海洋石油鉆井機(jī)械及工具現(xiàn)代技術(shù)要點(diǎn)

王昌明(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)深水鉆采技術(shù)公司， 廣東 深圳 518046)

海洋石油鉆井機(jī)械及工具現(xiàn)代技術(shù)要點(diǎn)

王昌明(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)深水鉆采技術(shù)公司， 廣東 深圳 518046)

本文對(duì)我國(guó)海洋石油鉆井機(jī)械進(jìn)行了研究，分析了其中使用的一些工具以及現(xiàn)代技術(shù)，以期為相關(guān)人士提供借鑒。

海洋石油；鉆井平臺(tái)；現(xiàn)代化

伴隨著科技發(fā)展，我國(guó)海洋石油事業(yè)也取得的巨大的發(fā)展，使用的機(jī)械設(shè)備以及工具也在不斷的發(fā)展，但是因?yàn)槲覈?guó)發(fā)展的時(shí)間較短，而且受科技水平的限制，和發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距，發(fā)展空間還很大，所以這也要求我國(guó)不斷加強(qiáng)建設(shè)自身的專業(yè)技能，提高我國(guó)海洋石油開采的效率，促進(jìn)我國(guó)石油行業(yè)的健康發(fā)展。

1 我國(guó)海洋石油鉆井工具相關(guān)技術(shù)

(1)鉆井工具類別 對(duì)于目前所使用的鉆井工具，大體上分成兩種類別，一種是井口工具，另一種就是井下工具。井口工具的作用主要是對(duì)鉆具進(jìn)行上卸與起下，例如，吊卡、吊鉗以及卡瓦等工具[1]。其中的吊鉗，其作用就是對(duì)各種下井鉆具下卸絲扣。吊卡的作用是對(duì)鉆柱進(jìn)行懸掛或者提升以及下放。

(2)鉆井工具 鉆井工具包含很多，例如減震器、穩(wěn)定器、鉆頭和井下動(dòng)力鉆具等[2]。碎石工具十分重要，最主要的是鉆頭部分，包含刮刀、金剛石以及牙輪。根據(jù)不同的構(gòu)成因素，所以又被分為銑齒型以及鑲牙型。牙輪鉆頭性能較強(qiáng)，所以目前應(yīng)用比較廣泛。一開始，金剛石鉆頭只是在硬地層的作業(yè)中會(huì)被用到，隨著科技發(fā)展，出現(xiàn)了很多品種的金剛鉆頭，應(yīng)用也越發(fā)廣泛。金剛鉆頭也存在一些弊端，那就是造價(jià)過(guò)高，但是其優(yōu)點(diǎn)就是使用壽命更加的長(zhǎng)久，工作效率較高。刮刀鉆頭的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是這種鉆頭的扭矩較小，經(jīng)常會(huì)和其他工具接觸，破壞其他工具。隨著刮刀鉆頭的研發(fā)，損壞工具的問(wèn)題得到了緩解。

2 海洋石油鉆井平臺(tái)結(jié)構(gòu)及裝置

(1)鉆井平臺(tái)的結(jié)構(gòu)和特征 首先是固定式鉆井平臺(tái)，建造在海底上的一棟建筑物，但是其上并沒(méi)有平臺(tái)，用來(lái)儲(chǔ)存作業(yè)設(shè)備[3]。其次是移動(dòng)式鉆井平臺(tái)，包含以下幾種：坐地式鉆井平臺(tái)在進(jìn)行作業(yè)的時(shí)候，可以全面固定，完成作業(yè)之后，可以靈活的移動(dòng)。但是不可以調(diào)節(jié)其高度，作業(yè)面積非常的有限。極強(qiáng)的穩(wěn)定性是自升式平臺(tái)的主要優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)性較高，在不同地點(diǎn)的海域都可以應(yīng)用。但是受到樁腿高度的限制，在一些過(guò)深的海域就無(wú)法使用。移動(dòng)平臺(tái)時(shí)，雷電或者暴風(fēng)雨天氣很容易損壞平臺(tái)。半潛式鉆井平臺(tái)的穩(wěn)定性也較強(qiáng)，而且移動(dòng)更加方便，其缺點(diǎn)就是成本太高。在一些六米到六點(diǎn)八米之間的淺水區(qū)域，比較適合用步行式平臺(tái)，移動(dòng)起來(lái)非常的方便，并且可以讓平臺(tái)自行或者拖行。其容易受到地質(zhì)環(huán)境的影響，適用于泥沙質(zhì)的軟土層。結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。最后，浮式鉆井船，改裝一些普通船只，經(jīng)過(guò)專門的設(shè)計(jì)，就可以成為鉆井船然后進(jìn)行作業(yè)，移動(dòng)十分方便，靈活性很強(qiáng)，在深海域同樣可以進(jìn)行作業(yè)，但是其缺點(diǎn)就是很容易受到海洋環(huán)境的影響。

