深水石油鉆井平臺(tái)現(xiàn)狀及發(fā)現(xiàn)趨勢(shì)

劉遵港

摘要：當(dāng)今時(shí)代是資源的時(shí)代，尤其是石油這種傳統(tǒng)化石能源更是各國爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)。我國是全球經(jīng)濟(jì)增速最快的發(fā)展中國家，對(duì)于油氣資源的需要在不斷增加，我國每年都需要從國外進(jìn)口大量的石油資源。當(dāng)今世界，傳統(tǒng)的陸上油氣資源開采已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)瓶頸，陸上石油資源日漸枯竭。而在占地球面積約70%的海面下仍分布著大量的油氣資源。據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)今世界上未發(fā)現(xiàn)的油氣儲(chǔ)量中有近90%分布在平均水深超過1000m的海底地層中，為實(shí)現(xiàn)這些海洋油氣資源的開采需要做好深海石油鉆井裝備的研究與開發(fā)。相較于國外發(fā)達(dá)國家我國對(duì)于深海石油鉆井裝備的起步較晚，深海石油鉆井裝備的技術(shù)水平與國際先進(jìn)水平仍有較大的差距，因此，在深海石油鉆井裝備的開發(fā)過程中需要做好對(duì)于國外深海石油鉆井裝備研究與分析。在掌握其特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)我國深海石油鉆井裝備進(jìn)行研制與優(yōu)化，提高我國深海石油鉆井裝備的設(shè)計(jì)及制造質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：深水石油；鉆井設(shè)備

引言：深海石油鉆井裝備是實(shí)現(xiàn)深海油氣資源開采的重要設(shè)備，在我國深海石油鉆井裝備的研究與開發(fā)中應(yīng)當(dāng)積極借鑒國外先進(jìn)的深海石油鉆井裝備的發(fā)展思路與發(fā)展理念，總結(jié)吸收形成我國自主的技術(shù)實(shí)現(xiàn)深海石油鉆井裝備的快速發(fā)展。

1.深水半潛式石油鉆井平臺(tái)

