海洋石油钻井机械及工具的现代技术观察

王晓东(中海石油(中国)有限公司深圳分公司生产作业部)

海洋石油钻井机械及工具的现代技术观察

王晓东(中海石油(中国)有限公司深圳分公司生产作业部)

海洋石油钻井事业是我国重要的支柱产业之一，想要促进其全面、稳固的发展，就要对相关作业设备以及技术进行全面了解并以此为进出展开更加深入性的研究。本文重点讲述了目前我国海洋石油钻井机械以及工具的现代技术，以备相关认识参考。

海洋石油；钻井平台；机械；工具；现代化

随着科学技术的发展，我国海洋石油钻井机械及工具也不断向现代化发展，可是和发达国家相比还存在很大的发展空间，所以我们要深化自身的专业技能建设，从而促进我国石油开采事业的稳步发展。

1 我国海洋石油钻井工具相关技术

(1)钻井工具大体上被分为两个类别，分别是井口和井下工具。井口工具主要负责起下与上卸钻具，例如吊钳、吊卡、卡瓦等。而吊钳的作用主要是负责上、卸各种下井钻具的丝扣。吊卡的作用则是悬挂、提升以及下放钻柱。

(2)关于钻井工具的介绍。它包括稳定器、减震器、震击器和钻头、钻柱、井下动力钻具等等工具。在进行作业时，碎石工具是最为重要的工具之一，它大体上是由刮刀钻头、金刚石钻头和牙轮钻头组成。牙轮钻头主要包括钻头体 、牙爪 、牙轮、轴承 、水眼等部分。依据其构成因素分为铣齿型和镶齿型这两种 ，依据轴承的结构则被分为密封(或不密封)滚动轴承及密封(或不密封)滑动轴承这两类，牙轮钻头的性能很强，可在在任何地层进行作业，所以是现阶段钻井工作当中应用较多的工具；金刚石钻头在最开始的时候仅仅被用在硬地层作业当中，随着科学技术的发展，金刚钻头发展出了更多的品种，并且得到越加广泛的应用。采用这一工具的问题就是造价较高，可是相比其他类型工具来讲，它的使用时效相对也要长很多，再加上得到科学方式的利用，相关工作效率也会有很大的提升；刮刀钻头的结构相对简易，它的不足就是在进行作业时由于扭矩过大，极易导致相接触的其他工具损坏。伴随着相关技术的不断进步，刮刀钻头的研发方面也取得了较大的进步，目前已经可以将损坏工具的问题大大减轻。钻柱是从方钻杆到钻头等所有部件总称，包括钻杆、钻杆 、钻铤 、稳定器接头和其他相关部件，它的作用就是起下钻头并向钻头传递能量以及作业地点传送井洗液等等[1]。

(3)井下作业动力钻具。它主要包括涡轮钻具以及螺杆钻具等。螺杆钻具将当中的高压泥浆利用定、转子通道，促使转子于定子螺线通道当中旋转，并且产生对应的扭矩，从而带动其进行作业。涡轮钻具的工作原理是将高压液济带过涡轮，进而将液体能量转换成中心轴上的机械能量，从而促进钻头进行作业。它是由大量以串联形式存在的转子以及定子等构成的。

2 海洋石油钻井机械技术

(1)海洋石油钻井平台。和陆地钻井平台比较而言，因为在地理方位以及所处环境的差异，海洋石油钻井在作业设施已经具体装置等方面都具有自身一定的特殊性。海洋石油钻井平台的具体功能包括配置对应工具、储存物资、设备进行安装以及工作人员生活的场地。海洋石油钻井平台主要是由动力设备、钻井设备、固井设备、试油设备、平台和船体结构、以及起重设备等构成[2]。

海上石油钻井平台的结构与特征。①固定式钻井平台。这种平台是以海底为基准构建起来的建筑，而在建筑上并没设置任何平台，它的作用主要是用来储存相关作业设备。②移动式钻井平台。这一平台主要包括坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、)步行式钻井平台、浮式钻井船。坐底式平台的突出性优势就是在进行钻井作业时可以进行全面固定，而当作业结束后，可以灵活进行移动。而它的弊端就在于设置的高度不可以变化，而且对应的作业面积有限。自升式平台的优势就在于其具有很强的稳定性，对作业地点海域的适应性较高。弊端则是平台收到桩腿的局限，无法在更深的海域进行作业，并且在作业结束后进行平台移动时极易遭到风暴、雷电等天气的影响而导致平台损坏。半潜式钻井平台和坐底式平台相似，优点就是具有相对较强的稳定性，结束作业后方便移动，但是缺点就是建立平台需要耗费较高的资金成本。步行式平台适合在海域深度为6-6.8m的浅水区域进行作业，方便移动，可以进行平台自行，又可以进行拖行。这一平台存在的弊端则是进行作业往往会受到地质环境的局限，只能够在泥沙质的软土层上进行作业，并且平台结构相对复杂。浮式钻井船可以针对普通船只进行改装，将其设计成专门的船体最终作为钻井船进行作业，它的优势就是移动方便，并且具有很强的灵活性，同时还可以在较深的海域进行作业，而缺点则是分厂容易受到海洋环境的影响。

(2)海洋钻井作业的水下装置和升沉补偿。

①钻井水下装置。这一装置是钻井平台和作业井口间的隔绝海水、适应平台摇摆以及控制井口的配套组合性装置。它包含了钻井导向装置 、套管头组、防喷器组 、隔水管柱以及连接装置等。 导向装置可以促使作业设备稳定在固定的作业地点。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。

②升沉补偿。进行升沉补偿的方式有两种，一是增加钻杆与升沉补偿设备的安装。二是增加伸缩钻杆的设置，同时增没升沉补偿装置。

3 结语

随着科学技术的发展，我国海洋石油钻井机械及工具也不断向现代化发展，可是和发达国家相比还存在很大的发展空间，所以我们要深化自身的专业技能建设，从而促进我国石油开采事业的稳步发展。

[1]张建苓.海洋石油钻井机械及工具的现代技术[J].中国科技博览,2011,(34).

[2]方华灿.我国海洋石油钻采设备工业发展方向雏议[J].石油矿场机械,2003,04:1-3.