深水石油钻井技术现状及发展趋势

高原

摘要：随着经济的快速繁荣发展，人口越来越多，经济的快速发展导致人们对衣食住行的要求越来越高，更加的追求物质生活，对能源的需求量越来越大。庞大的人口，有限的资源，因此人类将目标从陆地逐渐转向深海。深海资源丰富，可以缓解人类能源紧张的状况。随着海上资源的开采，深水石油钻井技术应势而生，但是深海环境相对复杂，这项技术面临着重重困难和挑战。从目前世界深水钻井技术运用的实践来看，发明了钻井设备，利用现代科技定位深海资源等关键技术，本文基于深海石油钻井技术，阐述与之相关的现状和发展趋势。

关键词：深海石油；钻井技术；现状和发展趋势

大地资源的枯竭，人们把目光逐渐投向了海洋，深海中有大量的资源来缓解人类能源缺乏现状，但是由于油气的存储量都是在水深超过一千米以下的地层，这对开采造成了很大的阻碍，深海石油钻井技术水平关系着深海油气发展的步伐。但是由于水下的情况，随着水深的加深，压强的加强，钻井条件会变得越来越复杂，容易发生未知的情况，产生突发事件，这也是现阶段深海石油钻井技术面临的是大难题，同时深海石油钻井技术的发展是关系以后石油开采的重要技术，影响着未来人类能源的使用。

一、深海石油钻井的现状

在这近一百年石油勘探的历史进程中，我国为了适应不同地方的不同油田，以及不同地域的开采条件和开采要求，设计了适合各海域的各式各样的钻井设备。

随着科技的一步步成熟，国内外已经有很多项发明为了更好更快速的加快石油开采的进程，装备先进的确能够在很大程度上提高钻井开采的效率，将企业的利益扩大。与深海石油钻井相关的最新设备有：小井眼钻井设备，大井眼钻井设备等一系列其它的高新技术产品。

二、深海石油钻井技术现阶段的发展

1.国内外情况

我国现阶段深海钻井使用的是深海工程钻机，这是我国自主研发设计的并拥有全部自主权的一项设备，改变了我国深海技术勘探设备受制于人的局面，大大的提高了我国综合国力和重要装备自主研发，自主设计的能力，加快了对于深海石油勘探的步伐，对我国乃至世界都有著非同凡响的意义。

在当今世界上，对于钻井设备的使用大多数是以前老式设备，其中很多的都是到了老化年龄。据统计，世界上可用的钻井设备自2002年到现在一直呈递减的状态。但是由于能源的急需供给，所以海上钻井的工作日益增加，工作量的加大，使深海石油钻井装置日费增长。为了满足深海石油工作量的需求，国内外投资商不得不加紧升级改装设备，政府也投入大量资金来支持此项工作。

2.关键设备

钻井船、半潜式钻井平台是世界上目前为止发展较为成熟的两个钻井设备，深水钻井船灵活性比较好，便于操控。适用于水深范围大的区域。但是深水钻井船很大程度上受到了海洋环境因素的影响，它的工作面积也较小，流通性较差。半潜式钻井平台它的工作面积和甲板面积就较大，对海洋环境因素的抵抗力强，同时它的工作效率较高。经过长期不断的优化性能，目前半潜式钻井平台性能结构更为优化，质量小、易操作、抗压、钻井深度范围大，同时还具备较强的承载能力和操控系统。

三、深海钻井技术面临的挑战

1.水深带来的困难

随着水深的增加，压强越来越大，对钻井设备承压能力、平台承载能力、钻井载荷、甲板空间等提出了更高的要求。水下环境的复杂性，对钻井设备有着更高的要求，所有的设备需要有强大的抗压能力，对钻井液、完井液的流变性也相应的提出了更高要求。

2.深海钻井灾害

由于开采的过度和水的冲击，海底的土不牢固，所以容易造成浅层流动的灾害。因为浅层流动，海域会不太平静，很有可能会导致钻井平台一些设备的塌陷。除此以外，浅层流沙的流动，会造成海水密度的降低，钻井平台的设备由于收到巨大的冲击和压强，很有可能会导致火灾等重大事故。地质塌陷会导致井壁塌陷，从而导致钻井故障或事故。所以说，浅层流动钻井技术带来很大的挑战，也可以说，浅层流动是其中最大的灾害挑战之一。

