深水表层钻井关键技术及装备研究应用现状

王广炜

摘要：结合目前我国石油企业在开采过程中的现状进行分析，通常情况下，深水井是我国获取石油资源的重要方式，能够为人类的生产生活提供能源。因此在当前能源供应相对紧张的情况下，相关部门必须对现有的深水表层钻井技术进行研究分析，提出相应的改进措施，才能够有效实现我国石油行业的可持续化发展。

关键词：钻井关键技术;装备;现状

随着我国社会经济的快速发展，各行各业的发展规模都已经取得了突破性的进展，同时我国居民的社会生活水平也得到了很大的提高，在该背景下，企业生产与居民生活，对于石油资源的开采工作提出了更高的要求，因此需要采取相关措施来实现我国石油资源的可持续化发展，才能够确保我国社会经济得到进一步的发展。

1目前深水表层钻井工作所面临的难点

1.1水深问题

通常情况下，深水井的深度大约都在500米之外，在这种水深条件下，石油钻井平台需要向着浮式钻井船的方向发展。并且确保境内设施有较强的荷载能力和对洋流的冲击作用，在实际开采过程中需要做好较强的动力系统以及高精度的操作设备。同时由于深水井内的温度较低，在这种低温条件下钻井液的黏度会逐渐上升，会直接影响到钻井效率。

1.2天然气水合物问题

天然气水合物与我们常见的冰比较类似，天然气水合物存在低温环境下，同时需要高压环境，在深水井管線中一旦形成天然气水合物，就会堵塞管道，同时清理天然气水合物的难度较大，这样会引发钻井事故，对工作人员的生命财产安全会造成危险，另外天然气水合物在管道内溶解，其体积会比固态体积要增加很多，导致管道发生破裂，从而破坏了深水井内部结构。

1.3浅层水流与气体方面的问题

气体在浅水层中受到的压力力作用较小，并且无法进行准确预测，一旦浅层气体突然释放出来就会对管道造成一定的影响。如果在高压条件下释放出来很有可能引发爆炸事故，为油田企业带来严重的经济损失。全程水流发生的概率较大，浅层水流出现后浅层流圈闭系统的压力降低，井壁会发生垮塌，同时境内的主体结构会受到严重损失。

1.4低破压力系统问题

地层破裂压力窗口窄，无法实现钻井液的顺利通过，一旦钻井液密度降低，那么地层中流体就会与钻井液发生结合引发井控问题。反之如果密度过大，则有可能引发地层坍塌现象，影响了钻井工程的施工进度。

2深水浅层钻井技术的发展

2.1深水双梯度钻井技术

该技术的应用主要是弥补常规钻井技术在钻井液安全密度窗口问题方面的功能漏洞，可以对油井内进行施压不同的压力梯度，使钻井液安全窗口实现扩大。一种是借助返回管道以及钻井泵机返回钻井平台，另一种是应用隔水管道将钻井液返回钻井平台。运用该技术可以有效去除隔水管道中密度较低的介质，从而使返回的液体的密度与海水密度相近。该技术的有效应用可以对井底压力进行合理控制，从而有效解决密度窗口问题。

2.2深水浅层钻井技术

在钻井过程中，由于钻井内部的井液压力无法很好地应对较高底层以及渐层流压所引发的相关问题。因此需要通过钻小井眼的手段来释放境内的内部压力，但是在应用过程中很有可能发生井涌问题。因此工作人员对该问题的存在研发了动态压井钻井技术，动态压井钻井技术的应用可以很好地控制钻井液与钻井液循环之间所形成的流动压，同时该技术的应用无需单独加重钻井液，边钻边加模式可以很好地提高钻井效率。

2.3深水钻井水合物预测及抑制技术

针对天然气水合物问题的存在，需要采取相应手段来抑制该物质在井内的形成。首先需要对天然气水合物形成位置确定，虽然井下所受到的不可控因素较多，但是仍然可以结合压力参数以及温度压力等条件对天然气水合物所出现的位置进行评估，深水钻井水合物预测与抑制技术的应用就是通过相应的手段来破坏天然气水合物的形成条件，例如添加动力学抑制剂、除水剂和加热法。

3深水浅层钻井技术装备的发展

（1）钻井船、半潜式钻井平台。在深水环境下，钻井平台容易发生腐蚀，导致工作状态受到影响，因此提高设备和装备的安全性能一直以来是研究人员的主要研究方向。深水井船可以在深水区进行大范围的移动以外，同时具有较高的机动性，但是在实际应用过程中，钻井台的甲板使用面积较小，同时会受到周围环境因素的干扰。

（2）半潜式钻井平台的主体结构主要是由甲板、浮体结构以及立柱等部分所组成。钢装备的主要应用特点是具有较强的抗风能力，同时可以进行大容量的工作，该设备在运行过程中的工作效率非常高，此时该装备还具有较强的定位系统，能够适用于深度较大的区域进行钻井。

（3）深水钻井系统和动力定位系统。目前深水钻机已经实现了液压升降以及无绞车型钻机，可以在空间狭小的范围内进行钻井作业，使钻井操作变得更加方便。动力电位系统是由控制系统位置测量系统以及动力推进系统所组成，系统在运行过程中具有一定的差异性，同时该系统具有较强的机动性，能够对目标位置进行准确操作，并且不会受到周围环境的影响。

（4）防喷器与水下井口的组合系统。通常情况下，深水井的水下井口体系可以分为临时导向基座、永久导向基座、高压井口头、井口防腐蚀帽等部分，在实际操作过程中，在设计进口结构强度时一定要对紧急情况所产生的玩具问题进行全面考虑。同时为了能够提高系统的安全运行，防喷器逐渐朝着高剪切力的方向发展。

4结束语

综上所述，通过上述文章的介绍我们可以了解到深水表层钻井技术在石油资源开采过程中具有较强的复杂性和技术性，同时还会受到各种环境中不可控因素的干扰，另外各种装备的性能也会受到直接影响，因此技术人员需要加强对深水表层钻井技术装备应用现状的分析，才能够把握未来我国石油资源开发趋势，不断完善相应的技术和装备技能，才能够有效实现我国石油行业的良性发展。

参考文献

[1]周建良，许亮斌.深水钻井隔水管关键技术研究进展[J].中国海上油气，2018：139-147+217.

[2]刘德臣.我国钻井装备现状及其相关配套技术的研究[J].中国化工贸易，2017

[3]赵艳滢.浅层水平井钻井难点分析及关键技术研究[J].工业A，2016：262.