深水石油鉆井技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

高原

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速繁榮發(fā)展，人口越來(lái)越多，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展導(dǎo)致人們對(duì)衣食住行的要求越來(lái)越高，更加的追求物質(zhì)生活，對(duì)能源的需求量越來(lái)越大。龐大的人口，有限的資源，因此人類(lèi)將目標(biāo)從陸地逐漸轉(zhuǎn)向深海。深海資源豐富，可以緩解人類(lèi)能源緊張的狀況。隨著海上資源的開(kāi)采，深水石油鉆井技術(shù)應(yīng)勢(shì)而生，但是深海環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，這項(xiàng)技術(shù)面臨著重重困難和挑戰(zhàn)。從目前世界深水鉆井技術(shù)運(yùn)用的實(shí)踐來(lái)看，發(fā)明了鉆井設(shè)備，利用現(xiàn)代科技定位深海資源等關(guān)鍵技術(shù)，本文基于深海石油鉆井技術(shù)，闡述與之相關(guān)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：深海石油；鉆井技術(shù)；現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

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(lái)緩解人類(lèi)能源缺乏現(xiàn)狀，但是由于油氣的存儲(chǔ)量都是在水深超過(guò)一千米以下的地層，這對(duì)開(kāi)采造成了很大的阻礙，深海石油鉆井技術(shù)水平關(guān)系著深海油氣發(fā)展的步伐。但是由于水下的情況，隨著水深的加深，壓強(qiáng)的加強(qiáng)，鉆井條件會(huì)變得越來(lái)越復(fù)雜，容易發(fā)生未知的情況，產(chǎn)生突發(fā)事件，這也是現(xiàn)階段深海石油鉆井技術(shù)面臨的是大難題，同時(shí)深海石油鉆井技術(shù)的發(fā)展是關(guān)系以后石油開(kāi)采的重要技術(shù)，影響著未來(lái)人類(lèi)能源的使用。

一、深海石油鉆井的現(xiàn)狀

在這近一百年石油勘探的歷史進(jìn)程中，我國(guó)為了適應(yīng)不同地方的不同油田，以及不同地域的開(kāi)采條件和開(kāi)采要求，設(shè)計(jì)了適合各海域的各式各樣的鉆井設(shè)備。

隨著科技的一步步成熟，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有很多項(xiàng)發(fā)明為了更好更快速的加快石油開(kāi)采的進(jìn)程，裝備先進(jìn)的確能夠在很大程度上提高鉆井開(kāi)采的效率，將企業(yè)的利益擴(kuò)大。與深海石油鉆井相關(guān)的最新設(shè)備有：小井眼鉆井設(shè)備，大井眼鉆井設(shè)備等一系列其它的高新技術(shù)產(chǎn)品。

二、深海石油鉆井技術(shù)現(xiàn)階段的發(fā)展

1.國(guó)內(nèi)外情況

我國(guó)現(xiàn)階段深海鉆井使用的是深海工程鉆機(jī)，這是我國(guó)自主研發(fā)設(shè)計(jì)的并擁有全部自主權(quán)的一項(xiàng)設(shè)備，改變了我國(guó)深海技術(shù)勘探設(shè)備受制于人的局面，大大的提高了我國(guó)綜合國(guó)力和重要裝備自主研發(fā)，自主設(shè)計(jì)的能力，加快了對(duì)于深海石油勘探的步伐，對(duì)我國(guó)乃至世界都有著非同凡響的意義。

在當(dāng)今世界上，對(duì)于鉆井設(shè)備的使用大多數(shù)是以前老式設(shè)備，其中很多的都是到了老化年齡。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上可用的鉆井設(shè)備自2002年到現(xiàn)在一直呈遞減的狀態(tài)。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(fèi)增長(zhǎng)。為了滿足深海石油工作量的需求，國(guó)內(nèi)外投資商不得不加緊升級(jí)改裝設(shè)備，政府也投入大量資金來(lái)支持此項(xiàng)工作。

