深水钻井关键装备现状与选择
深水钻井装置的选型方法
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文章编号：１０ ．８２２ ）２２ ９０ ０４ ８ （０ ￥ —２ －６ ０ １ ０
３ ３钻 井隔水 管／ 力系统 ． 张
钻 井隔水 管来设计 必须根 据最大 水深度 和预 期的环境 条件 ， 保证 为 隔水管提 供足够 的能 力和机械 强度 。 口井都 要进行 隔水管 分析 。隔水 管要有足 够强度 支撑 阻流和 压井管 线 、 压管线 、 压管线 、 每 增 液 双梯度 管线和 复合 电缆 ，而 且必 须保证 张力器 和浮力 块能够 支撑 隔水管 重量 （ 确定 的钻井液 密度和 在 船 体偏移 范 围内 ）。深 水钻机 必须提供 隔水 管快速解 脱 的方法 。
（ ）井 的类 型 、水深和 海洋环 境条 件 ， １
（ ２）钻井程 序设 计 ， （ ）钻井装 置规格 书 ， ３
（ ）评估钻机 市场 ， ４
（ ）审计和验 收计划 制定 ， ５
（ ）钻机 设备 检查 。 ６ 本 文针对 前 ３点 ，即井 的类 型 、水 深和海 洋环 境条件 ，钻井 程序 设计 ，确定 钻井装 置规格 书 ，阐
（） 隔水 管浮力块 配置 、张紧 器 能力等 。随着 作业水 深的增 加 ，隔水管 的干重远 超过 钻机 钩载 能 ３
力， 因此隔水 管必 须配置浮 力块 。隔水管 和浮力 块设计 对钻 机作业 非常重 要 。 水深增 Ｄ ．隔水管 长度 、 Ｎｔ ￣ ｌ
隔水管 张力器 能力 、浮力 块和 水下系 统 的控 制管 线都要 增加 。隔水管 的长度还 影 响到平 台的 甲板空 间 和 可变载荷 。 （） 泥 浆密度 和套 管程序 。长 隔水 管段造 成的泥浆 密度 窗 口变 窄 。随着水 深 的增 加 ，要 保持 泥浆 ４
深水海洋石油钻井装备发展现状
深水海洋石油钻井装备发展现状发布时间：2022-09-27T02:23:47.332Z 来源：《科技新时代》2022年第3月第5期作者：王海强[导读] 深水海洋石油钻井装备，要兼顾储备石油空间、抵御灾害条件、王海强身份证号码：37028319910421****摘要：深水海洋石油钻井装备，要兼顾储备石油空间、抵御灾害条件、听从人员指挥等多方面的优良性能，才能够适应较为复杂的深海领域及石油资源的开采、运输等具体要求。
它的发展现状，主要以使用科学系统技术、引入合理功能技术等内容为主，存在比较全面的装备改造及空间利用率。
关键词：石油；装备；深海领域前言：深水海洋石油资源较为丰富，可供人们用于制造各式各样的化学用品。
但它所处的位置和深度，也给人们利用钻井装备的开采过程带来难题。
由于海水本身就存在一定的水压条件，导致一般的钻井装备在进入到深海领域中时，容易被卷入到气压和漩涡当中，难以保障人员在资源开采过程中发挥技术特长。
因此，正在发展当中的大量石油钻井装备，都已经开始逐步克服深海资源环境变化方向发展。
一、使用更能适应海洋环境半潜式装备深海领域内的大量生物生活痕迹，能够被人们通过窥探设备进行调查。
但它们所遗留和形成的各类资源，却不是通过简单了解就能获取的。
每次进行石油钻井任务前，技术人员都会首先分析深水海洋当中是否存在一定的生物风险，对一些可能存在的大型生物或聚集群体进行躲避。
之后再对可能存在石油资源的位置环境，实行大片海域之内的可视程度观察，以方便人员在设备中能够安全潜入，和指挥对环境中资源的开采。
如果人员盲目潜入到深水海洋中，必然会因适应不了这个领域当中的积压和氧气含量，而随时随地背着氧气装置前行，那么他们完成任务的时间就会大大缩短。
因此，人员需要使用一些半潜式装备，来完成对实际海洋环境的观察，并增强这类装备适应整个环境的抵御功能，帮助人员更好的了解和完成，对深海领域内石油资源基本状况的调查和深度开采计划。
深水钻井技术装备现状及发展趋势
深水钻井技术装备现状及发展趋势近年來，人们生活水平不断提高，人们生产、生活的有序运行离不开资源的持续供应，基于此，深水钻井技术装备不断升级，以此增加石油资源数量，确保天然气资源更好的满足应用需要。
但随着钻井深度的增加，深水钻井技术应用阻力不断加大，为了提高深水钻井技术装备利用率，扩大深水钻井技术装备应用空间，本文针对该论题深入探究，希望能为同行提供借鉴。
标签：深水钻井技术；现状；趋势前言：随着科学技术的不断升级，深水钻井技术装备相应改造，以此丰富油气资源开采量，提高深水钻井技术水平。
对比于西方国家，我国深水钻井技术装备利用现状不容乐观，因此，我国应主动向西方国家借鉴先进经验，以此突破钻井技术应用阻力，取得良好的应用前景。
1深水钻井技术应用常见阻力深水钻井技术应用过程中受较多因素影响，常见影响因素包括水深、天然气水合物、海底低温、环保政策、千层气体及气流等，各方面阻力分析介绍如下。
1.1水深深水钻井活动主要在水深大于0.5km的位置展开，钻井平台具有悬浮式、移动式特点，水深增加的同时，钻井平台载荷相应增加，对此，应扩大钻井平台规模、提高定位准确定，以此抵御洋流冲击，增强钻井平台稳定性。
此外，相关操作设备精密度大大提高，灵活性不断增强。
1.2天然气水合物深水钻井技术开展期间极易遇到固体天然气水合物，这类固体物质清除难度较大，如果清除工作未能及时推进，那么最终会出现导管堵塞现象，最终产生严重的钻井事故，大大降低钻井作业安全性。
