孫寶江

(中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院，山東青島 266580)

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北極深水鉆井關(guān)鍵裝備及發(fā)展展望

孫寶江

(中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院，山東青島 266580)

隨著國(guó)際常規(guī)油氣資源日漸枯竭和國(guó)際油價(jià)的日益攀升，越來(lái)越多的國(guó)家和石油公司開(kāi)始關(guān)注北極地區(qū)儲(chǔ)量豐富的油氣資源。我國(guó)的冷深海鉆井技術(shù)尚處于探索階段，了解北極深海鉆井技術(shù)進(jìn)展，對(duì)推動(dòng)我國(guó)海洋油氣鉆井技術(shù)進(jìn)步、保障能源供給安全具有重要的意義。北極深水油氣勘探面臨海洋環(huán)境惡劣、后勤保障困難、生態(tài)環(huán)境脆弱等難題，使北極深水油氣勘探困難重重。通過(guò)大量文獻(xiàn)調(diào)研和技術(shù)跟蹤，概述了國(guó)外北極深水鉆井關(guān)鍵裝備的主要進(jìn)展，并從極地破冰船、供給船、鉆井船、鉆井平臺(tái)、海冰控制系統(tǒng)、低溫鉆機(jī)等方面，對(duì)北極深水油氣鉆探的關(guān)鍵裝備進(jìn)行了介紹，對(duì)北極深水鉆井技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析，提出了一些探索性的觀點(diǎn)和建議。

北極 深水鉆井 鉆井裝備 發(fā)展趨勢(shì)

2009年美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的調(diào)查資料顯示，北極地區(qū)原油儲(chǔ)量約120×108m3(800億桶)，天然氣儲(chǔ)量47×1014m3，分別占全球尚未開(kāi)發(fā)石油和天然氣儲(chǔ)量的13％和30％[1]。據(jù)俄羅斯等國(guó)的調(diào)查資料，北極地區(qū)原油儲(chǔ)量約為400×108m3(2 500億桶)，相當(dāng)于目前全球探明原油儲(chǔ)量的25％，天然氣儲(chǔ)量約為80×1012m3，占全球天然氣儲(chǔ)量的41％。這些油氣儲(chǔ)量的84％都在海底，僅阿拉斯加海域油氣儲(chǔ)量就可能占總儲(chǔ)量的20％[2]。

在國(guó)際油價(jià)日益攀升、原油供給鏈條日顯脆弱的今天，越來(lái)越多的國(guó)家和石油公司開(kāi)始把目光投向北極地區(qū)。科學(xué)與工程技術(shù)的不斷發(fā)展、北極冰川的不斷消融，使北極油氣開(kāi)采變成可能，并逐漸成為油氣勘探開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。俄羅斯政府已經(jīng)對(duì)北極地區(qū)油氣資源開(kāi)發(fā)工作進(jìn)行了部署，荷蘭皇家殼牌、英荷能源集團(tuán)、?？松梨谑偷葒?guó)際能源公司，也紛紛游說(shuō)各自政府，爭(zhēng)取為北極油氣開(kāi)發(fā)提供資金、技術(shù)和政策支持。挪威國(guó)家石油公司Statoil與俄羅斯石油公司Rosneft簽署合約，共同開(kāi)發(fā)北極周圍海域油氣資源[3]。?？松梨谑凸九c俄羅斯石油公司達(dá)成協(xié)議，攜手勘探北極圈邊?？Ｊ唾Y源[4]。

然而，由于北極地區(qū)氣溫低、暴風(fēng)雪多、位置偏遠(yuǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施匱乏、缺乏海洋環(huán)境數(shù)據(jù)、生態(tài)環(huán)境敏感，使在該地區(qū)鉆井困難重重[5-6]。筆者通過(guò)調(diào)研大量文獻(xiàn)，總結(jié)了北極深水鉆井面臨的挑戰(zhàn)及關(guān)鍵技術(shù)，并分析了北極深水鉆井技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，以期為我國(guó)深海鉆井技術(shù)的發(fā)展提供借鑒。

