深水石油钻井平台现状及发现趋势

刘遵港

摘要：当今时代是资源的时代，尤其是石油这种传统化石能源更是各国争夺的焦点。我国是全球经济增速最快的发展中国家，对于油气资源的需要在不断增加，我国每年都需要从国外进口大量的石油资源。当今世界，传统的陆上油气资源开采已经进入了一个瓶颈，陆上石油资源日渐枯竭。而在占地球面积约70%的海面下仍分布着大量的油气资源。据相关研究数据表明，现今世界上未发现的油气储量中有近90%分布在平均水深超过1000m的海底地层中，为实现这些海洋油气资源的开采需要做好深海石油钻井装备的研究与开发。相较于国外发达国家我国对于深海石油钻井装备的起步较晚，深海石油钻井装备的技术水平与国际先进水平仍有较大的差距，因此，在深海石油钻井装备的开发过程中需要做好对于国外深海石油钻井装备研究与分析。在掌握其特点的基础上对我国深海石油钻井装备进行研制与优化，提高我国深海石油钻井装备的设计及制造质量。

关键词：深水石油；钻井设备

引言：深海石油钻井装备是实现深海油气资源开采的重要设备，在我国深海石油钻井装备的研究与开发中应当积极借鉴国外先进的深海石油钻井装备的发展思路与发展理念，总结吸收形成我国自主的技术实现深海石油钻井装备的快速发展。

1.深水半潜式石油钻井平台

在海洋资源大开发时代，海洋石油钻井装备也日趋多样化。在石油钻井装备中具有多种形式，如重力式平台、导管架平台、自升式平台等多应用于沿海浅海区域的海洋石油资源的勘探与开采，随着对于海洋石油资源勘探与开采的逐步深入，张力腿平台所具有的缺陷也逐渐显现出来。在深海石油钻井裝备中钻井船、半潜式平台成为了主要的选择。其中，半潜式钻井平台相较于其他的深海石油钻井装备在抗风浪、运动性以及甲板面积和装载容量、工作效率等方面具有极强的优势，因此是深海石油钻井装备研究与发展的重点。半潜式石油钻井平台其结构主要分为甲板和船体两大主要的结构，工作甲板分布在半潜式石油钻井平台的上部，船体分布于半潜式石油钻井平台的下部。在半潜式石油钻井平台工作时，其下部船体沉浸在海水中，将半潜式石油钻井平台的上部甲板留出海面具有一定的安全高度。半潜式石油钻井平台在稳定性、支持力等方面具有较强的能力。随着新技术的应用于发展，半潜式石油钻井平台的工作水深已能够达到3000m的深度，其在工作时的勘探深度也能够达到9000-12000m的深度。全球投入运行的半潜式石油钻井平台已经高达数百座。半潜式石油钻井平台能够适应与多种深度的海域，与钻井船不同的是，半潜式石油钻井平台在工作时平台一直处于运动状态，且大部分的排水量都集中在水下较深处，这就使得半潜式石油钻井平台的抗风浪能力和稳定性较强。随着新技术的应用于发展，新一代的半潜式石油钻井平台多采用的是动力定位的工作方式，半潜式石油钻井平台的船体结构也更趋优化，通过在半潜式石油钻井平台加装自动排管等的高效作业设备将使得半潜式石油钻井平台能够极为恶劣的海况条件下进行海上钻井作业。新一代的半潜式石油钻井平台相较于传统的半潜式石油钻井平台其对井口作业方式进行了设计改进，其采用的是更为先进的双井口作业方式，通过在半潜式石油钻井平台钻机上加装双井架、双井口、双提升等的系统，从而使得两个井口能够分开作业，提高半潜式石油钻井平台的工作效率。其中主井口主要用于正常的钻井工作，辅助井口则抓哟完成钻杆的组装和拆卸以及下放和回收等的作业。这一双井口的设计方式能够获得较高的性价比，极大地提升半潜式石油钻井平台的作业效率。随着技术的不断进步，半潜式石油钻井平台将能够发挥出更为重要的作用。半潜式石油钻井平台将会是未来很长一段时间深海石油钻井平台的主要结构形式。随着新技术的应用和发展，半潜式石油钻井平台将向着：深海、适应性强等的方向发展。半潜式石油钻井平台的工作水深将会不断的提升。随着半潜式石油钻井平台动力配置的增大和定位技术的提升，半潜式石油钻井平台将能够适应更深海域的恶劣海况，甚至有望实现全球全天候条件下的深海作业能力。新技术、新材料的应用将能够使得半潜式石油钻井平台获得更高的可变载荷，在半潜式石油钻井平台的设计中通过应用新技术和新材料，将会使得半潜式石油钻井平台的自重载荷相对减少，加之可变载荷德尔不断增大将能够适应更大、更深的钻探条件。此外随着半潜式石油钻井平台结构的优化将能够使得半潜式石油钻井平台上部的甲板空间不断增大，半潜式石油钻井平台钻井作业的安全性不断加强。半潜式石油钻井平台的外形结构日趋简化，应用于半潜式石油钻井平台上的立柱和撑杆的节点形式和数量将会进一步实现优化，在简化半潜式石油钻井平台结构的同时新的优化设计将会使得半潜式石油钻井平台的结构得到进一步加强。在应用半潜式石油钻井平台的建设钢材上将会采用强度高、韧性强、可焊性高的高强度甚高强度的钢材，这些新材料的应用将能够有效地减轻平台钢结构的自重，提高可变载荷与平台钢结构的自重比。

