現(xiàn)代石油鉆井裝備的特點及發(fā)展方向

李辰旭

摘? 要：石油作為重要的戰(zhàn)略儲備資源，在許多行業(yè)領域中都有著非常重要的應用。該文針對現(xiàn)代石油鉆井流程進行分析，結(jié)合現(xiàn)代石油鉆井裝備的特點，包括資金損耗量大、技術(shù)密集性強、工作環(huán)境較差、危險系數(shù)較高、環(huán)境污染性強等，通過分析標準化、大型化、自動化、智能化、經(jīng)濟性等發(fā)展方向，目的在于提高現(xiàn)代石油鉆井裝備的發(fā)展速度，促進行業(yè)經(jīng)濟的健康發(fā)展。

關鍵詞：現(xiàn)代石油鉆井裝備? 工作環(huán)境? 危險系數(shù)? 環(huán)境污染性

中圖分類號：TE928 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）06（a）-0076-02

目前，在實際應用過程中，鉆井設備作為主要的生產(chǎn)活動運行載體，其工作質(zhì)量也將直接影響到石油的開采效率。明確鉆井設備特點對于提高鉆井過程的穩(wěn)定性有著積極的作用。

1? 現(xiàn)代石油鉆井流程分析

在石油鉆井過程中，其主要應用步驟如下：第一，進行科學性的鉆井設計，鉆井設計方案的科學性也將直接影響到鉆井成本的投入及鉆井效率。在具體應用過程中，需要做好相應的數(shù)據(jù)采集工作，根據(jù)采集到的相關數(shù)據(jù)信息，制定科學性的鉆井方案，其內(nèi)容包括鉆井深度、勘探井位置、鉆井設備參數(shù)等[1]。第二，做好鉆前工程，在正式開展鉆井操作時，需要對鉆區(qū)進行基本處理，若區(qū)域位于海洋，則需要搭建合理鉆井平臺，結(jié)合海洋沖擊力變化情況，調(diào)整相應的參數(shù)信息。若區(qū)域位于陸地上，需要做好鉆區(qū)平整工作，搭建作業(yè)平臺，為后續(xù)工作的開展奠定基礎。第三，進行鉆井操作，在鉆機鉆進的過程中，應嚴格按照相應的操作規(guī)范進行鉆井操作，同時還需要制訂相應的應急處理方案，如遇到卡鉆、斷鉆等突發(fā)事故時，應及時進行處理，縮短故障的處理間隔。第四，固井與完井，完成上述操作之后，開始在鉆取的通道上進行水泥澆筑，同時做好相應的加固操作，提高鉆井的實用價值[2]。

2? 現(xiàn)代石油鉆井裝備的特點

2.1 資金損耗量大

石油勘探開發(fā)是一項資金損耗量大的投資工程。鉆井費用高主要表現(xiàn)為：沙漠鉆井每米成本約8000元;海洋鉆井約6700元;陸地鉆井超過1000元。沙漠地區(qū)鉆井停工一天損失15萬元;海洋地區(qū)半潛式鉆井船停工一天損失5～15萬美元[3]。沙漠地區(qū)運輸費用是陸地的7～8倍。沙漠地區(qū)維持工作，每月每人費用約1萬元。采油耗電量大主要表現(xiàn)為：開采每噸石油耗電量世界最高水平為523MJ/h，我國為1818MJ/h;采氣處理每l000m，耗電量世界最高水平為523MJ/h，我國為1196.5MJ/h;各油田每噸石油綜合耗電量世界最高水平為3kWh，我國為120～170kWh[4]。

2.2 技術(shù)密集性強

海洋、沙漠和極地等地區(qū)使用的現(xiàn)代石油鉆采裝備，采用了許多先進技術(shù)和先進裝備，配套完善齊全，具有在野外獨立進行鉆井和采油的能力以及自救能力，是一種涉及范圍較廣的系統(tǒng)工程。例如鉆井船動力定位系統(tǒng)、導航、通信系統(tǒng)、海底技術(shù)、防浮冰等各種先進技術(shù)與裝備等[4]。

2.3 工作環(huán)境較差

相比于其他工程的施工環(huán)境，石油鉆井設備的工作環(huán)境非常差。在沙漠地區(qū)進行鉆井活動時，遇到的主要環(huán)境問題為沙漠區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較脆弱，主要結(jié)構(gòu)為流砂層，而且該地層結(jié)構(gòu)厚度較大，顆粒的承壓情況較差，據(jù)相關數(shù)據(jù)信息顯示，結(jié)構(gòu)平板比壓在1.0×105Pa左右，而結(jié)構(gòu)的裙板比壓在1.3×105Pa。同時沙漠區(qū)域的氣候條件非常惡劣，晝夜溫差超過40℃。在寒冷的冬季，區(qū)域的溫度基本維持在-40℃左右，而在夏季來臨時，其溫度則保持在40℃左右，加上沙塵暴天氣、干旱缺水等情況，會干擾到區(qū)域鉆井作業(yè)的正常進行。在海洋區(qū)域開展鉆井活動時，其面臨的主要問題便是大海的侵蝕，包括大風、海浪、海流，若位于高緯度區(qū)域，還會面臨著海冰的威脅，并且在惡劣條件下，運輸?shù)谋憷暂^差，制約了鉆井工作的開展速度。