2.關(guān)鍵設(shè)備

鉆井船、半潛式鉆井平臺(tái)是世界上目前為止發(fā)展較為成熟的兩個(gè)鉆井設(shè)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(qū)域。但是深水鉆井船很大程度上受到了海洋環(huán)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(tái)它的工作面積和甲板面積就較大，對(duì)海洋環(huán)境因素的抵抗力強(qiáng)，同時(shí)它的工作效率較高。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期不斷的優(yōu)化性能，目前半潛式鉆井平臺(tái)性能結(jié)構(gòu)更為優(yōu)化，質(zhì)量小、易操作、抗壓、鉆井深度范圍大，同時(shí)還具備較強(qiáng)的承載能力和操控系統(tǒng)。

三、深海鉆井技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

1.水深帶來(lái)的困難

隨著水深的增加，壓強(qiáng)越來(lái)越大，對(duì)鉆井設(shè)備承壓能力、平臺(tái)承載能力、鉆井載荷、甲板空間等提出了更高的要求。水下環(huán)境的復(fù)雜性，對(duì)鉆井設(shè)備有著更高的要求，所有的設(shè)備需要有強(qiáng)大的抗壓能力，對(duì)鉆井液、完井液的流變性也相應(yīng)的提出了更高要求。

2.深海鉆井災(zāi)害

由于開(kāi)采的過(guò)度和水的沖擊，海底的土不牢固，所以容易造成淺層流動(dòng)的災(zāi)害。因?yàn)闇\層流動(dòng)，海域會(huì)不太平靜，很有可能會(huì)導(dǎo)致鉆井平臺(tái)一些設(shè)備的塌陷。除此以外，淺層流沙的流動(dòng)，會(huì)造成海水密度的降低，鉆井平臺(tái)的設(shè)備由于收到巨大的沖擊和壓強(qiáng)，很有可能會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)等重大事故。地質(zhì)塌陷會(huì)導(dǎo)致井壁塌陷，從而導(dǎo)致鉆井故障或事故。所以說(shuō)，淺層流動(dòng)鉆井技術(shù)帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)，也可以說(shuō)，淺層流動(dòng)是其中最大的災(zāi)害挑戰(zhàn)之一。

3.風(fēng)浪流帶來(lái)的威脅

深海的環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，這會(huì)導(dǎo)致多種多樣的事故發(fā)生，風(fēng)浪的破壞還是比較大的，例如它會(huì)使鉆井船移動(dòng)，偏離原來(lái)的航道和鉆井平臺(tái)。因此，這對(duì)鉆井設(shè)備抗震和抗壓能力提出了很高的要求。但是由于我們現(xiàn)在使用的都是老式設(shè)備，很大程度上他們都處于老化狀態(tài)，所以研究新型的鉆井設(shè)備至關(guān)重要，但是由于投資成本較高，短時(shí)間內(nèi)企業(yè)看不到收益，所以很多企業(yè)都不樂(lè)意于去投資這樣長(zhǎng)時(shí)間看不到收益的項(xiàng)目，政府部門(mén)又沒(méi)有那么多的流動(dòng)現(xiàn)金來(lái)支持這項(xiàng)工程，很大程度上影響了鉆井設(shè)備的研發(fā)。深海里有變化莫測(cè)的海洋風(fēng)暴，這對(duì)鉆井平臺(tái)具有災(zāi)難性的打擊和毀滅。因此，對(duì)深海海洋風(fēng)暴的預(yù)測(cè)提出了更嚴(yán)格更苛刻的要求，以確保能迅速撤離鉆井平臺(tái)。

四、深海鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

深水石油鉆井平臺(tái)大多數(shù)都是采用特別高強(qiáng)度鋼，通過(guò)一系列產(chǎn)品設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)，產(chǎn)品之間比值得到了一系列的改變，設(shè)備運(yùn)行的速度也得到了一定程度的提升。甲板的負(fù)載能力變的非常的強(qiáng)大，而且甲板的面積在先前的基礎(chǔ)上也得到了擴(kuò)大；平臺(tái)大多為正方形或矩形；新型的設(shè)備都具有高系數(shù)的安全性，強(qiáng)大的抗擊風(fēng)暴的能力，擁有全天候的工作能力和長(zhǎng)的自持能力。