1.3海底低温海底低温环境会在短时间内增强钻井液粘结强度，影响油基钻井液体系稳定性，最终会对深水钻井技术顺利应用增加阻力，导致钻井效率大大降低。
不同海水区域水温不相一致，因此，深水钻井技术应用的过程中应考虑所在区域海水温度。
1.4环保政策海洋环境保护工作推进的过程中，应遵循国际环境保护规定，相关规定明确支持，海洋接收的废弃物应具有可降解、无毒、清洁等特点。
这在一定程度上影响深水钻井技术施工技术，同时，钻井成本大大提高。
我国深水石油钻采装备现状及发展建议
0 引言根据2002年世界石油大会对海洋勘探开发水深的划分，400米以内为常规水深，400－1500米为深水，1500米以上为超深水。
据世界石油机构统计，海洋的平均深度为3730米，海深3000－6000米的海域占海洋总面积的74％。
世界已探明的海洋石油储备80％以上在深海。
从海上钻井方式及水深来看，海洋油气的开采逐渐趋向深海化，钻井深度已由20世纪70年代的500米发展到目前的3000米。
近年来，中国海洋石油集团公司（以下简称中海油）在海上油气勘探与开发取得了令人瞩目的成就，但随着老油田产能的快速递减，重质稠油油田、边际油田的份额增加等情形的加剧，向海洋深水领域进军、向深水技术挑战已愈发迫切。
1 我国深水石油钻采装备现状我国海洋油气开发已有近40年的历史，取得了巨大的成绩。
深海油气开发的兴起，导致海洋油气钻采装备需求大幅增加，主要有：深水半潜式钻井平台、深水钻井浮船等钻井装备；浮（船）式生产储油卸油装置（FPSO）、半潜式平台生产系统、自升式平台生产系统和驳船式生产系统等移动式海上采油（生产）装备、浮式起重机、大型液化天然气船(LNG)、超大型油船（VLCC）、深水导管架及辅管船等。
我国深水石油钻采装备的业历经了一条曲折之路。
1.1 初期发展阶段（2000年以前）2000年以前，我国依靠自行设计制造力量，先后建成渤海1号、3号、5号、7号、9号共5艘自升式钻井平台，建成胜利1号、2号、3号共3艘坐底式钻井平台，以及勘探1号双体式钻井自由式浮船、勘探3号半潜式钻井平台各1艘，渤海明号和渤海友谊号共2艘海洋浮式采油（生产）储油和卸油装置。
1.2 持续发展阶段（2000－2006年）2000年后，我国先后又完成了渤海长青号、渤海世纪、渤海奋进号、海洋石油3号等FPSO的自行设计；完成了宾果9000系列共4艘超深水半潜式钻井平台的船体建造以及15万吨、17万吨、21万吨级别的FPSO的建造，初步具备了30万吨级别FPSO的船体设计与制造能力。
深水钻井技术现状及发展趋势
பைடு நூலகம்
机 械 研究 与应 用 ・２ ０ １ ３ 年 第３ 期（ 第２ ６ 卷， 总 第１ ２ ５ 期）
综
述
深 水 钻 井技 术 现 状 及 发 展 趋 势
孙 雯
（ 长江大学， 湖 北 荆州 ４ ３ ４ ０ ０ ０）
摘
要： 随着深水油气资源的不断发现 ， 海洋石 油钻 井逐 步向 ５ ０ ０ ｍ 以上 的海域推进 ， 深水钻 井面临 着多方面的 问题
洋 油气 田， 其中约 ４ ４ ％ 的油 气 资 源 位 于 ３ ０ ０ １ Ｔ Ｉ 以下
的水域 ¨ Ｊ ， 深水 油气 资源为 勘探 开发 的重要 领域 。 因此 深水 油气 资源 的勘 探 与 开发 受 到 我 国的 高度 重
ＳＵＮ Ｗ ｅ ｎ
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北极深水钻井关键装备及发展展望_孙宝江
。 埃克森美孚石油公司与俄罗斯石油公司达成 然而 ， 由于北 极 地 区 气 温 低 、 暴 风 雪 多、 位置偏
［３ １ ４］ － 。 时间又会缩短至约 ８ ７ｄ１
１ ． ２ 艰难的后勤保障 北极地方偏远 ， 人迹罕至 ， 缺少基础设施 。 大型 设备难以运输 ， 后 勤 保 障 困 难。 后 勤 保 障 出 现 问 题 付出的代价将远高 于 其 他 任 何 地 方 ， 可能导致钻井
８］ 。 钻井平台的 工期大大延长甚至钻完井工程失败 ［
相当于目前全球探明原油储 量 的 ２ 天然气储量 ５％ ，
１ ２ ３ 约为 ８ 占全球天然气储量的 ４ ０×１ ０ ｍ， １％ 。 这些
油气储量的 ８ 仅阿 拉 斯 加 海 域 油 气 储 ４％ 都在海底 ，
［］ 量就可能占总储量的 ２ ０％ ２ 。
·８ ·
石 油 钻 探 技 术
第４ １ 卷第 ３ 期 ２ ０ １ ３年５月
石 油 钻 探 技 术 Ｐ Ｅ Ｔ Ｒ Ｏ Ｌ Ｅ ＵＭ Ｄ Ｒ Ｉ Ｌ Ｌ Ｉ ＮＧ Ｔ Ｅ ＣＨＮ Ｉ ＱＵ Ｅ Ｓ
Ｖ ｏ ｌ ． ４ １Ｎ ｏ ． ３ ， Ｍ ａ ２ ０ １ ３ ｙ
专家视点
： ／ ． ｉ ｓ ｓ ｎ． １ ０ ０ １ ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ０ ８ ９ ０． ２ ０ １ ３． ０ ３． ０ ０ ２ － ｊ
［ ］ ３
夏季 ， 钻井作业 经 常 会 因 多 年 积 冰 而 中 断 。 辅 助 作 业。据 统 ， 计， 北极地区全年可 钻 井 时 间 有 ８ 平均作 ５～１ ５ ０ｄ ， 由于 天 气 变 化 等 的 影 响 ， 有效作业 业时间为 １ ０ ０ｄ
２ ０ １ ３年５月
