国外在1994年已生产出了全自动化钻机样机。 现已研制出自动化、智能化电动钻机,在钻井实践中取得了较好的使用效果。

(1)美国W-N Apache联合公司自动化钻机:其研制的自动化石油钻机,采用动力水龙头钻井方法,配备了自动移运和排放立根系统;采用微机控制系统,以监控钻机操作各工序正常作业;钻井深度为6096m.其特点是钻机的总重量较轻,安装拆卸时间减少 50%;采用自动化控制系统,可在1min之内完成接单根作业,节约钻井时间12%~15%;全钻机只需要2人进行操作。

(2)挪威自动化钻机:挪威Temco公司生产的全自动化钻机,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。 

(3)小井眼自动化石油钻机:采用动力水龙头钻井方式,液压大钳、自动卡瓦、水平堆放钻杆,由机械手进行移运与排放。该钻机自动化程度较高,接单根时间只需要 6s。 实际应用中,电驱动钻机比机械驱动钻机具有更好的经济效益。我国电动钻机电气控制系统的研究始于20世纪70年代中期.20世纪80年代末,在借鉴国外先进技术的前提下,生产出我国第一台直流驱动的ZJ45D陆地电动钻机。20世纪90年代,通过引进国外核心电气控制模拟单元,生产出深井直流电动钻机,如ZJ50D和ZJ70D。20世纪90年代后期,在引进国外全数字控制技术的基础上,开始全数字钻机电气控制系统的研究,如采用国外数字直流调速器,将模拟控制直流电动钻机升级为数字控制直流电动钻机。全数字电控系统是目前电控系统的主流,它是用微处理器实现软件控制,具有完善的故障自诊断、运行、显示和保护功能。全数字控制系统各环节的控制参数可实时调整,以满足钻井工艺的新要求和钻井工况的实时变化。

近几年将交流变频调速技术应用于石油钻采设备上,生产出全数字交流驱动电动钻机。交流驱动电动钻机采用了交流变频调速技术,能够适应钻井工艺的要求,简化了钻机的机械结构,减轻了维护保养工作,提高了安全性、可靠性和移运性,且绞车体积小、质量轻、故障少、维护方便;调速范围宽,可实现无级调速;能够以极低的速度恒扭矩输出,实现数控恒钻压自动送钻,对提高钻井时效、优化钻井工艺、处理井下事故等十分有利。新型司钻控制系统控制精确、操作简单,使司钻摆脱了繁重的体力劳动,并注重了操作技巧和钻井参数的优选。

国内目前电动钻机电气控制系统在控制技术上有模拟控制和数字控制两种形式。驱动方式上有直流驱动和交流驱动。电控装置品种齐全,可满足用户的不同需求。 在功能上增加了起、下钻过程的位置闭环控制功能(即防止上碰下砸功能),外加盘式刹车的使用,由此既保证了设备的安全运行,又减轻了司钻的操作紧张程度;同时还增加了自动送钻功能,达到了恒速恒压钻井,以适应不同的岩层结构,提高钻井质量。