海洋石油钻井机械及工具现代技术研究

摘 要：海洋石油的生产开发有赖于海洋钻井机械及工具的发展，随着技术的进步，海洋石油钻井机械中工具及技术的现代化，也将进一步提升海洋石油作业的效率，推动海洋石油事业的发展。因此，本文深入研究了海洋石油钻井相关机械，从现代化角度提出建议，为相关从业人员提供一定的参考。

关键词：海洋石油 ;钻井机械 ;现代技术

石油作为重要能源，对于工业发展而言十分重要。近年来，随着海洋石油开采事业逐步发展，越来越多的现代科学技术在海洋石油行业得到了应用，产油效率得到了很大的提高。然而我国海洋石油开采事业在作业设备领域仍然有很大的进步空间，仍需进一步推动海洋石油钻井机械设备的技术升级，追随前段技术发展的步伐，减小我国海洋石油钻井技术与发达国家的差距，提升海洋石油开采效率。笔者在分析海洋石油钻井机械及工具发展现状，以及相关现代化技术的基础上，为我国海洋石油事业的发展做出一定的贡献。

一、海洋石油钻井机械及工具发展现状

利用海洋油田开采石油有诸多优势，海洋油田储量更大，开采受到的限制也更小。然而海洋石油开采对机械设备在恶劣环境中的适应性要求较高，相关机械设备技术的研发应用是未来海洋石油开采事业需要重点发展的方向。

（一）海洋石油钻井工具技术

在海洋石油开采作业的实际操作中，钻井平臺使用到的各类钻井设备，主要有稳定器、减震器、动力钻，其中钻头是钻井工具技术的关键。具体而言，钻井的钻头有牙轮钻头、金刚石钻头、刮刀钻头等。目前使用最为普遍的是牙轮钻头，性能最好的是金刚石钻头，但由于成本较高，研发难度大，目前尚未得到广泛的应用。刮刀钻头虽然性能稳定，但容易破坏其他工具。上述钻头在应用过程中各有利弊，但随着技术的发展，该类现象会得到较好的改善。如金刚石钻头，由于综合性能优秀，且寿命较长，目前的研究开发重点关注其成本的降低。

（二）海洋石油钻井平台技术

海洋洋石油钻井平台在海洋石油开采作业中起到了对应工具、储存物资等作用，是非常重要的基础设施。目前，海上石油钻井平台有固定式钻井平台与移动式钻井平台两种。其中移动式钻井平台又分为坐地式、自升式及半潜式，三种设备各有优劣。从固定性看，坐地式可以完全固定，但无法垂直移动，会面临作业上的诸多限制。自升式解决了垂直移动的问题，环境适应性较强，但深海领域并不适用。半潜式平台在稳定性方面表现极佳，但成本过高，由于结构复杂建设后无法轻易动。

（三）海洋石油钻井水下装置与升沉补偿

海洋石油钻井机械需要实现水下作业，所以与陆地钻井机械相比，其具体装置有一定的特殊性。海洋石油作业的水下装置及升沉补偿是辅助海洋石油钻井机械进行水下作业的重要装置。首先，水下装置在作业中起到了隔离机械装置与海水，并导向其他设备，保证相关设备稳定运行的作用。水下装置由隔水装置、导向装置构成。套管头组可以固定套管和防喷器组。而隔水管组可以阻隔海水，向作业点输送钻具并输出钻井液。升沉补偿顾名思义，是辅助实现机械设备升沉的方式。安装升沉补偿设备的方式主要有增加钻杆与升沉补偿设备安装，和增加伸缩钻杆的设置并安装升沉补偿装置两种方式。

二、现代化海洋石油钻井技术

现代化海洋石油钻井技术主要包括随钻井下的测量及评价技术、井下的闭环钻井相关技术、井下的动态信息处理相关技术。

（一）随钻井下的测量及评价技术

随钻井下的测量及评价技术主要作用为准确探测从次信息及岩石的结构特征，保证井眼的轨迹统一。具体而言，该技术首先通过钻头和随钻的测量技术计算出坑井移动矢量，随后经过系列计算得到偏差角和方位角等，结合各类信息，明确层次信息，并采取相应的开采施工策略。

（二）井下的闭环钻井相关技术

井下的闭环钻井相关技术是一项较为综合的系统技术，主要涉及到信息的收集计算，以及数据的处理，通过将数据化为作业时必要的参数，从而实现对工程操作的引导。其中包含井下与地面自动化操作，常常需要用到智能井，实现作业自动化。

（三）井下的动态信息处理相关技术

井下的动态信息处理相关技术的核心理念是将作业层的信息实时上传到控制中心，从整体上对作业进行控制。当前，随着微电子和传感器监测技术的不断发展，使得钻井动态的传感元件、高速的信息检测与处理系统能够在海洋石油开采领域得到应用，实现了作业层与控制中心动态信息沟通渠道的搭建，进一步推动了高质量井下作业的效率。

三、现代化石油钻井机械设备管理建议

（一）建立健全设备养护管理制度

在实际作业中，机械和装置常常会出现过负荷运转的情况，十分容易导致其发生故障。这就要求在作业前后对机械及装置进行充分的维护、维修，保持其良好的运行状态。同时在故障发生时要对石油钻井、生产机械工具的设备故障进行详尽的分析，充分考虑到机械装置各个模块的联动关系，在日常养护管理中关注细节，要对机械设备的故障进行较好的预防，并通过现代科学技术降低设备养护的成本及难易程度。企业可以通过建立完善的养护管理制度，责任到人，规范机械设备的管理，同时不断融入创新管理理念，借助人工智能等高新技术辅助故障排查等工作环节，提升养护效率。

（二）重视海洋石油钻井机械设备安全管理

海洋石油开采作业过程中安全问题极为重要，是石油开采系列工作顺利进行的前提与保障。因此企业需要做好相关的安全管理，严格遵守相关的安全管理规范，不断提升机械设备的安全性。由于安全问题一旦发生便会产生不可逆转的负面影响，所以机械设备的安全管理重在预防，企业需要在日常业务流程中关注，并详细记录机械设备的运行状态，在养护过程中便实现对安全相关问题的预防，降低安全风险。

四、结语

综上所述，在过去历年的发展中，我国海洋石油钻井机械及工具技术已经取得了长足的发展，同时随着新技术的开发，也出现了更多现代化的机械及工具技术。石油企业有必要积极运用现代化的技术，提升海洋石油开采效率，使得我国海洋石油事业能够得到进一步发展。

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作者简介：

熊俊清（1992.10），性别：男，民族：汉族，四川省广元市，当前职务：机械工程师，当前职称：助理工程师，学历：大学本科，研究方向：海洋石油钻机设备（机械方面）.