在国际油价日益攀升 、 原油供给链条日显脆弱的 今天 ， 越来越多的国家和石油公司开始把目光投向北 极地区 。 科学与工程技术的不断发展 、 北极冰川的不 使北极油气开采变成可能 ， 并逐渐成为油气 断消融 ， 勘探开发的热点 。 俄罗斯政府已经对北极地区油气 资源开发工作进行了部署 ， 荷兰皇家壳牌 、 英荷能源 集团 、 埃克森美孚石油等国际能源公司 ， 也纷纷游说 各自政府 ， 争取为北极油气开发提供资金 、 技术和政 策支持 。 挪威国家石油公司 Ｓ ｔ ａ ｔ ｏ ｉ ｌ与俄罗斯石油公 司Ｒ 共同开发北极周围海域油气资 ｏ ｓ ｎ ｅ ｆ ｔ签署合约 ， 源
我国深水石油钻采装备现状及发展建议
我国深水石油钻采装备现状及发展建议近几年来，我国海洋石油总公司在海洋油气勘探开发方面取得了突出成就。
但随着老油田产能的快速递减，重质稠油油田、边际油田的份额增加等情形的加剧，“向海洋深水领域进军，向深水技术挑战”已愈发迫切。
现阶段，深水油藏的勘探开发已成为世界跨国石油公司的投资热点，而中海油也将深水勘探作为未来主攻方向之一。
标签：深水;钻采装备;钻井平台深水石油钻探设备定位进行了初步探索，提出了深度开发计划，并建立一个多元化和多渠道投資体系，一系列深水钻井技术交流和技术储备，发展具有自主知识产权的深水钻井设备和优先级实现本地化的大型设备配件等等很多建议。
一、我国深水石油钻采装备现状1.初级发展阶段。
这一阶段具有代表性的装备是研制成功我国第1艘半潜式钻井平台———勘探3号半潜式钻井平台。
该半潜式钻井平台填补了多项国内空白，是我国造船工业的一个重要突破。
它是我国自行设计和建造的第1艘半潜式钻井平台，性能优良，设备先进，安全可靠，达到当时国际上同类型钻井平台的水平。
建成后立即投入到东海油气田的勘探工作中，陆续发现了平湖等许多高产油气井，并曾创出当时我国海上钻井深度达5000 m的纪录，为我国东海油气田的开发做出了重大贡献。
2.持续发展阶段，这一阶段我国成功设计与建造的渤海友谊号浮式生产储油船技术先进，它对世界FPSO技术的贡献在于首次将FPSO用于有冰的海域。
渤海友谊号机动灵活，已成功地用于渤海3个油田的开发。
该船是获得奖项最多、最高的项目，也是我国海洋工程具有标志性的项目。
紧随其后的伊朗戴维尔（Iran Daiver）号是我国为伊朗国家油轮公司设计建造的30万t超大型油船（VLCC），它是我国首制的超大型油船。
该船与国际上常规型VLCC相比，具有突出的优越性，即航速高、结构疲劳寿命长、自动化程度高，全船的振动达到了DNV关于客船舒适等级的最高要求。
3.有所突破阶段，将由上海外高桥造船有限公司承建的中国海油深水半潜式钻井平台是国家中长期科技发展规划及国家863高科技发展规划的重点项目，并作为拥有自主知识产权的重大装备项目纳入国家重大科技专项。
深水海洋石油钻井装备发展现状
深水海洋石油钻井装备发展现状摘要:为加快我国深海油气开发的步伐,有必要深入调研和跟踪国外深水油气勘探的动态和成功经验,了解国外深水海洋石油钻井装备的结构特点、现状和技术水平。
对国外深水半潜式平台和钻井船的特点、现状及发展趋势,深水平台钻机和隔水管系统的发展现状和技术水平,以及深水钻井防喷器系统的工作特点及应用情况做了介绍,对我国深水钻井领域的发展具有指导作用。
关键词: 深水钻井;半潜式平台;双井架钻机;隔水管系统;水上防喷器当今世界油气储量迅速递减,陆上石油资源紧缺问题日渐突出,而占地球面积70%以上的海洋,预计油气储量相当可观。
据估计,全世界未发现的海上油气储量有90%是在水深超过1000 m以下的地层中。
我国深水海域也十分广阔,蕴藏着丰富的油气资源,但是目前我国的深水钻探开发仍处于起步阶段,深水钻完井技术与国际先进水平相比存在很大差距,在很多方面缺乏自主的关键技术,已成为我国深水油气勘探开发的瓶颈。
因此,有必要深入调研和跟踪国外深水油气勘探的动态和成功经验,了解国外深水海洋石油钻井装备的结构特点、现状和技术水平。
1 深水半潜式钻井平台随着陆地资源的日益枯竭,石油天然气开采已经逐渐由陆地转移到海洋,坐底式平台、重力式平台、导管架平台、自升式平台等主要作业于浅海区域,随着油气勘探开发日益向深海推进,张力腿平台也显示出其局限性,钻井船和半潜式平台成为主要选择,然而半潜式钻井平台由于具有极强的抗风浪能力、优良的运动性能、巨大的甲板面积和装载容量、高效的作业效率等特点,在深海能源开采中具有其他型式平台无法比拟的优势。
1. 1 结构和运动特点半潜式钻井平台上部为工作甲板,下部为2个下船体,用支撑立柱连接。
工作时下船体潜入水中,甲板处于水上安全高度,水线面积小,波浪影响小,稳定性好、支持力强、工作水深大,新发展的动力定位技术用于半潜式平台后,到21世纪初,工作水深可达3000 m,同时勘探深度也相应提高到9000～12000 m。
钻井装备的现状与发展前景
钻井装备的现状与发展前景摘要:我国石油钻井装备已初步踏入国际市场。
为了适应这种形势,在发展常规钻井装备方面,要建立名副其实的质量管理体系,切实改善产品的制造质量;要以提高钻机运移性、增强设备对当地环境和后勤保障条件适应能力为主要目标,改进产品设计;要借鉴国外新近出现的创新技术,有计划地发展新产品。
