A ries 钻 机 是 Orion 公 司 Gemini 系列的第九部钻 机，也是该公司第十八 部 瘦 身 钻 机。Orion 公 司在美国德克萨斯州科珀斯克里斯 蒂的设备厂区建造了这部钻机。钻机 采用轻型材料和瘦身设计，并且简 化了电力输送系统，所选择的各个组 件及模块非常适于快速搬迁和钻机移 动，批量钻井更为有效。该公司透 露，在厂区建造钻机能让公司对钻机 的各个组件进行更多的控制试验， 1,500 匹马力的钻机配有 7,500psi （51.7MPa）的泥浆泵、一个行走系 统和双燃料动力引擎。
 
研发搬迁便捷的瘦身钻机
 
Orion 钻井公司 2015 年 5 月完 成了最新的 Aries 钻机（如图 1 所 示）的建造工作。这部 1,500 匹马 力交流变频电动钻机是 Orion 公司 Gemini 系列陆上钻机的第九部，目 前正在宾夕法尼亚州履行一项长期 的钻井合同。Orion 钻井公司的前 八部钻机，包括这部 Aries 钻机已 在德克萨斯州科珀斯克里斯蒂的厂 区完成了建造和配套。该厂区持有 API （美国石油协会）4F、7K Q1 认证资质和 ASME（美国机械工程 师协会）认证资质。Orion 钻井公 司的市场主管 Brett Schellenberg 说：“我们已找到了能在厂区控制 建造工艺的重要价值，包括从原 材 料 采 购 到 加 工、 制 造、 再 到 钻 机部件组装和配套等各工艺环节 所取得的业绩，这让我们获得了 最优质的钻机组件，减少了员工 接触危险环境的概率。”
 
为了建造一部更瘦身、更符合 人 体 工 程 学 的 钻 机，Orion 钻 井 公司的建设团队特别审慎地考虑了 一 旦 钻 机 在 卡 车 上 将 如 何 移 动。 Schellenberg 表 示 道：“ 我 们 所 做的每一件事就是要使整个钻机缩 短、变窄和减轻重量”。公司认为 这能在路况较差的环境下为钻机的 搬迁和移动提供优势。这种挑战性 路况在美国东部的阿巴拉契亚地 区 是 很 常 见 的。 钻 机 还 配 备 了 能 打大位移水平井的组件和设备，如 7500psi 泥浆泵、一个行走系统、 双燃料动力引擎、一部 500t 的顶 驱、液压动力大钳和一个被称为卷 盘（ReelRig）的动力传输系统（如 图 2 所示）。
 
改进设备的重点
 
Aries 钻机最具创新特征的一 点就是卷盘系统。该系统由集成驱 动公司（IDS）与 Orion 钻井公司 联合开发，专门用于批量钻井。卷 盘系统消除了批量钻井的用电限制， 用一根 4,160 伏的单电缆为钻机分 配电力，替代了从控制室到钻台的 30~40 根连接电缆。一直以来，电 力是通过电缆悬吊系统来输送的。 集成驱动公司的 Myers 先生说： “这 可能需要 30 多根电缆和 90 多个连 接点，这么多的连接点很容易出现 接触不良、断路或触点损坏故障”。 相比之下，卷盘系统仅通过一根电 缆和三个连接点就能实现电力输送， 消除了大量的连接点故障，除了节 省大量施工时间外，还采用多电缆 插头将多根电缆连接到接线点，而 插头与插座的连接是最大的故障点。
 
一个安装了滑道的电缆卷盘连 接到 Aries 钻机底座，在钻机行走 接近或远离主电力室时自动绕进和 绕出电缆，一个卷盘或绕线盘能让 钻 机 行 走 250ft（76m）； 还 能 再 加一个绕线盘，让钻机行走 500ft （152m）。Myers 先 生 说：“ 如 果你使用一个电缆悬吊系统做这件 事， 那 将 需 要 一 个 惊 人 数 量 的 电缆”。海上钻机过去使用过卷盘技 术，陆上钻机之前只用过一次，那 是用在 Orion 钻井公司的 Lynx 钻 机上。它是 Gemini 系列 Aries 钻 机的先前型号，自 Lynx 钻机 2015 年 1 月 开 始 在 西 弗 吉 尼 亚 实 施 钻 井作业以来，Orion 钻井公司已看 到了在钻机移动时间方面的显著进 步， 钻机的搬迁移动时间大大缩短。 Schellenberg 先生表示：“我们最 新钻机的其中一部一次搬迁移动时 间缩短了 8 小时。” 设备集成与优化
 
