、白俄罗斯、波兰、德国，西止荷兰的世界第一大港鹿特丹港。

这条大陆桥跨越欧亚两大洲，联结太平洋和大西洋，全长约10，800千米，通向中国、中亚、西亚、东欧和西欧30多个国家和地区。是世界上最长的一条大陆桥。现已于1992年12月1日正式投入国际集装箱运输业务。新亚欧大陆桥的贯通不仅便利了我国东西交通与国外的联系，更重要的是对我国的经济发展产生了巨大的影响。

新欧亚大陆桥”是相对旧欧亚大陆桥而言。它东起太平洋西岸连云港等中国东部沿海港口，西可达大西洋东岸荷兰的鹿特丹、比利时的安特卫普等港口，横贯亚欧两大洲中部地带。它的东端直接与东亚及东南亚诸国相连；它的中国段西端，从新疆阿拉山口站换装出境进入中亚，与哈萨克斯坦德鲁日巴站接轨，西行至阿克套，进而分北中南三线接上欧洲铁路网通往欧洲。

补充说明北线：由哈萨克斯坦阿克套北上与西伯利亚大铁路接轨，经俄罗斯、白俄罗斯、波兰通往西欧及北欧诸国。

中线：由哈萨克斯坦往俄罗斯、乌克兰、斯洛伐克、匈牙利、奥地利、瑞士、德国、法国至英吉利海峡港口转海运或由哈萨克斯坦阿克套南下，沿吉尔吉斯斯坦边境经乌兹别克斯坦塔什乾及土库曼斯坦阿什哈巴德西行至克拉斯诺沃茨克，过里海达阿塞拜疆的巴库，再经格鲁吉亚第比利斯及波季港，越黑海至保加利亚的瓦尔纳，并经鲁塞进入罗马尼亚、匈牙利通往中欧诸国。

南线：由土库曼斯坦阿什哈巴德向南入伊朗，至马什哈德折向西，经德黑兰、大不里士入土耳其，过博斯普鲁斯海峡，经保加利亚通往中欧、西欧及南欧诸国

鹿特丹港图

中国有三条欧亚大陆桥、四条通道方案，具体如下：

1、大连方案，又称连满欧亚联运大通道。以大连为上岸港，把我国大陆、香港、日本、东南亚各国供俄罗斯和西北欧的货物，经哈(尔滨)大(连)铁路、滨(哈尔滨)洲(满洲里)铁路，由我国最大的陆路口岸、内蒙古的满洲里出境，沿西伯利亚大铁路，经俄罗斯的莫斯科到俄边境城市布列斯特分流，再经波兰的华沙、德国的柏林、到荷兰的鹿特丹港。此方案铁路贯通我国东北三省和内蒙古北部，经大连、沈阳、哈尔滨3个特大城市和若干中小城市，横跨松辽平原，工农业发达。

2、绥芬河方案，又称绥满欧亚联运大通道。以国内货物或日本、香港过境货为主，海运到俄罗斯的纳霍德卡港或海崴战港，经铁路至黑龙江省的绥芬河，途经哈尔滨和内蒙古的满洲里，然后到俄国的札拜卡力斯克——塔尔斯克铁路与西伯利亚大铁路连接，到布列斯特分流，直至西抵鹿特丹港。此方案，中国境内的铁路横贯东北最北部；途经黑龙江省和内蒙古的兴安盟、呼伦贝尔盟，沿线丰富，工业发达。

3、天津方案，可称津蒙欧亚联运大通道。货运集装箱从天津新港上岸，经天津、北京、山西的大同、内蒙古的二连入蒙古国，经乌兰巴托北入俄境与西伯利亚大铁路接轨，到布列斯特分流，西抵鹿特丹港。该方案铁路经过华北平原、工农牧业均较发达，煤炭、电力、天然气丰富，途经京、津都是特大城市。

4、连云港方案，又称新欧亚大陆桥。东起江苏省连云港，经河南郑州、陕西西安、甘肃兰州、新疆乌鲁木齐，从阿拉山口出境，经中亚塔吉克斯坦等国到新西伯利亚与西伯利亚大铁路接轨，经莫斯科到布列斯特分流，西抵鹿特丹港。该方案地理位置适中，覆盖西部省区较多，除在兰州以北要翻越乌鞘岭外，该道路横穿中国中部，经江苏、安徽、河南、陕西、甘肃、新疆6个省区，顺行范围大，沿线工农业较发达。