在发展新技术新装备方面,钻井液池容积统计系统和早期井涌探测仪等自动化检测仪表、轻便顶驱装置、旋转闭环钻井系统、欠平衡压力钻井技术和功率大重量轻的五缸钻井泵等,都是值得下力气研究开发的项目。
关键词:钻井;设备;发展随着我国对国际石油资源开发的参与,国产石油钻井装备已初步踏入国际市场。
为了适应这种新的形势,有必要探讨我国石油钻井装备的发展战略。
1、常规钻井装备的现状(1)钻机形成系列,基本满足国内市场需要根据GB1806—86《钻机型式与基本参数》形成的钻机系列包括了钻深从1500m至6000m 的钻机,基本满足了国内钻井需要。
但这种钻机系列存在基本参数与国外钻机不相符合的问题。
国外钻机的钻深是按照φ73~127mm(~5英寸)钻杆尺寸给出的,国标则是统一按φ127mm 钻杆标称钻深。
现在各厂家已经仿照国外规定标明钻深,国标也将作出相应修改。
(2)主要部件基本适应国际市场需要国产钻机部件,特别是按照引进技术生产的钻机部件,已能基本适应国际市场的要求。
外商认为我国的“石油钻机部件可用,距离世界先进水平尚有15~20年差距”。
这里所谓的差距,主要是指产品的质量水平和技术性能与国外新产品的差距。
(3)配套部件或零件与国际标准差距较大①机械传动钻机国际上钻深3000m以浅的钻机主要是机械传动钻机。
为了简化传动,采用柴油机加阿里森传动箱结构。
国产高速柴油机和阿里森传动箱等技术较复杂的产品的综合技术性能较差,尚未达到先进水平。
②电驱动钻机国产电驱动钻机已经开始由AC-SCR-DC驱动向AC变频驱动过渡。
但目前国产电气设备不论产品规格或者产品质量,都与国际先进水平还有一定距离。
深水钻井的难点及关键技术
深水钻井的难点及关键技术随着油气资源的持续开采,陆地未勘探的领域越来越少,油气开发难度越来越大。
占地球面积70%以上的海洋有着丰富的油气资源,油气开发重点正逐步由陆地转向海洋,并走向深海。
目前,国外钻井水深已达3000m以上,而我国海上油气生产一直在水深不足500m的浅海区进行,我国南海拥有丰富的油气资源,但这一海域水深在500~2000m,我国目前还不具备在这样水深海域进行油气勘探和生产的技术。
周边国家每年从南沙海域生产石油达5000X104t以上，相当于我国大庆油田的年产量，这种严峻的形势迫使必须加快我国南海等海域的深水油气勘探开发。
石油工业没有关于“深水”的预先定义。
“深水”的定义随时间、区域和专业在不断变化。
随着科技的进步和石油工业的发展，“深水”的定义也在不断发展。
据2002年在巴西召开的世界石油大会报道，油气勘探开发通常按水深加以区别：水深400m以内为常规水深400m-1500m为深水，超过1500m为超深水。
但深度不是唯一的着眼点，只要越过大陆架，典型的深水问题就会出现。
一、深水钻井的难点与陆地和浅水钻井相比,深水钻井有着更为复杂的海况条件,面临着更多的难题,主要表现在以下几个方面。
1、不稳定的海床由于滑坡形成的快速沉积，浊流沉积，陆坡上松软的、未胶结的沉积物形成了厚、松软、高含水、未胶结的地层。
这种地层由于沉积速度、压实方式以及含水量的不同，所以它们的活性很大，给导管井段的作业带来了很大困难。
河水和海水携带细小的沉积物离海岸越来越远，这些沉积物由于缺乏上部压实作用，所以胶结性差。
在某些地区，常表现为易于膨胀和分散性高，这将会导致过量的固相或细颗粒分散在钻井液中。
2、较低的破裂压力梯度对于相同沉积厚度的地层来说，随着水深的增加，地层的破裂压力梯度在降低，致使破裂压力梯度和地层孔隙压力梯度之间的窗口较窄，容易发生井漏等复杂情况。
在深水钻井作业中，将套管鞋深度尽可能设置得深的努力往往由于孔隙压力梯度与破裂压力梯度之间狭小的作业窗口而放弃。
深水钻井技术现状及发展趋势分析
深水钻井技术现状及发展趋势分析摘要:海洋中有着大量的石油天然气资源，在全球油气资源总储量中占比高达70%左右，而500m以上的深水海域油气田在其中所占比例极高。
因此对于海洋油气特别是深海油气全球已达成共识，其将是未来世界油气资源来源的重要区域。
深海油气开采是高风险、高投资、高技术、高回报的行业。
本文就对深水钻井技术现状与发展进行了探讨。
关键词：深水钻井；钻井技术；海底钻井1 当前我国深水开发所面临的现状与挑战1.1在环境方面的挑战1.1.1浅层地质灾害主要包括三类:浅层气、浅层水流动(ShallowWaterFlow，简称SWF)、天然气水合物。
此类灾害一般在钻完井作业时泥线下约1500m的地层内有发生，影响井的安全性。
浅层气和浅层流具有高压力，容易高速井喷、要求压力波动低和处理困难的特点，易造成井塌，井喷。
而在我国南海，浅层气主要分布于大陆架区，而且甚为广泛。
SWF存在使得高质量的套管尾管无法建立，影响井壁稳定。
天然气水合物分解将引起地层承载力的不均匀，对海洋工程的安全有影响。
而且，突然释放的气体会对运输管道产生破坏作用，特别是在高压浅层气体释放的时候，轻则侵蚀套管，重则引起井喷。
除此之外合物的形成还会堵塞管线，钻进器具。
1.1.2恶劣的海洋环境(1)海底高压、低温环境;深水海底温度一般在3～5℃，海水的低温可影响到海底泥线以下450m处的岩层，使该区域岩层具有低于正常地温梯度的温度。
(2)波浪流:浮式平台和钻井船是在深水钻井作业中主要使用的工具，会因波、浪、流以及风吹产生摇晃，这会对其锚泊系统以及动力定为造成影响，使结果产生误差。
(3)台风:台风破坏力极强，当海上钻井平台或者钻采设备碰上台风时会被严重破坏。