1 北極深海油氣鉆探主要難題

相比于常規(guī)深水鉆井，北極深水鉆井面臨的技術(shù)難題更多。例如，北極的海洋環(huán)境不同于低緯度地區(qū)的海洋環(huán)境，需要克服航線長(zhǎng)、成本高的后勤保障，易破壞、難恢復(fù)的生態(tài)環(huán)境以及其他問(wèn)題。

1.1 惡劣的海洋環(huán)境

北極氣候寒冷，冬季始于十一月，歷時(shí)半年之久，溫度為-20～-40 ℃，八月份的平均氣溫最高也僅有-8 ℃[7]。 所以，在北極進(jìn)行鉆井作業(yè)首先要做好防寒措施以保證人員的生命安全；其次，嚴(yán)寒會(huì)使鉆井平臺(tái)操作困難、鉆機(jī)設(shè)備難以安全承載和正常運(yùn)轉(zhuǎn)、鉆井管柱容易產(chǎn)生脆性破壞[8-10]。

由于格陵蘭島、北美及歐亞大陸北部冬季的冷高壓，北冰洋海域時(shí)常會(huì)出現(xiàn)猛烈的暴風(fēng)雪[7]，北極冬季沿岸的平均風(fēng)速達(dá)到10 m/s。 這有可能引起鉆井船的移位，導(dǎo)致隔水管發(fā)生變形和渦激振動(dòng)，因此對(duì)其疲勞強(qiáng)度提出了更高的要求[11]。

浮冰對(duì)鉆井作業(yè)的時(shí)間及鉆井平臺(tái)的抗載強(qiáng)度有限制并提出了很高的要求，而且浮冰的影響范圍很廣，北極大部分海域的開(kāi)放水域時(shí)間在很大程度上都受到浮冰的影響。北極地區(qū)海冰面積和范圍均具有明顯的季節(jié)變化，冬季平均海冰面積為夏季的2倍[12]，浮冰一般在六月中旬到七月上旬融化。在夏季，鉆井作業(yè)經(jīng)常會(huì)因多年積冰而中斷。新冰通常在十月開(kāi)始形成，需要破冰船來(lái)輔助作業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，北極地區(qū)全年可鉆井時(shí)間有85～150 d，平均作業(yè)時(shí)間為100 d，由于天氣變化等的影響，有效作業(yè)時(shí)間又會(huì)縮短至約87 d[13-14]。

1.2 艱難的后勤保障

北極地方偏遠(yuǎn)，人跡罕至，缺少基礎(chǔ)設(shè)施。大型設(shè)備難以運(yùn)輸，后勤保障困難。后勤保障出現(xiàn)問(wèn)題付出的代價(jià)將遠(yuǎn)高于其他任何地方，可能導(dǎo)致鉆井工期大大延長(zhǎng)甚至鉆完井工程失敗[8]。鉆井平臺(tái)的甲板面積有限，進(jìn)行重新補(bǔ)充的花費(fèi)(租賃工具、管道、鉆井液、水泥和備用部分)很大，該問(wèn)題在冬季顯得格外突出，因?yàn)榕c最近碼頭的距離也會(huì)非常遠(yuǎn)。因此，在比較偏遠(yuǎn)的Beaufort 海域的大陸架上部署鉆井船比部署半潛式鉆井平臺(tái)進(jìn)行油氣勘探更為有利[15]。所以，北極深海鉆井在進(jìn)行鉆井設(shè)計(jì)時(shí)必須高度重視后勤保障，充分認(rèn)識(shí)其影響因素并制定相應(yīng)的解決方案，以保證鉆井作業(yè)的順利完成。