1.深水石油鉆井系統(tǒng)

為了適應(yīng)深水石油開(kāi)采的需要，老式傳統(tǒng)的大功率機(jī)械作業(yè)再向變頻方向發(fā)展。據(jù)相關(guān)報(bào)道，各企業(yè)生產(chǎn)的新型深海石油鉆井設(shè)備已陸續(xù)在海上推廣實(shí)施，這些設(shè)備具有高強(qiáng)度的抗壓能力，高靈活性，作業(yè)面積大，負(fù)荷能力強(qiáng)，成本低及操作自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。為了謀求更高的利益，這項(xiàng)深水石油鉆機(jī)系統(tǒng)無(wú)疑有著光明的市場(chǎng)前景。

2.深海動(dòng)力定位系統(tǒng)

隨著深海鉆井技術(shù)的越來(lái)越嫻熟，海上油氣逐漸像更深的海域擴(kuò)張，動(dòng)力定位系統(tǒng)的使用率也就越來(lái)越頻繁，動(dòng)力定位系統(tǒng)一般由位置測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、推力系統(tǒng)三部分構(gòu)成。動(dòng)力定位系統(tǒng)最主要的也就是最核心的技術(shù)是控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)技術(shù)的成熟，系統(tǒng)設(shè)備得到了一步又一步的改進(jìn)和改良，現(xiàn)在已經(jīng)改進(jìn)出第三次動(dòng)力定位系統(tǒng)，三代動(dòng)力定位系統(tǒng)分別應(yīng)用了經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論。船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)是目前為止海上最先進(jìn)的定位系統(tǒng)，它不會(huì)受到海域的限制，定位極其精準(zhǔn)，投入比較簡(jiǎn)單，具有較強(qiáng)的靈活性，可操作性等優(yōu)點(diǎn)。

3.隔水管系統(tǒng)

在深海石油鉆井開(kāi)采中，海浪等因素會(huì)對(duì)鉆井船完成很大的壓強(qiáng)和破壞，所以一定要使鉆井船的質(zhì)量小，這樣所受到的破壞也會(huì)跟著變的小。隔水管系統(tǒng)作為鉆井船的一部分，也是需要減小質(zhì)量的，但是由于傳統(tǒng)的設(shè)備需要在外面套上保護(hù)層，所以總會(huì)質(zhì)量不好縮減。浮力塊的材料是用一種化學(xué)材料組合而成，材料之間容易進(jìn)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(tǒng)已經(jīng)不能承擔(dān)起這么高強(qiáng)度的負(fù)荷，而且隨著長(zhǎng)度的增加，質(zhì)量不斷增加，鉆井船以逐漸不能承受它所帶來(lái)的重量，而更新鉆井船更會(huì)使成本的增加，為此我們必須努力改變這一現(xiàn)狀，找到一種相對(duì)更安全，更方便，更實(shí)惠的材料作為代替，未來(lái)的深海石油隔水管必須具備以下條件，第一，材質(zhì)輕。第二，價(jià)格低。第三，方便快捷，便于水下作業(yè)。

結(jié)束語(yǔ)

深海石油鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀還面臨著非常多的挑戰(zhàn)和困難，面對(duì)這些挑戰(zhàn)與困難，我們應(yīng)該本著勇敢的精神去探索去開(kāi)發(fā)，在此同時(shí)，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的面前，我們也應(yīng)該注重保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境。關(guān)于深海石油鉆井技術(shù)的發(fā)展，就我國(guó)來(lái)說(shuō)，我們國(guó)家與其它國(guó)家的發(fā)展還是有很大的差距的，如何發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)，關(guān)乎著我國(guó)未來(lái)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。吸收外國(guó)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本國(guó)海洋地域環(huán)境，形成適合本國(guó)深水油氣鉆探的技術(shù)系統(tǒng)，為我國(guó)深海石油開(kāi)采提供強(qiáng)有力的保障和基礎(chǔ)。

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（作者單位：長(zhǎng)城鉆探工程公司鉆井一公司新技術(shù)推廣中心遼寧）