Orion 钻 井 公 司 较 早 一 代 的 Gemini 钻机面临的大多数挑战之 一是 500t 顶驱问题，在阿巴拉契亚 地区钻井作业的钻机搬迁很难，搬 迁效率低。Orion 钻井公司最终通 过全球钻井支持国际组织（GDS） 为 Aries 钻 机 选 择 了 一 款 额 定 载 荷 500t 的 顶 驱（ 如 图 3 所 示）。 Schellenberg 先生说，顶驱已占去 了设备的整体空间，Orion 钻井公 司认为全球钻井支持国际组织帮助 选定的顶驱在设备空间利用方面更 有效， 没有牺牲机械组件的坚固性， 这在保持钻机轻便和灵活性方面给 了我们一个巨大优势，同时，还给 予我们的顾客需要设备正常运转的 动力。Schellenberg 先生补充说： “顾客想要更高的扭矩，但他们也 想要顶驱更轻便，能在较差的路况 下搬迁或移动，不需要特殊的许可 或批准。”
 
减少非生产时间
 
由于石油公司越来越多地转向 批量钻井，为的是开发北美非传统 油 气 资 源， 钻 机 行 走 系 统 已 从 一 种 奢 侈 需 求 转 为 一 种 必 需 品。 在 Orion 钻井公司的作业地区，石油 公司一般要在一个现场钻井平台钻 4~5 口井，有时多达 8 口井。 Orion 公司为 Aries 钻机的行 走系统选择了腿上带销子的装置， 而不是把腿建在钻机底座内，在该 行业中，这一点是极富创新和不寻 常的。Orion 钻井公司高级项目主 管 David Gibson 说：“一般来说， 行走系统很大而且很笨重，建在底 座内，当需要维护时，销式系统能 让钻机交换或换出一只脚，工业标 准要求在行走系统维护时必须降低 或拆卸底座，每只脚能在 30 分替除 和替换。用一个液压马达旋转，钻 机行走的脚能在 2 分钟内完成一次 4 英尺行走。你看到的大多数其它行 走系统一次行走 1~3 英尺，减少行 走次数到达下口井，这样的行走系 统则更有效。”
 
为了延长顶驱的使用寿命，顶 驱添加了 40 多个传感器，以提供 温度检测、油样采集和轴承寿命计 算。这种监测能力为全球钻井支持 国际组织和 Orion 钻井公司提供一 个顶驱实际已工作了多长时间的图 形分析，不仅是在钻机上使用了很 长时间，还包括一组综合的数据监 测信息。全球钻井支持国际组织的 副 总 裁 Paul Nicholson 说：“ 我 们可以说出这部顶驱已经工作的准 确天数、钻进了多少天或起下钻多 少天，或许还能说出因过去某一时 刻钻井队在向井下下电测工具而此 时顶驱没有在用的等待时间。
 
事实 上，你有了一个该产品的真正寿命 计算器。” Aries 钻机与顶驱协同工作的设 备还包括一部 Orion 钻井公司联合 开发的 ODS1500 型绞车。据 Myers 先生介绍，Aries 是第一部拥有这种 系统的钻机，不需要维护，绞车内的 传感器监测何时需要定期维护。它 向司钻发送信息，当监测到如温度 上升的趋势时，向司钻发出一个潜在 问题或故障警示。Myers 先生还说： “基本上讲，我们已建立了一个集 成系统，所有可能发生的问题都在 设计上考虑了，所有的信息都能传 递给司钻。” 利用像卷盘系统这样的产品， Orion 钻 井 公 司 与 集 成 驱 动 公 司 （IDS）已经能够搭建从海上到陆上 的工业技术桥梁，而且并不牺牲安 全、效率和成本上的利益。