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

裘樹森

中海油田服務(wù)股份有限公司 天津 301600

1 海洋石油鉆井機(jī)械工具技術(shù)介紹

海洋石油鉆井涉及到的設(shè)備種類非常多，比如穩(wěn)定器、減震器、動力鉆等，在這些設(shè)備中，鉆頭的選擇是非常關(guān)鍵，根據(jù)其構(gòu)造的不同，可以將其劃分成鑲牙型以及銑齒型。現(xiàn)在在海洋石油鉆井平臺應(yīng)用中，牙輪鉆頭由于具備較好的性能，所以運(yùn)用較為廣泛[1]。在初始階段，鑒于金剛石鉆頭的本身特性，主要將其運(yùn)用于硬地層的作業(yè)中，近些年隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多種類的金剛鉆頭被研發(fā)出來，其運(yùn)用也愈來愈廣泛。金剛鉆頭造價(jià)相對較高，但是其具備更好性能，使用壽命也非常長；刮刀型鉆頭結(jié)構(gòu)相對較為簡單，這一類型的鉆頭扭矩通常比較小，所以在與其他工具進(jìn)行接觸時會造成一定的破壞，但是隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步以及運(yùn)用，刮刀鉆頭對工具造成破壞的現(xiàn)象得到了明顯遏制。

1.1 水下裝置與升沉補(bǔ)償

（1）水下裝置。海洋石油作業(yè)中水下裝置是非常關(guān)鍵的，水下裝置在實(shí)際運(yùn)行過程中需要和海水實(shí)現(xiàn)隔絕，從而避免海水對作業(yè)產(chǎn)生影響，提升鉆井平臺的穩(wěn)定性。一般來講，水下裝置的主要組成部分可以劃分成導(dǎo)向裝置、隔水裝置等，其中導(dǎo)向設(shè)備主要負(fù)責(zé)對設(shè)備進(jìn)行導(dǎo)向，提升其穩(wěn)固性；套管頭可以進(jìn)一步保證相關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定，隔水裝置主要作用是實(shí)現(xiàn)對海水的阻隔。

（2）升沉補(bǔ)償。所謂升沉補(bǔ)償主要指的是下面兩種方式：第一種是將鉆桿和補(bǔ)償設(shè)備實(shí)施組合；另外一種是運(yùn)用具有伸縮性能的鉆桿，并在其中融入補(bǔ)償設(shè)備。

1.2 鉆井的平臺結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

（1）固定式的鉆井平臺。所謂鉆井平臺指的是為了實(shí)現(xiàn)采油作業(yè)，人工制造的位于海洋底部的人造建筑物，其主要作用是實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的存儲。

（2）移動式的鉆井平臺[2]。目前，在海洋石油鉆井機(jī)械設(shè)備中，鉆井平臺主要有三種類型：即坐地式、自升式以及半潛式。坐地式平臺指的是可以實(shí)現(xiàn)全面固定，同時可以水平進(jìn)行移動，但是不能進(jìn)行高低調(diào)節(jié)，其作業(yè)面積受到一定的制約；自升式平臺具備更加優(yōu)秀的環(huán)境適應(yīng)性能，可以在不同類型的海域進(jìn)行作業(yè)，但是無法再深海使用；半潛式平臺具備更好的穩(wěn)定性，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦完成就幾乎無法進(jìn)行移動，成本較高。

2 現(xiàn)代化的海洋石油鉆井技術(shù)

2.1 隨鉆井下的測量及評價(jià)技術(shù)

通過將鉆頭加工時的測量技術(shù)和隨鉆的測量技術(shù)MWD 組合，能夠得到坑井移動矢量，利用mnb 和mwd 的復(fù)合功能求出偏差角和方位角。SWD 技術(shù)能夠利用鉆頭施工結(jié)構(gòu)作為下腔振動信號源，將其對應(yīng)的信息整合起來，得到相應(yīng)的參數(shù)，有效地弄清層次信息和巖石的結(jié)構(gòu)特征。這樣就能夠確保井眼軌跡的統(tǒng)一，提升鉆探效率。

2.2 井下的閉環(huán)鉆井相關(guān)技術(shù)

該技術(shù)屬于在面向自動化和智能化的鉆探工程學(xué)發(fā)展中出現(xiàn)的綜合系統(tǒng)技術(shù)。鉆井和地面測量，包括信息收集和計(jì)算、數(shù)據(jù)整合、自動化地面操作和井下自動化等，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一些有用的參數(shù)，以引導(dǎo)工程操作。為了實(shí)現(xiàn)自動化操作，可以使用智能井下建設(shè)工具進(jìn)行作業(yè)。