在海洋資源大開發(fā)時(shí)代，海洋石油鉆井裝備也日趨多樣化。在石油鉆井裝備中具有多種形式，如重力式平臺(tái)、導(dǎo)管架平臺(tái)、自升式平臺(tái)等多應(yīng)用于沿海淺海區(qū)域的海洋石油資源的勘探與開采，隨著對(duì)于海洋石油資源勘探與開采的逐步深入，張力腿平臺(tái)所具有的缺陷也逐漸顯現(xiàn)出來。在深海石油鉆井裝備中鉆井船、半潛式平臺(tái)成為了主要的選擇。其中，半潛式鉆井平臺(tái)相較于其他的深海石油鉆井裝備在抗風(fēng)浪、運(yùn)動(dòng)性以及甲板面積和裝載容量、工作效率等方面具有極強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，因此是深海石油鉆井裝備研究與發(fā)展的重點(diǎn)。半潛式石油鉆井平臺(tái)其結(jié)構(gòu)主要分為甲板和船體兩大主要的結(jié)構(gòu)，工作甲板分布在半潛式石油鉆井平臺(tái)的上部，船體分布于半潛式石油鉆井平臺(tái)的下部。在半潛式石油鉆井平臺(tái)工作時(shí)，其下部船體沉浸在海水中，將半潛式石油鉆井平臺(tái)的上部甲板留出海面具有一定的安全高度。半潛式石油鉆井平臺(tái)在穩(wěn)定性、支持力等方面具有較強(qiáng)的能力。隨著新技術(shù)的應(yīng)用于發(fā)展，半潛式石油鉆井平臺(tái)的工作水深已能夠達(dá)到3000m的深度，其在工作時(shí)的勘探深度也能夠達(dá)到9000-12000m的深度。全球投入運(yùn)行的半潛式石油鉆井平臺(tái)已經(jīng)高達(dá)數(shù)百座。半潛式石油鉆井平臺(tái)能夠適應(yīng)與多種深度的海域，與鉆井船不同的是，半潛式石油鉆井平臺(tái)在工作時(shí)平臺(tái)一直處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，且大部分的排水量都集中在水下較深處，這就使得半潛式石油鉆井平臺(tái)的抗風(fēng)浪能力和穩(wěn)定性較強(qiáng)。隨著新技術(shù)的應(yīng)用于發(fā)展，新一代的半潛式石油鉆井平臺(tái)多采用的是動(dòng)力定位的工作方式，半潛式石油鉆井平臺(tái)的船體結(jié)構(gòu)也更趨優(yōu)化，通過在半潛式石油鉆井平臺(tái)加裝自動(dòng)排管等的高效作業(yè)設(shè)備將使得半潛式石油鉆井平臺(tái)能夠極為惡劣的海況條件下進(jìn)行海上鉆井作業(yè)。新一代的半潛式石油鉆井平臺(tái)相較于傳統(tǒng)的半潛式石油鉆井平臺(tái)其對(duì)井口作業(yè)方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)，其采用的是更為先進(jìn)的雙井口作業(yè)方式，通過在半潛式石油鉆井平臺(tái)鉆機(jī)上加裝雙井架、雙井口、雙提升等的系統(tǒng)，從而使得兩個(gè)井口能夠分開作業(yè)，提高半潛式石油鉆井平臺(tái)的工作效率。其中主井口主要用于正常的鉆井工作，輔助井口則抓喲完成鉆桿的組裝和拆卸以及下放和回收等的作業(yè)。這一雙井口的設(shè)計(jì)方式能夠獲得較高的性價(jià)比，極大地提升半潛式石油鉆井平臺(tái)的作業(yè)效率。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，半潛式石油鉆井平臺(tái)將能夠發(fā)揮出更為重要的作用。半潛式石油鉆井平臺(tái)將會(huì)是未來很長一段時(shí)間深海石油鉆井平臺(tái)的主要結(jié)構(gòu)形式。隨著新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，半潛式石油鉆井平臺(tái)將向著：深海、適應(yīng)性強(qiáng)等的方向發(fā)展。半潛式石油鉆井平臺(tái)的工作水深將會(huì)不斷的提升。隨著半潛式石油鉆井平臺(tái)動(dòng)力配置的增大和定位技術(shù)的提升，半潛式石油鉆井平臺(tái)將能夠適應(yīng)更深海域的惡劣海況，甚至有望實(shí)現(xiàn)全球全天候條件下的深海作業(yè)能力。新技術(shù)、新材料的應(yīng)用將能夠使得半潛式石油鉆井平臺(tái)獲得更高的可變載荷，在半潛式石油鉆井平臺(tái)的設(shè)計(jì)中通過應(yīng)用新技術(shù)和新材料，將會(huì)使得半潛式石油鉆井平臺(tái)的自重載荷相對(duì)減少，加之可變載荷德爾不斷增大將能夠適應(yīng)更大、更深的鉆探條件。此外隨著半潛式石油鉆井平臺(tái)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化將能夠使得半潛式石油鉆井平臺(tái)上部的甲板空間不斷增大，半潛式石油鉆井平臺(tái)鉆井作業(yè)的安全性不斷加強(qiáng)。半潛式石油鉆井平臺(tái)的外形結(jié)構(gòu)日趨簡(jiǎn)化，應(yīng)用于半潛式石油鉆井平臺(tái)上的立柱和撐桿的節(jié)點(diǎn)形式和數(shù)量將會(huì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，在簡(jiǎn)化半潛式石油鉆井平臺(tái)結(jié)構(gòu)的同時(shí)新的優(yōu)化設(shè)計(jì)將會(huì)使得半潛式石油鉆井平臺(tái)的結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步加強(qiáng)。在應(yīng)用半潛式石油鉆井平臺(tái)的建設(shè)鋼材上將會(huì)采用強(qiáng)度高、韌性強(qiáng)、可焊性高的高強(qiáng)度甚高強(qiáng)度的鋼材，這些新材料的應(yīng)用將能夠有效地減輕平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的自重，提高可變載荷與平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的自重比。

