海洋石油钻井机械及工具相关技术分析

海洋石油钻井机械及工具相关技术分析

张建宾

（天津市德安石油工程有限公司天津市300450）

摘要：我国在海洋石油开采上获得了不断地发展，使用的钻井机械以及工作也越来越现代化，虽然和发达国家存在一定的差距，但是通过我们不断的进行专业技能建设，一定可以促进我国海洋石油开采事业的健康发展。

关键词：海洋石油钻井；机械及工具；现代技术

引言

伴随着科技发展，我国海洋石油事业也取得的巨大的发展，使用的机械设备以及工具也在不断的发展，但是因为我国发展的时间较短，而且受科技水平的限制，和发达国家还有一定的差距，发展空间还很大，所以这也要求我国不断加强建设自身的专业技能，提高我国海洋石油开采的效率，促进我国石油行业的健康发展。

1我国海洋石油钻井工具相关技术

（1）钻井工具大体上被分为两个类别，分别是井口和井下工具。井口工具主要负责起下与上卸钻具，例如吊钳、吊卡、卡瓦等。而吊钳的作用主要是负责上、卸各种下井钻具的丝扣。吊卡的作用则是悬挂、提升以及下放钻柱。

（2）关于钻井工具的介绍。它包括稳定器、减震器、震击器和钻头、钻柱、井下动力钻具等等工具。在进行作业时，碎石工具是最为重要的工具之一，它大体上是由刮刀钻头、金刚石钻头和牙轮钻头组成。牙轮钻头主要包括钻头体、牙爪、牙轮、轴承、水眼等部分。依据其构成因素分为铣齿型和镶齿型这两种，依据轴承的结构则被分为密封（或不密封）滚动轴承及密封（或不密封）滑动轴承这两类，牙轮钻头的性能很强，可在在任何地层进行作业，所以是现阶段钻井工作当中应用较多的工具；金刚石钻头在最开始的时候仅仅被用在硬地层作业当中，随着科学技术的发展，金刚钻头发展出了更多的品种，并且得到越加广泛的应用。采用这一工具的问题就是造价较高，可是相比其他类型工具来讲，它的使用时效相对也要长很多，再加上得到科学方式的利用，相关工作效率也会有很大的提升；刮刀钻头的结构相对简易，它的不足就是在进行作业时由于扭矩过大，极易导致相接触的其他工具损坏。伴随着相关技术的不断进步，刮刀钻头的研发方面也取得了较大的进步，目前已经可以将损坏工具的问题大大减轻。钻柱是从方钻杆到钻头等所有部件总称，包括钻杆、钻杆、钻铤、稳定器接头和其他相关部件，它的作用就是起下钻头并向钻头传递能量以及作业地点传送井洗液等等。

（3）井下作业动力钻具。它主要包括涡轮钻具以及螺杆钻具等。螺杆钻具将当中的高压泥浆利用定、转子通道，促使转子于定子螺线通道当中旋转，并且产生对应的扭矩，从而带动其进行作业。涡轮钻具的工作原理是将高压液济带过涡轮，进而将液体能量转换成中心轴上的机械能量，从而促进钻头进行作业。它是由大量以串联形式存在的转子以及定子等构成的。

2海洋石油钻井平台结构及装置

（1）钻井平台的结构和特征。和陆地钻井平台比较而言，因为在地理方位以及所处环境的差异，海洋石油钻井在作业设施已经具体装置等方面都具有自身一定的特殊性。海洋石油钻井平台的具体功能包括配置对应工具、储存物资、设备进行安装以及工作人员生活的场地。海洋石油钻井平台主要是由动力设备、钻井设备、固井设备、试油设备、平台和船体结构、以及起重设备等构成[2]。①固定式钻井平台。这种平台是以海底为基准构建起来的建筑，而在建筑上并没设置任何平台，它的作用主要是用来储存相关作业设备。②移动式钻井平台。这一平台主要包括坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、）步行式钻井平台、浮式钻井船。坐底式平台的突出性优势就是在进行钻井作业时可以进行全面固定，而当作业结束后，可以灵活进行移动。而它的弊端就在于设置的高度不可以变化，而且对应的作业面积有限。自升式平台的优势就在于其具有很强的稳定性，对作业地点海域的适应性较高。弊端则是平台收到桩腿的局限，无法在更深的海域进行作业，并且在作业结束后进行平台移动时极易遭到风暴、雷电等天气的影响而导致平台损坏。半潜式钻井平台和坐底式平台相似，优点就是具有相对较强的稳定性，结束作业后方便移动，但是缺点就是建立平台需要耗费较高的资金成本。步行式平台适合在海域深度为6-6.8m的浅水区域进行作业，方便移动，可以进行平台自行，又可以进行拖行。这一平台存在的弊端则是进行作业往往会受到地质环境的局限，只能够在泥沙质的软土层上进行作业，并且平台结构相对复杂。浮式钻井船可以针对普通船只进行改装，将其设计成专门的船体最终作为钻井船进行作业，它的优势就是移动方便，并且具有很强的灵活性，同时还可以在较深的海域进行作业，而缺点则是分厂容易受到海洋环境的影响。