1.3 脆弱的生態(tài)環(huán)境

低溫條件下生態(tài)環(huán)境遭污染后恢復(fù)緩慢，加上北極地區(qū)高度季節(jié)性生態(tài)環(huán)境的影響，北極的生態(tài)環(huán)境極易因人類的油氣勘探和開(kāi)發(fā)活動(dòng)而遭到破壞。尤其是原油泄漏對(duì)北極地區(qū)造成的危害巨大：一是北極地區(qū)海平面下存在冰山的海域，如泄露原油則清潔工作十分困難；二是原油泄漏可能會(huì)導(dǎo)致大量生物死亡，并對(duì)該地區(qū)的人口和生態(tài)環(huán)境造成長(zhǎng)期污染，其影響甚至?xí)掷m(xù)數(shù)十年[16]。

在墨西哥灣溢油事件發(fā)生后，深水鉆井中溢油的應(yīng)對(duì)方法開(kāi)始成為一個(gè)十分受關(guān)注的問(wèn)題。北極深海鉆井中，傳統(tǒng)的防原油泄漏技術(shù)(如建設(shè)防油柵)，在厚實(shí)冰層中難以實(shí)現(xiàn)。風(fēng)浪會(huì)將厚厚的浮油打散，油濺入碎冰塊中與冰一起移動(dòng)，給浮油定位與清潔帶來(lái)困難[17]。同時(shí)北極冬季缺少光照，氣候嚴(yán)寒，石油也可能會(huì)被封存在海洋冰層里，這意味著泄漏的石油被環(huán)境稀釋和降解需要經(jīng)歷更長(zhǎng)時(shí)間。

1.4 其他問(wèn)題

與其他海域一樣，北極深海鉆井也存在海底淺層欠壓實(shí)、安全密度窗口窄、井壁不穩(wěn)定、遇到淺層氣易形成天然氣水合物等一系列問(wèn)題，如果不引起足夠的重視，容易導(dǎo)致井壁坍塌、井漏等井下故障的發(fā)生。

由于氣候和設(shè)備的限制，北極海域油氣勘探還處于初級(jí)階段，鉆井液及水泥漿等需要適應(yīng)北極寒冷的氣候并滿足由此帶來(lái)的使用上的限制條件。據(jù)估計(jì)，北極地區(qū)每桶原油的生產(chǎn)成本約為中東地區(qū)的十倍，因而需要投入大量的資金，并且北極深海鉆井配套技術(shù)尚不完善[1]。這導(dǎo)致北極地區(qū)的鉆井作業(yè)面臨更高的風(fēng)險(xiǎn)。

2 北極深海鉆井關(guān)鍵裝備

2.1 破冰船

破冰船是一種專門用于冰面上開(kāi)辟航道的特種船舶。其主要特點(diǎn)是船體寬(縱向短，橫向?qū)?、船殼厚、功率大，且船體各區(qū)域設(shè)有不同的壓水艙，動(dòng)力多采用對(duì)稱的多軸、多螺旋槳配置。破冰船是北極深水區(qū)域鉆井作業(yè)的保障，鉆井過(guò)程中需要有破冰船破冰并且清除浮冰。目前，全球破冰船隊(duì)中，功率超過(guò)7 350 kW的破冰船有50艘，多數(shù)在波羅的海作業(yè)。俄羅斯擁有最大的破冰船隊(duì)，其中包括7艘核動(dòng)力破冰船。芬蘭、加拿大和瑞典各有6～7艘破冰船，美國(guó)擁有4艘，日本、德國(guó)、阿根廷、澳大利亞、挪威和荷蘭各有1～3艘。俄羅斯和美國(guó)均擁有推進(jìn)功率大于22 000 kW的破冰船[18]。目前世界上最大的核動(dòng)力破冰船是俄羅斯的“50 years of Victory”號(hào)，該船推進(jìn)系統(tǒng)采用2個(gè)核反應(yīng)堆，功率達(dá)到55 125 kW；船長(zhǎng)159 m，寬30 m；吃水11.08 m，在無(wú)冰水域的最高航速為21.4 kn，排水量為25 000 t；該船的冰帶寬度為5 m，采用不銹鋼材料建造，破冰能力可以達(dá)到2.5 m[19]。2012年3月，美國(guó)Edison Chouest 海洋公司向Shell公司交付了新建的“M/V Aiviq”號(hào)北極破冰船，船長(zhǎng)110 m，額定最低作業(yè)溫度-40 ℃，可破碎厚0.9 m的海冰，該船被部署在阿拉斯加極地海域從事油氣鉆探活動(dòng)[5]。俄羅斯Krylov造船研究所計(jì)劃建造北極鉆井船，該船可在北極風(fēng)暴中航行，破冰能力可達(dá)1.5 m，并可在北極地區(qū)獨(dú)自作業(yè)長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月時(shí)間[6]。中國(guó)目前的“雪龍”號(hào)極地科考船只相當(dāng)于俄羅斯最高級(jí)的抗冰船，還不是真正意義上的破冰船。