2.深水鉆井船

深水鉆井船是移動(dòng)式鉆井裝置中機(jī)動(dòng)性最好的一種，其能夠快速移動(dòng)加之深水作業(yè)范圍較大因此尤其適用于深海水域的鉆井作業(yè)。鉆井船上配置有升沉補(bǔ)償裝置，減搖裝置、自動(dòng)動(dòng)力定位等的裝置用以實(shí)現(xiàn)對(duì)于鉆井船的定位。隨著技術(shù)的發(fā)展與在鉆井船上的應(yīng)用，鉆井船上將逐漸配置更為先進(jìn)、精度高的大功率定位系統(tǒng)，并配置更大功率的超深井鉆機(jī)，新型高強(qiáng)度鋼材的應(yīng)用將會(huì)使得鉆井船的總排水量與鉆井船船總用鋼量的比值進(jìn)一步的提升。鉆井船的適航性將會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)[1]。

3.雙井架技術(shù)在深水鉆井平臺(tái)的應(yīng)用

深水平臺(tái)鉆井技術(shù)是一種與上世紀(jì)90年代所提出的一種新型的鉆井體系，隨著深水平臺(tái)鉆井技術(shù)不斷的發(fā)展完善，其后發(fā)展成為了雙井架鉆井技術(shù)。近些年來隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展，雙井架技術(shù)的技術(shù)日趨完善，并在新建的深水平臺(tái)上得到了較為廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)今，雙井架的形式主要有塔形A型井架兩種，其中，塔形雙井架主要采用的是電驅(qū)鉆井系統(tǒng)，而A型井架則多采用的是全液壓驅(qū)動(dòng)的形式。雙井架鉆機(jī)在協(xié)同性、并行性方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。在深海作業(yè)的過程中，其中大部分的時(shí)間用于鉆桿的組裝、拆卸和下放、回收等，在深水平臺(tái)鉆機(jī)采用雙井架的結(jié)構(gòu)形式將能夠使得深水平臺(tái)鉆機(jī)的鉆井效率大為提升。隨著新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，雙聯(lián)井架的形式將能夠發(fā)揮出較強(qiáng)的效率，雙聯(lián)井架將逐漸成為深水平臺(tái)鉆機(jī)上的重要的、典型的配置。此外，深水防噴器組也是深海石油鉆井裝備中極為重要的組成部分，隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，深水防噴器的性能也將會(huì)不斷發(fā)展提升，并將在深海石油鉆井裝備中發(fā)揮出越來越好的效果[2]。

結(jié)論：

簡(jiǎn)而言之，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)于資源的需求不斷增加，我國加強(qiáng)了對(duì)于海洋資源內(nèi)的勘探開發(fā)力度。海洋資源分為淺海資源和深海資源兩個(gè)主要的分支，為了加快我國對(duì)于深海資源的開發(fā)應(yīng)當(dāng)積極做好深海石油鉆井裝備的研究與開發(fā)，使我國的深海石油鉆井能夠進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。在深海石油鉆井裝備的研究與開發(fā)的過程中應(yīng)當(dāng)對(duì)國外深海石油鉆井裝備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)水平等進(jìn)行深入的研究與剖析，分析其深海石油鉆井裝備的優(yōu)缺點(diǎn)并在此基礎(chǔ)上研發(fā)我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的深海石油鉆井裝備。

參考文獻(xiàn)：

[1]竇玉玲,管志川,徐云龍.海上鉆井發(fā)展綜述與展望[J].海洋石油,2019,26(2):64-67.

[2]王志遠(yuǎn),孫寶江,程海清,等.深水鉆井井筒中天然氣水合物生成區(qū)域預(yù)測(cè)[J].石油勘探與開發(fā),2018,35(6):731-735.