分析海洋石油钻井机械及工具现代技术要点

＊杨 旬

（中国石油集团海洋工程有限公司钻井事业部 天津 300451）

我国不仅拥有丰富的自然资源，还具有丰厚的海洋石油资源，为有效缓解现今石油供应紧张的问题，及推动石油工业的稳健发展，近些年我国正在加大对海洋石油资源的开采力度。随着科学技术的不断前行，我国海洋石油工业的发展也取得了不错的进步，机器设备与工具也在此带动下得到了有效发展，但因我国的发展时间较短，且受科技水平的影响，和发达国家仍存在一定距离，发展领域还很大，需不断增强自身的专业能力建设，提升我国海洋石油生产效率，才能有效确保我国石油工业能稳健发展[1-2]。本文对常用的海洋石油钻井及工具的运用情况进行简单分析，对其常用技术的管理方式、维护和保养等方面实行优化，详细内容见下文。

1.现今海洋石油钻井机械及工具运用详情

石油属于地质勘测的主要对象之一，是一种非常重要的能源，被人们称作“工业的血液”。近些年，随着我国科学技术的不断发展及其在石油工业的大量运用，海洋钻井机械得到了很好的发展，然而和发达国家相比较，我国海上钻机械设备仍然有需要改进的部分，尤其是装置适应恶劣环境的能力有待增强。相比于以前的发展而言，我国现今海洋石油钻井机械及工具的发展得到了显著的提升。

现今，我国海上钻井业日益看中在恶劣环境下的采油设施研发工作，和陆地上的油田不一样的是，海上油田不仅储量更多，且产量更大，这也是海洋钻井机械及工具的研发工作成为各国间的竞争目标的原因，具有先进海洋钻井机械及工具的国家对于海洋石油开采所掌握的控制权更多，给海洋石油工业的发展起到促进作用。

我国海洋石油钻井新技术、新设备的不断完善，海洋石油资源储量丰富，对于投入资金及技术也有了新的要求，对此，开发与合理运用海洋石油资源将成为未来全世界关注及发展的新趋向；而稳定的海上采油技术，则更能给国家能源安全提供有力保障[3]。

2.海洋石油钻井工具的简述

（1）钻井工具的种类。现今常使用的钻井工具可以分为钻头工具与井下工具，井口工具主要用于装卸吊卡、卡瓦等钻井工具；卸下不同钻具的螺纹，升降器主要起到悬挂或者升降钻环的作用[4]。

（2）钻井工具。钻具的种类十分多样，例如井下动力钻具、钻头、减震器等工具，挖掘工具在石油工业开采中十分重要，其中最重要的部分是工件，囊括金刚石、锥等，依照构成不同可以分成镶牙式及铣嵌式，牙轮钻头性能很好，因此，其现今的使用更为广泛[5]。起初时，金刚石钻头只运用在硬地层的工作上，随着科学技术的不断前进，研制出了不同类型的金刚石钻头，其运用也逐渐广泛起来，但其也具有成本太高等劣势[6]。刮刀钻头结构较为简单，钻软地层的速度十分快，但此钻头扭矩较小，时常和其它工具接触，容易使其它刀具受损，随着刮刀的迅速发展，刀具受损问题得到有效解决。近些年，一种新型的切削型钻头正在崛起，其是运用不同的几何形状的新型耐磨材料镶嵌于钻头机体上，适合在各类型的岩性地层作业，且都运用高钻速钻进，经济效果十分明显。钻柱主要由方钻杆、各类连接接头、稳定器等组成，主要是起下钻头，向钻头传递破碎岩石所需的机械能量，增强对井底的施压，并向境内传输洗净液及其他井下作业[7]。

（3）水下装置和升沉补偿。水下装置。水下设备在海洋石油工作中占据着重要地位，在实际工作中，水下设备需要和海水隔离，避免海水影响到钻井平台作业的正常运作。通常来讲，水下设备的主要部分可以分为导向装置与隔水装置，前者的设计主要是负责导向其它设备，确保其平稳运行。后者主要起到把海水隔离，防止其出现渗漏的作用。

