海洋石油鉆井機(jī)械及工具現(xiàn)代技術(shù)研究

摘 要：海洋石油的生產(chǎn)開發(fā)有賴于海洋鉆井機(jī)械及工具的發(fā)展，隨著技術(shù)的進(jìn)步，海洋石油鉆井機(jī)械中工具及技術(shù)的現(xiàn)代化，也將進(jìn)一步提升海洋石油作業(yè)的效率，推動海洋石油事業(yè)的發(fā)展。因此，本文深入研究了海洋石油鉆井相關(guān)機(jī)械，從現(xiàn)代化角度提出建議，為相關(guān)從業(yè)人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：海洋石油 ;鉆井機(jī)械 ;現(xiàn)代技術(shù)

石油作為重要能源，對于工業(yè)發(fā)展而言十分重要。近年來，隨著海洋石油開采事業(yè)逐步發(fā)展，越來越多的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在海洋石油行業(yè)得到了應(yīng)用，產(chǎn)油效率得到了很大的提高。然而我國海洋石油開采事業(yè)在作業(yè)設(shè)備領(lǐng)域仍然有很大的進(jìn)步空間，仍需進(jìn)一步推動海洋石油鉆井機(jī)械設(shè)備的技術(shù)升級，追隨前段技術(shù)發(fā)展的步伐，減小我國海洋石油鉆井技術(shù)與發(fā)達(dá)國家的差距，提升海洋石油開采效率。筆者在分析海洋石油鉆井機(jī)械及工具發(fā)展現(xiàn)狀，以及相關(guān)現(xiàn)代化技術(shù)的基礎(chǔ)上，為我國海洋石油事業(yè)的發(fā)展做出一定的貢獻(xiàn)。

一、海洋石油鉆井機(jī)械及工具發(fā)展現(xiàn)狀

利用海洋油田開采石油有諸多優(yōu)勢，海洋油田儲量更大，開采受到的限制也更小。然而海洋石油開采對機(jī)械設(shè)備在惡劣環(huán)境中的適應(yīng)性要求較高，相關(guān)機(jī)械設(shè)備技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用是未來海洋石油開采事業(yè)需要重點(diǎn)發(fā)展的方向。

（一）海洋石油鉆井工具技術(shù)

在海洋石油開采作業(yè)的實(shí)際操作中，鉆井平臺使用到的各類鉆井設(shè)備，主要有穩(wěn)定器、減震器、動力鉆，其中鉆頭是鉆井工具技術(shù)的關(guān)鍵。具體而言，鉆井的鉆頭有牙輪鉆頭、金剛石鉆頭、刮刀鉆頭等。目前使用最為普遍的是牙輪鉆頭，性能最好的是金剛石鉆頭，但由于成本較高，研發(fā)難度大，目前尚未得到廣泛的應(yīng)用。刮刀鉆頭雖然性能穩(wěn)定，但容易破壞其他工具。上述鉆頭在應(yīng)用過程中各有利弊，但隨著技術(shù)的發(fā)展，該類現(xiàn)象會得到較好的改善。如金剛石鉆頭，由于綜合性能優(yōu)秀，且壽命較長，目前的研究開發(fā)重點(diǎn)關(guān)注其成本的降低。

（二）海洋石油鉆井平臺技術(shù)

海洋洋石油鉆井平臺在海洋石油開采作業(yè)中起到了對應(yīng)工具、儲存物資等作用，是非常重要的基礎(chǔ)設(shè)施。目前，海上石油鉆井平臺有固定式鉆井平臺與移動式鉆井平臺兩種。其中移動式鉆井平臺又分為坐地式、自升式及半潛式，三種設(shè)備各有優(yōu)劣。從固定性看，坐地式可以完全固定，但無法垂直移動，會面臨作業(yè)上的諸多限制。自升式解決了垂直移動的問題，環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)，但深海領(lǐng)域并不適用。半潛式平臺在穩(wěn)定性方面表現(xiàn)極佳，但成本過高，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜建設(shè)后無法輕易動。

（三）海洋石油鉆井水下裝置與升沉補(bǔ)償

海洋石油鉆井機(jī)械需要實(shí)現(xiàn)水下作業(yè)，所以與陸地鉆井機(jī)械相比，其具體裝置有一定的特殊性。海洋石油作業(yè)的水下裝置及升沉補(bǔ)償是輔助海洋石油鉆井機(jī)械進(jìn)行水下作業(yè)的重要裝置。首先，水下裝置在作業(yè)中起到了隔離機(jī)械裝置與海水，并導(dǎo)向其他設(shè)備，保證相關(guān)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的作用。水下裝置由隔水裝置、導(dǎo)向裝置構(gòu)成。套管頭組可以固定套管和防噴器組。而隔水管組可以阻隔海水，向作業(yè)點(diǎn)輸送鉆具并輸出鉆井液。升沉補(bǔ)償顧名思義，是輔助實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備升沉的方式。安裝升沉補(bǔ)償設(shè)備的方式主要有增加鉆桿與升沉補(bǔ)償設(shè)備安裝，和增加伸縮鉆桿的設(shè)置并安裝升沉補(bǔ)償裝置兩種方式。