(4)内波流:部分流体发生密度变化使流体内部不连续的现象，会导致大幅震荡。
较大的内波会严重缩小钻井作业窗口使钻井作业无法正常开展开。
并且如果钻井平台的立柱或着隔水管等结构遇到内波流时会受到较大的作用力使平台发生一定距离的偏移。
刍议深水石油钻井技术现状与发展趋势
刍议深水石油钻井技术现状与发展趋势摘要：随着社会经济的发展以及国家能源需求的提高，石油钻井的工作量也越来越大，对深水石油钻井专业技术的要求也越来越高。
本文先对深水石油钻井的几类关键性技术的现状进行了相关的阐述，再对深水石油钻井技术的发展趋势进行了展望，希望能促进我国深水石油钻井技术的进一步发展，进而促进深水钻井领域的进一步开发。
关键词：深水石油钻井技术发展趋势相关的数据显示，全世界有90%多的石油储存量是潜伏在1000米以下的深水层，而石油资源对一个国家的工业发展以及能源的开采具有非常重要的作用[1]。
因此，深水石油钻井技术就显得极其关键。
而随着水位的不断加深，石油钻井的条件也会越来越复杂，对钻井技术的要求自然也越来越高。
因此，笔者认为，对深水石油钻井技术现状与发展趋势这一课题进行相关的探讨具有非常重要的实际意义。
一、当前国内外深水石油钻井的技术现状石油资源的勘探具有很高的开发价值。
相关的研究表示，海洋的石油资源在全球的石油资源总量中所占的比例高达34%，但是目前人类的勘探还属于开发的早期阶段，因此，深水领域的石油勘探具有很高的开发价值[2]。
而随着当前石油钻井技术的发展，深水的范围与概念也在不断扩大，关于深水钻井技术的投资也越来越大。
深水石油钻井是一项复杂而系统的工作，对钻井的技术有着非常高与非常关键的要求。
具体来说，深水石油钻井的关键性技术主要有以下几个方面：1.深水钻井的设备。
深水钻井的设备主要包括两种：钻井船和半潜式的钻井平台。
钻井船指的是具有良好机动性的一种移动式钻井装置，具有停泊简单、使用水深范围大、移动灵活等特征。
钻井船包括船体和定位设备两个组成部分。
船体主要是为钻井安装、航行动力设备的安装以及工作人员工作、生活等提供相应的场所。
钻井船当前主要是活跃在美国墨西哥湾、西非以及巴西海域[3]。
而半潜式的钻井平台主要活跃在墨西哥、澳大利亚、北海、西非等领域[4]。
2.深水定位系统。
深水定位系统是对钻井装置进行定位，以防止其受风、浪、流等影响的一种技术，在当前全球深水作业的33台钻井中，有27艘是采用动力定位的方式[5]。
全球深水钻井现状与前景
７
一
６
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水 、超 深水 转 移 ，深水 、超 深水 钻井 作业 持续 升 温。
１ 全球深水油气勘探开发投资及钻井规模
１ ． １ 全 球深 水油 气勘 探 开发投 资持 续增 长
２ ０ １ ３ 年ｌ ０ 月初 ，Ｓ ｅ ａ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ 公 司投资建造的在建钻井
司加人 包括深 水钻井 在 内的海 洋钻井行 列 。全球从 事
海洋钻井的公 司从 ２ ０ ０ ６ 年大约 １ ０ ０ 家增加 到 ２ ０ １ ３年约 １ ６ ５家 ，其 中操作 浮式 钻井装置 的公 司从 ２ ０ ０ ６ 年 大约
主流。深水浮式钻 井装 置主要 分布在 “ 金三 角”地 区 （ 墨 西哥 湾、巴西 、西非 ） 。深水钻 井业务 虽技 术难度高、风 险大，
但仍会在短短几年 时间内实现跨越式发展 ， ￣ ＇ Ｓ ｅ ａ ＆ ｉ ｌ ｌ 公 通过收购公 司、 投 资建造和收 购海洋钻井装置 、 优化重组和 资 本运作等方式 ， 仅用５ 年 多时 间由一家新成立的小公 司发展成为世 界第二大海洋钻井承 包商 、 世界一流 的深 水钻 井承包
一
船数 量最 多 ，有 １ １ 艘 ，巴西 Ｓ ｅ ｔ ｅ Ｂ ｒ ａ ｓ ｉ ｌ 公 司和美 国 Ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ钻井公 司各有 ８ 艘 ，巴西 Ｏ ｄ ｅ ｂ ｒ ｅ ｃ ｈ ｔ 油气公 司 ５
２ 全 球 深水钻 井 工作量 及 作业 水深
２ ． １ 深水 钻 井数 量快 速 增 长
基 金 项 目 ： 国 家科 技 重 大 专项 “ 我 国 油 气及 煤 层 气勘 探 开发 技 术发 展 战 略 研 究 ”（ 编 号 ：２ ０ ０ ８ Ｚ Ｘ０ ５ ０ ４ ３ — ０ ０ ３ ｏ
深水钻井技术装备现状及发展趋势
２１ ０ １年 ３月
石
油
钻
探
技
术
Ｖｏ１ ３ ＮＯ． ．９ ２
Ｍ ａｒ ２ １ ．， ０ｌ
Ｐ ＥＴＲＯＩ ＥＵＭ ＤＲＩ Ｉ ＩＩ ＮＧ ＴＥＣＨＮＩ ＱＵＥ Ｓ
． 深 水 钻 井技 术 专 题 ．
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ — ８ ０ ２ １ ． ２ ０ ２ ｏ：０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ １０ ９ ． ０ １ ０ ． ０ ｓ
深 水 钻 井 技 术 装 备 现 状 及 发 展 趋 势
孙 宝 江 曹 式 敬 李 昊 尚 占魁