2.2 極地供給船

后勤保障對(duì)于北極地區(qū)鉆井作業(yè)的順利進(jìn)行至關(guān)重要，而極地供給船是確保后勤保障的關(guān)鍵。首先，由于全年可鉆井時(shí)間短，鉆探成本高，需要保證鉆井裝置物資的持續(xù)供應(yīng)以實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)的連續(xù)進(jìn)行；其次，由于供給船要穿越冰區(qū)，這就對(duì)供給船的抗載強(qiáng)度、破冰能力等性能提出了更高的要求。從公開(kāi)發(fā)表的資料來(lái)看，現(xiàn)有的極地供給船類型很少，具有代表性的是AARC(阿克爾北極技術(shù)公司)開(kāi)發(fā)的“ARC105”型破冰平臺(tái)供應(yīng)船，主要用于為海洋平臺(tái)和鉆井船提供物資及設(shè)備，進(jìn)行破冰/冰區(qū)管理作業(yè)，具備初步的防火和救援能力，為海洋結(jié)構(gòu)物的安裝提供救援和守護(hù)服務(wù)。該船具備較佳的破冰能力和冰區(qū)管理能力，船尾破冰能力分別為1.8 m/kn、1.6 m/3kn、0.9 m/7kn，船首破冰能力分別為1.2 m/3kn、0.6 m/8kn，具備在厚度達(dá)12 m的碎冰環(huán)境中連續(xù)航行的能力。該船采用環(huán)保型設(shè)計(jì)，船殼附近不設(shè)置油艙，船員生活環(huán)境的舒適性和安全性好，6名船員均擁有獨(dú)立單間，7個(gè)客艙最多可以容納12人，噪聲和振動(dòng)設(shè)計(jì)等方面均執(zhí)行DNV標(biāo)準(zhǔn)[19]。

2.3 海冰控制系統(tǒng)

在北極海域鉆井，鉆井平臺(tái)(鉆井船)需要在溫度低于0 ℃的惡劣天氣以及在浮冰和冰山的沖擊下能保持其方位[20]，因此，通常應(yīng)用海冰控制系統(tǒng)來(lái)控制其附近約1.6 km的冰川和冰山。圖1為一個(gè)整套的海冰控制系統(tǒng)[15]，在鉆井平臺(tái)上游1.6～5.0 km處布置1～2艘破冰船(具體是1艘還是2艘，根據(jù)海冰嚴(yán)重程度和工程大小確定)進(jìn)行巡航，采用多種技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)海冰移動(dòng)情況，包括人工觀察、直升機(jī)勘測(cè)、機(jī)載雷達(dá)和衛(wèi)星成像等。一旦發(fā)現(xiàn)海冰對(duì)鉆井平臺(tái)(鉆井船)有威脅，1艘破冰船便會(huì)破碎大塊冰川；另2艘較小但靈活性強(qiáng)的破冰船及時(shí)破碎流向鉆井平臺(tái)(鉆井船)方向的小冰川；如有必要可以使用一些較小船只拖曳冰山。這樣，整套海冰控制系統(tǒng)就可以將浮冰對(duì)鉆井平臺(tái)(鉆井船)的威脅降至最低。最后，如果冰情嚴(yán)重而難以控制，需斷開(kāi)隔水管與防噴器的連接，收回鉆柱，迅速撤離。