升沉补偿，其可以分为两种形式：①组合钻杆和补偿设备；②运用具有伸缩效果的钻杆，给其配备补偿设备。

（4）钻井的平台结构及特征。钻井的平台结构差异不同可以划分为固定式平台与移动式平台。前者能确保采油工作良好实行，在海底制作出相应建筑物，生产石油与存储设备，后者较为常见的钻井平台有半潜式、自升式等类型。半潜式的稳定性更加理想，但因其结构较为复杂，存在成本高的特点。坐地式平台又被称为全面固定平台，能在水平面上自由移动，但不能调整高度，在工作时会对作业面积方面存在一定要求。自升式平台的作业环境好，适应性与稳定性更好，大部分环境下都能顺利完成作业，但受到桩推高度的影响，不能在深海区域运用。浮式钻井船是通过专门的设计改装船只，能让其变成钻井船随后展开作业，移动十分灵活，能在深海区域实行作业，但易受到海洋环境的影响。

3.现今海洋石油钻井常用技术

(1)随钻井下的测量评价技术

此技术通常是在钻井期间，把随钻期间所使用的测量技术和钻井技术所用的测量技术联合运用，从而了解到矿井的位移数据，虽有运用随钻测量仪器与近钻头内联测量仪器，此外，在钻井时运用地震技术，依照钻头结构做下空腔的振动信号源，对相应信息进行整合，得出参数，能帮助工作人员详细了解岩石结构与水平信息的状况，确保井眼轨迹具有均匀性与钻井效率。

(2)井下闭环钻井技术

该技术主要以智能钻机与自动钻井作为根基，属于综合技术的构成之一，地面提升与钻井囊括了隧道自动化、数据集成、信息的计算与采集等内容，然后把数据转变为作业与生产所需的数据参数，在自动化作业中，一般运用智能井下生产工具自动实行作业。

(3)井下动态信息处理技术

传感器检测、微电子记录等技术的创新与发展，能实时了解及掌握系统信息[8]。凭借对目标的处理与分析，最后将结果传递至控制中心，能确保井下工程的动态信息获取更为精准且利于控制，能动态了解井下工程的实际状况，利于提升生产作业的良好管理，达到高品质井下生产作业的良好完成。此外，4G、5G视频监控技术也得到了迅速的发展，能满足人们语言视频的传输及相应多媒体信息的结合，能运用设备把获得的语言信息及视频信息运用通讯技术实现高速传输的技术转化的过程，能把施工现场的各类数据通过画面的方式传至控制中心，实现对施工现场的实时监控，利于解决现场可能发生的安全隐患情况。

4.现代化石油钻井机械设备的管理方式

(1)注重机械设备的养护

为了现代化石油钻井事业的发展，对机械设备的要求更加严格，设备需要长时间维持运转，但是长期负荷容易使器械部件磨损严重，尤其是生产器械的零部件，其磨损程度更加严重，若设备维护不当，机械设备在钻井作业时极易出现故障，从而影响工作效率。在实际操作过程中能够发现，机械设备出现故障的主要原因在于维护保养措施不到位，而且备用件不足也会增加故障概率。只有做好机械设备的维护和保养，才能够保证器械正常运行。因此，在石油钻井工作的开展过程中，必须对所使用到的设备进行有效维护，创建预防和应急系统，便于机械设备的管理，保证工作能够顺利实施。石油钻井是一项大工程，所使用到的机械部件规格较大，这类机械部件的生产周期更长，一旦出现损坏，将无法及时完成更换，从而影响项目的顺利推进。对此，不仅要做好事后相关处理工作，还需预先做好预测、检测等方面工作，降低对正常工作的冲击与影响。

(2)完善养护设备制度

依照之前的程序，运用的设备较为困难，需要实行维修，此方式已经不能满足现今的需要，不能确保生产的稳定性与连续性。为有效防止设备陷入停工的困境，影响到正常生产，就需创建有效的养护设备体系，保障设备能正常使用。工作人员需要记录下日常设备运行状态，联合设备种类的不同及相应特点，完善及健全养护设备制度，确保管理流程与管理方式科学、规范，确保生产的稳定性。

(3)增强零部件维修监督工作

石油企业必须高度重视生产设施的安全，在安全管理期间，机器设备的质量安全十分重要，做好日常管理与安全管理工作，才能确保机械设备工作的良好运行，这也是创建设备管理问责与安全管理制度的原因，清晰记录不同类型设备的信息状况，明晰每个部门所承担的责任，才能确保生产的平稳运行。