（2）海洋钻井作业的水下装置和升沉补偿。钻井水下装置。这一装置隔绝了和作业井口之间的海水，平台更加适应摇摆，同时还控制井口的配套组合型装置。其组成包括钻井导向装置、套管头组以及隔水管柱等。利用导向装置，提高设备稳固性。套管头组可以固定套管以及防喷器组。隔水管组可以阻隔海水，然后将海水输送到钻具上，输出钻井液。其次是升沉补偿。一种是将钻杆和升沉补偿设备增加安装；另外就是多设置一些伸缩钻杆，并且增加一些生成补偿装置。

3现代化海洋石油钻井技术

（1）随钻井下测量与评价技术通过随钻测量技术（MWD）与近钻头测斜设备（MNB）的联合应用，能够获得出井眼的偏移矢量，借助二者的联合功能就可以获得方位角与井斜角。而随钻测井（LWD）设备已经成为标准设备，能够获得钻井工程总的地层电阻率、密度与体积、中子孔隙度等信息。而随钻地震（SWD）技术能够将钻头的施工运动作为井下振动的信号源，通过信息整合获取地层参数，明确施工地层的岩石与层次信息。随后发展出现的地质导向技术（GST），可以在随钻定向测量信息与地质评价测井信息的基础上，管理井眼的轨迹，从而确保钻井过程中钻头与油气层的紧密关系。

（2）井下动态信息的处理技术在传感检测技术与微电子技术的不断发展支持下，关于钻井方面的动态传感元件与高速信息检测以及处理系统不断出现。这些信息动态传感与检测处理技术可以通过实时的方式获取动态信息，在分析处理后将结果传送到控制中心，确保井下工程的动态信息掌控，便于钻井工程的指挥。

（3）井下闭环钻井技术是集成化的系统技术，是在钻井工程向智能化、自动化发展中出现的，包括井下随钻测量、地面测量、信息采集与计算、数据整合解释、地面操控自动化、井下作业自动化等。钻井液录井和参数的地面测量属于地面测量的范畴。数据整体综合可以把测量得到的数据翻译成某些有用的参数用来指导工程作业；利用智能化井下面的施工用具和可操作的底部钻井用具相互配合使用可以对井下操作进行非手动控制。

结束语

海洋石油钻井事业是我国重要的支柱产业之一，随着科学技术的发展，我国海洋石油钻井机械及工具也不断向现代化发展，可是和发达国家相比还存在很大的发展空间，所以我们要深化自身的专业技能建设，从而促进我国石油开采事业的稳步发展。。本文重点讲述了目前我国海洋石油钻井机械以及工具的现代技术，以备相关认识参考。

参考文献：

[1]赵志付，李兴.海洋石油钻井的技术创新初探[J].石化技术，2017，24（12）：96.

[2]任仲福.海洋石油钻井平台安全风险以及风险管控分析[J].科技创新与应用，2017（27）：124+126.

[3]王健.海洋石油钻井工艺技术探讨[J].化工设计通讯，2017，43（07）：242.

[4]马国振.我国海洋石油钻井技术发展现状分析[J].科技创新与应用，2017（18）：101.

[5]唐乾伟.海洋石油钻井平台电气设备安全探究[J].化工设计通讯，2017，43（04）：182+188.