（ ．中 国石 油 大 学 （ 东 ）石 油 工 程学 院 ， １ 华 山东 青 岛 ２ ６ ５ ；．中海 油 田服 务 股 份有 限公 司 钻井 事水 钻 井技 术 面 临 的挑 战及 目前 国外 该 技 术 和 关 键 装 备 的发 展 状 况 ， 绍 了我 国 目前 深 水 钻 井技 术 装 备 发 展 现 介
状， 并就 我 国加 快 深 水 油 气勘 探 开发 提 出 了一 些 探 索 性 的观 点 和 建议 。
关 键词 ： 水 钻 井 ； 井 船 ； 井平 台 ； 井液 ； 泥浆 ；水合 物 ；隔水 管 深 钻 钻 钻 水 中 图分 类 号 ： ５ ＴＥ ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ １ ０ ９ （ ０ １ ０ — ０ ８ ０ １ ０— ８ ０ ２ １ ）２ ００ — ８
（ ．Ｃ ｌｅ ｆ Ｐｅｒ ｌｕ Ｅｎ ｎ ｅ ｉｇ， ｈ ｎ ｉ ｅｓｔ ｆ Ｐｅｒ ｌｕ ， ｎ ｄ ｏ， ｈ ｎ ｏ ｇ， ６ ５ ５ １ ｏ ｌｇｅ ｔｏ ｅ ｍ ｇｉ ｅｒｎ Ｃ ｉ ａＵｎ ｖ ｒｉｙ ｏ ｔｏ ｅ ｍ Ｑｉ ｇ ａ Ｓ ａ ｄ ｎ ２ ６ ５ ， ｏ Ｃ ｉ ａ； ．Ｄｒｌｉ ｇＤｅ ａ ｔ ｎ ｆ ｉａ Ｏｉｆｉｌ ｅ ｖ ｃｓＬｉ ｔｄ， ｈｎ ２ ｉｌｎ ｐ ｒｍｅ ｔｏ Ｃｈ ｎ ｌ ｅｄ Ｓ ｒ ｉｅ ｍｉｅ ＣＮＯＯＣ， ｉｉｇ， ０ １ ９ Ｃｈ ｎ ） Ｂｅｊ ｎ １ １ ４ ， ｉａ
海洋工程装备重点产品发展方向
海洋工程装备重点产品发展方向海洋工程装备作为开发利用海洋资源的重要手段，其发展对于推动海洋经济的增长、保障国家能源安全以及促进科技创新具有至关重要的意义。
随着全球对海洋资源的需求不断增加，海洋工程装备的重点产品也在不断演进和创新，朝着更加高效、智能、环保和安全的方向发展。
一、深水油气开发装备深水油气资源的勘探和开发是当前海洋工程装备领域的重点之一。
深水钻井平台作为核心装备，正朝着超深水、高适应性和智能化的方向发展。
新型钻井平台能够在更深的水域作业，具备更强的抗风浪能力和钻井效率。
同时，自动化钻井系统的应用将大大减少人工操作，提高作业的安全性和准确性。
深水采油树和水下生产系统也在不断优化。
采油树的设计更加紧凑、可靠，能够承受更高的压力和温度。
水下生产系统的集成化程度越来越高，包括水下分离器、增压泵等设备，以提高油气采集和输送的效率。
此外，海底管道和立管技术的创新，使得油气能够更安全、高效地从深海输送到陆地。
二、海洋可再生能源装备海洋可再生能源如海上风电、潮汐能、波浪能等的开发利用日益受到关注。
海上风电装备的发展重点在于大型化、漂浮式和智能化。
大型风电机组的单机容量不断提升，叶片长度和塔筒高度增加，以提高发电效率。
漂浮式基础的研发使得海上风电能够向更深的海域拓展，扩大了可开发的资源范围。
潮汐能和波浪能发电装备则需要提高能量转换效率和可靠性。
新型的潮汐能涡轮机和波浪能转换器不断涌现，通过优化设计和材料选择，降低成本并延长使用寿命。
同时，能源存储和传输技术的进步也将有助于解决可再生能源的间歇性问题，提高其在能源市场中的竞争力。
三、海洋牧场装备随着渔业资源的保护和可持续发展需求的增加，海洋牧场建设成为海洋经济的新增长点。
海洋牧场装备包括养殖平台、智能投喂系统、监测设备等。
养殖平台逐渐向大型化、多功能化发展，能够提供更广阔的养殖空间和更完善的养殖环境。
智能投喂系统可以根据鱼类的生长情况和水质参数精准投喂，减少饲料浪费和环境污染。
深水钻井船应用现状与关键技术
Deepwater Millennium
Deepwater Pathfinder
Discoverer Enterprise
Discoverer Spirit
Joides Resolution
Discoverer Deep Seas
目前钻井船的作业位置： 主要分布在美国墨西哥湾、南亚、巴西、西非、澳大利亚和墨西哥海域。
携手共进，齐创精品工程 Thank You
2020/11/26
世界触手可及
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世界最大的石油和天然气钻探平台营运商Transocean的首席执行官罗伯特·朗说，目前该公司共 有9个全新的深水钻井船正在建设当中，其中8个还未出厂就已经预约签下了4-7年不等的合同。罗 伯特·朗认为，深水钻井设备市场直到2012年都会处于供不应求的阶段。
3 现有深水钻井船及运营商
从承包商来看，美国的Transocean是拥有钻井船最多的承包商，其拥有量占钻井船总量的28%，第 二名和第三名各有三艘钻井船，要远远少于第一位。
4 深水钻井船设计建造关键技术 陆地钻井作业的主要设备与过程：
钻井船作业与陆地钻井作业的区别：
钻井船与常规船舶相比较的特有系统：
钻井系统 立管系统 定位系统
钻井船设计与分析的关键技术
(1)、月池、钻井甲板、井架等特殊结构的设计与分析。月池、钻井甲板结构是钻井船与其它用 途船舶的重要区别，其承受的井架载荷、立管载荷都很大，须在设计分析中特殊考虑。
立管系统设计与分析 深海浮式结构设计与分析 深海浮式结构设计与分析 浮式结构系泊系统设计与分析
立管系统设计与分析
备注