(2)海洋鉆井作業(yè)的水下裝置和升沉補(bǔ)償 鉆井水下裝置。這一裝置隔絕了和作業(yè)井口之間的海水，平臺(tái)更加適應(yīng)搖擺，同時(shí)還控制井口的配套組合型裝置。其組成包括鉆井導(dǎo)向裝置、套管頭組以及隔水管柱等。利用導(dǎo)向裝置，提高設(shè)備穩(wěn)固性。套管頭組可以固定套管以及防噴器組。隔水管組可以阻隔海水，然后將海水輸送到鉆具上，輸出鉆井液。

其次是升沉補(bǔ)償。一種是將鉆桿和升沉補(bǔ)償設(shè)備增加安裝；另外就是多設(shè)置一些伸縮鉆桿，并且增加一些生成補(bǔ)償裝置。

3 現(xiàn)代化海洋石油鉆井技術(shù)

(1)隨鉆井下測(cè)量與評(píng)價(jià)技術(shù) 通過(guò)隨鉆測(cè)量技術(shù)(MWD)與近鉆頭測(cè)斜設(shè)備(MNB)的聯(lián)合應(yīng)用，能夠獲得出井眼的偏移矢量，借助二者的聯(lián)合功能就可以獲得方位角與井斜角。而隨鉆測(cè)井(LWD)設(shè)備已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，能夠獲得鉆井工程總的地層電阻率、密度與體積、中子孔隙度等信息。而隨鉆地震(SWD)技術(shù)能夠?qū)@頭的施工運(yùn)動(dòng)作為井下振動(dòng)的信號(hào)源，通過(guò)信息整合獲取地層參數(shù)，明確施工地層的巖石與層次信息。隨后發(fā)展出現(xiàn)的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)(GST)，可以在隨鉆定向測(cè)量信息與地質(zhì)評(píng)價(jià)測(cè)井信息的基礎(chǔ)上，管理井眼的軌跡，從而確保鉆井過(guò)程中鉆頭與油氣層的緊密關(guān)系。

(2)井下動(dòng)態(tài)信息的處理技術(shù) 在傳感檢測(cè)技術(shù)與微電子技術(shù)的不斷發(fā)展支持下，關(guān)于鉆井方面的動(dòng)態(tài)傳感元件與高速信息檢測(cè)以及處理系統(tǒng)不斷出現(xiàn)。這些信息動(dòng)態(tài)傳感與檢測(cè)處理技術(shù)可以通過(guò)實(shí)時(shí)的方式獲取動(dòng)態(tài)信息，在分析處理后將結(jié)果傳送到控制中心，確保井下工程的動(dòng)態(tài)信息掌控，便于鉆井工程的指揮。

(3)井下閉環(huán)鉆井技術(shù) 閉環(huán)鉆井技術(shù)是集成化的系統(tǒng)技術(shù)，是在鉆井工程向智能化、自動(dòng)化發(fā)展中出現(xiàn)的，包括井下隨鉆測(cè)量、地面測(cè)量、信息采集與計(jì)算、數(shù)據(jù)整合解釋、地面操控自動(dòng)化、井下作業(yè)自動(dòng)化等。鉆井液錄井和參數(shù)的地面測(cè)量屬于地面測(cè)量的范疇。數(shù)據(jù)整體綜合可以把測(cè)量得到的數(shù)據(jù)翻譯成某些有用的參數(shù)用來(lái)指導(dǎo)工程作業(yè)；利用智能化井下面的施工用具和可操作的底部鉆井用具相互配合使用可以對(duì)井下操作進(jìn)行非手動(dòng)控制。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)在海洋石油開采上獲得了不斷地發(fā)展，使用的鉆井機(jī)械以及工作也越來(lái)越現(xiàn)代化，雖然和發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定的差距，但是通過(guò)我們不斷的進(jìn)行專業(yè)技能建設(shè)，一定可以促進(jìn)我國(guó)海洋石油開采事業(yè)的健康發(fā)展。

[1]張建苓.淺談海洋石油鉆井機(jī)械及工具的現(xiàn)代技術(shù)[J].中國(guó)科技博覽,2011.

[2]郝磊軍.鉆井平臺(tái)高壓35CrMo管線焊接與熱處理參數(shù)優(yōu)化[D].大連理工大學(xué),2009.

[3]顏培雷.機(jī)械完工在CR公司海洋鉆井平臺(tái)項(xiàng)目管理中的應(yīng)用研究[D].大連海事大學(xué),2014.

王昌明(1984- )，男，漢，天津人，工程師，中級(jí)職稱，英語(yǔ)/國(guó)際經(jīng)貿(mào)，雙學(xué)位，研究方向：鉆完井。