3.风浪流带来的威胁

深海的环境相当复杂，这会导致多种多样的事故发生，风浪的破坏还是比较大的，例如它会使钻井船移动，偏离原来的航道和钻井平台。因此，这对钻井设备抗震和抗压能力提出了很高的要求。但是由于我们现在使用的都是老式设备，很大程度上他们都处于老化状态，所以研究新型的钻井设备至关重要，但是由于投资成本较高，短时间内企业看不到收益，所以很多企业都不乐意于去投资这样长时间看不到收益的项目，政府部门又没有那么多的流动现金来支持这项工程，很大程度上影响了钻井设备的研发。深海里有变化莫测的海洋风暴，这对钻井平台具有灾难性的打击和毁灭。因此，对深海海洋风暴的预测提出了更严格更苛刻的要求，以确保能迅速撤离钻井平台。

四、深海钻井技术发展趋势

深水石油钻井平台大多数都是采用特别高强度钢，通过一系列产品设备的优化设计，产品之间比值得到了一系列的改变，设备运行的速度也得到了一定程度的提升。甲板的负载能力变的非常的强大，而且甲板的面积在先前的基础上也得到了扩大；平台大多为正方形或矩形；新型的设备都具有高系数的安全性，强大的抗击风暴的能力，拥有全天候的工作能力和长的自持能力。

1.深水石油钻井系统

为了适应深水石油开采的需要，老式传统的大功率机械作业再向变频方向发展。据相关报道，各企业生产的新型深海石油钻井设备已陆续在海上推广实施，这些设备具有高强度的抗压能力，高灵活性，作业面积大，负荷能力强，成本低及操作自动化等优点。为了谋求更高的利益，这项深水石油钻机系统无疑有着光明的市场前景。

2.深海动力定位系统

随着深海钻井技术的越来越娴熟，海上油气逐渐像更深的海域扩张，动力定位系统的使用率也就越来越频繁，动力定位系统一般由位置测量系统、控制系统、推力系统三部分构成。动力定位系统最主要的也就是最核心的技术是控制系统，经过技术的成熟，系统设备得到了一步又一步的改进和改良，现在已经改进出第三次动力定位系统，三代动力定位系统分别应用了经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论。船舶动力定位系统是目前为止海上最先进的定位系统，它不会受到海域的限制，定位极其精准，投入比较简单，具有较强的灵活性，可操作性等优点。

3.隔水管系统

在深海石油钻井开采中，海浪等因素会对钻井船完成很大的压强和破坏，所以一定要使钻井船的质量小，这样所受到的破坏也会跟着变的小。隔水管系统作为钻井船的一部分，也是需要减小质量的，但是由于传统的设备需要在外面套上保护层，所以总会质量不好缩减。浮力块的材料是用一种化学材料组合而成，材料之间容易进入空气。但是他的成本比较贵，随着海水的逐渐加深，这样的格水管系统已经不能承担起这么高强度的负荷，而且随着长度的增加，质量不断增加，钻井船以逐渐不能承受它所带来的重量，而更新钻井船更会使成本的增加，为此我们必须努力改变这一现状，找到一种相对更安全，更方便，更实惠的材料作为代替，未来的深海石油隔水管必须具备以下条件，第一，材质轻。第二，价格低。第三，方便快捷，便于水下作业。

结束语

深海石油钻井技术的现状还面临着非常多的挑战和困难，面对这些挑战与困难，我们应该本着勇敢的精神去探索去开发，在此同时，在发展经济的面前，我们也应该注重保护海洋生态环境。关于深海石油钻井技术的发展，就我国来说，我们国家与其它国家的发展还是有很大的差距的，如何发展这项技术，关乎着我国未来经济的发展趋势。吸收外国经验，结合本国海洋地域环境，形成适合本国深水油气钻探的技术系统，为我国深海石油开采提供强有力的保障和基础。

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（作者单位：长城钻探工程公司钻井一公司新技术推广中心辽宁）