海洋石油鉆井機械及工具的現代技術觀察

王曉東(中海石油(中國)有限公司深圳分公司生產作業部)

海洋石油鉆井機械及工具的現代技術觀察

王曉東(中海石油(中國)有限公司深圳分公司生產作業部)

海洋石油鉆井事業是我國重要的支柱產業之一，想要促進其全面、穩固的發展，就要對相關作業設備以及技術進行全面了解并以此為進出展開更加深入性的研究。本文重點講述了目前我國海洋石油鉆井機械以及工具的現代技術，以備相關認識參考。

海洋石油；鉆井平臺；機械；工具；現代化

隨著科學技術的發展，我國海洋石油鉆井機械及工具也不斷向現代化發展，可是和發達國家相比還存在很大的發展空間，所以我們要深化自身的專業技能建設，從而促進我國石油開采事業的穩步發展。

1 我國海洋石油鉆井工具相關技術

(1)鉆井工具大體上被分為兩個類別，分別是井口和井下工具。井口工具主要負責起下與上卸鉆具，例如吊鉗、吊卡、卡瓦等。而吊鉗的作用主要是負責上、卸各種下井鉆具的絲扣。吊卡的作用則是懸掛、提升以及下放鉆柱。

(2)關于鉆井工具的介紹。它包括穩定器、減震器、震擊器和鉆頭、鉆柱、井下動力鉆具等等工具。在進行作業時，碎石工具是最為重要的工具之一，它大體上是由刮刀鉆頭、金剛石鉆頭和牙輪鉆頭組成。牙輪鉆頭主要包括鉆頭體 、牙爪 、牙輪、軸承 、水眼等部分。依據其構成因素分為銑齒型和鑲齒型這兩種 ，依據軸承的結構則被分為密封(或不密封)滾動軸承及密封(或不密封)滑動軸承這兩類，牙輪鉆頭的性能很強，可在在任何地層進行作業，所以是現階段鉆井工作當中應用較多的工具；金剛石鉆頭在最開始的時候僅僅被用在硬地層作業當中，隨著科學技術的發展，金剛鉆頭發展出了更多的品種，并且得到越加廣泛的應用。采用這一工具的問題就是造價較高，可是相比其他類型工具來講，它的使用時效相對也要長很多，再加上得到科學方式的利用，相關工作效率也會有很大的提升；刮刀鉆頭的結構相對簡易，它的不足就是在進行作業時由于扭矩過大，極易導致相接觸的其他工具損壞。伴隨著相關技術的不斷進步，刮刀鉆頭的研發方面也取得了較大的進步，目前已經可以將損壞工具的問題大大減輕。鉆柱是從方鉆桿到鉆頭等所有部件總稱，包括鉆桿、鉆桿 、鉆鋌 、穩定器接頭和其他相關部件，它的作用就是起下鉆頭并向鉆頭傳遞能量以及作業地點傳送井洗液等等[1]。

(3)井下作業動力鉆具。它主要包括渦輪鉆具以及螺桿鉆具等。螺桿鉆具將當中的高壓泥漿利用定、轉子通道，促使轉子于定子螺線通道當中旋轉，并且產生對應的扭矩，從而帶動其進行作業。渦輪鉆具的工作原理是將高壓液濟帶過渦輪，進而將液體能量轉換成中心軸上的機械能量，從而促進鉆頭進行作業。它是由大量以串聯形式存在的轉子以及定子等構成的。

2 海洋石油鉆井機械技術

(1)海洋石油鉆井平臺。和陸地鉆井平臺比較而言，因為在地理方位以及所處環境的差異，海洋石油鉆井在作業設施已經具體裝置等方面都具有自身一定的特殊性。海洋石油鉆井平臺的具體功能包括配置對應工具、儲存物資、設備進行安裝以及工作人員生活的場地。海洋石油鉆井平臺主要是由動力設備、鉆井設備、固井設備、試油設備、平臺和船體結構、以及起重設備等構成[2]。

海上石油鉆井平臺的結構與特征。①固定式鉆井平臺。這種平臺是以海底為基準構建起來的建筑，而在建筑上并沒設置任何平臺，它的作用主要是用來儲存相關作業設備。②移動式鉆井平臺。這一平臺主要包括坐底式鉆井平臺、自升式鉆井平臺、半潛式鉆井平臺、)步行式鉆井平臺、浮式鉆井船。坐底式平臺的突出性優勢就是在進行鉆井作業時可以進行全面固定，而當作業結束后，可以靈活進行移動。而它的弊端就在于設置的高度不可以變化，而且對應的作業面積有限。自升式平臺的優勢就在于其具有很強的穩定性，對作業地點海域的適應性較高。弊端則是平臺收到樁腿的局限，無法在更深的海域進行作業，并且在作業結束后進行平臺移動時極易遭到風暴、雷電等天氣的影響而導致平臺損壞。半潛式鉆井平臺和坐底式平臺相似，優點就是具有相對較強的穩定性，結束作業后方便移動，但是缺點就是建立平臺需要耗費較高的資金成本。步行式平臺適合在海域深度為6-6.8m的淺水區域進行作業，方便移動，可以進行平臺自行，又可以進行拖行。這一平臺存在的弊端則是進行作業往往會受到地質環境的局限，只能夠在泥沙質的軟土層上進行作業，并且平臺結構相對復雜。浮式鉆井船可以針對普通船只進行改裝，將其設計成專門的船體最終作為鉆井船進行作業，它的優勢就是移動方便，并且具有很強的靈活性，同時還可以在較深的海域進行作業，而缺點則是分廠容易受到海洋環境的影響。

(2)海洋鉆井作業的水下裝置和升沉補償。

①鉆井水下裝置。這一裝置是鉆井平臺和作業井口間的隔絕海水、適應平臺搖擺以及控制井口的配套組合性裝置。它包含了鉆井導向裝置 、套管頭組、防噴器組 、隔水管柱以及連接裝置等。 導向裝置可以促使作業設備穩定在固定的作業地點。套管頭組可以固定套管和防噴器組。而隔水管組可以阻隔海水，向作業點輸送鉆具并輸出鉆井液。

②升沉補償。進行升沉補償的方式有兩種，一是增加鉆桿與升沉補償設備的安裝。二是增加伸縮鉆桿的設置，同時增沒升沉補償裝置。

3 結語

隨著科學技術的發展，我國海洋石油鉆井機械及工具也不斷向現代化發展，可是和發達國家相比還存在很大的發展空間，所以我們要深化自身的專業技能建設，從而促進我國石油開采事業的穩步發展。

[1]張建苓.海洋石油鉆井機械及工具的現代技術[J].中國科技博覽,2011,(34).

[2]方華燦.我國海洋石油鉆采設備工業發展方向雛議[J].石油礦場機械,2003,04:1-3.