王曉東(中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司生產(chǎn)作業(yè)部)

海洋石油鉆井機(jī)械及工具的現(xiàn)代技術(shù)觀察

王曉東(中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司生產(chǎn)作業(yè)部)

海洋石油鉆井事業(yè)是我國(guó)重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，想要促進(jìn)其全面、穩(wěn)固的發(fā)展，就要對(duì)相關(guān)作業(yè)設(shè)備以及技術(shù)進(jìn)行全面了解并以此為進(jìn)出展開(kāi)更加深入性的研究。本文重點(diǎn)講述了目前我國(guó)海洋石油鉆井機(jī)械以及工具的現(xiàn)代技術(shù)，以備相關(guān)認(rèn)識(shí)參考。

海洋石油；鉆井平臺(tái)；機(jī)械；工具；現(xiàn)代化

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)海洋石油鉆井機(jī)械及工具也不斷向現(xiàn)代化發(fā)展，可是和發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大的發(fā)展空間，所以我們要深化自身的專業(yè)技能建設(shè)，從而促進(jìn)我國(guó)石油開(kāi)采事業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

1 我國(guó)海洋石油鉆井工具相關(guān)技術(shù)

(1)鉆井工具大體上被分為兩個(gè)類別，分別是井口和井下工具。井口工具主要負(fù)責(zé)起下與上卸鉆具，例如吊鉗、吊卡、卡瓦等。而吊鉗的作用主要是負(fù)責(zé)上、卸各種下井鉆具的絲扣。吊卡的作用則是懸掛、提升以及下放鉆柱。

(2)關(guān)于鉆井工具的介紹。它包括穩(wěn)定器、減震器、震擊器和鉆頭、鉆柱、井下動(dòng)力鉆具等等工具。在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，碎石工具是最為重要的工具之一，它大體上是由刮刀鉆頭、金剛石鉆頭和牙輪鉆頭組成。牙輪鉆頭主要包括鉆頭體 、牙爪 、牙輪、軸承 、水眼等部分。依據(jù)其構(gòu)成因素分為銑齒型和鑲齒型這兩種 ，依據(jù)軸承的結(jié)構(gòu)則被分為密封(或不密封)滾動(dòng)軸承及密封(或不密封)滑動(dòng)軸承這兩類，牙輪鉆頭的性能很強(qiáng)，可在在任何地層進(jìn)行作業(yè)，所以是現(xiàn)階段鉆井工作當(dāng)中應(yīng)用較多的工具；金剛石鉆頭在最開(kāi)始的時(shí)候僅僅被用在硬地層作業(yè)當(dāng)中，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，金剛鉆頭發(fā)展出了更多的品種，并且得到越加廣泛的應(yīng)用。采用這一工具的問(wèn)題就是造價(jià)較高，可是相比其他類型工具來(lái)講，它的使用時(shí)效相對(duì)也要長(zhǎng)很多，再加上得到科學(xué)方式的利用，相關(guān)工作效率也會(huì)有很大的提升；刮刀鉆頭的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)易，它的不足就是在進(jìn)行作業(yè)時(shí)由于扭矩過(guò)大，極易導(dǎo)致相接觸的其他工具損壞。伴隨著相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，刮刀鉆頭的研發(fā)方面也取得了較大的進(jìn)步，目前已經(jīng)可以將損壞工具的問(wèn)題大大減輕。鉆柱是從方鉆桿到鉆頭等所有部件總稱，包括鉆桿、鉆桿 、鉆鋌 、穩(wěn)定器接頭和其他相關(guān)部件，它的作用就是起下鉆頭并向鉆頭傳遞能量以及作業(yè)地點(diǎn)傳送井洗液等等[1]。

(3)井下作業(yè)動(dòng)力鉆具。它主要包括渦輪鉆具以及螺桿鉆具等。螺桿鉆具將當(dāng)中的高壓泥漿利用定、轉(zhuǎn)子通道，促使轉(zhuǎn)子于定子螺線通道當(dāng)中旋轉(zhuǎn)，并且產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的扭矩，從而帶動(dòng)其進(jìn)行作業(yè)。渦輪鉆具的工作原理是將高壓液濟(jì)帶過(guò)渦輪，進(jìn)而將液體能量轉(zhuǎn)換成中心軸上的機(jī)械能量，從而促進(jìn)鉆頭進(jìn)行作業(yè)。它是由大量以串聯(lián)形式存在的轉(zhuǎn)子以及定子等構(gòu)成的。

2 海洋石油鉆井機(jī)械技術(shù)