圖1 北極海域海冰控制解決方案Fig.1 Ice management and control scheme in Arctic Sea

2.4 極地鉆井船和鉆井平臺(tái)

在選擇北極海域鉆井裝置時(shí)，必須要盡可能地將所有困難和極端環(huán)境參數(shù)考慮在內(nèi)，最基本的參數(shù)是水深、海洋氣象、環(huán)境條件和作業(yè)時(shí)間。其次，要充分考慮作業(yè)區(qū)域海冰的影響，比如主要的冰特征(岸冰，極地冰，冰山，浮冰)和冰的漂流速度。根據(jù)這些參數(shù)來(lái)選擇鉆井裝置、海冰控制系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、鉆井裝置組件，比如舉升系統(tǒng)和水下設(shè)備、耐寒材料等，以確保鉆井裝置的可靠性和完整性[15-21]。

圖2為3類(分別標(biāo)示為①、②和③)用于北極深海環(huán)境下的鉆井裝置：前2種是具有防冰裝置的鉆井船和半潛式鉆井平臺(tái);后1種是概念設(shè)計(jì)，可全年工作的圓形鉆井平臺(tái)。在一般深水區(qū)域，半潛式鉆井平臺(tái)由于其穩(wěn)定性好被廣泛應(yīng)用，而在有浮冰和冰脊存在的北極海域中,鉆井船因?yàn)榧装宄休d能力大受到作業(yè)者的青睞。同時(shí)，由于船舶甲板面積大，供應(yīng)成本低，使鉆井船可以遠(yuǎn)離補(bǔ)給碼頭進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)然，鉆井船的船體結(jié)構(gòu)要能夠攜帶大量燃料、設(shè)備、鉆井液、備件，以保證自給自足。③號(hào)是圓形鉆井平臺(tái),目前處于概念設(shè)計(jì)階段，圓形的船體設(shè)計(jì)可提高抵抗冰荷載的能力，同時(shí)其內(nèi)部空間還可用來(lái)儲(chǔ)油。

圖2 北極深水鉆井裝置特點(diǎn)比較Fig.2 Comparison of deep water drilling equipment for Arctic

世界上第一艘冰區(qū)超深水鉆井船為韓國(guó)三星重工建造的“Stena DRILLMAX ICE”號(hào)，造價(jià)11.5億美元，設(shè)計(jì)作業(yè)水深3 000 m，最大鉆井深度10 000 m。該船長(zhǎng)228 m，寬42 m，高19 m，排水量9.7×104t，可以在-40 ℃的溫度、16 m的海浪和41 m/s的海風(fēng)環(huán)境下作業(yè)，配備動(dòng)力定位系統(tǒng)，采用了雙井架。GustoMSC公司在20世紀(jì)70年代就開(kāi)發(fā)了可以在冰區(qū)作業(yè)的“Pelican”級(jí)鉆井船，該公司最近開(kāi)發(fā)的“PRD 12000冰區(qū)”型鉆井船適合在北極航行和作業(yè)，滿足 ICE-05 船級(jí)符號(hào)要求。新加坡吉寶船廠為Frontier 鉆井公司和殼牌公司總裝的2艘“Bully”級(jí)鉆井船就采用了“PRD 12 000冰區(qū)”型設(shè)計(jì)方案，首艘船“Bully 1”號(hào)于2010年交付。此外，大宇造船與海洋工程公司目前正在開(kāi)發(fā)能夠在北極作業(yè)的鉆井船。該船采用球鼻艏設(shè)計(jì)，適合在無(wú)冰水域和薄冰區(qū)域航行；船尾采用加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，以適于厚冰區(qū)域操作。該船安裝有2個(gè)Azipod裝置和4個(gè)可收縮方位推進(jìn)器，以提高船舶操作和動(dòng)力定位能力。該船的作業(yè)環(huán)境為0.5～1.5 m厚冰區(qū)，在薄冰區(qū)域的穿透度為90％以上，在厚冰區(qū)域的穿透度為50％[19]。

2.5 極地低溫鉆機(jī)

