海洋石油鉆井機械及工具現(xiàn)代技術(shù)要點分析

姜竹堂

（中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津 300452）

我國不僅有許多陸地石油資源，同時也有很多海上石油資源。為了向國內(nèi)輸送穩(wěn)定石油資源，近些年我國有大力開發(fā)海洋石油資源。為了保障生產(chǎn)穩(wěn)定性和效率，就需要應(yīng)用現(xiàn)代工具、現(xiàn)代技術(shù)。

1 現(xiàn)階段海洋石油鉆井機械與工具使用狀況

作為人類社會發(fā)展重要能源來源，我國的經(jīng)濟高速發(fā)展離不開石油資源的支持，在現(xiàn)代科技助力下，國內(nèi)海洋石油鉆井機械的研發(fā)和制造同樣也取得了不錯的成績。當然相較于歐美發(fā)達國家，國內(nèi)海洋石油鉆井機械設(shè)備暴露出的問題還是不少，尤其是難以在特殊惡劣環(huán)境使用，這一問題和現(xiàn)象需要高度注意。

當前國內(nèi)海洋石油鉆井相關(guān)已研究出了很多新穎的技術(shù)和設(shè)備，其標志著我國海洋石油開發(fā)技術(shù)的進步。與陸地石油資源相比，海洋油田有著更為龐大的儲量和更多的資金技術(shù)要求。因此未來海洋石油的開發(fā)利用會成為世界各國的重要目標。如果我國能夠擁有更強、更穩(wěn)定的海洋石油生產(chǎn)技術(shù)能力，在未來可以為國家能源安全提供可靠保障。

2 海洋石油鉆井工具技術(shù)

海洋石油開采作業(yè)時，鉆井平臺會用到各類鉆井設(shè)備，比如動力鉆、減震器、穩(wěn)定器。在以上設(shè)備中，對生產(chǎn)影響最大的是鉆頭，合理選擇鉆頭才能夠保障生產(chǎn)性能。當前國內(nèi)海洋石油鉆井作業(yè)廣泛使用的是牙輪鉆頭，這種鉆頭性能也較為穩(wěn)定，考慮到金剛石鉆頭自身性能，現(xiàn)有大量金剛鉆頭成功研發(fā)。這種鉆頭性能優(yōu)秀，雖然造價很高，但綜合考慮，因鉆頭壽命長，所以仍舊是重點開發(fā)對象。刮刀鉆頭構(gòu)造比較簡單，扭矩很小，在接觸其他工具時有可能會破壞其他工具。在研發(fā)相關(guān)技術(shù)不斷進步的今天，現(xiàn)有刮刀鉆頭破壞工具現(xiàn)象已得到很好改善。

2.1 水下裝置和升沉補償

水下裝置對于海洋石油作業(yè)來說作用十分顯著。在實際運行中，水下裝置必須和海水隔離，以免海水影響到鉆井平臺作業(yè)。通常情況下，水下裝置是由隔水裝置、導(dǎo)向裝置組成的。導(dǎo)向裝置負責(zé)導(dǎo)向其他設(shè)備，保障其他設(shè)備穩(wěn)定生產(chǎn)。安裝套管頭是為了進一步增強和穩(wěn)定設(shè)備。隔水裝置的作用就是隔離海水，防止海水滲入。升沉補償主要包括兩種形式，第一種為組合鉆桿與補償設(shè)備。第二種使用具備伸縮能力的鉆桿，為其配備補償設(shè)備。

2.2 鉆井平臺結(jié)構(gòu)和特征

鉆井平臺按結(jié)構(gòu)可分為固定式和移動式。固定鉆井平臺的作用是讓海上采油工作能夠順利進行，在海底制造出相關(guān)建筑物，能夠生產(chǎn)石油和儲存設(shè)備。移動鉆井平臺常見的鉆井平臺包括半潛式、自升式、坐地式。半潛式平臺本身穩(wěn)定性很高，但問題在于結(jié)構(gòu)太過復(fù)雜，結(jié)束建設(shè)以后難以輕易移動，有著較高的成本。自升平臺作業(yè)環(huán)境好，適應(yīng)能力強，大多數(shù)類型的環(huán)境均可完成作業(yè)，當然深海區(qū)域并不適合使用。坐地平臺又稱全面固定平臺，在水平面上可移動，但無法調(diào)節(jié)高低，會受到作業(yè)面積方面要求的限制。

3 現(xiàn)代海洋石油鉆井所用技術(shù)

3.1 隨鉆井下測量評價技術(shù)

這種技術(shù)一般指的是將鉆頭加工過程中所用測量技術(shù)與隨鉆測量技術(shù)結(jié)合的技術(shù)，可獲得坑井移動量。隨后使用MWD 與近鉆頭測斜器（MNB）復(fù)合功能獲取方位角、偏差角。除此之外，隨鉆地震（SWD）技術(shù)可依靠鉆頭結(jié)構(gòu)，作為下腔振動信號源，充分整合對應(yīng)信息獲得參數(shù)，明確巖石結(jié)構(gòu)特征和層次信息，保障井眼軌跡具備統(tǒng)一性和鉆探效率。

3.2 井下閉環(huán)鉆井技術(shù)

