论文部分内容阅读
[摘 要]本文简要阐述了海洋石油钻采设备组成，分析了海洋石油钻采设备技术要求，论述了我国海洋石油钻采装备现状，列举了海洋石油钻采新装备，梳理了海洋石油钻采设备发展趋势。
[关键词]海洋石油；钻采设备；现状；发展趋势
中图分类号：TE95 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0371-01
一、海洋石油钻采设备
海洋石油钻采设备是海上油气田钻井与采油所用的工具和装备，它的种类繁多，包罗万象，但归纳起来大体可以分为四类： 1、海洋石油钻井平台。目前，海洋石油钻井平台主要有两种：一是固定式，如固定钻井平台等；二是移动式，如坐底式、自升式、半潜式、钻井浮船等。2、海洋石油采油平台。海洋采油平台目前世界上也有两大类： 一是固定采油平台，如常用的导管架式平台等；二是浮式采油系统，如单点系泊、多点系泊、半潜式平台、张力腿式平台等多种类型。3、水上钻采机械设备。水上钻采机械设备比较复杂，其主要组成： 一是海洋石油钻机。它是钻井的主要设备，通常是由天车、游车、井架、大钩、水龙头、钻井泵、转盘、绞车等所谓“八大件”组成。近年来，由钻台的转盘驱动钻柱旋转改为顶部驱动钻柱旋转的装备有了很大的发展，尤其是海上钻井，顶部驱动设备应用得更为广泛。二是运动补偿设备。它是海上浮式钻井用的一种设备，主要是用来克服钻柱及钻头随浮船上下升沉而引起的运动，常用的是同大钩连结的液压钻柱运动补偿装置。三是张力补偿装置。它也是海上浮式钻井的专用设备，它是克服隔水管、水下导管的张紧绳等随浮船升沉运动而不断变化的影响所用的设备。一般浮式钻井船及平台上都配置有这种液压的张紧器。四是水上采油设备，如常用的水上采油树等。五是油气分离设备，常包括油、气、水分离设备。4、水下钻采机械设备。它是指水面下或海底装设的采油或钻井所需要的各种设备，其中主要有： 一是浮式钻井水下设备，通常包括：补偿升沉运动的伸缩隔水管、补偿旋转运动的挠性接头、隔水管柱、快速拆卸用的连结器以及海底井口盘和导向架、防喷器组等。二是泥线悬挂回接系统，它是采用水上完井或近水面完井方式时，钻井过程悬挂各层套管柱的套管头（浮式钻井）或泥线悬挂器（自升式平台）以及完井时回接套管柱的有关设备。三是海底完井采油设备，它是指海底完井后所需要的干式或湿式采油树以及座于海底的水下集油站、水下油气分离装置、水下保养站和维修海底井口室的维修舱等。
二、海洋石油钻采设备技术要求
1、作业范围广且质量要求高。移动式钻井平台（船）不仅仅只是固定在海域作业，而且还要能够适应不同海域、不同方位、不同水深和移位的作业。移位、就位、生产作业、风暴自存等复杂宽广作业工况对钻井平台（船）题出了很高的质量要求。
2、使用寿命长，可靠性指标高。可靠性主要体现在：a）强度要求高。b）疲劳寿命要求高。c）建造工艺要求高。d）生产管理要求高。
3、安全性要求高。因为海洋石油工程装置所产生的海损事故十分严重，随着海洋石油开发逐渐向深海区域发展、海上生产和生活水准的提高、海上安全与技术规范条款的变化等相关因素变化，对海洋油气开发装备的安全性能要求大大提高，尤其是对包括设计与要求、火灾与消防及环保设计等HSE的贯彻执行更为严格。
三、我国海洋石油钻采装备技术现状
1、缺少从事海洋石油钻采设备的专业造船公司。我们缺乏一些专业的石油钻采设备，事实上，造船公司对于海洋石油行业的发展有很大的影响，纵观整个国家，关于海洋石油开采有一定影响的公司只包括大连船舶重工集团有限公司、上海外高桥造船有限公司、沪东中华造船（集团）有限公司、江南长兴造船有限责任公司等等，完成我国第一艘双体钻井浮船建造的沪东中华造船（集团）有限公司，曾经完成了4200mLPG船和“胜利3号”坐底式钻井平台建造的壮举。但是尽管如此，我们国家的专业造船公司仍然有很大的提升空间。
2、海洋石油装备研究机构少。海洋石油装备机构在我国比较少，而专门研究海洋石油的研究机构更少，基于这个海洋装备研究的机构情况来分析，我们能够研究海洋石油钻采设备的机构少之又少，纵观整个国家，我们主要研究单元技术的单位包括：海七O八所、上海交通大学、大连理工大学、中国石油大学（华东）等。而FPSO的研制单位海七O八所以及在动力定位系统的研制方面获得了自主知识产权的研究的上海大学，尽管研究成果很令人瞩目，但是我国的海洋石油装备研究机构还是较少。
四、海洋石油钻采装备发展趋势
1、陆地石油钻采业向深钻井和超深钻井发展。浅地层进行钻采系作业，无论在技术和装备方面实现起来均较容易，然而随着浅地层油气的普遍开发和世界综合科技水平的不断提高（包括钻采技术和装备水平的不断提高），特别是高油价的经济刺激，近年来，石油钻采业向深钻井和超深钻井发展特别迅速。以美国为例，1995年美国实际钻井垂深（以下简称TVD）>=4572m的深井井数为564口；至2004年达920口，比1995年提高63.12 %；至2005年达1025口，比1995年提高81.74%，也比2004年提高11.41 %；至2006年再达1134口，比2005年再提高10.63%。预测至2011年可达1212口，将比2005年提高18.24%。