低溫鉆機(jī)是一種能在極低溫度環(huán)境下工作的鉆機(jī)，與常規(guī)鉆機(jī)相同，低溫鉆機(jī)也是由井架、底座、動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、起升系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)以及液、氣、電控制系統(tǒng)等組成的，除通用的外購(gòu)件外，其余部件如井架、底座、起升系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)等，主要用金屬材料制造而成，主要包括鑄鋼件、結(jié)構(gòu)件和軸類件[22]。由于北極地處高緯度，氣候嚴(yán)寒，因此鉆機(jī)在布局時(shí)應(yīng)盡可能減少熱量損失，采用集中供熱，對(duì)于需要保溫的裝置緊密布置，以減少熱量損失。選擇鉆機(jī)材料時(shí)要能保證鉆機(jī)在低溫環(huán)境下的工作，同時(shí)為了降低成本，露天工作的設(shè)備，如井架、底座和天車等，采用耐低溫材料；有保溫措施的部件，如后臺(tái)、固控等采用常用材料；鉆機(jī)搬遷、安裝拆卸過(guò)程中由于吊裝和井架起升中受力較大的部件采用低溫材料。研究表明，Q345E級(jí)鋼在常溫、0 ℃和-20 ℃溫度下的縱向沖擊功均超過(guò)60 J，-40 ℃以下的沖擊功不低于40 J，冷脆轉(zhuǎn)化溫度不低于-60 ℃，其力學(xué)性能、化學(xué)成分等完全滿足前蘇聯(lián)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦的井架用C345鋼的性能要求。因此，對(duì)于井架的主要部件選用Q345E鋼[23]。我國(guó)南陽(yáng)二機(jī)集團(tuán)作為研制石油鉆采裝備的骨干企業(yè)，在國(guó)內(nèi)率先進(jìn)行了低溫材料的研制和應(yīng)用，2005年以來(lái)該公司先后研制出能夠滿足-45 ℃高寒地區(qū)鉆井作業(yè)要求的1 000～5 000 m系列低溫鉆機(jī)，產(chǎn)品批量出口俄羅斯和加拿大等國(guó)[24]。

3 北極深海鉆探工程進(jìn)展

作為全球最大的能源企業(yè)之一，殼牌公司一直在努力推動(dòng)北極海域的石油鉆探工作。截至2012年，殼牌公司在北極海上的鉆探作業(yè)已經(jīng)進(jìn)行了7年并耗資40多億美元，還要面對(duì)阿拉斯加土著人的反對(duì)、環(huán)保團(tuán)體的抗議以及墨西哥灣漏油事件帶來(lái)的巨大壓力。2012年7月初，殼牌公司的“Kulluk”鉆井船駛向阿拉斯加北極地區(qū)，計(jì)劃在Beaufort海的一個(gè)海域(距離阿拉斯加州海岸大約32 km)鉆2口探井，在Chukchi海的一個(gè)海域(距離阿拉斯加州海岸大約112 km)鉆3口探井。其主要目的是對(duì)這2個(gè)區(qū)域做進(jìn)一步的勘探和研究，而不是開(kāi)采石油[25]。2013年1月1號(hào)，該鉆井船在拖航中遭遇風(fēng)暴，船體和設(shè)備受到損壞，不得不返回船塢整修。2013年2月12日，殼牌公司宣布暫停北極石油勘探鉆井活動(dòng)[26]。

4 發(fā)展趨勢(shì)與展望

北極的環(huán)境特點(diǎn)是氣候嚴(yán)寒，冰層厚，可鉆井時(shí)間短(每年只有三四個(gè)月時(shí)間)，油氣鉆探的主要瓶頸是裝備系統(tǒng)。研究分析認(rèn)為，北極鉆井裝備的發(fā)展趨勢(shì)主要有：1)基于裝備運(yùn)行和人員安全考慮，船載鉆井裝備及操作區(qū)趨向于采用全封閉設(shè)計(jì)；2)基于最大限度降低北極海域流冰對(duì)鉆井裝備帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，鉆井船和隔水管系統(tǒng)需有較強(qiáng)的抵抗暴風(fēng)雪和冰荷載的能力； 3)基于自動(dòng)化安全控制和運(yùn)輸及模塊化裝備高效安裝考慮，鉆井裝備趨于采用輕質(zhì)耐低溫的新型材料制造；4)基于延長(zhǎng)每年在北極的作業(yè)期和增加冰期的活動(dòng)能力考慮，需研發(fā)破冰能力強(qiáng)的鉆井破冰船和供給船；5)為了降低惡劣環(huán)境的影響，海底鉆機(jī)的研制與應(yīng)用也可能是北極海水鉆井的發(fā)展方向。

