海洋石油鉆井平臺鉆井井架應用和發展分析

王東

摘 要：海洋亟待開發的大寶盆，我國有著漫長的海岸線和廣闊的領海，做好海洋石油資源的勘探和開發對于確保我國的油氣資源的供應有著十分重要的意義。現今在海洋石油資源的開發中已經從近海資源開發向遠海深海領域方向發展。海洋鉆井逐漸由原先的1000-3000m的淺井向著萬米以上的深井方向發展。海洋石油鉆井平臺是海洋油氣資源開采的主要設備，在海洋石油鉆井平臺上井架是其中最主要也是最重要的設備之一，相較于陸上石油開采中所使用的井架，海洋石油鉆井平臺上所使用的井架結構復雜程度更高、其對工作的可靠性要求也越高。隨著科技的進步以及海洋石油鉆井平臺發展需求的增加海洋石油鉆井平臺上的井架也在不斷的發展進步，其在結構形式上通過不斷的發展創新使得其能夠更好的滿足海洋石油鉆井的工作需求。文章在分析海洋石油鉆井平臺上使用較多的幾種鉆機井架的基礎上對海洋石油鉆井平臺鉆機井架未來的發展趨勢進行了分析闡述。

關鍵詞：海洋石油鉆井平臺；井架；應用；發展趨勢

前言

石油資源是“工業的血液”同時也是現代文明發展的重要基石，隨著經濟的快速發展我國對于石油資源的需求與日俱增，但是可惜的是我國陸上石油資源較為緊缺，相較于國外石油豐富的國家陸上油氣資源的開采量遠遠無法滿足需求。我國海洋面積廣闊，據不完全統計，現今已經探明的油氣資源中分布于海洋中的油氣資源占據探明儲量的約34%左右。因此，做好海洋石油資源的勘探與開采是現今乃至今后一段時間油氣資源勘探開采的重點。在海洋石油資源的勘探開中海洋石油鉆井平臺是其中必不可少的裝備，而鉆井井架作為海洋石油鉆井平臺上的重要設備之一其設計及結構是否合理對于海洋石油鉆井平臺的開采效率及開采的安全性有著極為重要的意義。

1 鉆井井架在海洋石油鉆井平臺上的重要意義

海洋石油鉆井平臺上的鉆井井架主要用來安裝天車、鉆井井架的附件以及存放立跟等。在鉆井井架工作的過程中其需要懸掛游車、大鉤、鉆具等，鉆井井架會承受相當重的載荷，因此在海洋石油鉆井平臺鉆井井架的設計過程中需要確保其能夠承受相當重量的載荷，且具備一定的作業空間。

2 現今海洋石油鉆井平臺上鉆井井架的主要形式

2.1 帶輔助作業平臺的海洋石油鉆井井架

現今在海洋石油鉆井平臺上所應用的鉆井井架有很多為了提高海洋石油鉆井平臺鉆井井架的工作效率通過對其進行一定程度的改造通過在鉆井井架上添加一定的外掛式輔助作業平臺。輔助作業平臺上設計有兩個鼠洞，通過鼠洞來實現離線接單根并通過立根盒來進行連接。這一改造方式雖然能夠在一定程度上提高鉆井井架的作業效率但是在改造的過程中需要拆除舊塔架并安裝新塔架，從而使得改造工作量大增，加之新的塔架在改造后有了新的開口結構改造將會使得改造后新塔架的強度和穩定性都產生一定程度的降低，因此必須要對塔架進行一定的強化改造。因此，是否選擇這一改造方案應當在充分考慮海洋石油鉆井平臺鉆井井架實際情況下入手，從成本、效率等多個方面進行綜合分析。

2.2 自升式鉆井井架

海洋石油鉆井平臺鉆井井架中所采用的自升式井架與陸上所使用的K型井架結構相類似，其主體結構主要分為4-5段，但是其起升方式相較于陸上自升式鉆井井架存在較大的差別。陸上自升式井架在工作之前首先需要將底段和起升工裝安裝在平臺上，而后通過安裝在頂段的天車利用吊升裝置來實現起升，呆到起升到位后并與相鄰的一段進行固定連接后再通過相應的起升裝置來將這一段進行起升作業。余下各段按照相同的方法進行相關起升作業。而海洋石油鉆井平臺鉆井井架所采用的自升式井架由于受到空間限制致使其在安裝的過程中安裝的空間較小，因此無法使用大型吊機與其配合安裝，其利用海洋石油鉆井平臺上的絞車來完成井架的起升作業，此外海洋石油鉆井平臺鉆井井架采用模塊化的設計方式其能夠方便、快速的完成安裝、海運。但是此種方式所完成的海洋石油鉆井平臺鉆井井架在結構性和剛性方面都相對較差，加之其結構與陸上井架結構相類似其立根盒位于海洋石油鉆井平臺鉆井井架的外側從而影響操作人員的觀察視野。自升式井架所采用的模塊化設計方式對于加工、安裝以及結構穩定性的要求較高，在選用時需要綜合考慮。