2.深水钻井船

深水钻井船是移动式钻井装置中机动性最好的一种，其能够快速移动加之深水作业范围较大因此尤其适用于深海水域的钻井作业。钻井船上配置有升沉补偿装置，减摇装置、自动动力定位等的装置用以实现对于钻井船的定位。随着技术的发展与在钻井船上的应用，钻井船上将逐渐配置更为先进、精度高的大功率定位系统，并配置更大功率的超深井钻机，新型高强度钢材的应用将会使得钻井船的总排水量与钻井船船总用钢量的比值进一步的提升。钻井船的适航性将会进一步增强[1]。

3.双井架技术在深水钻井平台的应用

深水平台钻井技术是一种与上世纪90年代所提出的一种新型的钻井体系，随着深水平台钻井技术不断的发展完善，其后发展成为了双井架钻井技术。近些年来随着科技的不断进步与发展，双井架技术的技术日趋完善，并在新建的深水平台上得到了较为广泛的应用。现今，双井架的形式主要有塔形A型井架两种，其中，塔形双井架主要采用的是电驱钻井系统，而A型井架则多采用的是全液压驱动的形式。双井架钻机在协同性、并行性方面具有较强的优势。在深海作业的过程中，其中大部分的时间用于钻杆的组装、拆卸和下放、回收等，在深水平台钻机采用双井架的结构形式将能够使得深水平台钻机的钻井效率大为提升。随着新技术的应用和发展，双联井架的形式将能够发挥出较强的效率，双联井架将逐渐成为深水平台钻机上的重要的、典型的配置。此外，深水防喷器组也是深海石油钻井装备中极为重要的组成部分，随着技术的发展进步，深水防喷器的性能也将会不断发展提升，并将在深海石油钻井装备中发挥出越来越好的效果[2]。

结论：

简而言之，经济的快速发展对于资源的需求不断增加，我国加强了对于海洋资源内的勘探开发力度。海洋资源分为浅海资源和深海资源两个主要的分支，为了加快我国对于深海资源的开发应当积极做好深海石油钻井装备的研究与开发，使我国的深海石油钻井能够进入一个新的发展阶段。在深海石油钻井装备的研究与开发的过程中应当对国外深海石油钻井装备的结构特点、技术水平等进行深入的研究与剖析，分析其深海石油钻井装备的优缺点并在此基础上研发我国具有自主知识产权的深海石油钻井装备。

参考文献：

[1]窦玉玲,管志川,徐云龙.海上钻井发展综述与展望[J].海洋石油,2019,26(2):64-67.

[2]王志远,孙宝江,程海清,等.深水钻井井筒中天然气水合物生成区域预测[J].石油勘探与开发,2018,35(6):731-735.