现代石油钻井装备的特点及发展方向

李辰旭

摘  要：石油作为重要的战略储备资源，在许多行业领域中都有着非常重要的应用。该文针对现代石油钻井流程进行分析，结合现代石油钻井装备的特点，包括资金损耗量大、技术密集性强、工作环境较差、危险系数较高、环境污染性强等，通过分析标准化、大型化、自动化、智能化、经济性等发展方向，目的在于提高现代石油钻井装备的发展速度，促进行业经济的健康发展。

关键词：现代石油钻井装备  工作环境  危险系数  环境污染性

中图分类号：TE928    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）06（a）-0076-02

目前，在实际应用过程中，钻井设备作为主要的生产活动运行载体，其工作质量也将直接影响到石油的开采效率。明确钻井设备特点对于提高钻井过程的稳定性有着积极的作用。

1  现代石油钻井流程分析

在石油钻井过程中，其主要应用步骤如下：第一，进行科学性的钻井设计，钻井设计方案的科学性也将直接影响到钻井成本的投入及钻井效率。在具体应用过程中，需要做好相应的数据采集工作，根据采集到的相关数据信息，制定科学性的钻井方案，其内容包括钻井深度、勘探井位置、钻井设备参数等[1]。第二，做好钻前工程，在正式开展钻井操作时，需要对钻区进行基本处理，若区域位于海洋，则需要搭建合理钻井平台，结合海洋冲击力变化情况，调整相应的参數信息。若区域位于陆地上，需要做好钻区平整工作，搭建作业平台，为后续工作的开展奠定基础。第三，进行钻井操作，在钻机钻进的过程中，应严格按照相应的操作规范进行钻井操作，同时还需要制订相应的应急处理方案，如遇到卡钻、断钻等突发事故时，应及时进行处理，缩短故障的处理间隔。第四，固井与完井，完成上述操作之后，开始在钻取的通道上进行水泥浇筑，同时做好相应的加固操作，提高钻井的实用价值[2]。

2  现代石油钻井装备的特点

2.1 资金损耗量大

石油勘探开发是一项资金损耗量大的投资工程。钻井费用高主要表现为：沙漠钻井每米成本约8000元;海洋钻井约6700元;陆地钻井超过1000元。沙漠地区钻井停工一天损失15万元;海洋地区半潜式钻井船停工一天损失5～15万美元[3]。沙漠地区运输费用是陆地的7～8倍。沙漠地区维持工作，每月每人费用约1万元。采油耗电量大主要表现为：开采每吨石油耗电量世界最高水平为523MJ/h，我国为1818MJ/h;采气处理每l000m，耗电量世界最高水平为523MJ/h，我国为1196.5MJ/h;各油田每吨石油综合耗电量世界最高水平为3kWh，我国为120～170kWh[4]。

2.2 技术密集性强

海洋、沙漠和极地等地区使用的现代石油钻采装备，采用了许多先进技术和先进装备，配套完善齐全，具有在野外独立进行钻井和采油的能力以及自救能力，是一种涉及范围较广的系统工程。例如钻井船动力定位系统、导航、通信系统、海底技术、防浮冰等各种先进技术与装备等[4]。

2.3 工作环境较差

相比于其他工程的施工环境，石油钻井设备的工作环境非常差。在沙漠地区进行钻井活动时，遇到的主要环境问题为沙漠区域的地质结构比较脆弱，主要结构为流砂层，而且该地层结构厚度较大，颗粒的承压情况较差，据相关数据信息显示，结构平板比压在1.0×105Pa左右，而结构的裙板比压在1.3×105Pa。同时沙漠区域的气候条件非常恶劣，昼夜温差超过40℃。在寒冷的冬季，区域的温度基本维持在-40℃左右，而在夏季来临时，其温度则保持在40℃左右，加上沙尘暴天气、干旱缺水等情况，会干扰到区域钻井作业的正常进行。在海洋区域开展钻井活动时，其面临的主要问题便是大海的侵蚀，包括大风、海浪、海流，若位于高纬度区域，还会面临着海冰的威胁，并且在恶劣条件下，运输的便利性较差，制约了钻井工作的开展速度。