2.4 危險系數(shù)較高

在鉆井裝備工作過程中，常見的安全事故有井涌、井噴、火災等，井涌和井噴對于鉆井裝備的威脅性相對較低，不過這兩種情況的出現(xiàn)會給企業(yè)造成嚴重的經(jīng)濟影響，影響到企業(yè)的經(jīng)濟效益。石油也屬于可燃性液體，并且石油在開采過程中，還會有衍生物天然氣的存在，一旦發(fā)生火災，輕則破壞鉆井設備，重則會引起爆炸事故，威脅到施工人員的操作安全性。

2.5 環(huán)境污染性強

石油本身不屬于純凈物，而是以混合物的形式存在，在實際開采過程中，會有鉆井液、天然氣、混合液體等衍生物質(zhì)的存在，如果不能對其進行合理處置，那么也將直接對周圍環(huán)境造成嚴重的污染。相比于陸地上，海洋開采過程的控制要求更加嚴格，一旦發(fā)生石油泄漏或其他污染物泄漏的情況，在短時間內(nèi)污染便會在海洋中擴散，威脅到整個海洋生態(tài)環(huán)境。

3? 現(xiàn)代石油鉆井裝備的發(fā)展方向

3.1 標準化

目前在石油鉆井操作過程中，所采用的作業(yè)模式為API標準，在該標準內(nèi)容中明確指出了鉆井設備的應用步驟、應用質(zhì)量要求、問題出現(xiàn)后的應急處理等，這也意味著鉆井裝備的應用也在趨向于標準化作業(yè)，與之相匹配的相應裝備也會呈現(xiàn)出標準化發(fā)展，使其更加貼合實際作業(yè)環(huán)境，提高工程作業(yè)效率。

3.2 大型化

在科學技術(shù)快速發(fā)展的過程中，石油鉆井開采技術(shù)也在不斷成熟，這也在很大程度上加快了工程的推進速度。與此同時，為了提高鉆井裝備的工作效率，設備體積也開始趨向于大型化發(fā)展，而且其組成結(jié)構(gòu)也變得更加復雜，相對應的也會增加了裝備應用過程的管理難度。

3.3 自動化

目前我國大部分生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了自動化轉(zhuǎn)型，相比于傳統(tǒng)人工操作，自動化操作的容錯率更低，工作效率更高。鉆井裝備作為重要的石油開采結(jié)構(gòu)，也需要進行自動化轉(zhuǎn)型，這樣也提升了裝備的環(huán)境適應能力，并且根據(jù)在裝備中設計的相關參數(shù)，可以確定具體的預警范圍，在數(shù)據(jù)觸及到紅線區(qū)域后，系統(tǒng)會自動發(fā)出預警信息，提醒相關人員進行及時處理，從而提高整個結(jié)構(gòu)應用的可靠性。

3.4 智能化

智能化作為自動化的下一發(fā)展階段，相比于自動化結(jié)構(gòu)，智能化鉆井裝備的靈活性更強，可以結(jié)合相關數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)裝備運行狀態(tài)的動態(tài)調(diào)整。而且在具體應用過程中，智能化裝備對于問題的處理效率更高，而且可以減少設備維護頻次，提高企業(yè)的經(jīng)濟利潤。

3.5 經(jīng)濟性

由于鉆井設備所處區(qū)域的工作環(huán)境條件相對惡劣，這也會大幅度縮減設備的使用壽命，降低裝備的經(jīng)濟使用價值。隨著技術(shù)的不斷成熟，鉆井裝備的生產(chǎn)成本也在不斷降低，同時維護體系的成熟也會延長裝備的使用壽命，從而提高裝備的經(jīng)濟性。

4? 結(jié)語

綜上所述，石油作為重要的物資儲備資源，在各個行業(yè)領域中都有著非常良好的應用。鉆井設備作為開展石油生產(chǎn)活動的重要結(jié)構(gòu)，具備危險性高、運行成本大等特點，結(jié)合設備特點制定可靠的鉆井方案，對于加快工程施工速度有著積極的促進作用。

參考文獻

[1] 呂小青.深海石油鉆井裝備發(fā)展史及發(fā)展趨勢分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2019（18）：108.

[2] 李飛.關于海洋石油鉆井裝備技術(shù)的研究[J].中國石油石化，2018（S1）：66.

[3] 李國勇.國內(nèi)海洋石油鉆井裝備現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].新技術(shù)新工藝，2018（7）：40-42.

[4] 張連山.論現(xiàn)代石油鉆采裝備的特點及發(fā)展方向[J].鉆采工藝，2016（6）：99-102，106.