深海石油鉆井裝備發展史及發展趨勢分析

呂小青

摘 要：經濟的快速發展對于資源的需求不斷增加，我國加強了對于海洋資源內的勘探開發力度。海洋資源分為淺海資源和深海資源兩個主要的分支，為了加快我國對于深海資源的開發應當積極做好深海石油鉆井裝備的研究與開發，使我國的深海石油鉆井能夠進入一個新的發展階段。在深海石油鉆井裝備的研究與開發的過程中應當對國外深海石油鉆井裝備的結構特點、技術水平等進行深入的研究與剖析，分析其深海石油鉆井裝備的優缺點并在此基礎上研發我國具有自主知識產權的深海石油鉆井裝備。

關鍵詞：深海石油鉆井裝備；國外；發展史

前言

當今時代是資源的時代，尤其是石油這種傳統化石能源更是各國爭奪的焦點。我國是全球經濟增速最快的發展中國家，對于油氣資源的需要在不斷增加，我國每年都需要從國外進口大量的石油資源。當今世界，傳統的陸上油氣資源開采已經進入了一個瓶頸，陸上石油資源日漸枯竭。而在占地球面積約70%的海面下仍分布著大量的油氣資源。據相關研究數據表明，現今世界上未發現的油氣儲量中有近90%分布在平均水深超過1000m的海底地層中，為實現這些海洋油氣資源的開采需要做好深海石油鉆井裝備的研究與開發。相較于國外發達國家我國對于深海石油鉆井裝備的起步較晚，深海石油鉆井裝備的技術水平與國際先進水平仍有較大的差距，因此，在深海石油鉆井裝備的開發過程中需要做好對于國外深海石油鉆井裝備研究與分析。在掌握其特點的基礎上對我國深海石油鉆井裝備進行研制與優化，提高我國深海石油鉆井裝備的設計及制造質量。

1 深水半潛式石油鉆井平臺

在海洋資源大開發時代，海洋石油鉆井裝備也日趨多樣化。在石油鉆井裝備中具有多種形式，如重力式平臺、導管架平臺、自升式平臺等多應用于沿海淺海區域的海洋石油資源的勘探與開采，隨著對于海洋石油資源勘探與開采的逐步深入，張力腿平臺所具有的缺陷也逐漸顯現出來。在深海石油鉆井裝備中鉆井船、半潛式平臺成為了主要的選擇。其中，半潛式鉆井平臺相較于其他的深海石油鉆井裝備在抗風浪、運動性以及甲板面積和裝載容量、工作效率等方面具有極強的優勢，因此是深海石油鉆井裝備研究與發展的重點。

