海洋石油钻井平台钻井井架应用和发展分析

王东

摘 要：海洋亟待开发的大宝盆，我国有着漫长的海岸线和广阔的领海，做好海洋石油资源的勘探和开发对于确保我国的油气资源的供应有着十分重要的意义。现今在海洋石油资源的开发中已经从近海资源开发向远海深海领域方向发展。海洋钻井逐渐由原先的1000-3000m的浅井向着万米以上的深井方向发展。海洋石油钻井平台是海洋油气资源开采的主要设备，在海洋石油钻井平台上井架是其中最主要也是最重要的设备之一，相较于陆上石油开采中所使用的井架，海洋石油钻井平台上所使用的井架结构复杂程度更高、其对工作的可靠性要求也越高。随着科技的进步以及海洋石油钻井平台发展需求的增加海洋石油钻井平台上的井架也在不断的发展进步，其在结构形式上通过不断的发展创新使得其能够更好的满足海洋石油钻井的工作需求。文章在分析海洋石油钻井平台上使用较多的几种钻机井架的基础上对海洋石油钻井平台钻机井架未来的发展趋势进行了分析阐述。

关键词：海洋石油钻井平台；井架；应用；发展趋势

前言

石油资源是“工业的血液”同时也是现代文明发展的重要基石，随着经济的快速发展我国对于石油资源的需求与日俱增，但是可惜的是我国陆上石油资源较为紧缺，相较于国外石油丰富的国家陆上油气资源的开采量远远无法满足需求。我国海洋面积广阔，据不完全统计，现今已经探明的油气资源中分布于海洋中的油气资源占据探明储量的约34%左右。因此，做好海洋石油资源的勘探与开采是现今乃至今后一段时间油气资源勘探开采的重点。在海洋石油资源的勘探开中海洋石油钻井平台是其中必不可少的装备，而钻井井架作为海洋石油钻井平台上的重要设备之一其设计及结构是否合理对于海洋石油钻井平台的开采效率及开采的安全性有着极为重要的意义。

1 钻井井架在海洋石油钻井平台上的重要意义

海洋石油钻井平台上的钻井井架主要用来安装天车、钻井井架的附件以及存放立跟等。在钻井井架工作的过程中其需要悬挂游车、大钩、钻具等，钻井井架会承受相当重的载荷，因此在海洋石油钻井平台钻井井架的设计过程中需要确保其能够承受相当重量的载荷，且具备一定的作业空间。

2 现今海洋石油钻井平台上钻井井架的主要形式

2.1 带辅助作业平台的海洋石油钻井井架

现今在海洋石油钻井平台上所应用的钻井井架有很多为了提高海洋石油钻井平台钻井井架的工作效率通过对其进行一定程度的改造通过在钻井井架上添加一定的外挂式辅助作业平台。辅助作业平台上设计有两个鼠洞，通过鼠洞来实现离线接单根并通过立根盒来进行连接。这一改造方式虽然能够在一定程度上提高钻井井架的作业效率但是在改造的过程中需要拆除旧塔架并安装新塔架，从而使得改造工作量大增，加之新的塔架在改造后有了新的开口结构改造将会使得改造后新塔架的强度和稳定性都产生一定程度的降低，因此必须要对塔架进行一定的强化改造。因此，是否选择这一改造方案应当在充分考虑海洋石油钻井平台钻井井架实际情况下入手，从成本、效率等多个方面进行综合分析。

2.2 自升式钻井井架

海洋石油钻井平台钻井井架中所采用的自升式井架与陆上所使用的K型井架结构相类似，其主体结构主要分为4-5段，但是其起升方式相较于陆上自升式钻井井架存在较大的差别。陆上自升式井架在工作之前首先需要将底段和起升工装安装在平台上，而后通过安装在顶段的天车利用吊升装置来实现起升，呆到起升到位后并与相邻的一段进行固定连接后再通过相应的起升装置来将这一段进行起升作业。余下各段按照相同的方法进行相关起升作业。而海洋石油钻井平台钻井井架所采用的自升式井架由于受到空间限制致使其在安装的过程中安装的空间较小，因此无法使用大型吊機与其配合安装，其利用海洋石油钻井平台上的绞车来完成井架的起升作业，此外海洋石油钻井平台钻井井架采用模块化的设计方式其能够方便、快速的完成安装、海运。但是此种方式所完成的海洋石油钻井平台钻井井架在结构性和刚性方面都相对较差，加之其结构与陆上井架结构相类似其立根盒位于海洋石油钻井平台钻井井架的外侧从而影响操作人员的观察视野。自升式井架所采用的模块化设计方式对于加工、安装以及结构稳定性的要求较高，在选用时需要综合考虑。