(1)海洋石油鉆井平臺(tái)。和陸地鉆井平臺(tái)比較而言，因?yàn)樵诘乩矸轿灰约八幁h(huán)境的差異，海洋石油鉆井在作業(yè)設(shè)施已經(jīng)具體裝置等方面都具有自身一定的特殊性。海洋石油鉆井平臺(tái)的具體功能包括配置對(duì)應(yīng)工具、儲(chǔ)存物資、設(shè)備進(jìn)行安裝以及工作人員生活的場(chǎng)地。海洋石油鉆井平臺(tái)主要是由動(dòng)力設(shè)備、鉆井設(shè)備、固井設(shè)備、試油設(shè)備、平臺(tái)和船體結(jié)構(gòu)、以及起重設(shè)備等構(gòu)成[2]。

海上石油鉆井平臺(tái)的結(jié)構(gòu)與特征。①固定式鉆井平臺(tái)。這種平臺(tái)是以海底為基準(zhǔn)構(gòu)建起來(lái)的建筑，而在建筑上并沒(méi)設(shè)置任何平臺(tái)，它的作用主要是用來(lái)儲(chǔ)存相關(guān)作業(yè)設(shè)備。②移動(dòng)式鉆井平臺(tái)。這一平臺(tái)主要包括坐底式鉆井平臺(tái)、自升式鉆井平臺(tái)、半潛式鉆井平臺(tái)、)步行式鉆井平臺(tái)、浮式鉆井船。坐底式平臺(tái)的突出性優(yōu)勢(shì)就是在進(jìn)行鉆井作業(yè)時(shí)可以進(jìn)行全面固定，而當(dāng)作業(yè)結(jié)束后，可以靈活進(jìn)行移動(dòng)。而它的弊端就在于設(shè)置的高度不可以變化，而且對(duì)應(yīng)的作業(yè)面積有限。自升式平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)就在于其具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，對(duì)作業(yè)地點(diǎn)海域的適應(yīng)性較高。弊端則是平臺(tái)收到樁腿的局限，無(wú)法在更深的海域進(jìn)行作業(yè)，并且在作業(yè)結(jié)束后進(jìn)行平臺(tái)移動(dòng)時(shí)極易遭到風(fēng)暴、雷電等天氣的影響而導(dǎo)致平臺(tái)損壞。半潛式鉆井平臺(tái)和坐底式平臺(tái)相似，優(yōu)點(diǎn)就是具有相對(duì)較強(qiáng)的穩(wěn)定性，結(jié)束作業(yè)后方便移動(dòng)，但是缺點(diǎn)就是建立平臺(tái)需要耗費(fèi)較高的資金成本。步行式平臺(tái)適合在海域深度為6-6.8m的淺水區(qū)域進(jìn)行作業(yè)，方便移動(dòng)，可以進(jìn)行平臺(tái)自行，又可以進(jìn)行拖行。這一平臺(tái)存在的弊端則是進(jìn)行作業(yè)往往會(huì)受到地質(zhì)環(huán)境的局限，只能夠在泥沙質(zhì)的軟土層上進(jìn)行作業(yè)，并且平臺(tái)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。浮式鉆井船可以針對(duì)普通船只進(jìn)行改裝，將其設(shè)計(jì)成專門(mén)的船體最終作為鉆井船進(jìn)行作業(yè)，它的優(yōu)勢(shì)就是移動(dòng)方便，并且具有很強(qiáng)的靈活性，同時(shí)還可以在較深的海域進(jìn)行作業(yè)，而缺點(diǎn)則是分廠容易受到海洋環(huán)境的影響。

(2)海洋鉆井作業(yè)的水下裝置和升沉補(bǔ)償。

①鉆井水下裝置。這一裝置是鉆井平臺(tái)和作業(yè)井口間的隔絕海水、適應(yīng)平臺(tái)搖擺以及控制井口的配套組合性裝置。它包含了鉆井導(dǎo)向裝置 、套管頭組、防噴器組 、隔水管柱以及連接裝置等。 導(dǎo)向裝置可以促使作業(yè)設(shè)備穩(wěn)定在固定的作業(yè)地點(diǎn)。套管頭組可以固定套管和防噴器組。而隔水管組可以阻隔海水，向作業(yè)點(diǎn)輸送鉆具并輸出鉆井液。

②升沉補(bǔ)償。進(jìn)行升沉補(bǔ)償?shù)姆绞接袃煞N，一是增加鉆桿與升沉補(bǔ)償設(shè)備的安裝。二是增加伸縮鉆桿的設(shè)置，同時(shí)增沒(méi)升沉補(bǔ)償裝置。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)海洋石油鉆井機(jī)械及工具也不斷向現(xiàn)代化發(fā)展，可是和發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大的發(fā)展空間，所以我們要深化自身的專業(yè)技能建設(shè)，從而促進(jìn)我國(guó)石油開(kāi)采事業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

[1]張建苓.海洋石油鉆井機(jī)械及工具的現(xiàn)代技術(shù)[J].中國(guó)科技博覽,2011,(34).

[2]方華燦.我國(guó)海洋石油鉆采設(shè)備工業(yè)發(fā)展方向雛議[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械,2003,04:1-3.