IntecSea总裁、 主任结构工程师 Technip立管部主任工程师 SBM高级工程师 HOE高级工程师
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万方数据万方数据万方数据。
４’石油矿场机械２００９年１０月触面也进·步加大。
凶此随着作业水深的增加，水下井ＩＩ也变得越来越大，压力等级、抗弯能力、町悬挂套管质垦和数最对各种套管层序的适川性、操作性和安全町靠性等性能指标也越来越高。
４结语走向深水既足提高油气产量的需求，也是全球海洋石油发展的趋势。
深水浮式钻井装置、隔水管系统和水下井ＩＩ等是进行深水钻井的必要装备。
深水钻井区别于浅滩和陆地钴升作、Ｉｋ，所需装备的没计、制造难度很大，国外涉足深水领域已有几十年的历程，深水钻井装备已成为成熟技术。
依靠进ｆｌ深水作、Ｉｐ装备，小但耗费人量资会。
在关键技术上也受制于人，严重制约着我国深水石油开发进度，因而展开相关研究工作已迫在眉睫。
图１水卜．井１１系统临时导向基座用于定井位，是首先下入的设备，坐在海底泥线卜；永久导向基座安装在临时导向基座之上，通过连接在导向柱上的导向绳引导后续Ｊ二具的入井及设备的安装；０７６２ｍｍ（３０ｉｎ）导管头悬挂导管坐落在永久导向基座内，用专用下入工具随永久导向基座同时下入；０４７６．２５ｍｍ（１８％ｉｎ）高压井［Ｉ头下部连接表层套管，坐落在导管头内，通过液压连接器连接水下防喷器；各层技术套管通过套管挂和密封总成悬挂在高压井ＩＩ头内。
深水条件下对水下井【１的选择主要考虑井筒中需要悬挂的套管层序、套管尺寸和连接方式、抗弯曲能力、压力级别、可悬挂的最大套管质鼍等。
在没计的前期，需要对海况条件下井口呵能受到的钻井隔水管、防喷器组上部质量以及可能的轴向力和弯矩进行分析，尤其是采用动力定ｆ《》＝时，钻井船偏离井口或紧急情况下进行紧急解脱时。
防喷器组和水下井口头可能会承受很大的弯矩∽。
…。
井口头压力级别的选用应与防喷器一致，主要根据地层压力的情况，通常选用６９ＭＰａ（１００００ｐｓｉ）或１０３ＭＰａ（１５０００ｐｓｉ）压力等级，在一些特殊情况下，也可选用１３８ＭＰａ（２００００ｐｓｉ）。
抗弯曲能力在２７１０～９４８４ｋＮ·ｍ（２０００～７０００ｋｌｂ·ｆｔ）。
常规水下井口的抗弯曲能力在３３８７～４０６５ｋＮ·ｍ（２５００～３０００ｋｌｂ·ｆｔ）。
井［１头的抗弯能力与高压井ｆｌ头的壁厚相关，典型的高压井口头的外径大约是０６８５．８ｍｍ（２７ｉｎ）。
为了获得较高的抗弯能力，高压井口的外径不断增加，而且与低压井口的接参考文献：［１］ＰｅｔｔｉｎｇｉｌｌＨＳ，ＷｅｉｍｅｒＰ．Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅｄｅｅｐｗａｔｅｒｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ：ｐａｓｔ，ｐｒｅｓｅｎｔａｎｄｆｕｔｕｒｅ［－ＣＪ／／Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ：２１ＡｎｎｕａｌＲｅｓｅａｒｃｈＣｏｎｆｅｒ—ｅｎｃｅ，２００１．Ｉ－ｚ］赵政璋。
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ｅｔａ１．Ｓｕｂ—Ｓｅａｍｕｄｌｉｆｔｄｒｉｌｌｉｎｇ：ｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｄｕａｌｇｒａｄｉｅｎｔｄｒｉｌｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ［Ｇ］．ＳＰＥ７１３５９，２００１．［１０］ＭａｕｒｅｒＷＣ。
Ｍｅｄｌｅｙ（ｊＨ，ＭｃＤｏｎａｌｄＷＪ．Ｍｕｈｉｇｒａ—ｄｉｅｎｔｄｒｉｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｓｙｓｔｅｍ：ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ，００６５３０４３７［Ｐ］．２００３—０３—１１．万方数据深水钻井关键装备现状与选择作者：侯福祥， 张永红， 王辉， 肖建秋， 李青松， HOU Fu-xiang， ZHANG Yong-hong，WANG Hui， XIAO Jian-qiu， LI Qing-song作者单位：侯福祥,王辉,肖建秋,李青松,HOU Fu-xiang,WANG Hui,XIAO Jian-qiu,LI Qing-song(中国石油集团,钻井工程技术研究院,北京,100097)， 张永红,ZHANG Yong-hong(甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司,兰州,730050)刊名：石油矿场机械英文刊名：OIL FIELD EQUIPMENT年，卷(期)：2009，38(10)引用次数：0次1.Pettingill H S.Weimer P World-wide deepwater exploration and production:past,present and future 20012.赵政璋.赵贤正.李景明国外海洋深水油气勘探发展趋势及启示 2005(6)3.兰洪波.张玉霖.