海洋石油鉆井機械及工具現代技術研究

摘 要：海洋石油的生產開發有賴于海洋鉆井機械及工具的發展，隨著技術的進步，海洋石油鉆井機械中工具及技術的現代化，也將進一步提升海洋石油作業的效率，推動海洋石油事業的發展。因此，本文深入研究了海洋石油鉆井相關機械，從現代化角度提出建議，為相關從業人員提供一定的參考。

關鍵詞：海洋石油 ;鉆井機械 ;現代技術

石油作為重要能源，對于工業發展而言十分重要。近年來，隨著海洋石油開采事業逐步發展，越來越多的現代科學技術在海洋石油行業得到了應用，產油效率得到了很大的提高。然而我國海洋石油開采事業在作業設備領域仍然有很大的進步空間，仍需進一步推動海洋石油鉆井機械設備的技術升級，追隨前段技術發展的步伐，減小我國海洋石油鉆井技術與發達國家的差距，提升海洋石油開采效率。筆者在分析海洋石油鉆井機械及工具發展現狀，以及相關現代化技術的基礎上，為我國海洋石油事業的發展做出一定的貢獻。

一、海洋石油鉆井機械及工具發展現狀

利用海洋油田開采石油有諸多優勢，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械設備在惡劣環境中的適應性要求較高，相關機械設備技術的研發應用是未來海洋石油開采事業需要重點發展的方向。

（一）海洋石油鉆井工具技術

在海洋石油開采作業的實際操作中，鉆井平臺使用到的各類鉆井設備，主要有穩定器、減震器、動力鉆，其中鉆頭是鉆井工具技術的關鍵。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，研發難度大，目前尚未得到廣泛的應用。刮刀鉆頭雖然性能穩定，但容易破壞其他工具。上述鉆頭在應用過程中各有利弊，但隨著技術的發展，該類現象會得到較好的改善。如金剛石鉆頭，由于綜合性能優秀，且壽命較長，目前的研究開發重點關注其成本的降低。

（二）海洋石油鉆井平臺技術

海洋洋石油鉆井平臺在海洋石油開采作業中起到了對應工具、儲存物資等作用，是非常重要的基礎設施。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，三種設備各有優劣。從固定性看，坐地式可以完全固定，但無法垂直移動，會面臨作業上的諸多限制。自升式解決了垂直移動的問題，環境適應性較強，但深海領域并不適用。半潛式平臺在穩定性方面表現極佳，但成本過高，由于結構復雜建設后無法輕易動。

（三）海洋石油鉆井水下裝置與升沉補償

海洋石油鉆井機械需要實現水下作業，所以與陸地鉆井機械相比，其具體裝置有一定的特殊性。海洋石油作業的水下裝置及升沉補償是輔助海洋石油鉆井機械進行水下作業的重要裝置。首先，水下裝置在作業中起到了隔離機械裝置與海水，并導向其他設備，保證相關設備穩定運行的作用。水下裝置由隔水裝置、導向裝置構成。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，向作業點輸送鉆具并輸出鉆井液。升沉補償顧名思義，是輔助實現機械設備升沉的方式。安裝升沉補償設備的方式主要有增加鉆桿與升沉補償設備安裝，和增加伸縮鉆桿的設置并安裝升沉補償裝置兩種方式。

二、現代化海洋石油鉆井技術

現代化海洋石油鉆井技術主要包括隨鉆井下的測量及評價技術、井下的閉環鉆井相關技術、井下的動態信息處理相關技術。

（一）隨鉆井下的測量及評價技術

隨鉆井下的測量及評價技術主要作用為準確探測從次信息及巖石的結構特征，保證井眼的軌跡統一。具體而言，該技術首先通過鉆頭和隨鉆的測量技術計算出坑井移動矢量，隨后經過系列計算得到偏差角和方位角等，結合各類信息，明確層次信息，并采取相應的開采施工策略。

（二）井下的閉環鉆井相關技術

井下的閉環鉆井相關技術是一項較為綜合的系統技術，主要涉及到信息的收集計算，以及數據的處理，通過將數據化為作業時必要的參數，從而實現對工程操作的引導。其中包含井下與地面自動化操作，常常需要用到智能井，實現作業自動化。

（三）井下的動態信息處理相關技術

井下的動態信息處理相關技術的核心理念是將作業層的信息實時上傳到控制中心，從整體上對作業進行控制。當前，隨著微電子和傳感器監測技術的不斷發展，使得鉆井動態的傳感元件、高速的信息檢測與處理系統能夠在海洋石油開采領域得到應用，實現了作業層與控制中心動態信息溝通渠道的搭建，進一步推動了高質量井下作業的效率。

三、現代化石油鉆井機械設備管理建議

（一）建立健全設備養護管理制度

在實際作業中，機械和裝置常常會出現過負荷運轉的情況，十分容易導致其發生故障。這就要求在作業前后對機械及裝置進行充分的維護、維修，保持其良好的運行狀態。同時在故障發生時要對石油鉆井、生產機械工具的設備故障進行詳盡的分析，充分考慮到機械裝置各個模塊的聯動關系，在日常養護管理中關注細節，要對機械設備的故障進行較好的預防，并通過現代科學技術降低設備養護的成本及難易程度。企業可以通過建立完善的養護管理制度，責任到人，規范機械設備的管理，同時不斷融入創新管理理念，借助人工智能等高新技術輔助故障排查等工作環節，提升養護效率。

（二）重視海洋石油鉆井機械設備安全管理

海洋石油開采作業過程中安全問題極為重要，是石油開采系列工作順利進行的前提與保障。因此企業需要做好相關的安全管理，嚴格遵守相關的安全管理規范，不斷提升機械設備的安全性。由于安全問題一旦發生便會產生不可逆轉的負面影響，所以機械設備的安全管理重在預防，企業需要在日常業務流程中關注，并詳細記錄機械設備的運行狀態，在養護過程中便實現對安全相關問題的預防，降低安全風險。

四、結語

綜上所述，在過去歷年的發展中，我國海洋石油鉆井機械及工具技術已經取得了長足的發展，同時隨著新技術的開發，也出現了更多現代化的機械及工具技術。石油企業有必要積極運用現代化的技術，提升海洋石油開采效率，使得我國海洋石油事業能夠得到進一步發展。

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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，當前職務：機械工程師，當前職稱：助理工程師，學歷：大學本科，研究方向：海洋石油鉆機設備（機械方面）.