分析海洋石油鉆井機械及工具現代技術要點

＊楊 旬

（中國石油集團海洋工程有限公司鉆井事業部 天津 300451）

我國不僅擁有豐富的自然資源，還具有豐厚的海洋石油資源，為有效緩解現今石油供應緊張的問題，及推動石油工業的穩健發展，近些年我國正在加大對海洋石油資源的開采力度。隨著科學技術的不斷前行，我國海洋石油工業的發展也取得了不錯的進步，機器設備與工具也在此帶動下得到了有效發展，但因我國的發展時間較短，且受科技水平的影響，和發達國家仍存在一定距離，發展領域還很大，需不斷增強自身的專業能力建設，提升我國海洋石油生產效率，才能有效確保我國石油工業能穩健發展[1-2]。本文對常用的海洋石油鉆井及工具的運用情況進行簡單分析，對其常用技術的管理方式、維護和保養等方面實行優化，詳細內容見下文。

1.現今海洋石油鉆井機械及工具運用詳情

石油屬于地質勘測的主要對象之一，是一種非常重要的能源，被人們稱作“工業的血液”。近些年，隨著我國科學技術的不斷發展及其在石油工業的大量運用，海洋鉆井機械得到了很好的發展，然而和發達國家相比較，我國海上鉆機械設備仍然有需要改進的部分，尤其是裝置適應惡劣環境的能力有待增強。相比于以前的發展而言，我國現今海洋石油鉆井機械及工具的發展得到了顯著的提升。

現今，我國海上鉆井業日益看中在惡劣環境下的采油設施研發工作，和陸地上的油田不一樣的是，海上油田不僅儲量更多，且產量更大，這也是海洋鉆井機械及工具的研發工作成為各國間的競爭目標的原因，具有先進海洋鉆井機械及工具的國家對于海洋石油開采所掌握的控制權更多，給海洋石油工業的發展起到促進作用。

我國海洋石油鉆井新技術、新設備的不斷完善，海洋石油資源儲量豐富，對于投入資金及技術也有了新的要求，對此，開發與合理運用海洋石油資源將成為未來全世界關注及發展的新趨向；而穩定的海上采油技術，則更能給國家能源安全提供有力保障[3]。

2.海洋石油鉆井工具的簡述

（1）鉆井工具的種類。現今常使用的鉆井工具可以分為鉆頭工具與井下工具，井口工具主要用于裝卸吊卡、卡瓦等鉆井工具；卸下不同鉆具的螺紋，升降器主要起到懸掛或者升降鉆環的作用[4]。

（2）鉆井工具。鉆具的種類十分多樣，例如井下動力鉆具、鉆頭、減震器等工具，挖掘工具在石油工業開采中十分重要，其中最重要的部分是工件，囊括金剛石、錐等，依照構成不同可以分成鑲牙式及銑嵌式，牙輪鉆頭性能很好，因此，其現今的使用更為廣泛[5]。起初時，金剛石鉆頭只運用在硬地層的工作上，隨著科學技術的不斷前進，研制出了不同類型的金剛石鉆頭，其運用也逐漸廣泛起來，但其也具有成本太高等劣勢[6]。刮刀鉆頭結構較為簡單，鉆軟地層的速度十分快，但此鉆頭扭矩較小，時常和其它工具接觸，容易使其它刀具受損，隨著刮刀的迅速發展，刀具受損問題得到有效解決。近些年，一種新型的切削型鉆頭正在崛起，其是運用不同的幾何形狀的新型耐磨材料鑲嵌于鉆頭機體上，適合在各類型的巖性地層作業，且都運用高鉆速鉆進，經濟效果十分明顯。鉆柱主要由方鉆桿、各類連接接頭、穩定器等組成，主要是起下鉆頭，向鉆頭傳遞破碎巖石所需的機械能量，增強對井底的施壓，并向境內傳輸洗凈液及其他井下作業[7]。

（3）水下裝置和升沉補償。水下裝置。水下設備在海洋石油工作中占據著重要地位，在實際工作中，水下設備需要和海水隔離，避免海水影響到鉆井平臺作業的正常運作。通常來講，水下設備的主要部分可以分為導向裝置與隔水裝置，前者的設計主要是負責導向其它設備，確保其平穩運行。后者主要起到把海水隔離，防止其出現滲漏的作用。

