顶部驱动钻井装置在海洋钻井平台上的应用

顶部驱动钻井装置在海洋钻井平台上的
应用
摘要：作为“工业的血液”，石油可以通过加工产出多种化学工业产品，
在现代化发展中有着无可替代的作用。

中国的海洋石油储量大，发展前景广，但
地质情况复杂，对开采的设备和技术要求高，针对这种情况，顶部驱动钻井装置
被广泛应用于海洋钻井平台之中。

文章将结合装置的特点和开采条件进行分析，
探讨顶驱钻井装置在海洋钻井平台中的应用情况。

关键词：顶部驱动钻井装置；海洋钻井平台；应用
一.国内海洋石油钻井的发展现状
作为石油天然气勘探开发中的重要工程，海洋石油钻井工程涉及的工程复杂，项目烦琐，具有规模大、风险高、成本难以控制等特点，随着21世纪的科技进步，我国的海洋油气勘
探开发业务迅速发展，国家对能源安全的重视日益增强；至2022年，中国海油计划钻探海
上勘探井227口。

目前石油钻井中主要采用旋转方式钻井，大致可以分为三种。

其中转盘旋
转钻的钻机结构简单，建造成本较低，但钻进深度小，工作效率低。

井下动力旋转钻则是通
过井下动力钻具带动钻头的方式进行工作，对钻柱的磨损小、使用寿命长，但对制造选材的
要求较高。

顶部驱动旋转钻则是将钻机的动力部分转移到了上部，从而直接驱动钻具钻进，
这样的设计可以有效处理工作过程中出现的问题，提高工作效率，因此被广泛地应用在海洋、陆地钻井平台当中。

由于海洋地质条件的特殊性，在海洋石油工程的开采作业期间容易频发各种事故，如开
采出的可燃物造成火灾、石油渗漏造成污染、海水腐蚀平台设备等。

由于发展起步较晚，目
前国内的海洋石油钻井平台还存在有以下缺陷[1]：
1.设计缺陷。

海洋钻井平台的形式极为丰富，平台结构的复杂性导致相关人员在设计时，需要充分结合具体空间针对性布置方案，对设计者的专业素养要求较高，也难以同时保证钻
井平台的稳定性和地质结构的均衡性。

2.可燃性缺陷。

海洋钻井平台使用到的主要材料都属于可燃性材料，在生产作业过程中也需要用到大量的油料，开采出的产物也具有易燃性；这些都会威胁到钻井平台的安全，增加钻探开采风险。

3.设备单一，生产安全有隐患。

海洋石油生产期间，相关人员必须考虑到除钻井平台之外，原油开采过滤方面的设备要求，以及必要的电气控制设备等。

如果生产中没有考虑到设备多样性的问题，容易增加生产过程中的安全隐患。

对于以上问题，国内已经有许多石油行业的相关人员意识到了它们的危害性，相关企业也开始对此进行针对性改革与优化。

为了满足新时代发展中的能源需求，海洋钻井平台必须加强对设备的优化，提升开采效率，同时最大程度地消除工作过程中的安全隐患，因此顶部驱动钻井装置开始被广泛地应用于海洋钻井平台当中。

二.顶部驱动钻井装置的应用分析
2.1顶部驱动钻井装置的发展
顶部驱动钻井兴起于21世纪80年代，为了解决传统钻井装置在实际应用中的缺陷而产生。

作为旋转钻井技术上的重大突破，该技术受到了国际油气行业的高度重视，并被迅速地应用地应用于各种石油生产工作当中。

作为石油钻井中的前沿技术，顶部驱动钻井装置逐渐在各种高难度井中展现出了较高的先进性，在陆地和海洋钻井工程中都得到了广泛的应用。

随着油气勘探开发环境越发恶劣，油气开采日益增大，顶部驱动钻井装置开始成为各种钻井平台的标配产品。

自21世纪以来，随着国内工业化进程的推进，各行各业对于油气资源的需求越来越大，我国海洋油气行业因此而迅速发展，相关设备也从一开始的仿制过渡到了自主研制、创新研制，实现了独立自主的发展[2]。

2.2顶部驱动钻井装置的特点
由于海洋钻井中多见高压油气水层，外加海洋环境高失水、易塌陷的复杂地层特点，在海洋钻井平台上应用顶部驱动钻井装置可以有效防止各种钻井事故，降低工作人员的劳动强度，提高开采效率。

常规钻机在起下钻过程中不能及时实现循环旋转功能，遇到复杂地层时容易造成卡钻；另外由于方钻杆的长度限制，常规钻机地钻进费时长，工作效率低，劳动强度大。

而相比于传统钻井装置，顶部驱动钻井装置主要具有以下特点：
1.去掉了传统钻井装置中的转盘、方钻杆、大鼠洞，取代了传统的转盘加方钻杆系统，有效避免了大多数钻柱遇阻、卡钻等事故的发生，节省了施工时间，提高了钻井效率，减轻了工人的劳动强度，提高了操作安全性。

2.顶部驱动钻井装置在起下钻时，可以于任意高度循环钻井液和旋转钻具，可以减少事
故的发生，对于各种危险状况能进行及时处理，从而提高了整体钻井速度。

3.顶部驱动钻井装置在钻定向井时可以减少施工的测量次数，容易控制井底马达的造
斜方位，节省了定向钻井的时间。

4.可以连续取芯，有效改善了取芯条件，缩短了施工时间，提高了取芯质量。

5.得益于钻井速度提高，钻井液对油气层的浸泡时间缩短，从而减少了对油气层的损害，显著提高了勘探开发效果。

2.3顶部驱动钻井装置的应用意义
顶部驱动钻井装置具有适用范围广、结构紧凑、适用性强、工作效率高、性能可靠等优势，具有十分广阔的应用前景，应用顶部驱动钻井装置对促进我国石油工业水平的发展进步
具有十分重要的意义。

目前海洋油气钻井主要分为浅水钻井和深水钻井两种，其中浅水钻井
的工作水深一般在150m以内，对于钻井装置的技术要求稍低，国内企业基本能实现自主生产。

但探测结果显示，我国的大部分海洋石油资源都集中在深海区域，而国内对于深海钻井
的研究不足，企业难以生产配置合格的钻井装置，生产设备不够，从而严重限制了对于深海
石油的开发能力。

顶部驱动钻井装置由于其独特的结构优势，可以很好地适应2000m到9000
米井深的工作环境，因此深入研究和应用顶驱装置在海洋钻井平台上的应用，对提高我国石
油工业装备的水平和技术进步具有重要的实际意义。

三.总结
石油作为重要的战略资源，世界各国都在不断研究更有效率的石油开发设备，以更好地
对油气资源进行勘探和开发。

顶部驱动钻井装置作为21世纪钻井三大技术装备之一，是现
代钻机的重要配置。

文章通过对国内海洋石油钻井的发展现状进行分析，详细论述了国内海
洋石油钻井平台中存在的主要缺陷，由此引出了顶部驱动钻井装置，对其发展与工作特点进
行研究，并探讨了顶驱装置在海洋钻井平台上重要的应用意义，对促进我国海洋石油气资源
的开发能够起到部分参考作用
参考文献：
[1]刘颖杰.海洋石油钻井中的缺陷以及创新措施[J].石化技术,2018,
25(09):318.
[2]赵涛,黄元元,贾向锋,李亚伟,乔维鹤,魏峰,侯和杰.我国海洋油气钻井装备技术现状及展望[J].石油机械,2022,50(04):56-62.。