石油钻机设计
1 现有石油钻井钻机原理及区分；
石油钻井钻机通俗的说就是一个手电钻的延伸。通过不断转动和加深延长钻杆从地面往地下打一个有一定深度和直径的孔洞，其深度从2000米到1万米不等。
现有无论机械和电动的石油钻井钻机仅是在地面转盘或顶驱带动下钻杆的钻动加深及延长。
区分只是依据动力功率的不同，其所钻的深度的不同，2000米到1万米钻机只是动力功率不同罢了。其钻井原理及其所依赖的理论是一样的。
即在内燃机或电动机带动转盘转动下，带动方钻杆转动，方钻杆带动其下部连接的钻杆的转动，通过不断的连接钻杆达到所需要的深度。通过钻头的旋转破碎岩石，泥浆泵循环泥浆将破碎的岩石颗粒携带出来，最后钻成一个一定直径，深度的空井空间，用以下入所需的设备及仪器，开采石油。
由所钻井深的不同，其分为；1000到5000米 普通井，5000米7000米 深井，7000米以上 超深井。
由钻探深度能力的不同，石油钻井机分为；2000米钻机 ，3000米钻机，3500米钻机，4000米钻机，4500米钻机，5000米钻机，6000米钻机，7000米钻机，8000米钻机，9000米到1万米钻机 。
其缺点在于；
（1） 钻井机械速度慢，一口井需几十天，深井和超深井一般需 半年或一年以上。
（2）井眼尺寸偏小和只能钻出一个尺寸，无法变径。
（3）地下井深轨迹导向无法大尺寸大角度回旋往复。
2 新型石油钻井钻机
1 特点；
超高压水力切割破岩，一口超深井只需几十天。
可变径钻头，井眼尺寸可任意改变，在油层内可钻出2米以上直径井眼。
地下井深轨迹导向任意角度回旋往复。
此设备使用需要现有井架提升系统，泥浆泵及地面管线系统，泥浆循环系统，大排量空气压缩机，大排量液压泵等。
此设备使用必须是在下入表层套管的情况下，为什么？懂行的一想就知道了。此设备适用于深井及超深井。
在套管内可利用压缩空气入井，以浮力原理辅助拔出柔性导管和下部连接设备。
2 钻进
在以普通钻杆钻进一开完后，下入表层套管并水泥固井后。
使用井架游車系统将设备按顺序逐一吊上钻台，并顺序安装入井，使用井下液压拔管器液压转动柔性导管下行，并同时开泵低压循环泥浆，保持钻头水眼畅通，钻头到井底后，使用加压短节加压到设计参数并开泥浆二次加压，使用电动液动旋转装置带动钻头旋转水力切割破岩钻进，液气混合液携带岩屑出井，井内封井器动作以控制井内液柱压力，达到与地层压力的最佳平衡点。
钻进中途当液压滚筒上的柔性导管释放完后，井内封井器动作液压锁住在井内的柔性导管，停止钻进，关闭泥浆泵及压缩空气入井。更换吊装新的柔性导管筒上架，连接完毕后重新开泵和压缩空气继续钻进，直到达到设计要求井深--------------------
3 起出设备
完钻后，反向转动液压拔管器，使柔性导管上行，同时正常开泥浆泵循环泥浆，并同时大量注入压缩空气，利用反压力辅助拔出柔性导管和其他设备。并可同时测井-------------------
4 破岩机理
水力喷射切割+泥浆二次升压+井内空气混入+钻头牙齿辅助旋转切割
水力喷射切割
压缩空气由钻头空气喷嘴喷出，在井底形成气泡，其主要作用是降低水力喷嘴喷出的高压射流所遇到的液体阻力，使高压射流能更有效的切割破碎井底的岩石，钻进主要靠地