升沉補償，其可以分為兩種形式：①組合鉆桿和補償設備；②運用具有伸縮效果的鉆桿，給其配備補償設備。

（4）鉆井的平臺結構及特征。鉆井的平臺結構差異不同可以劃分為固定式平臺與移動式平臺。前者能確保采油工作良好實行，在海底制作出相應建筑物，生產石油與存儲設備，后者較為常見的鉆井平臺有半潛式、自升式等類型。半潛式的穩定性更加理想，但因其結構較為復雜，存在成本高的特點。坐地式平臺又被稱為全面固定平臺，能在水平面上自由移動，但不能調整高度，在工作時會對作業面積方面存在一定要求。自升式平臺的作業環境好，適應性與穩定性更好，大部分環境下都能順利完成作業，但受到樁推高度的影響，不能在深海區域運用。浮式鉆井船是通過專門的設計改裝船只，能讓其變成鉆井船隨后展開作業，移動十分靈活，能在深海區域實行作業，但易受到海洋環境的影響。

3.現今海洋石油鉆井常用技術

(1)隨鉆井下的測量評價技術

此技術通常是在鉆井期間，把隨鉆期間所使用的測量技術和鉆井技術所用的測量技術聯合運用，從而了解到礦井的位移數據，雖有運用隨鉆測量儀器與近鉆頭內聯測量儀器，此外，在鉆井時運用地震技術，依照鉆頭結構做下空腔的振動信號源，對相應信息進行整合，得出參數，能幫助工作人員詳細了解巖石結構與水平信息的狀況，確保井眼軌跡具有均勻性與鉆井效率。

(2)井下閉環鉆井技術

該技術主要以智能鉆機與自動鉆井作為根基，屬于綜合技術的構成之一，地面提升與鉆井囊括了隧道自動化、數據集成、信息的計算與采集等內容，然后把數據轉變為作業與生產所需的數據參數，在自動化作業中，一般運用智能井下生產工具自動實行作業。

(3)井下動態信息處理技術

傳感器檢測、微電子記錄等技術的創新與發展，能實時了解及掌握系統信息[8]。憑借對目標的處理與分析，最后將結果傳遞至控制中心，能確保井下工程的動態信息獲取更為精準且利于控制，能動態了解井下工程的實際狀況，利于提升生產作業的良好管理，達到高品質井下生產作業的良好完成。此外，4G、5G視頻監控技術也得到了迅速的發展，能滿足人們語言視頻的傳輸及相應多媒體信息的結合，能運用設備把獲得的語言信息及視頻信息運用通訊技術實現高速傳輸的技術轉化的過程，能把施工現場的各類數據通過畫面的方式傳至控制中心，實現對施工現場的實時監控，利于解決現場可能發生的安全隱患情況。

4.現代化石油鉆井機械設備的管理方式

(1)注重機械設備的養護

為了現代化石油鉆井事業的發展，對機械設備的要求更加嚴格，設備需要長時間維持運轉，但是長期負荷容易使器械部件磨損嚴重，尤其是生產器械的零部件，其磨損程度更加嚴重，若設備維護不當，機械設備在鉆井作業時極易出現故障，從而影響工作效率。在實際操作過程中能夠發現，機械設備出現故障的主要原因在于維護保養措施不到位，而且備用件不足也會增加故障概率。只有做好機械設備的維護和保養，才能夠保證器械正常運行。因此，在石油鉆井工作的開展過程中，必須對所使用到的設備進行有效維護，創建預防和應急系統，便于機械設備的管理，保證工作能夠順利實施。石油鉆井是一項大工程，所使用到的機械部件規格較大，這類機械部件的生產周期更長，一旦出現損壞，將無法及時完成更換，從而影響項目的順利推進。對此，不僅要做好事后相關處理工作，還需預先做好預測、檢測等方面工作，降低對正常工作的沖擊與影響。

(2)完善養護設備制度

依照之前的程序，運用的設備較為困難，需要實行維修，此方式已經不能滿足現今的需要，不能確保生產的穩定性與連續性。為有效防止設備陷入停工的困境，影響到正常生產，就需創建有效的養護設備體系，保障設備能正常使用。工作人員需要記錄下日常設備運行狀態，聯合設備種類的不同及相應特點，完善及健全養護設備制度，確保管理流程與管理方式科學、規范，確保生產的穩定性。

(3)增強零部件維修監督工作

石油企業必須高度重視生產設施的安全，在安全管理期間，機器設備的質量安全十分重要，做好日常管理與安全管理工作，才能確保機械設備工作的良好運行，這也是創建設備管理問責與安全管理制度的原因，清晰記錄不同類型設備的信息狀況，明晰每個部門所承擔的責任，才能確保生產的平穩運行。