二、現(xiàn)代化海洋石油鉆井技術(shù)

現(xiàn)代化海洋石油鉆井技術(shù)主要包括隨鉆井下的測量及評價技術(shù)、井下的閉環(huán)鉆井相關(guān)技術(shù)、井下的動態(tài)信息處理相關(guān)技術(shù)。

（一）隨鉆井下的測量及評價技術(shù)

隨鉆井下的測量及評價技術(shù)主要作用為準(zhǔn)確探測從次信息及巖石的結(jié)構(gòu)特征，保證井眼的軌跡統(tǒng)一。具體而言，該技術(shù)首先通過鉆頭和隨鉆的測量技術(shù)計(jì)算出坑井移動矢量，隨后經(jīng)過系列計(jì)算得到偏差角和方位角等，結(jié)合各類信息，明確層次信息，并采取相應(yīng)的開采施工策略。

（二）井下的閉環(huán)鉆井相關(guān)技術(shù)

井下的閉環(huán)鉆井相關(guān)技術(shù)是一項(xiàng)較為綜合的系統(tǒng)技術(shù)，主要涉及到信息的收集計(jì)算，以及數(shù)據(jù)的處理，通過將數(shù)據(jù)化為作業(yè)時必要的參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對工程操作的引導(dǎo)。其中包含井下與地面自動化操作，常常需要用到智能井，實(shí)現(xiàn)作業(yè)自動化。

（三）井下的動態(tài)信息處理相關(guān)技術(shù)

井下的動態(tài)信息處理相關(guān)技術(shù)的核心理念是將作業(yè)層的信息實(shí)時上傳到控制中心，從整體上對作業(yè)進(jìn)行控制。當(dāng)前，隨著微電子和傳感器監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展，使得鉆井動態(tài)的傳感元件、高速的信息檢測與處理系統(tǒng)能夠在海洋石油開采領(lǐng)域得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)層與控制中心動態(tài)信息溝通渠道的搭建，進(jìn)一步推動了高質(zhì)量井下作業(yè)的效率。

三、現(xiàn)代化石油鉆井機(jī)械設(shè)備管理建議

（一）建立健全設(shè)備養(yǎng)護(hù)管理制度

在實(shí)際作業(yè)中，機(jī)械和裝置常常會出現(xiàn)過負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，十分容易導(dǎo)致其發(fā)生故障。這就要求在作業(yè)前后對機(jī)械及裝置進(jìn)行充分的維護(hù)、維修，保持其良好的運(yùn)行狀態(tài)。同時在故障發(fā)生時要對石油鉆井、生產(chǎn)機(jī)械工具的設(shè)備故障進(jìn)行詳盡的分析，充分考慮到機(jī)械裝置各個模塊的聯(lián)動關(guān)系，在日常養(yǎng)護(hù)管理中關(guān)注細(xì)節(jié)，要對機(jī)械設(shè)備的故障進(jìn)行較好的預(yù)防，并通過現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)降低設(shè)備養(yǎng)護(hù)的成本及難易程度。企業(yè)可以通過建立完善的養(yǎng)護(hù)管理制度，責(zé)任到人，規(guī)范機(jī)械設(shè)備的管理，同時不斷融入創(chuàng)新管理理念，借助人工智能等高新技術(shù)輔助故障排查等工作環(huán)節(jié)，提升養(yǎng)護(hù)效率。

（二）重視海洋石油鉆井機(jī)械設(shè)備安全管理

海洋石油開采作業(yè)過程中安全問題極為重要，是石油開采系列工作順利進(jìn)行的前提與保障。因此企業(yè)需要做好相關(guān)的安全管理，嚴(yán)格遵守相關(guān)的安全管理規(guī)范，不斷提升機(jī)械設(shè)備的安全性。由于安全問題一旦發(fā)生便會產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的負(fù)面影響，所以機(jī)械設(shè)備的安全管理重在預(yù)防，企業(yè)需要在日常業(yè)務(wù)流程中關(guān)注，并詳細(xì)記錄機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在養(yǎng)護(hù)過程中便實(shí)現(xiàn)對安全相關(guān)問題的預(yù)防，降低安全風(fēng)險。

四、結(jié)語

綜上所述，在過去歷年的發(fā)展中，我國海洋石油鉆井機(jī)械及工具技術(shù)已經(jīng)取得了長足的發(fā)展，同時隨著新技術(shù)的開發(fā)，也出現(xiàn)了更多現(xiàn)代化的機(jī)械及工具技術(shù)。石油企業(yè)有必要積極運(yùn)用現(xiàn)代化的技術(shù)，提升海洋石油開采效率，使得我國海洋石油事業(yè)能夠得到進(jìn)一步發(fā)展。

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作者簡介：

熊俊清（1992.10），性別：男，民族：漢族，四川省廣元市，當(dāng)前職務(wù)：機(jī)械工程師，當(dāng)前職稱：助理工程師，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：海洋石油鉆機(jī)設(shè)備（機(jī)械方面）.