我國(guó)的石油消費(fèi)位居世界前列，進(jìn)口依賴程度達(dá)到50％以上，因此，北極油氣資源對(duì)我國(guó)的重要意義不言而喻。所以我國(guó)應(yīng)重視跟蹤北極地區(qū)油氣勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)展，加強(qiáng)抗冰船舶的設(shè)計(jì)和研發(fā)力度，研究冰區(qū)航行和作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，為在北極海域進(jìn)行油氣勘探做好準(zhǔn)備。我國(guó)石油企業(yè)應(yīng)尋求與世界大型石油公司的合作機(jī)會(huì)，通過(guò)注資、技術(shù)入股、設(shè)備出口等方式積極參與北極油氣資源的勘探開(kāi)發(fā)。

隨著新材料、制造技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊和氣象科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，及鉆井作業(yè)的機(jī)械化、自動(dòng)化和信息化程度不斷提高，鉆機(jī)作業(yè)將實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，鉆井效率與成功率極大提高，并將惡劣氣候?qū)︺@井作業(yè)的不利影響降至最低，從而逐步提高北極深海鉆探生產(chǎn)的安全性。北極深海的石油天然氣開(kāi)采一定會(huì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)成為可能。

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ProgressandProspectofKeyEquipmentsforArcticDeepwaterDrilling

SunBaojiang

(SchoolofPetroleumEngineering,ChinaUniversityofPetroleum(Huadong)，Qingdao，Shandong，266580，China)

With the depletion of conventional oil and gas resources and the increase of oil prices,more and more countries and oil companies begin to pay attention to the Arctic area for its rich oil and gas resouces.Cold deepwater drilling technology in China is now in the exploratory stage,it is very important to know the advancement in Arctic drilling,which can promote technological advancement in deepwater drilling and ensure the safety and security of energy supply in China.But it is very difficult to realize drilling in Arctic due to the harsh marine environment,a remote location with difficult logistics,and sensitive ecological environment.Through investigation and extensive review of literatures,this paper summarized the progress of key technologies and equipment in Arctic deepwater drilling,including icebreaker,store ship,drilling ship,drilling platform,ice management system and low temperature drilling rig,etc.Some tentative viewpoints and suggestions were proposed in Arctic deepwater drilling technologies.

Arctic；deepwater drilling；drilling equipment；development trend

2013-04-23；改回日期2013-05-17。

孫寶江(1963—)，男，山東高青人，1985年畢業(yè)于華東石油學(xué)院鉆井工程專業(yè)，1999年獲北京大學(xué)流體力學(xué)專業(yè)博士學(xué)位，教授，博士生導(dǎo)師，教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授，主要從事海洋石油工程、油氣井流體力學(xué)與工程領(lǐng)域的研究工作。

聯(lián)系方式：(0532)86983017，sunbj1128@126.com。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)子課題“深水鉆井水力學(xué)及井控關(guān)鍵技術(shù)”(編號(hào)：2011ZX05026-001-02)、教育部“長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃”項(xiàng)目“海洋油氣井鉆完井理論與工程”(編號(hào)： IRT1086)及中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目“海洋油氣鉆探中的安全保障基礎(chǔ)問(wèn)題研究 ”(編號(hào)：13CX05006A)聯(lián)合資助。

10.3969/j.issn.1001-0890.2013.03.002

TE52

A

1001-0890(2013)03-0007-06

[編輯 陳會(huì)年]