(4)改變設備維護管理想法

在開展鉆井設備維護管理工作時，需要把防護工作看做重點，治理為輔助，主動引進新的管理方式與維護理念。制定出科學、符合實際發展的工作操作流程及方式，指出設備重要部位的維修要求，在實行機械設備的維修過程中，維修人員依照運行自身經驗對故障問題實行解決，清楚錯誤定位，確保鉆井設備能長久運行，鉆井設備的操作需要嚴格依照鉆井設備與材料狀況實行相應調節，確保其能長期正常運轉。

(5)完善國產化設備

在查看海上石油設施時，需要注意創建本地化體系，明確石油勘察設施的發展目標，給海洋石油裝置的研究與生產培養出更多的優秀公司與高質量人才，給其注入新鮮血液，提升我國海洋勘察設施的研發能力，激勵其開拓我國海洋石油勘探領域，充分吸取國際石油機械研發的經驗，進而推動國內石油機械發展進步，提升石油產品生產質量的水平。實行國際質量保證體系，石油設備的質量需經過相應的API與ISO9000系列認證，進而提升國際機械質量的整體質量水平，建立健全更的石油勘探機械設別質量檢測管理體系，提升我國海洋石油生產總體水平[9]。為有效完善海洋石油生產設施國產化體系，我們還需積極踴躍引入與吸取國際上新型的生產與研發裝備經驗，運用互聯網信息技術來指引我國海洋石油設施向自動化、遠程控制方向前進，提升我國石油生產設施運用的舒適性與科技性能[10]。

(6)安全管理鉆井機械設備

從事石油相關的企業需要高度看中生產設施的安全狀況，在實行安全管理期間，需把機械設備的質量安全問題放在首位，做好平時的安全管理工作，確保機械設備能良好運行。這就是需要創建完善設備管理問責與安全管理制度，詳細記載不同類型設別的信息運行情況，背負各個部門間的責任問題，保證生產工作能正常運作[11]。

5.海洋石油鉆井設備的維護保養措施

(1)科學完善設備維護保養制度

海洋石油鉆井設備出現眾多的安全隱患問題大多和平時的維護和保養不夠完全所引起，對此，需清除鉆井設備運行和使用期間所存在的潛在問題，石油企業就需要建立健全更為完善的設備維護保養制度，充分發揮制度對于維護保養實際工作中的指導和約束效果[12]。針對鉆井設別該類特殊的設備來講，唯有建立健全相應維護保養制度，相應工作人員才能在工作期間落實相應的規章制度和要求，實行針對性的維護保養工作，及時察覺設備中潛藏的安全問題。現今，在部分海洋石油鉆井設備中，都在逐步運用PMS系統，該系統的使用能完成鉆井設備的預防性維護和保養工作，能把鉆井設備的各個環節都歸入系統當中實行管理，完成設備運作狀況的收集、共享和集成等一系列工作，及時依照信息異常狀況來斷定故障情況，實行針對性的維護和保養工作。

(2)規劃出相應的應急處理方案

海洋石油鉆井設備的故障和安全有時會出現一定的突發性，為有效降低此突發事件所形成的損失情況，石油企業需要聯想到自身的開發狀況、設備運作狀況等方面，規劃出恰當、合適的應急處理方案。應急處理方案的創建能在一定程度上降低事故風險率，即便在鉆井設備運用期間發生突發狀況，也能在極短時間實行應急處理方案，降低因突發事故造成的相應影響，進而縮小事故風險損失情況[13]。得到完善的應急處理方案體系中，需要清楚劃分相應工作人員的工作職責，確保在突發情況時，能確保相關人員工作能正常運行及處理。

(3)使用互聯網新型信息技術

近些年，隨著互聯網信息技術的不斷創新與前進的帶動下，石油鉆井設備的維護和保養工作也出現了相應變化，因鉆井設備種類眾多、數量龐大，在維護保養工作時，相應工作人員需要實行管理數據和信息異常龐大，倘若數據信息管理出現紕漏情況，就會嚴重影響設備的正常運作。對此，為有效預防與規避此狀況的出現，需要借助現代化信息技術，把該技術運用于設備維護與保養工作之中，建立健全相應的信息管理系統，來實現各個設備信息的共享和集成，進而提升整個維護與保養工作的效率問題。

6.小結

以上講述，我國海洋石油生產邁出成功的一大步，促使海上石油鉆井機械和裝置技術也得到蓬勃發展。鉆井機械與設備技術能力的不斷升級與優化，未來海洋石油工業的發展對于技術的需要也有了相應改變，借用現代制造技術與現代功能，能促使我國還有海洋石油取得更理想的成功。期望在未來的發展中，相應技術合理使用后能增強國家海上鉆井機械設備的性能，促使我國海洋石油工業向更好的未來出發。