2.3 井下的動態(tài)信息處理相關(guān)技術(shù)

通過微電子和傳感器檢測技術(shù)的開發(fā)，出現(xiàn)了鉆井動態(tài)的傳感元件、高速的信息檢測與處理系統(tǒng)等。這些信息的動態(tài)傳感和檢測技術(shù)可以使用實(shí)時獲取來獲得信息。經(jīng)過對目標(biāo)的分析和處理，結(jié)果將上傳到控制中心以確保井下工程動態(tài)信息的有效把握，有助于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的井下作業(yè)。

3 石油鉆井機(jī)械設(shè)備現(xiàn)代管理措施

3.1 做好機(jī)械設(shè)備的強(qiáng)制保養(yǎng)工作

通常來講，由于機(jī)械和裝置的過負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，鉆井機(jī)械和裝置會發(fā)生故障。通過對石油鉆井、生產(chǎn)機(jī)械、設(shè)備故障的分析，發(fā)現(xiàn)石油鉆井、制造機(jī)械、設(shè)備故障大部分在平時設(shè)備的維護(hù)、維修不充分。每天組裝設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)應(yīng)做到設(shè)備能長期保持良好狀態(tài)。另一方面，為了進(jìn)行這些設(shè)備的強(qiáng)制維護(hù)，必須對機(jī)器和裝置充分使用預(yù)防保全系統(tǒng)[3]?，F(xiàn)代石油產(chǎn)業(yè)中，機(jī)械裝置一般較大，各模塊間的設(shè)備相互依賴。一旦模塊存在問題，它可能導(dǎo)致其他系統(tǒng)問題。因此，就應(yīng)該對這些設(shè)備進(jìn)行故障預(yù)測，需要使用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)減小故障維護(hù)難度，降低維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。

3.2 加強(qiáng)監(jiān)督維修零件備件質(zhì)量

目前，石油保養(yǎng)備件市場由于利益沖突導(dǎo)致其較為混亂，許多不合格設(shè)備流入市場。如果工作人員不能夠?qū)ε浼|(zhì)量進(jìn)行有效監(jiān)管，可能會導(dǎo)致劣質(zhì)零部件被使用，影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。必須對預(yù)備部件進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查，防止因零件故障而造成機(jī)械損壞。

3.3 對石油鉆井機(jī)械設(shè)備進(jìn)行安全管理

與其他企業(yè)不同，石油開采和生產(chǎn)企業(yè)對于安全性尤為重視。在石油企業(yè)的安全管理中，機(jī)械設(shè)備的安全管理是最重要的內(nèi)容之一。只有通過做好機(jī)械設(shè)備安全管理的工作，我們才能促進(jìn)各種工作順利發(fā)展。因此，在企業(yè)的日常業(yè)務(wù)流程中，在完善和提高安全裝置責(zé)任體制的同時，需要對相關(guān)機(jī)器設(shè)備實(shí)施詳細(xì)登記，明確各員工和各部門的責(zé)任，將責(zé)任明確到個人。

3.4 創(chuàng)新鉆井設(shè)備養(yǎng)護(hù)維修理念

采油鉆井設(shè)備的養(yǎng)護(hù)管理應(yīng)把焦點(diǎn)放在預(yù)防上。因此，必須革新經(jīng)營理念，強(qiáng)化設(shè)備的維保意識。整理、分析過去的常見故障以及問題，科學(xué)合理地定制維護(hù)工作流程，明確重要零部件的維護(hù)的基本操作。在維修機(jī)械設(shè)備的過程中，根據(jù)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)故障發(fā)生規(guī)則，它可以立即確定故障的位置，提高維護(hù)效率。為了延長采油鉆井裝置的耐用年限，根據(jù)采油鉆井裝置材料的容許范圍調(diào)整運(yùn)行程序，確保其始終處于安全運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，確保工作效率，提高裝置的安全性。

4 結(jié)語

隨著海洋石油開采技術(shù)的不斷發(fā)展，行業(yè)內(nèi)部對開采方式、開采工具等也有了更高的要求并制定出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。開采行業(yè)帶來了機(jī)遇與挑戰(zhàn)，為了進(jìn)一步提升海洋石油開采效率，石油機(jī)械行業(yè)應(yīng)克服發(fā)展中的困難，并對實(shí)際情況進(jìn)行分析，進(jìn)一步推動我國海洋石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。