深水石油鉆井技術現狀及發展趨勢

高原

摘要：隨著經濟的快速繁榮發展，人口越來越多，經濟的快速發展導致人們對衣食住行的要求越來越高，更加的追求物質生活，對能源的需求量越來越大。龐大的人口，有限的資源，因此人類將目標從陸地逐漸轉向深海。深海資源豐富，可以緩解人類能源緊張的狀況。隨著海上資源的開采，深水石油鉆井技術應勢而生，但是深海環境相對復雜，這項技術面臨著重重困難和挑戰。從目前世界深水鉆井技術運用的實踐來看，發明了鉆井設備，利用現代科技定位深海資源等關鍵技術，本文基于深海石油鉆井技術，闡述與之相關的現狀和發展趨勢。

關鍵詞：深海石油；鉆井技術；現狀和發展趨勢

大地資源的枯竭，人們把目光逐漸投向了海洋，深海中有大量的資源來緩解人類能源缺乏現狀，但是由于油氣的存儲量都是在水深超過一千米以下的地層，這對開采造成了很大的阻礙，深海石油鉆井技術水平關系著深海油氣發展的步伐。但是由于水下的情況，隨著水深的加深，壓強的加強，鉆井條件會變得越來越復雜，容易發生未知的情況，產生突發事件，這也是現階段深海石油鉆井技術面臨的是大難題，同時深海石油鉆井技術的發展是關系以后石油開采的重要技術，影響著未來人類能源的使用。

一、深海石油鉆井的現狀

在這近一百年石油勘探的歷史進程中，我國為了適應不同地方的不同油田，以及不同地域的開采條件和開采要求，設計了適合各海域的各式各樣的鉆井設備。

隨著科技的一步步成熟，國內外已經有很多項發明為了更好更快速的加快石油開采的進程，裝備先進的確能夠在很大程度上提高鉆井開采的效率，將企業的利益擴大。與深海石油鉆井相關的最新設備有：小井眼鉆井設備，大井眼鉆井設備等一系列其他的高新技術產品。

二、深海石油鉆井技術現階段的發展

1.國內外情況

我國現階段深海鉆井使用的是深海工程鉆機，這是我國自主研發設計的并擁有全部自主權的一項設備，改變了我國深海技術勘探設備受制于人的局面，大大的提高了我國綜合國力和重要裝備自主研發，自主設計的能力，加快了對于深海石油勘探的步伐，對我國乃至世界都有著非同凡響的意義。

在當今世界上，對于鉆井設備的使用大多數是以前老式設備，其中很多的都是到了老化年齡。據統計，世界上可用的鉆井設備自2002年到現在一直呈遞減的狀態。但是由于能源的急需供給，所以海上鉆井的工作日益增加，工作量的加大，使深海石油鉆井裝置日費增長。為了滿足深海石油工作量的需求，國內外投資商不得不加緊升級改裝設備，政府也投入大量資金來支持此項工作。

2.關鍵設備

鉆井船、半潛式鉆井平臺是世界上目前為止發展較為成熟的兩個鉆井設備，深水鉆井船靈活性比較好，便于操控。適用于水深范圍大的區域。但是深水鉆井船很大程度上受到了海洋環境因素的影響，它的工作面積也較小，流通性較差。半潛式鉆井平臺它的工作面積和甲板面積就較大，對海洋環境因素的抵抗力強，同時它的工作效率較高。經過長期不斷的優化性能，目前半潛式鉆井平臺性能結構更為優化，質量小、易操作、抗壓、鉆井深度范圍大，同時還具備較強的承載能力和操控系統。

三、深海鉆井技術面臨的挑戰

1.水深帶來的困難

隨著水深的增加，壓強越來越大，對鉆井設備承壓能力、平臺承載能力、鉆井載荷、甲板空間等提出了更高的要求。水下環境的復雜性，對鉆井設備有著更高的要求，所有的設備需要有強大的抗壓能力，對鉆井液、完井液的流變性也相應的提出了更高要求。

2.深海鉆井災害

由于開采的過度和水的沖擊，海底的土不牢固，所以容易造成淺層流動的災害。因為淺層流動，海域會不太平靜，很有可能會導致鉆井平臺一些設備的塌陷。除此以外，淺層流沙的流動，會造成海水密度的降低，鉆井平臺的設備由于收到巨大的沖擊和壓強，很有可能會導致火災等重大事故。地質塌陷會導致井壁塌陷，從而導致鉆井故障或事故。所以說，淺層流動鉆井技術帶來很大的挑戰，也可以說，淺層流動是其中最大的災害挑戰之一。