這種技術(shù)基于智能鉆探工程學(xué)以及自動化鉆探工程學(xué)，屬于綜合性技術(shù)。地面測量與鉆井包含井下自動化、地面操作自動化、數(shù)據(jù)整合、信息計算和搜集。隨后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成需要用到的數(shù)據(jù)參數(shù)，引導(dǎo)操作與生產(chǎn)。自動化操作往往會用到智能井下生產(chǎn)工具，自動化開展作業(yè)。

3.3 井下動態(tài)信息處理技術(shù)

在傳感器檢測技術(shù)與微電子檢測技術(shù)快速發(fā)展的今天，鉆井動態(tài)傳感元件搭配高速處理系統(tǒng)和信息監(jiān)測技術(shù)，能夠?qū)崟r完成系統(tǒng)信息控制和了解。通過對目標處理和分析，最后將結(jié)果上傳至控制中心，能夠保障井下工程的動態(tài)信息獲得精確控制，為高品質(zhì)井下生產(chǎn)作業(yè)提供支持。

4 現(xiàn)代化石油鉆井機械設(shè)備管理方法

4.1 重視機械設(shè)備保養(yǎng)

長時間負荷運轉(zhuǎn)鉆井機械設(shè)備會加劇機械部件尤其是生產(chǎn)元器件的磨損，甚至可能會出現(xiàn)鉆井作業(yè)時機械設(shè)備故障問題。從實際問題排查和因果法分析設(shè)備故障原因可以看出，欠缺對生產(chǎn)設(shè)備和機械維護保養(yǎng)占設(shè)備故障原因不在少數(shù)，甚至存在備用件不足的情況。只有定期維護和保養(yǎng)，才能夠確保所用生產(chǎn)設(shè)備能夠長時間穩(wěn)定良好運行。想要做好海洋石油平臺所用設(shè)備和機械的維護工作，必須建立預(yù)防、應(yīng)急系統(tǒng)。大多數(shù)石油鉆井機械部件的規(guī)格都比較大，生產(chǎn)周期較長。除此之外，零部件和設(shè)備存在相互依存的關(guān)系，如果某一模塊或部件出現(xiàn)問題，那么其他部件和系統(tǒng)很可能也會無法正常工作。因此不僅要做好事后處理，還要提前進行預(yù)測、檢測，減少停工影響。

4.2 健全養(yǎng)護設(shè)備制度

按照原有流程，所用設(shè)備出現(xiàn)故障，需要對設(shè)備進行維修。這種方法已經(jīng)落后于實際需求，無法保障生產(chǎn)穩(wěn)定性和連續(xù)性。如要避免設(shè)備陷入停工狀態(tài)，影響生產(chǎn)，要建立有效的維護保養(yǎng)設(shè)備體系，確保設(shè)備能夠穩(wěn)定使用。工作人員要做好平時設(shè)備狀態(tài)的記錄和分析，結(jié)合不同類型設(shè)備特點，完善和健全養(yǎng)護體系制度，科學(xué)化、規(guī)范化管理流程和管理模式，保障生產(chǎn)穩(wěn)定。

4.3 加強零部件維修監(jiān)督力度

當前國內(nèi)有石油設(shè)備零部件市場，在利益驅(qū)使下，市場出現(xiàn)了不少質(zhì)量不達標的設(shè)備和部件。如在采購時沒有有效監(jiān)督和管理配件質(zhì)量，則會導(dǎo)致在生產(chǎn)中用到有問題的零部件，無法保障設(shè)備穩(wěn)定性。對此一定要嚴格排查預(yù)備件質(zhì)量和性能，以免因設(shè)備零部件問題引起機械設(shè)備受損。

4.4 安全管理鉆井機械設(shè)備

石油企業(yè)必須高度重視生產(chǎn)設(shè)備安全性。安全管理過程中最重要的是機械設(shè)備本身的質(zhì)量和使用安全性。做好日常管理、安全管理才能夠保證機械設(shè)備穩(wěn)定。因此在設(shè)備管理中必須建立完善的責(zé)任追究制度和安全管理制度，詳細登記各種設(shè)備的信息狀況，落實好每個部門和每個人的責(zé)任，保障生產(chǎn)有序進行。

4.5 創(chuàng)新設(shè)備維護管理理念

鉆井設(shè)備的養(yǎng)護管理工作的重心在預(yù)防，預(yù)防為主治理為輔，積極主動引入全新管理思路、養(yǎng)護思路。重視對過去設(shè)備問題和事故的分析，制定更合理科學(xué)的工作流程和工作模式，明確設(shè)備重要部件維護要求。機械設(shè)備維修中，按照作業(yè)經(jīng)驗處理故障問題，了解故障部位，確保維修效果。為了保證鉆井設(shè)備使用年限，要嚴格按照鉆井設(shè)備和材料情況調(diào)整設(shè)備運作流程，確保其能夠長時間安全穩(wěn)定運行。

5 結(jié)語

我國近些年在海洋石油生產(chǎn)作業(yè)中獲得了長足進步，同樣也推動了我國海洋石油鉆井作業(yè)所用機械設(shè)備技術(shù)的發(fā)展。為了進軍深水，自然需要不斷增強鉆井機械設(shè)備技術(shù)的能力。未來海洋石油產(chǎn)業(yè)發(fā)展，勢必對技術(shù)提出更高的需求，在現(xiàn)代設(shè)備制造研發(fā)技術(shù)和現(xiàn)代工具的支持下，我國海洋石油將會取得更大成就。