菅志军深水钻井隔水管的应用及发展趋势 2008(3)4.杨进.曹式敬深水石油钻井技术现状及发展趋势 2008(2)5.方华灿海洋深水双梯度钻井用水下装备 2008(11)6.陈国明.殷志明.许亮斌深水双梯度钻井技术研究进展 2007(2)7.Smith K L.Gault A D.Witt D E Subsea mudlift drilling joint industry project:delivering dual gradient drilling technology to industry[SPE 71357] 20018.Schumacher J P.Dowell J D.Ribbeck L R Subsea MudLift Drilling(SMD):planning and preparation for the first subsea field test of a full scale dual gradient drilling system at green canyon 136,Gulf of Mexico[SPE 71358] 20019.Eggemeyer J C.Akins M E.Brainard P E SubSea mudlift drilling:design and implementation of a dual gradient drilling system[SPE 71359] 200110.Maurer W C.Medley G H.McDonald W J Multigradient drilling method and system 20031.期刊论文杨金华.Yang Jinhua全球深水钻井装置发展及市场现状-国际石油经济2006,14(11)截至2006年7月初,全球有103座深水半潜式钻井平台和33艘深水钻井船,它们主要分布于美国墨西哥湾、北海、巴西和西非海域.全球只有26家公司有能力从事深水钻井,其中美国公司最多,它们所拥有的深水钻井装置占全球总数的约70%.随着技术的进步,半潜式钻井平台和钻井船不断更新换代,额定作业水深和钻深能力相应增大.当前的钻井水深纪录和海上钻井井深纪录已分别达到3051米和10421米.半潜式钻井平台的钻深能力在6000～11430米,深水钻井船的钻深能力在5000～11887米.这两种在建钻井装置的钻深能力分别达到9000米或超过万米,并都采用动力定位方式.目前,国际市场上深水钻井装置供不应求,利用率接近或达到100%,最高日费已突破50万美元.国内的石油公司现在还没有深水钻井装置,这严重制约着我国三大石油公司进军深海的步伐,应引起有关部门的高度重视.2.期刊论文任新民.REN Xin-min浮简式深水钻井装置(ABS)的研制-中国修船2009,22(1)借助于在海面以下近200～400 m建立一个人工海床,利用目前第2或第3代半潜式钻井平台,将现在的400 m作业水深扩展到1 500 m,提高深水钻井作业的能力.3.期刊论文孙友义.陈国明.金辉.畅元江.SUN You-yi.CHEN Guo-ming.JIN Hui.CHANG Yuan-jiang深水钻井隔水管耦合系统分析-船舶力学2009,13(3)对于深水系泊钻井系统而言,移动式海洋钻井装置与细长结构(系缆、钻井隔水管)之间的耦合效应在预测浮体运动及钻井隔水管响应时起决定性作用.文中建立了深水系泊钻井系统的全耦合有限元模型,考虑波频与低频环境载荷,对系统进行了非线性时域分析.分析表明,由低频浮体运动激励的低频隔水管动态响应可对深水钻井隔水管设计产生重要影响.常规方法将低频浮体运动作为准静态效应考虑,对于连接在锚泊钻井装置上的深水钻井隔水管而言是不精确的.4.期刊论文窦玉玲.管志川.徐云龙.Dou Yuling.Guan Zhichuan.Xu Yunlong海上钻井发展综述与展望-海洋石油2006,26(2)简要回顾了海洋石油工业从20世纪40年代起步至今在可及水深、钻井装置方面的飞速发展;同时结合海上钻探实例,阐述了特殊的地质环境及低温、浅部水层等给深水钻井带来的一系列困难;面对深水钻井的挑战,在钻探技术及钻井工具方面提出了有效的应对措施;展望了国内外深水钻井的发展前景.5.期刊论文王成文.王瑞和.卜继勇.陈二丁.钟水清.李福德.WANG Chengwen.WANG Ruihuo.PU Jiyong.CHEN Erding.ZHONG Shuiqing.LI Fude深水固井面临的挑战和解决方法-钻采工艺2006,29(3)水深超过500 m的深水海域所蕴藏的油气资源是非常诱人的,进一步开发利用深水油气资源大势所趋.但深水所带来的低温、地层破裂压力低、浅层流体流动和高昂的深水钻井装置费用等问题又提出了严峻的挑战.通过对深水注水泥温度确定、低密度水泥浆稳定性、流变性、胶凝强度、候凝时间、水泥石具有的机械力学性能等一系列的特殊要求分析,提出了以准确预测深水注水泥温度为前提,以深水固井材料体系研究为基础,以新型钻井液固井液一体化技术为方向,以深水固井时可能存在的风险为指导,有针对性地优化深水固井水泥浆的性能和注水泥工艺,以有效解决深水固井中所面临的困难.6.会议论文刘科.付英军.蒋世全深水钻井过程中钻具和钻材用量研究2007甲板可变载荷与钻井装置租会和钻井作业后勤供应等有直接关系。