3.風浪流帶來的威脅

深海的環境相當復雜，這會導致多種多樣的事故發生，風浪的破壞還是比較大的，例如它會使鉆井船移動，偏離原來的航道和鉆井平臺。因此，這對鉆井設備抗震和抗壓能力提出了很高的要求。但是由于我們現在使用的都是老式設備，很大程度上他們都處于老化狀態，所以研究新型的鉆井設備至關重要，但是由于投資成本較高，短時間內企業看不到收益，所以很多企業都不樂意于去投資這樣長時間看不到收益的項目，政府部門又沒有那么多的流動現金來支持這項工程，很大程度上影響了鉆井設備的研發。深海里有變化莫測的海洋風暴，這對鉆井平臺具有災難性的打擊和毀滅。因此，對深海海洋風暴的預測提出了更嚴格更苛刻的要求，以確保能迅速撤離鉆井平臺。

四、深海鉆井技術發展趨勢

深水石油鉆井平臺大多數都是采用特別高強度鋼，通過一系列產品設備的優化設計，產品之間比值得到了一系列的改變，設備運行的速度也得到了一定程度的提升。甲板的負載能力變的非常的強大，而且甲板的面積在先前的基礎上也得到了擴大；平臺大多為正方形或矩形；新型的設備都具有高系數的安全性，強大的抗擊風暴的能力，擁有全天候的工作能力和長的自持能力。

1.深水石油鉆井系統

為了適應深水石油開采的需要，老式傳統的大功率機械作業再向變頻方向發展。據相關報道，各企業生產的新型深海石油鉆井設備已陸續在海上推廣實施，這些設備具有高強度的抗壓能力，高靈活性，作業面積大，負荷能力強，成本低及操作自動化等優點。為了謀求更高的利益，這項深水石油鉆機系統無疑有著光明的市場前景。

2.深海動力定位系統

隨著深海鉆井技術的越來越嫻熟，海上油氣逐漸像更深的海域擴張，動力定位系統的使用率也就越來越頻繁，動力定位系統一般由位置測量系統、控制系統、推力系統三部分構成。動力定位系統最主要的也就是最核心的技術是控制系統，經過技術的成熟，系統設備得到了一步又一步的改進和改良，現在已經改進出第三次動力定位系統，三代動力定位系統分別應用了經典控制理論、現代控制理論和智能控制理論。船舶動力定位系統是目前為止海上最先進的定位系統，它不會受到海域的限制，定位極其精準，投入比較簡單，具有較強的靈活性，可操作性等優點。

3.隔水管系統

在深海石油鉆井開采中，海浪等因素會對鉆井船完成很大的壓強和破壞，所以一定要使鉆井船的質量小，這樣所受到的破壞也會跟著變的小。隔水管系統作為鉆井船的一部分，也是需要減小質量的，但是由于傳統的設備需要在外面套上保護層，所以總會質量不好縮減。浮力塊的材料是用一種化學材料組合而成，材料之間容易進入空氣。但是他的成本比較貴，隨著海水的逐漸加深，這樣的格水管系統已經不能承擔起這么高強度的負荷，而且隨著長度的增加，質量不斷增加，鉆井船以逐漸不能承受它所帶來的重量，而更新鉆井船更會使成本的增加，為此我們必須努力改變這一現狀，找到一種相對更安全，更方便，更實惠的材料作為代替，未來的深海石油隔水管必須具備以下條件，第一，材質輕。第二，價格低。第三，方便快捷，便于水下作業。

結束語

深海石油鉆井技術的現狀還面臨著非常多的挑戰和困難，面對這些挑戰與困難，我們應該本著勇敢的精神去探索去開發，在此同時，在發展經濟的面前，我們也應該注重保護海洋生態環境。關于深海石油鉆井技術的發展，就我國來說，我們國家與其他國家的發展還是有很大的差距的，如何發展這項技術，關乎著我國未來經濟的發展趨勢。吸收外國經驗，結合本國海洋地域環境，形成適合本國深水油氣鉆探的技術系統，為我國深海石油開采提供強有力的保障和基礎。

參考文獻

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（作者單位：長城鉆探工程公司鉆井一公司新技術推廣中心遼寧）