半潛式石油鉆井平臺其結構主要分為甲板和船體兩大主要的結構，工作甲板分布在半潛式石油鉆井平臺的上部，船體分布于半潛式石油鉆井平臺的下部。在半潛式石油鉆井平臺工作時，其下部船體沉浸在海水中，將半潛式石油鉆井平臺的上部甲板留出海面具有一定的安全高度。半潛式石油鉆井平臺在穩定性、支持力等方面具有較強的能力。隨著新技術的應用于發展，半潛式石油鉆井平臺的工作水深已能夠達到3000m的深度，其在工作時的勘探深度也能夠達到9000-12000m的深度。全球投入運行的半潛式石油鉆井平臺已經高達數百座。半潛式石油鉆井平臺能夠適應與多種深度的海域，與鉆井船不同的是，半潛式石油鉆井平臺在工作時平臺一直處于運動狀態，且大部分的排水量都集中在水下較深處，這就使得半潛式石油鉆井平臺的抗風浪能力和穩定性較強。隨著新技術的應用于發展，新一代的半潛式石油鉆井平臺多采用的是動力定位的工作方式，半潛式石油鉆井平臺的船體結構也更趨優化，通過在半潛式石油鉆井平臺加裝自動排管等的高效作業設備將使得半潛式石油鉆井平臺能夠極為惡劣的海況條件下進行海上鉆井作業。新一代的半潛式石油鉆井平臺相較于傳統的半潛式石油鉆井平臺其對井口作業方式進行了設計改進，其采用的是更為先進的雙井口作業方式，通過在半潛式石油鉆井平臺鉆機上加裝雙井架、雙井口、雙提升等的系統，從而使得兩個井口能夠分開作業，提高半潛式石油鉆井平臺的工作效率。其中主井口主要用于正常的鉆井工作，輔助井口則抓喲完成鉆桿的組裝和拆卸以及下放和回收等的作業。這一雙井口的設計方式能夠獲得較高的性價比，極大地提升半潛式石油鉆井平臺的作業效率。隨著技術的不斷進步，半潛式石油鉆井平臺將能夠發揮出更為重要的作用。半潛式石油鉆井平臺將會是未來很長一段時間深海石油鉆井平臺的主要結構形式。隨著新技術的應用和發展，半潛式石油鉆井平臺將向著：深海、適應性強等的方向發展。半潛式石油鉆井平臺的工作水深將會不斷的提升。隨著半潛式石油鉆井平臺動力配置的增大和定位技術的提升，半潛式石油鉆井平臺將能夠適應更深海域的惡劣海況，甚至有望實現全球全天候條件下的深海作業能力。新技術、新材料的應用將能夠使得半潛式石油鉆井平臺獲得更高的可變載荷，在半潛式石油鉆井平臺的設計中通過應用新技術和新材料，將會使得半潛式石油鉆井平臺的自重載荷相對減少，加之可變載荷德爾不斷增大將能夠適應更大、更深的鉆探條件。此外隨著半潛式石油鉆井平臺結構的優化將能夠使得半潛式石油鉆井平臺上部的甲板空間不斷增大，半潛式石油鉆井平臺鉆井作業的安全性不斷加強。半潛式石油鉆井平臺的外形結構日趨簡化，應用于半潛式石油鉆井平臺上的立柱和撐桿的節點形式和數量將會進一步實現優化，在簡化半潛式石油鉆井平臺結構的同時新的優化設計將會使得半潛式石油鉆井平臺的結構得到進一步加強。在應用半潛式石油鉆井平臺的建設鋼材上將會采用強度高、韌性強、可焊性高的高強度甚高強度的鋼材，這些新材料的應用將能夠有效地減輕平臺鋼結構的自重，提高可變載荷與平臺鋼結構的自重比。除了半潛式石油鉆井平臺結構的優化外，半潛式石油鉆井平臺上的各電子、電氣系統將會得到不斷優化，隨著電子信息技術及自動化技術的應用將會使得半潛式石油鉆井平臺的自動化作業效率、安全性等方面得到進一步加強。

2 深水鉆井船

深水鉆井船是移動式鉆井裝置中機動性最好的一種，其能夠快速移動加之深水作業范圍較大因此尤其適用于深海水域的鉆井作業。鉆井船上配置有升沉補償裝置，減搖裝置、自動動力定位等的裝置用以實現對于鉆井船的定位。隨著技術的發展與在鉆井船上的應用，鉆井船上將逐漸配置更為先進、精度高的大功率定位系統，并配置更大功率的超深井鉆機，新型高強度鋼材的應用將會使得鉆井船的總排水量與鉆井船船總用鋼量的比值進一步的提升。鉆井船的適航性將會進一步增強。

3 深水平臺鉆機

深水平臺鉆機是一種與上世紀90年代所提出的一種新型的鉆井體系，隨著深水平臺鉆機不斷的發展完善，其后發展成為了雙井架鉆井技術。近些年來隨著科技的不斷進步與發展，雙井架鉆機的技術日趨完善，并在新建的深水平臺鉆機上得到了較為廣泛的應用。現今，雙井架的形式主要有塔形A型井架兩種，其中，塔形雙井架主要采用的是電驅鉆井系統，而A型井架則多采用的是全液壓驅動的形式。雙井架鉆機在協同性、并行性方面具有較強的優勢。在深海作業的過程中，其中大部分的時間用于鉆桿的組裝、拆卸和下放、回收等，在深水平臺鉆機采用雙井架的結構形式將能夠使得深水平臺鉆機的鉆井效率大為提升。隨著新技術的應用和發展，雙聯井架的形式將能夠發揮出較強的效率，雙聯井架將逐漸成為深水平臺鉆機上的重要的、典型的配置。

此外，深水防噴器組也是深海石油鉆井裝備中極為重要的組成部分，隨著技術的發展進步，深水防噴器的性能也將會不斷發展提升，并將在深海石油鉆井裝備中發揮出越來越好的效果。

4 結束語

深海石油鉆井裝備是實現深海油氣資源開采的重要設備，在我國深海石油鉆井裝備的研究與開發中應當積極借鑒國外先進的深海石油鉆井裝備的發展思路與發展理念，總結吸收形成我國自主的技術實現深海石油鉆井裝備的快速發展。

參考文獻

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