(4)改变设备维护管理想法

在开展钻井设备维护管理工作时，需要把防护工作看做重点，治理为辅助，主动引进新的管理方式与维护理念。制定出科学、符合实际发展的工作操作流程及方式，指出设备重要部位的维修要求，在实行机械设备的维修过程中，维修人员依照运行自身经验对故障问题实行解决，清楚错误定位，确保钻井设备能长久运行，钻井设备的操作需要严格依照钻井设备与材料状况实行相应调节，确保其能长期正常运转。

(5)完善国产化设备

在查看海上石油设施时，需要注意创建本地化体系，明确石油勘察设施的发展目标，给海洋石油装置的研究与生产培养出更多的优秀公司与高质量人才，给其注入新鲜血液，提升我国海洋勘察设施的研发能力，激励其开拓我国海洋石油勘探领域，充分吸取国际石油机械研发的经验，进而推动国内石油机械发展进步，提升石油产品生产质量的水平。实行国际质量保证体系，石油设备的质量需经过相应的API与ISO9000系列认证，进而提升国际机械质量的整体质量水平，建立健全更的石油勘探机械设别质量检测管理体系，提升我国海洋石油生产总体水平[9]。为有效完善海洋石油生产设施国产化体系，我们还需积极踊跃引入与吸取国际上新型的生产与研发装备经验，运用互联网信息技术来指引我国海洋石油设施向自动化、远程控制方向前进，提升我国石油生产设施运用的舒适性与科技性能[10]。

(6)安全管理钻井机械设备

从事石油相关的企业需要高度看中生产设施的安全状况，在实行安全管理期间，需把机械设备的质量安全问题放在首位，做好平时的安全管理工作，确保机械设备能良好运行。这就是需要创建完善设备管理问责与安全管理制度，详细记载不同类型设别的信息运行情况，背负各个部门间的责任问题，保证生产工作能正常运作[11]。

5.海洋石油钻井设备的维护保养措施

(1)科学完善设备维护保养制度

海洋石油钻井设备出现众多的安全隐患问题大多和平时的维护和保养不够完全所引起，对此，需清除钻井设备运行和使用期间所存在的潜在问题，石油企业就需要建立健全更为完善的设备维护保养制度，充分发挥制度对于维护保养实际工作中的指导和约束效果[12]。针对钻井设别该类特殊的设备来讲，唯有建立健全相应维护保养制度，相应工作人员才能在工作期间落实相应的规章制度和要求，实行针对性的维护保养工作，及时察觉设备中潜藏的安全问题。现今，在部分海洋石油钻井设备中，都在逐步运用PMS系统，该系统的使用能完成钻井设备的预防性维护和保养工作，能把钻井设备的各个环节都归入系统当中实行管理，完成设备运作状况的收集、共享和集成等一系列工作，及时依照信息异常状况来断定故障情况，实行针对性的维护和保养工作。

(2)规划出相应的应急处理方案

海洋石油钻井设备的故障和安全有时会出现一定的突发性，为有效降低此突发事件所形成的损失情况，石油企业需要联想到自身的开发状况、设备运作状况等方面，规划出恰当、合适的应急处理方案。应急处理方案的创建能在一定程度上降低事故风险率，即便在钻井设备运用期间发生突发状况，也能在极短时间实行应急处理方案，降低因突发事故造成的相应影响，进而缩小事故风险损失情况[13]。得到完善的应急处理方案体系中，需要清楚划分相应工作人员的工作职责，确保在突发情况时，能确保相关人员工作能正常运行及处理。

(3)使用互联网新型信息技术

近些年，随着互联网信息技术的不断创新与前进的带动下，石油钻井设备的维护和保养工作也出现了相应变化，因钻井设备种类众多、数量庞大，在维护保养工作时，相应工作人员需要实行管理数据和信息异常庞大，倘若数据信息管理出现纰漏情况，就会严重影响设备的正常运作。对此，为有效预防与规避此状况的出现，需要借助现代化信息技术，把该技术运用于设备维护与保养工作之中，建立健全相应的信息管理系统，来实现各个设备信息的共享和集成，进而提升整个维护与保养工作的效率问题。

6.小结

以上讲述，我国海洋石油生产迈出成功的一大步，促使海上石油钻井机械和装置技术也得到蓬勃发展。钻井机械与设备技术能力的不断升级与优化，未来海洋石油工业的发展对于技术的需要也有了相应改变，借用现代制造技术与现代功能，能促使我国还有海洋石油取得更理想的成功。期望在未来的发展中，相应技术合理使用后能增强国家海上钻井机械设备的性能，促使我国海洋石油工业向更好的未来出发。