2.3 海洋石油鉆井平臺塔型鉆井井架

海洋石油鉆井平臺所采用的塔型鉆井井架采用封閉式的整體結構，鉆井井架所采用的桿件型心相交。塔型井架的立柱和橫、斜桿通過使用角鋼和高強度螺栓連接在一起形成整體性結構，通過采用此種結構方式在降低結構安裝難度的同時有效的提高了過渡部位連接的強度和剛度。現今采用較多的是單斜式塔型鉆井井架。單斜式塔型鉆井井架的設計結構在滿足了立根排放及頂驅安裝要求的同時有效的降低了塔型鉆井井架的橫截面尺寸，降低了井架的重量。塔型井架在現今的海洋石油鉆井平臺中使用極為廣泛，其能夠適應淺海及深海等不同工況環境下的需求，加之塔型井架的底部開襠較大，從而使得井口能夠獲得更多的活動范圍和立根容量，操作人員能夠獲得良好的操作視野。但是塔型井架也存在著一些不足，采用塔型井架這一結構形式所采用的連接件較多，從而造成其加工制造的難度較大。

2.4 一個半塔架

一個半塔架這一結構形式其通過在單井架的基礎上在井架內部向一邊進行拓展從而形成一個半井架的結構以獲得更好的井架空間，多出的空間可以作為預接鉆柱來使用，用以減少海洋石油鉆井平臺鉆井前期的準備時間，從而有效的提高海洋石油鉆井平臺鉆井作業效率。一個半井架的形式現今在自升式平臺、半潛式平臺中都得到了一定的使用，通過試驗對比，采用一個半井架的形式能夠相對于普通的井架形式提高約17%左右的井架作業效率。由于海洋石油鉆井平臺鉆臺面增加了預接鉆柱的區域從而使得鉆井井架跨距和鉆塔面積都相應的增大，并使得重量也同比增大。一個半井架需要配置相應的自動管具處理系統來提高海洋石油鉆井平臺井架的工作效率。

2.5 雙聯井架

雙聯井架主要利用的是兩個單井架之間的空間，采用兩套游動系統充分利用兩個井口來進行同時作業，其中一套起升系統用于負載較低的正常鉆井的作業而另一套系統則主要應用速度相對較慢的起升和下放隔水管與防噴器。雙聯式井架有著極為廣泛的應用，相對普通井架能夠提高約23%的作業效率。

除了上述井架形式外，DMPT箱式井架也是其中一種極為重要的海洋石油鉆井平臺鉆井井架形式，DMPT井架占地面積小、不受V型門高度限制，其結構可以采用鉆臺與甲板共面的形式，因此其具有較大的空間用以擺放設備和操作。

3 海洋石油鉆井平臺鉆井井架的發展趨勢

鑒于海洋石油鉆井平臺鉆井井架所起的重要作用，應當通過新技術的引進和應用以使得海洋石油鉆井平臺鉆井井架能夠得到更好的發展和應用。在海洋石油鉆井平臺鉆井井架的發展上應當積極對自升式井架進行結構強化和優化使得其能夠在深海甚至是特深海鉆井中得到較為良好的應用。同時積極發展可預接鉆柱的塔架，使得其能夠獲得一個半塔架的功能，使之兼顧跨距小、重量輕的特點，在提升海洋石油鉆井平臺鉆井井架作業效率的同時降低重量。積極發展新型箱式井架，充分利用其結構特點引入新技術對其進行優化。做好自動管具處理系統的開發和應用。

4 結束語

海洋石油鉆井平臺鉆井井架是海洋石油鉆井平臺的重要設備。在海洋石油鉆井平臺鉆井井架的開發利用中應當積極引入新技術來實現對于其的優化從而使得海洋石油鉆井平臺鉆井井架能夠獲得更好的作業效率。

參考文獻

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