深水石油钻井技术现状及发展趋势

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  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。
  参考文献:
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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)
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