旋转系统在钻井中的主要作用是带动并中钻具旋转，并带动钻头破碎岩石。旋转系统

包括的主要设备有转盘和水龙头。为实现钻头自动给进，现代钻机配备有钻具自动送进装置。
钻井过程中，转盘主要完成的工作是：转动井中钻具，传递足够大的扭矩和必要的转速

;下

套管或起下钻时，承托井中全部套管柱或钻杆柱重量

;完成卸钻头、卸扣与处理事故时倒扣、

进扣等辅助工作。

 

　　

 水龙头是提升、旋转、循环 3 大工作机组相交汇的“关节”部件，它的主要作用是：悬持

旋转着的钻杆柱，承受大部分以至全部钻具重量；向转动着的钻杆柱内输入高压钻井液。

 

　　

2 钻机和装备的智能化、自动化 

　　

2.1 电子/智能钻柱技术 

　　

 美国 Grant 公司研制的智能钻杆用铜导线输送电能，可以根据井下硬件用电量大小的

要求来确定输电功率的大小。智能钻柱的数据传输速率可达

104bDs、105bps 和 106 bps，最

大已达

1.56*106bps。智能油管用光纤为主。智能钻柱系统在井下采用分布式传感器短节，将

微处理器分别安装在传感器内部，然后通过耦合元件将微处理器信号耦合到电力线上，从
而传输到地面传感器。该系统采用传输直流电，如井下硬件需用交流电，可在井下硬件上增
设逆变器

DC／AC。 

　　

2.2 地质导向钻井 

　　

 地质导向钻井是以井下实际地质情况和油藏特征来确定和控制井眼轨迹的钻井技术。

使用这一技术，可以精确控制井下钻具，命中最佳地质油藏目标，使井眼避开地层界面和
地层流体界面并始终位于产层内。地质导向钻井是在井下定向控制自动化钻井系统的基础上
将随钻测量仪

(MWD)改为随钻测井仪(LWD)，而 LWD 仅是在 MWD 的系统中加上若干用

于地层评价的参数传感器，如电阻率、自然伽马、方位中子密度、声波、补偿中子密度等。有的
随钻测井仪还增加了温度、井底钻压与扭矩、井下动力钻具转速等传感器，使地质导向钻井
技术成为具有随钻定向测量、随钻地层评价测井和随钻录井与自动导向钻井的国际高新先进
技术。地质导向钻井技术特别适合在薄产层和高倾斜产层中钻水平井。对于这样的产层，使
用常规方法控制井眼轨迹很难命中最佳地质目标，而使用随钻定向测量和随钻地层评价测
井数据进行地质导向钻井，可以随时知道钻头周围几米范围内的地质油藏特征和钻头与地
层界面或地层流体的相对位置，因此可以控制钻具始终在油气藏中间钻进。

 

　　地质导向的基本方法是在井设计阶段使用试验井或邻井的测井数据进行计算机模拟，
得出新设计井的模拟测井数据以及对将钻各个地层的各种响应。在钻井过程中，将井下随钻
测量工具发送到地面的实际测井数据与各个模拟数据相对比，看它们是否一致。如果模拟数
据与随钻实测数据一致，就说明井眼命中了最佳地质目标，否则就说明应该按井下实际地
质油藏特征修正或改变井眼轨迹。修正或改变井眼轨迹也是靠旋转导向装置来完成的。地质
导向钻井技术大大提高了油层钻遇率、钻井成功率和采收率，从而实现了增储上产，节约了
钻井成本。

 

　　

2.3 钻机自动化 

　　自动化钻井包括并下自动化和地面钻机自动化两大方面。井下自动化将依靠井下闭环自
动控制系统来实现，地面钻机自动化将依靠地面闭环自动控制系统来实现。近年来，国外一
些公司一直在围绕这两大方面进行大力研究，并取得了重大突破和实质性进展。在井下定向
方面，一些公司研究出了井下定向控制自动化钻井系统

(也称旋转导向钻井系统)，主要包

括：钻头、旋转导向装置、随钻测量仪

(MWD)。在旋转导向装置内，预设有井眼设计轨迹数

据和若干控制指令。当近钻头传感器和

MWD 的探管测到的井斜、方位值送回导向装置与预

设的设计值进行比较，其偏差超过规定范围时，导向装置中的电子控制模块发生相应控制
指令，使非旋转导向外套上的

3 个导向翼板按指令进行径向伸出或缩人，当其中一个或两

个翼板不同程度地伸出而另一个翼板缩入时，便会产生所要求的纠斜率，使所钻的井眼轨