面泥浆泵第一次输送20兆帕的泥浆通入井底内加压第二次以50到100兆帕从钻头喷出，直接切割岩石，同时钻头旋转，起辅助破岩和修改井眼直径的作用。
泥浆二次升压
现有钻井技术泥浆泵都是一次加压，带压泥浆从地面管线，水龙带，方钻杆，钻具组合到钻头，经喷嘴喷出携带岩屑返出地面。受钢铁材料的物理性质，设备螺纹连接的密封情况，转动部件易刺漏的影响，难以加压到100兆帕以上。新式钻机泥浆经过2次加压，即先用较低的泵压将泥浆送到井下，通过井下加压泵加压到50--100兆帕后经喷嘴喷出，水力切割破碎井底岩石，岩屑由泥浆和空气混合液携带出井眼。
井内空气混入
压缩空气通过柔性导管注入井内，起到降低阻力利于水力切割破岩，携带岩屑出井，调节井内泥浆密度作用。大量的空气入井，井内泥浆密度可降至极低，诱发井喷，快速携带岩屑出井，降低碰坏井内压力平衡，使井内液柱压力降到最低点，井底岩石被井底内部压力破坏，利于水力破岩。此井喷为可控制，当停止或减小注入的空气排量后，只注入高密度泥浆，井内液柱压力很快回升，井喷停止。即人工可控地下井喷。实现了真正的压力不平衡钻井法。
5 新型钻头的使用
使用可变径钻头，该钻头为通用统一直径，牙齿为复合人工金刚石聚晶体，即现有的pdc钻头牙齿，不同在于该牙齿为丝扣上在钻头体上面，当牙齿磨损后，可通过卸松丝扣更换新的牙齿，钻头前部有空气喷嘴和泥浆水力喷嘴，钻头本体可重复使用。液压收缩可
变径短节在钻头的后部，当需要加大直径时，操作液压块伸出，其上面的pdc牙齿通过钻头的旋转切割扩大井壁，打出大直径井眼。不用时，液压块收回。液压收缩可变径短节直径略小于钻头直径。
3 设备从地面到地下排列组合顺序依次为：
地面控制房 + 液压滚筒（柔性导管筒）+ 井口液压拔管器 + 柔性导管+ 井内封井器 + 柔性导管 + 井下液压拔管器 + 柔性导管 + 录测井仪器短节 + 柔性导管 + 加压短节 + 电动液动旋转短节 + 泥浆加压短节 + 导向短节 + 液压收缩可变径短节 + 钻头
1 地面控制房
人员在内通过显示屏数据实时跟踪，观测，控制井下各种情况。有液压管线，气压管线，各种电缆，控制电线等与液压滚筒相连接。有液压泵，气压泵等设备。
2 液压滚筒
长13米，直径3米 。柔性导管筒放在支架上，在液动泵带动下可正反旋转，速度快慢可调节。左右轴分别为液体旋转盘根，气体和电缆旋转盘根。主要功能是通过泥浆，压缩空气和电力及控制线路。并可以一定的速度收放柔性导管。
3 柔性导管筒
各种导管及电缆组合为一根柔性导管，包括泥浆导管，压缩空气导管，液压油导管，各种电缆等，每500或1000米一根缠绕在长12米，直径1米 的滚筒上。在液压滚筒的带动
下可释放展开入井，并可收缩缠绕回滚筒。 柔性导管筒是吊装在液压滚筒的支架上的。每一根柔性导管可互相连接，通过泥浆，压缩空气，液压油，电能及各种控制电力电信号。数根连接可达井深1万米以上。
4 柔性导管
多根不锈钢管束向心排列，中间夹入电力电缆，仪器传递控制电线等，不锈钢管束中空作为泥浆导管，液压油导管，压缩空气导管等，外部有橡胶层，最外部钢丝缠绕，以便于液压拔管器夹持。长度数米到1000米，每根前后两端由统一尺寸接头快速连接。由井口到井底尺寸不同，即由大到小，因为井口所需拉力大，井底较小。柔性导管可缠绕在柔性导管筒上，便于运输。此柔性导管替代了传统钻杆的作用。
5 井口液压拔管器