在1991年“亚欧大陆桥与中国社会经济发展战略研讨会”上，北京大学杨吾扬教授等专家对上述四条通道科学比较后指出：

大连方案可取之处较多。其铁路在我国和俄罗斯(原苏联)境内的距离均较长，我国境内铁路及大连港的通过能力和吞吐能力均较强，两国都看重此线，开展大陆桥运输基础比较可靠，条件比较优越。

绥芬河方案虽然系海陆联运，竞争力较强，1908年已开通。但海参崴港是座冻港，天寒地冻时每年有2—3个月结冰期。绥芬河口岸过货能力现已饱和，目前运力紧张而且由于经中国的运距短，所以按现行运价对我不利。

天津方案全程运距最短，在中俄境内的距离也最短，运费应最省，但是北京--天津的铁路运力非常紧张，增加运输比较困难。况且，目前在蒙古境内的收费标准较高，对中俄两国都不利。

连云港方案优点是铁路在中国境内的距离较长，达4100多公里，可以收取较多的过境运费。但有些不容忽视的问题亟待解决。如：目前我国境内兰新铁路是单线，石油运量较大，缺水严重，运力比较紧张；陇海铁路宝鸡--天水也是单线，运输的能力小，经常塌方断道，是进出西北的卡脖子地段；徐州以东的陇海段亦为单线。境外因苏联解体，中亚变成了很多国家，许多问题协调困难；铁路建设与集装箱方面的技术问题因穿越不少山洞而受阻。

中国、尼泊尔、欧盟将在未来合作修建被称为第三欧亚陆桥的的跨欧亚大铁路，这条铁路以青岛为起始点，荷兰的鹿特丹为终点，经京鲁-京包-包兰-兰青-青藏线，由中尼铁路至加德满都，在京南亚北部铁路、伊朗高原铁路、土耳其-波兰铁路（北上铁路）、波兰-荷兰铁路，线全程15300千米。经过青藏高原地区和南亚地区，预计第三欧亚陆桥修建竣工后，西藏、南亚旅游交通将会便利许多，可促进当地旅游业的发展。同时促进西藏、南亚与中国内陆、西欧、东盟的发展合作，在经济方面和政治方面有很大的必要性。

[编辑本段]第三欧亚大陆桥

第三欧亚大陆桥地处中国南部，尚在酝酿之中。湛江市坐落于雷州半岛，位于中国大陆最南端，粤、桂、琼三省的交汇中心，占广东省总海岸线46%。这个独特的地理优势使其成为中国大陆通往南亚、非洲、欧洲、大洋洲和中东航程最短的对外贸易口岸。湛江是目前国内少有同时拥有海运、铁路、公路、航空、管道等五种立体交通运输方式的城市，湛江港是12个国家级主枢纽港之一，港口优良，地理位置特殊，偏中国西南方，是欧亚大陆对接东盟之南海海上各国的最佳港口，要创造条件努力争取成为第三欧亚大陆桥的东方桥头堡。

定位于国家沿海战略第五个支点的泛北部湾经济区，是由我国的海南、广西、广东雷州半岛及越南的北部所围成的我国西南地区出口通道咽喉。尽管目前湛江在泛北部湾经济圈中还没有发挥其应有的作用，但湛江定位为泛北部湾的中心城市之一，融入泛北部湾经济圈是必然的。如果湛江能成为第三欧亚大陆桥的桥头堡，湛江在北部湾经济区的地位将明显提升，湛江在“中国——东盟自由贸易区”的地位亦显得非常重要。

如果湛江能成为第三欧亚大陆桥的桥头堡，湛江作为中国南方最重要的交通枢纽城市的地位则得以确立，湛江港作为中国南方的枢纽港口的地位亦得以彰显，湛江城和湛江港在中南地区、亚洲乃至世界上的地位将大大提升。

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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，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，主刹车用的是主电动机能耗刹车，刹车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10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，用乌拉尔机械-4З钻机（表1.3），第二阶段从7263m开始用乌拉尔机械-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（KTB）是德国第一个国家的大规模地学研究，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（DEUT）、德国建井与深钻有限公司（DST）和国际深钻有限公司（IT）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，取得了显著的成绩（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，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，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4.08m。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）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）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。