海洋石油钻井机械及工具现代技术要点

海洋石油钻井机械及工具现代技术要点

1 孟祥南 2 董建喜

1 身份证号： 12010719881228****

2身份证号：12022119890214****

摘要：近些年，我国海洋石油事业取得了非常大的成就，这极大的土洞了海洋石油钻井机械以及工具的发展，对于钻井机械以及工具的性能也提出了更好的要求。我们相信，在之后的发展过程中，随着相关技术的进一步应用，我国海洋钻井机械设备的性能将会进一步提升，推动我国海洋石油行业的高速发展。

关键词：海洋石油；钻井平台；现代化

伴随着科技发展，我国海洋石油事业也取得的巨大的发展，使用的机械设备以及工具也在不断的发展，但是因为我国发展的时间较短，而且受科技水平的限制，和发达国家还有一定的差距，发展空间还很大，所以这也要求我国不断加强建设自身的专业技能，提高我国海洋石油开采的效率，促进我国石油行业的健康发展。

1海洋石油钻井机械及工具的应用现状

石油是非常重要的一种能源，近几年随着我国科学技术的发展以及在石油行业中的应用，海洋石油的钻井机械获得了较好的发展，开采设备的性能以及产油效率也获得大幅提升，然而，和很多发达国家比较，我国海洋石油钻井机械设备依然存在很多不足，特别是设备的恶劣环境适应性能还需要进行提升。目前，我国海洋钻井机械研发行业已经提升对恶劣环境下石油开采设备研发的重视。相比于陆地油田来讲，海洋油田不但储量更大，而且受到的制约更小，所以海洋石油钻井机械设备的研发必然会成为各个国家之间竞争的一个目标，谁拥有了更加高深的海洋石油钻井器械设备，那么就占据了海洋石油开采的“高地”，对于海洋石油产业的持续发展具有重要意义。

2海洋石油钻井工具技术介绍

海洋石油钻井涉及到的设备种类非常多，比如稳定器、减震器、动力钻等，在这些设备中，钻头的选择是非常关键，，根据其构造的不同，可以将其划分成镶牙型以及铣齿型。现在在海洋石油钻井平台应用中，牙轮钻头由于具备较好的性能，所以运用较为广泛。在初始阶段，鉴于金刚石钻头的本身特性，主要将其运用于硬地层的作业中，近些年随着科学技术的快速发展，越来越多种类的金刚钻头被研发出来，其运用也愈来愈广泛。金刚钻头造价相对较高，但是其具备更好性能，使用寿命也非常长；刮刀型钻头结构相对较为简单，这一类型的钻头扭矩通常比较小，所以在与其他工具进行接触时会造成一定的破坏，但是随着相关技术的进步以及运用，刮刀钻头对工具造成破坏的现象得到了明显遏制。

2.1水下装置与升沉补偿

（1）水下装置。海洋石油作业中水下装置是非常关键的，水下装置在实际运行过程中需要和海水实现隔绝，从而避免海水对作业产生影响，提升钻井平台的稳定性。一般来讲，水下装置的主要组成部分可以划分成导向装置、隔水装置等，其中导向设备主要负责对设备进行导向，提升其稳固性；套管头可以进一步保证相关设备的稳定，隔水装置主要作用是实现对海水的阻隔。

（2）升沉补偿。所谓升沉补偿主要指的是下面两种方式：第一种是将钻杆和补偿设备实施组合；另外一种是运用具有伸缩性能的钻杆，并在其中融入补偿设备。

2.2钻井的平台结构与特点

（1）固定式的钻井平台。所谓钻井平台指的是为了实现采油作业，人工制造的位于海洋底部的人造建筑物，其主要作用是实现相关设备的存储。

（2）移动式的钻井平台。目前，在海洋石油钻井机械设备中，钻井平台主要有三种类型：即坐地式、自升式以及半潜式。坐地式平台指的是可以实现全面固定，同时可以水平进行移动，但是不能进行高低调节，其作业面积受到一定的制约；自升式平台具备更加优秀的环境适应性能，可以在不同类型的海域进行作业，但是无法再深海使用；半潜式平台具备更好的稳定性，但是其结构复杂，一旦完成就几乎无法进行移动，成本较高。