双链轮结构，液压转动，柔性导管通过中间进入井内，可起放柔性导管。通过主液压管线和控制管线与地面控制房连接。
6 井内封井器
以井内套管壁为受力点，在套管内封井防喷，液压控制内部混合液气出入孔的大小，从而控制井口液气混合体的排量，达到平衡地层压力和井内液柱压力的作用。与柔性导管连接，并可随之上下移动。
7 井下液压拔管器
以井内套管壁为受力点，在套管内上下液压移动柔性导管。与柔性导管连接，并可随
之上下移动，并有向下加压的能力。
8 录测井仪器短节
录测井仪器放置内部，随钻实时录测各种参数，井深，井斜，井径等，通过各种参数实时更改控制井下钻头走向。基本不需要完井电测。与柔性导管连接。
9 加压短节
利用液压给钻头施加向下的压力，并承受钻头的反作用力，其受力支点为井壁，并且其上部设备不受到钻头反作用力的影响。
10 电动液动旋转短节
通过电动泵和液动泵旋转，带动其下部连接设备旋转。主要是使钻头旋转破岩和修理井眼直径。与柔性导管连接。
11 泥浆加压短节
通过电动或液压泵将泥浆二次加压，50--100兆帕或更高利于水力切割岩石。
12 导向短节
以井壁为支撑点，通过液压控制短节头部旋转，带动连接在下部的液压收缩可变径短节和钻头转向。导向时不需要钻头转动，只用水力切割破岩。
13 液压收缩可变径短节
当需要加大直径时，操作液压块伸出，其上面的pdc牙齿通过钻头的旋转切割扩大井壁，打出大直径井眼。不用时液压块收回。
14 钻头体
可重复使用，上面的牙齿可更换，头部有空气及泥浆喷嘴，设计要求一次入井中途无需重新更换钻头，即一个钻头一次完井。
15 液体旋转盘根，气体和电缆旋转盘根
多圆筒同心旋转结构，利用每个圆筒中间传输液体和气体，利用圆筒的内壁互相接触传输电力及电信号等。
此设备从电动液动旋转短节以下连接部分为可旋转部件，其上部为不可旋转部件，包括套管内柔性导管，井下液压拔管器，井内封井器，录测井仪器短节等。
通过柔性导管柔性导管可注水泥封隔易垮易漏等复杂地层，随意扩大井眼可防泥膏岩等缩径井段。
有线连接可更好传递井下信号，实时监控。
液压管线，气压管线方便快速传递动力入井。
电缆可传递电力入井。
现有理论中，井内液柱压力要与地层压力相平衡，使用新型设备注入空气可大幅度降低井内液柱压力，降低了高压力下岩石的物理性能，使地层压力参加做功，在井底压裂岩石。
其理论理想状态是在井底形成真空。地层压力本身就能压垮井底岩石。
但是现实中要掌握平衡点，防止井垮，井塌，造成井下事故。
对泥浆密度要求更宽。
可打大尺寸井眼，上部1米，下部油层可达2米的井眼，提高单井产量。现有油井都是十几厘米的小井眼，为什么不打大井眼，1米以上直径的呢？非不欲也，是不能也！现有技术水平和机械能力难以达到啊！
定向导向由于线控更加灵活方便，可大幅度绕障，可打超长水平段。线控加准确定位系统可两井井底对接----
所有的机械发明想不过是发挥出最大总功率罢了，所有在其上的更新发明不过是想增加功率的利用率罢了。
在现有石油钻井的理论及实际应用上，再增加功率对其机械钻速都改变不大，如要革新现有的石油钻井方法，只有另辟蹊径。
这个理论的基础就是把原有理论中不可变的参数变为可以改变。
从而使在变相增加功率的条件下，二次泥浆增压，压缩空气冲入，最后达到增加钻井
的机械钻速的目的，因为不可能无限增大钻压。
