海洋石油钻井机械及工具现代技术要点分析

姜竹堂

（中海油能源发展装备技术有限公司，天津 300452）

我国不仅有许多陆地石油资源，同时也有很多海上石油资源。为了向国内输送稳定石油资源，近些年我国有大力开发海洋石油资源。为了保障生产稳定性和效率，就需要应用现代工具、现代技术。

1 现阶段海洋石油钻井机械与工具使用状况

作为人类社会发展重要能源来源，我国的经济高速发展离不开石油资源的支持，在现代科技助力下，国内海洋石油钻井机械的研发和制造同样也取得了不错的成绩。当然相较于欧美发达国家，国内海洋石油钻井机械设备暴露出的问题还是不少，尤其是难以在特殊恶劣环境使用，这一问题和现象需要高度注意。

当前国内海洋石油钻井相关已研究出了很多新颖的技术和设备，其标志着我国海洋石油开发技术的进步。与陆地石油资源相比，海洋油田有着更为庞大的储量和更多的资金技术要求。因此未来海洋石油的开发利用会成为世界各国的重要目标。如果我国能够拥有更强、更稳定的海洋石油生产技术能力，在未来可以为国家能源安全提供可靠保障。

2 海洋石油钻井工具技术

海洋石油开采作业时，钻井平台会用到各类钻井设备，比如动力钻、减震器、稳定器。在以上设备中，对生产影响最大的是钻头，合理选择钻头才能够保障生产性能。当前国内海洋石油钻井作业广泛使用的是牙轮钻头，这种钻头性能也较为稳定，考虑到金刚石钻头自身性能，现有大量金刚钻头成功研发。这种钻头性能优秀，虽然造价很高，但综合考虑，因钻头寿命长，所以仍旧是重点开发对象。刮刀钻头构造比较简单，扭矩很小，在接触其他工具时有可能会破坏其他工具。在研发相关技术不断进步的今天，现有刮刀钻头破坏工具现象已得到很好改善。

2.1 水下装置和升沉补偿

水下装置对于海洋石油作业来说作用十分显著。在实际运行中，水下装置必须和海水隔离，以免海水影响到钻井平台作业。通常情况下，水下装置是由隔水装置、导向装置组成的。导向装置负责导向其他设备，保障其他设备稳定生产。安装套管头是为了进一步增强和稳定设备。隔水装置的作用就是隔离海水，防止海水渗入。升沉补偿主要包括两种形式，第一种为组合钻杆与补偿设备。第二种使用具备伸缩能力的钻杆，为其配备补偿设备。

2.2 钻井平台结构和特征

钻井平台按结构可分为固定式和移动式。固定钻井平台的作用是让海上采油工作能够顺利进行，在海底制造出相关建筑物，能够生产石油和储存设备。移动钻井平台常见的钻井平台包括半潜式、自升式、坐地式。半潜式平台本身稳定性很高，但问题在于结构太过复杂，结束建设以后难以轻易移动，有着较高的成本。自升平台作业环境好，适应能力强，大多数类型的环境均可完成作业，当然深海区域并不适合使用。坐地平台又称全面固定平台，在水平面上可移动，但无法调节高低，会受到作业面积方面要求的限制。

3 现代海洋石油钻井所用技术

3.1 随钻井下测量评价技术

这种技术一般指的是将钻头加工过程中所用测量技术与随钻测量技术结合的技术，可获得坑井移动量。随后使用MWD 与近钻头测斜器（MNB）复合功能获取方位角、偏差角。除此之外，随钻地震（SWD）技术可依靠钻头结构，作为下腔振动信号源，充分整合对应信息获得参数，明确岩石结构特征和层次信息，保障井眼轨迹具备统一性和钻探效率。

3.2 井下闭环钻井技术

这种技术基于智能钻探工程学以及自动化钻探工程学，属于综合性技术。地面测量与钻井包含井下自动化、地面操作自动化、数据整合、信息计算和搜集。随后将数据转换成需要用到的数据参数，引导操作与生产。自动化操作往往会用到智能井下生产工具，自动化开展作业。

3.3 井下动态信息处理技术

在传感器检测技术与微电子检测技术快速发展的今天，钻井动态传感元件搭配高速处理系统和信息监测技术，能够实时完成系统信息控制和了解。通过对目标处理和分析，最后将结果上传至控制中心，能够保障井下工程的动态信息获得精确控制，为高品质井下生产作业提供支持。

4 现代化石油钻井机械设备管理方法

4.1 重视机械设备保养

长时间负荷运转钻井机械设备会加剧机械部件尤其是生产元器件的磨损，甚至可能会出现钻井作业时机械设备故障问题。从实际问题排查和因果法分析设备故障原因可以看出，欠缺对生产设备和机械维护保养占设备故障原因不在少数，甚至存在备用件不足的情况。只有定期维护和保养，才能够确保所用生产设备能够长时间稳定良好运行。想要做好海洋石油平台所用设备和机械的维护工作，必须建立预防、应急系统。大多数石油钻井机械部件的规格都比较大，生产周期较长。除此之外，零部件和设备存在相互依存的关系，如果某一模块或部件出现问题，那么其他部件和系统很可能也会无法正常工作。因此不仅要做好事后处理，还要提前进行预测、检测，减少停工影响。

4.2 健全养护设备制度

按照原有流程，所用设备出现故障，需要对设备进行维修。这种方法已经落后于实际需求，无法保障生产稳定性和连续性。如要避免设备陷入停工状态，影响生产，要建立有效的维护保养设备体系，确保设备能够稳定使用。工作人员要做好平时设备状态的记录和分析，结合不同类型设备特点，完善和健全养护体系制度，科学化、规范化管理流程和管理模式，保障生产稳定。

4.3 加强零部件维修监督力度

当前国内有石油设备零部件市场，在利益驱使下，市场出现了不少质量不达标的设备和部件。如在采购时没有有效监督和管理配件质量，则会导致在生产中用到有问题的零部件，无法保障设备稳定性。对此一定要严格排查预备件质量和性能，以免因设备零部件问题引起机械设备受损。

4.4 安全管理钻井机械设备

石油企业必须高度重视生产设备安全性。安全管理过程中最重要的是机械设备本身的质量和使用安全性。做好日常管理、安全管理才能够保证机械设备稳定。因此在设备管理中必须建立完善的责任追究制度和安全管理制度，详细登记各种设备的信息状况，落实好每个部门和每个人的责任，保障生产有序进行。

4.5 创新设备维护管理理念

钻井设备的养护管理工作的重心在预防，预防为主治理为辅，积极主动引入全新管理思路、养护思路。重视对过去设备问题和事故的分析，制定更合理科学的工作流程和工作模式，明确设备重要部件维护要求。机械设备维修中，按照作业经验处理故障问题，了解故障部位，确保维修效果。为了保证钻井设备使用年限，要严格按照钻井设备和材料情况调整设备运作流程，确保其能够长时间安全稳定运行。

5 结语

我国近些年在海洋石油生产作业中获得了长足进步，同样也推动了我国海洋石油钻井作业所用机械设备技术的发展。为了进军深水，自然需要不断增强钻井机械设备技术的能力。未来海洋石油产业发展，势必对技术提出更高的需求，在现代设备制造研发技术和现代工具的支持下，我国海洋石油将会取得更大成就。