3海洋石油钻井平台结构及装置

3.1钻井平台的结构和特征首先是固定式钻井平台，建造在海底上的一栋建筑物，但是其上并没有平台，用来储存作业设备[3]。其次是移动式钻井平台，包含以下几种：坐地式钻井平台在进行作业的时候，可以全面固定，完成作业之后，可以灵活的移动。但是不可以调节其高度，作业面积非常的有限。极强的稳定性是自升式平台的主要优点，适应性较高，在不同地点的海域都可以应用。但是受到桩腿高度的限制，在一些过深的海域就无法使用。移动平台时，雷电或者暴风雨天气很容易损坏平台。半潜式钻井平台的稳定性也较强，而且移动更加方便，其缺点就是成本太高。在一些六米到六点八米之间的浅水区域，比较适合用步行式平台，移动起来非常的方便，并且可以让平台自行或者拖行。其容易受到地质环境的影响，适用于泥沙质的软土层。结构也较复杂。最后，浮式钻井船，改装一些普通船只，经过专门的设计，就可以成为钻井船然后进行作业，移动十分方便，灵活性很强，在深海域同样可以进行作业，但是其缺点就是很容易受到海洋环境的影响。

3.2海洋钻井作业的水下装置和升沉补偿钻井水下装置。这一装置隔绝了和作业井口之间的海水，平台更加适应摇摆，同时还控制井口的配套组合型装置。其组成包括钻井导向装置、套管头组以及隔水管柱等。利用导向装置，提高设备稳固性。套管头组可以固定套管以及防喷器组。隔水管组可以阻隔海水，然后将海水输送到钻具上，输出钻井液。其次是升沉补偿。一种是将钻杆和升沉补偿设备增加安装；另外就是多设置一些伸缩钻杆，并且增加一些生成补偿装置。

4现代化海洋石油钻井技术

4.1随钻井下测量与评价技术通过随钻测量技术(MWD)与近钻头测斜设备(MNB)的联合应用，能够获得出井眼的偏移矢量，借助二者的联合功能就可以获得方位角与井斜角。而随钻测井(LWD)设备已经成为标准设备，能够获得钻井工程总的地层电阻率、密度与体积、中子孔隙度等信息。而随钻

地震(SWD)技术能够将钻头的施工运动作为井下振动的信号源，通过信息整合获取地层参数，明确施工地层的岩石与层次信息。随后发展出现的地质导向技术(GST)，可以在随钻定向测量信息与地质评价测井信息的基础上，管理井眼的轨迹，从而确保钻井过程中钻头与油气层的紧密关系。

4.2井下动态信息的处理技术在传感检测技术与微电子技术的不断发展支持下，关于钻井方面的动态传感元件与高速信息检测以及处理系统不断出现。这些信息动态传感与检测处理技术可以通过实时的方式获取动态信息，在分析处理后将结果传送到控制中心，确保井下工程的动态信息掌控，便于钻井工程的指挥。

4.3井下闭环钻井技术闭环钻井技术是集成化的系统技术，是在钻井工程向智能化、自动化发展中出现的,包括井下随钻测量、地面测量、信息采集与计算、数据整合解释、地面操控自动化、井下作业自动化等。钻井液录井和参数的地面测量属于地面测量的范畴。数据整体综合可以把测量得到的数据翻译成某些有用的参数用来指导工程作业；利用智能化井下面的施工用具和可操作的底部钻井用具相互配合使用可以对井下操作进行非手动控制。

5结语

我国在海洋石油开采上获得了不断地发展，使用的钻井机械以及工作也越来越现代化，虽然和发达国家存在一定的差距，但是通过我们不断的进行专业技能建设，一定可以促进我国海洋石油开采事业的健康发展。

参考文献：

[1]张建苓.浅谈海洋石油钻井机械及工具的现代技术[J].中国科技博览,2011.

[2]郝磊军.钻井平台高压35CrMo管线焊接与热处理参数优化[D].大连理工大学,2009.

[3]颜培雷.机械完工在CR公司海洋钻井平台项目管理中的应用研究[D].大连海事大学,2014.