2.4 危险系数较高

在钻井装备工作过程中，常见的安全事故有井涌、井喷、火灾等，井涌和井喷对于钻井装备的威胁性相对较低，不过这两种情况的出现会给企业造成严重的经济影响，影响到企业的经济效益。石油也属于可燃性液体，并且石油在开采过程中，还会有衍生物天然气的存在，一旦发生火灾，轻则破坏钻井设备，重则会引起爆炸事故，威胁到施工人员的操作安全性。

2.5 环境污染性强

石油本身不属于纯净物，而是以混合物的形式存在，在实际开采过程中，会有钻井液、天然气、混合液体等衍生物质的存在，如果不能对其进行合理处置，那么也将直接对周围环境造成严重的污染。相比于陆地上，海洋开采过程的控制要求更加严格，一旦发生石油泄漏或其他污染物泄漏的情况，在短时间内污染便会在海洋中扩散，威胁到整个海洋生态环境。

3  现代石油钻井装备的发展方向

3.1 标准化

目前在石油钻井操作过程中，所采用的作业模式为API标准，在该标准内容中明确指出了钻井设备的应用步骤、应用质量要求、问题出现后的应急处理等，这也意味着钻井装备的应用也在趋向于标准化作业，与之相匹配的相应装备也会呈现出标准化发展，使其更加贴合实际作业环境，提高工程作业效率。

3.2 大型化

在科学技术快速发展的过程中，石油钻井开采技术也在不断成熟，这也在很大程度上加快了工程的推进速度。与此同时，为了提高钻井装备的工作效率，设备体积也开始趋向于大型化发展，而且其组成结构也变得更加复杂，相对应的也会增加了装备应用过程的管理难度。

3.3 自动化

目前我国大部分生产企业已经实现了自动化转型，相比于传统人工操作，自动化操作的容错率更低，工作效率更高。钻井装备作为重要的石油开采结构，也需要进行自动化转型，这样也提升了装备的环境适应能力，并且根据在装备中设计的相关参数，可以确定具体的预警范围，在数据触及到红线区域后，系统会自动发出预警信息，提醒相关人员进行及时处理，从而提高整个结构应用的可靠性。

3.4 智能化

智能化作为自动化的下一发展阶段，相比于自动化结构，智能化钻井装备的灵活性更强，可以结合相关数据信息实现装备运行状态的动态调整。而且在具体应用过程中，智能化装备对于问题的处理效率更高，而且可以减少设备维护频次，提高企业的经济利润。

3.5 经济性

由于钻井设备所处区域的工作环境条件相对恶劣，这也会大幅度缩减设备的使用寿命，降低装备的经济使用价值。随着技术的不断成熟，钻井装备的生产成本也在不断降低，同时维护体系的成熟也会延长装备的使用寿命，从而提高装备的经济性。

4  结语

综上所述，石油作为重要的物资储备资源，在各个行业领域中都有着非常良好的应用。钻井设备作为开展石油生产活动的重要结构，具备危险性高、运行成本大等特点，结合设备特点制定可靠的钻井方案，对于加快工程施工速度有着积极的促进作用。

参考文献

[1] 吕小青.深海石油钻井装备发展史及发展趋势分析[J].科技创新与应用，2019（18）：108.

[2] 李飞.关于海洋石油钻井装备技术的研究[J].中国石油石化，2018（S1）：66.

[3] 李国勇.国内海洋石油钻井装备现状及发展前景[J].新技术新工艺，2018（7）：40-42.

[4] 张连山.论现代石油钻采装备的特点及发展方向[J].钻采工艺，2016（6）：99-102，106.