深海石油鉆井裝備發(fā)展史及發(fā)展趨勢分析

呂小青

摘 要：經(jīng)濟的快速發(fā)展對于資源的需求不斷增加，我國加強了對于海洋資源內(nèi)的勘探開發(fā)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(fā)應(yīng)當(dāng)積極做好深海石油鉆井裝備的研究與開發(fā)，使我國的深海石油鉆井能夠進(jìn)入一個新的發(fā)展階段。在深海石油鉆井裝備的研究與開發(fā)的過程中應(yīng)當(dāng)對國外深海石油鉆井裝備的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)水平等進(jìn)行深入的研究與剖析，分析其深海石油鉆井裝備的優(yōu)缺點并在此基礎(chǔ)上研發(fā)我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的深海石油鉆井裝備。

關(guān)鍵詞：深海石油鉆井裝備；國外；發(fā)展史

前言

當(dāng)今時代是資源的時代，尤其是石油這種傳統(tǒng)化石能源更是各國爭奪的焦點。我國是全球經(jīng)濟增速最快的發(fā)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(jìn)口大量的石油資源。當(dāng)今世界，傳統(tǒng)的陸上油氣資源開采已經(jīng)進(jìn)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(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)今世界上未發(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(fā)。相較于國外發(fā)達(dá)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(shù)水平與國際先進(jìn)水平仍有較大的差距，因此，在深海石油鉆井裝備的開發(fā)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(chǔ)上對我國深海石油鉆井裝備進(jìn)行研制與優(yōu)化，提高我國深海石油鉆井裝備的設(shè)計及制造質(zhì)量。

1 深水半潛式石油鉆井平臺

在海洋資源大開發(fā)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(dǎo)管架平臺、自升式平臺等多應(yīng)用于沿海淺海區(qū)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(xiàn)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(fēng)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(yōu)勢，因此是深海石油鉆井裝備研究與發(fā)展的重點。

半潛式石油鉆井平臺其結(jié)構(gòu)主要分為甲板和船體兩大主要的結(jié)構(gòu)，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(wěn)定性、支持力等方面具有較強的能力。隨著新技術(shù)的應(yīng)用于發(fā)展，半潛式石油鉆井平臺的工作水深已能夠達(dá)到3000m的深度，其在工作時的勘探深度也能夠達(dá)到9000-12000m的深度。全球投入運行的半潛式石油鉆井平臺已經(jīng)高達(dá)數(shù)百座。半潛式石油鉆井平臺能夠適應(yīng)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(tài)，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(fēng)浪能力和穩(wěn)定性較強。隨著新技術(shù)的應(yīng)用于發(fā)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(jié)構(gòu)也更趨優(yōu)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(yè)設(shè)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(jìn)行海上鉆井作業(yè)。新一代的半潛式石油鉆井平臺相較于傳統(tǒng)的半潛式石油鉆井平臺其對井口作業(yè)方式進(jìn)行了設(shè)計改進(jìn)，其采用的是更為先進(jìn)的雙井口作業(yè)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(tǒng)，從而使得兩個井口能夠分開作業(yè)，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(yè)。這一雙井口的設(shè)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(yè)效率。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，半潛式石油鉆井平臺將能夠發(fā)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(jié)構(gòu)形式。隨著新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，半潛式石油鉆井平臺將向著：深海、適應(yīng)性強等的方向發(fā)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(shù)的提升，半潛式石油鉆井平臺將能夠適應(yīng)更深海域的惡劣海況，甚至有望實現(xiàn)全球全天候條件下的深海作業(yè)能力。新技術(shù)、新材料的應(yīng)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(shè)計中通過應(yīng)用新技術(shù)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(yīng)更大、更深的鉆探條件。此外隨著半潛式石油鉆井平臺結(jié)構(gòu)的優(yōu)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(yè)的安全性不斷加強。半潛式石油鉆井平臺的外形結(jié)構(gòu)日趨簡化，應(yīng)用于半潛式石油鉆井平臺上的立柱和撐桿的節(jié)點形式和數(shù)量將會進(jìn)一步實現(xiàn)優(yōu)化，在簡化半潛式石油鉆井平臺結(jié)構(gòu)的同時新的優(yōu)化設(shè)計將會使得半潛式石油鉆井平臺的結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步加強。在應(yīng)用半潛式石油鉆井平臺的建設(shè)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(yīng)用將能夠有效地減輕平臺鋼結(jié)構(gòu)的自重，提高可變載荷與平臺鋼結(jié)構(gòu)的自重比。除了半潛式石油鉆井平臺結(jié)構(gòu)的優(yōu)化外，半潛式石油鉆井平臺上的各電子、電氣系統(tǒng)將會得到不斷優(yōu)化，隨著電子信息技術(shù)及自動化技術(shù)的應(yīng)用將會使得半潛式石油鉆井平臺的自動化作業(yè)效率、安全性等方面得到進(jìn)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(yè)范圍較大因此尤其適用于深海水域的鉆井作業(yè)。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(xiàn)對于鉆井船的定位。隨著技術(shù)的發(fā)展與在鉆井船上的應(yīng)用，鉆井船上將逐漸配置更為先進(jìn)、精度高的大功率定位系統(tǒng)，并配置更大功率的超深井鉆機，新型高強度鋼材的應(yīng)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(jìn)一步的提升。鉆井船的適航性將會進(jìn)一步增強。

3 深水平臺鉆機

深水平臺鉆機是一種與上世紀(jì)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(fā)展完善，其后發(fā)展成為了雙井架鉆井技術(shù)。近些年來隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展，雙井架鉆機的技術(shù)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(yīng)用?，F(xiàn)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(qū)鉆井系統(tǒng)，而A型井架則多采用的是全液壓驅(qū)動的形式。雙井架鉆機在協(xié)同性、并行性方面具有較強的優(yōu)勢。在深海作業(yè)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(jié)構(gòu)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(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，雙聯(lián)井架的形式將能夠發(fā)揮出較強的效率，雙聯(lián)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(shù)的發(fā)展進(jìn)步，深水防噴器的性能也將會不斷發(fā)展提升，并將在深海石油鉆井裝備中發(fā)揮出越來越好的效果。

4 結(jié)束語

深海石油鉆井裝備是實現(xiàn)深海油氣資源開采的重要設(shè)備，在我國深海石油鉆井裝備的研究與開發(fā)中應(yīng)當(dāng)積極借鑒國外先進(jìn)的深海石油鉆井裝備的發(fā)展思路與發(fā)展理念，總結(jié)吸收形成我國自主的技術(shù)實現(xiàn)深海石油鉆井裝備的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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