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海洋石油钻井工程技术现状及发展趋势

海洋石油钻井工程技术现状及发展趋势

 海洋拥有丰富的资源,石油资源就是其中的一种。随着全球能源危机的逐步深化,更多的国家开始将石油开发阵地从陆地转移到海洋,海洋石油开发项目日益增多,使海洋石油钻井技术受到极大关注。经过多年发展,我国海洋石油产业发展迅速,成果显著。从2010年至2015年,新增的海上石油钻井平台70多座、海上油田30多个,与海洋石油工程相关设备的需求量及技术含量也在不断增加。可见,我国海洋石油行业发展良好,发展前景良好,但一切的发展都需要以先进的海洋石油钻井技术支撑。为此,应当了解当前我国海洋石油钻井技术发展现状及发展趋势,加大相关研究,突破技术难点,不断提升我国海洋石油钻井技术水平。

海洋石油钻井工程技术现状及发展趋势

1、海洋石油钻井技术发展现状

国外海洋石油钻井技术发展已有上百年时间,而深海石油钻井技术研发最早开始于20世纪80年代,至今已有三十多年。世界范围内的海洋石油钻井技术快速发展,水平突飞猛进,而我国海洋石油钻井技术通过先进技术引进及研发也有了很大程度的提高。现在,我国海洋石油钻井技术发展态势良好,特别是深海石油钻井方面的核心技术很多,如深度水位定位系统、深水位双梯度钻井技术、深度水位钻井设备、大幅度位移井和分支水平钻井技术、随钻测井技术、随钻环空压力监测、动态压井钻井技术、喷射下导管技术等,特别是顶驱、铁钻工、司钻控制台、双井架交叉作业已经很成熟了。

海洋石油钻井工程技术现状及发展趋势

单就深海石油钻井而言,深度水位石油钻井技术的科技含量较高,但这种技术在应用前需要投入大量资金,工程造价较高。尽管如此,其依然以自身独特的技术优势广泛应用于我国海洋石油钻井工程。当前,深水位随钻测井技术、井下闭环钻井技术、喷射钻井技术、深水位双梯度钻井技术等在我国海洋石油钻井工程中应用较多,技术水平已经达到国际先进水平。

1.1、深水位随钻测井技术

随钻测井技术,是一种在钻井的同时使用仪表化的钻铤对地层进行测量,提供岩石物理分析与油气评价所需要的信息,并实时指导钻进的一种石油钻井技术,是近20年发展速度最快和最为成熟的石油钻井技术之一。

海洋石油钻井工程技术现状及发展趋势

在海洋石油钻井工程应用中,其具有明显优势:第一,能在井况复杂情况下进行测井资料采集;第二,能及时获得真实反映原状地层特性的信息;第三,能精确的地质导向,提高石油开采安全和采收率;第四,能实时监测,掌握并分析井内异常情况,便于降低井控事故率;第五,具备较高的安全可靠性,能适应各种作业环境。

1.2、井下闭环钻井技术

它是一种集成化钻井技术,包括井下随钻测量、数据采集、数据整体综合解释、井下操作自动控制等多项核心技术。井下闭环钻井技术是在钻井技术从智能化向自动化过渡过程中逐步形成的,钻井施工中主要包括井下操作和平台操作两部分。随钻测井,了解和分析井下地质信息;数据采集,收集整理钻井需要的信息数据;数据整体综合解释,将测量数据翻译成可以用于钻井工程的参数;井下操作自动控制,对井下操作进行自动控制,使井下施工设备和底部钻具协调配合。

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1.3、喷射钻井技术

喷射钻井技术是一种利用改良的连续油管技术。在钻头上安装高速射流的喷嘴,利用高压钻井液通过喷嘴产生的水射流对井底产生冲击,冲刷岩屑,辅助钻头破碎岩石。一般射深有100m。采用这种钻井技术,可以在同一水平面上或不同水平面上,在不同方位设置多个井眼,能降低井附近压力,扩大泄油面积。其应用效果是良好的,能够有效解决油田低产问题,尽快恢复并提高油井产量。

1.4、深水位双梯度钻井技术

深水位双梯度钻井技术是一种控制压力钻井技术,适用于深海石油钻井工程。深水位双梯度钻井技术包括无隔水管钻井、无隔水管钻井等部分,能有效解决海洋石油钻井中的技术问题。这种海洋石油钻井技术的主要思想是:在使用隔水管情况下可以先将管内充满海水,利用海底泵输钻井液,或者在隔水管中输入低密度介质,如气体等,使隔水管环空内的密度与海水持平。

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同时,还要保持整个钻井液返回回路中是双密度钻井液体,以便实现对井眼环空压力、井底压力等参数的有效控制,保证钻井的安全性和经济性。在海洋石油钻井工程中,钻井工程对钻井平台的依赖性较大,钻井平台技术水平的高低直接决定着钻井技术水平的高低。目前,我国海洋石油钻井平台技术发展,自升式平台荷载不断增大,平台的排水量、甲板作业空间及安全性提高明显。此外,多功能半潜式平台集成能力增强,同时集聚动力系统、辅助系统等系统,不仅能钻井还能修井,集成化程度较高。

2、我国海洋石油钻井技术发展趋势

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2.1、导向钻井

测井是海洋石油钻井施工前的一项基础性工作,收集地质、储层条件等信息,指导钻井工程。在以往工作中常用有线测井方式,增加了开采区域地质勘探难度。随着无限数据传输技术在石油钻井工程中的应用,无线测井成为可能,并且这一方面已经有了相关研究成果,如随钻测井。在当前及未来海洋石油钻井工程实施中,通过随钻测井技术进行导向钻井将成为发展趋势之一。

2.2、智能钻柱海洋石油钻井技术

智能化是必然趋势,智能钻柱势必成为海洋石油钻进技术的主要发展方向。智能钻柱是一种把传感器和微处理器连接起来,通过传输线路传递井下和平台之间的数据。在这方面,海洋石油钻井基本实现数据自动化传输,但是智能钻柱技术依然处于研发阶段,需要进一步加大研究力度。

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2.3、钻井设备大型化、自动化

海洋石油钻井机向着交流和变换频率发展,工作能力明显提升,自动化辅助设备技术相应也得到了发展,大幅度提升钻井设备的自动化操作效率。而且,为适应当前海洋石头大位移井的需要,钻井设备集机、电、液一体化技术于一体,规模越来越大,自动化程度越来越高。海洋石油钻井深度越来越大,有的工程需要向海底以下5000m或更深的地层打钻,这就要求提升直径钻杆,使用深水大型隔水管,增强钻井平台工作能力。从中可以明显看出,大型化、自动化的钻井平台是海洋石油钻井平台技术的主要发展方向。而且,已经有越来越多的海洋石油钻井技术采用FPSO装置,这种装置的甲板上密布了各种生产设备、管路,有特殊的火炬塔、系泊系统,与井口平台管线连接,既能满足深水海洋石油钻井工程需要,又能保证钻井工程的安全性和效益性。

3、结语

从20世纪80年代开始,我国海洋石油钻井技术逐步发展起来。经过三十多年的技术研发与创新,我国海洋石油钻井的核心技术已经有很多,如深水位双梯度钻井技术、深水位随钻测井技术等,钻机技术水平大幅度提升,成绩显著。在今后发展中,随着我国海洋石油开发产业的不断发展,以及科技技术不断创新,各种海洋石油钻井技术和钻井装备研究工作必然会全面展开,探索出更多的先进水平钻井技术,做到与时俱进,向前发展。

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