2.3 海洋石油钻井平台塔型钻井井架

海洋石油钻井平台所采用的塔型钻井井架采用封闭式的整体结构，钻井井架所采用的杆件型心相交。塔型井架的立柱和横、斜杆通过使用角钢和高强度螺栓连接在一起形成整体性结构，通过采用此种结构方式在降低结构安装难度的同时有效的提高了过渡部位连接的强度和刚度。现今采用较多的是单斜式塔型钻井井架。单斜式塔型钻井井架的设计结构在满足了立根排放及顶驱安装要求的同时有效的降低了塔型钻井井架的横截面尺寸，降低了井架的重量。塔型井架在现今的海洋石油钻井平台中使用极为广泛，其能够适应浅海及深海等不同工况环境下的需求，加之塔型井架的底部开裆较大，从而使得井口能够获得更多的活动范围和立根容量，操作人员能够获得良好的操作视野。但是塔型井架也存在着一些不足，采用塔型井架这一结构形式所采用的连接件较多，从而造成其加工制造的难度较大。

2.4 一个半塔架

一个半塔架这一结构形式其通过在单井架的基础上在井架内部向一边进行拓展从而形成一个半井架的结构以获得更好的井架空间，多出的空间可以作为预接钻柱来使用，用以减少海洋石油钻井平台钻井前期的准备时间，从而有效的提高海洋石油钻井平台钻井作业效率。一个半井架的形式现今在自升式平台、半潜式平台中都得到了一定的使用，通过试验对比，采用一个半井架的形式能够相对于普通的井架形式提高约17%左右的井架作业效率。由于海洋石油钻井平台钻台面增加了预接钻柱的区域从而使得钻井井架跨距和钻塔面积都相应的增大，并使得重量也同比增大。一个半井架需要配置相应的自动管具处理系统来提高海洋石油钻井平台井架的工作效率。

2.5 双联井架

双联井架主要利用的是两个单井架之间的空间，采用两套游动系统充分利用两个井口来进行同时作业，其中一套起升系统用于负载较低的正常钻井的作业而另一套系统则主要应用速度相对较慢的起升和下放隔水管与防喷器。双联式井架有着极为广泛的应用，相对普通井架能够提高约23%的作业效率。

除了上述井架形式外，DMPT箱式井架也是其中一种极为重要的海洋石油钻井平台钻井井架形式，DMPT井架占地面积小、不受V型门高度限制，其结构可以采用钻台与甲板共面的形式，因此其具有较大的空间用以摆放设备和操作。

3 海洋石油钻井平台钻井井架的发展趋势

鉴于海洋石油钻井平台钻井井架所起的重要作用，应当通过新技术的引进和应用以使得海洋石油钻井平台钻井井架能够得到更好的发展和应用。在海洋石油钻井平台钻井井架的发展上应当积极对自升式井架进行结构强化和优化使得其能够在深海甚至是特深海钻井中得到较为良好的应用。同时积极发展可预接钻柱的塔架，使得其能够获得一个半塔架的功能，使之兼顾跨距小、重量轻的特点，在提升海洋石油钻井平台钻井井架作业效率的同时降低重量。积极发展新型箱式井架，充分利用其结构特点引入新技术对其进行优化。做好自动管具处理系统的开发和应用。

4 结束语

海洋石油钻井平台钻井井架是海洋石油钻井平台的重要设备。在海洋石油钻井平台钻井井架的开发利用中应当积极引入新技术来实现对于其的优化从而使得海洋石油钻井平台钻井井架能够获得更好的作业效率。

参考文献

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