2、国外海洋石油钻采业向深水和超深水发展。目前，世界对深海海域石油勘探开发的界定是以水深为依据。据2002年在巴西召开的世界石油大会报道，油气勘探开发水深的界定是400m以内为常规水深；400一1500 m为深水，超过1500 m为超深水。据美国2003-10关于“深水勘探与开发报告—美国墨西哥湾领域深水发现统计”一文的报道，各国开发的深水油田最浅为巴西近海，水深为484.9m；最深为美国墨西哥湾的阿特拉斯油田，水深2743.2m。
3、深井和超深井石油钻机及新型钻井装备不断推出。一是深井和超深井石油钻机绞车。美国国民油井公司能制造石油钻机绞车功率（注：低功率系列从略）为2206.5kW，2942 kW、3677.5kW和5295.6kW变频电驱动。德国威尔士公司制造绞车功率分别为2206.5kW，2758kW、3309.7kW、3677.5kW， 4413kW变频电驱动。二是新型无绞车液压升降型钻机。目前，除挪威海事液压公司Ram钻机和意大利Drillmec钻机是一种新式无绞车型液力提升钻机外，新近又有Schramm公司推出的仲缩桅杆的TXD系列静液传动无绞车型动力头钻机值得关注。该钻机首台于2006年8月推出。目前，TXD系列钻机共有T-90XD型、T-13 OXD型和T-180XD型3种规格，提升能力分别为400.5kN， 578.5kN，801kN；钻机动力头起下钻行程为15.24m，适用钻杆长度可达14.6m。
结语
海洋钻采装备已进入快速发展的新时期，尤其在海洋鉆采平台、海洋钻修井模块、水下生产装备等多个方面均已有了新的发展目标，提高海洋钻采装备技术，促进我国海洋装备缩小与发达国家之间的差距，对于高效利用国家的海洋油气资源具有非常重要的现实意义。
参考文献
[1] 廖漠圣，杨本灵. 世界石油设备发展的新特点及机遇与挑战[J]. 石油矿场机械，2007（09）.
[2] 张洪涛. 有关我国海洋石油钻井平台现状与技术创新[J]. 化学工程与装备，2012（01）.
[3] 王定亚，王进全.浅谈我国海洋石油装备技术现状及发展前景[J]. 石油机械，2009（07）.
[4] 方华灿.对我国深水半潜式平台设计的几点浅见[J]. 中国海洋平台，2008（39）.
[关键词]海洋石油；钻采设备；现状；发展趋势
中图分类号：TE95 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0371-01
一、海洋石油钻采设备
海洋石油钻采设备是海上油气田钻井与采油所用的工具和装备，它的种类繁多，包罗万象，但归纳起来大体可以分为四类： 1、海洋石油钻井平台。目前，海洋石油钻井平台主要有两种：一是固定式，如固定钻井平台等；二是移动式，如坐底式、自升式、半潜式、钻井浮船等。2、海洋石油采油平台。海洋采油平台目前世界上也有两大类： 一是固定采油平台，如常用的导管架式平台等；二是浮式采油系统，如单点系泊、多点系泊、半潜式平台、张力腿式平台等多种类型。3、水上钻采机械设备。水上钻采机械设备比较复杂，其主要组成： 一是海洋石油钻机。它是钻井的主要设备，通常是由天车、游车、井架、大钩、水龙头、钻井泵、转盘、绞车等所谓“八大件”组成。近年来，由钻台的转盘驱动钻柱旋转改为顶部驱动钻柱旋转的装备有了很大的发展，尤其是海上钻井，顶部驱动设备应用得更为广泛。二是运动补偿设备。它是海上浮式钻井用的一种设备，主要是用来克服钻柱及钻头随浮船上下升沉而引起的运动，常用的是同大钩连结的液压钻柱运动补偿装置。三是张力补偿装置。它也是海上浮式钻井的专用设备，它是克服隔水管、水下导管的张紧绳等随浮船升沉运动而不断变化的影响所用的设备。一般浮式钻井船及平台上都配置有这种液压的张紧器。四是水上采油设备，如常用的水上采油树等。五是油气分离设备，常包括油、气、水分离设备。4、水下钻采机械设备。它是指水面下或海底装设的采油或钻井所需要的各种设备，其中主要有： 一是浮式钻井水下设备，通常包括：补偿升沉运动的伸缩隔水管、补偿旋转运动的挠性接头、隔水管柱、快速拆卸用的连结器以及海底井口盘和导向架、防喷器组等。二是泥线悬挂回接系统，它是采用水上完井或近水面完井方式时，钻井过程悬挂各层套管柱的套管头（浮式钻井）或泥线悬挂器（自升式平台）以及完井时回接套管柱的有关设备。三是海底完井采油设备，它是指海底完井后所需要的干式或湿式采油树以及座于海底的水下集油站、水下油气分离装置、水下保养站和维修海底井口室的维修舱等。
二、海洋石油钻采设备技术要求
1、作业范围广且质量要求高。移动式钻井平台（船）不仅仅只是固定在海域作业，而且还要能够适应不同海域、不同方位、不同水深和移位的作业。移位、就位、生产作业、风暴自存等复杂宽广作业工况对钻井平台（船）题出了很高的质量要求。
2、使用寿命长，可靠性指标高。可靠性主要体现在：a）强度要求高。b）疲劳寿命要求高。c）建造工艺要求高。d）生产管理要求高。
3、安全性要求高。因为海洋石油工程装置所产生的海损事故十分严重，随着海洋石油开发逐渐向深海区域发展、海上生产和生活水准的提高、海上安全与技术规范条款的变化等相关因素变化，对海洋油气开发装备的安全性能要求大大提高，尤其是对包括设计与要求、火灾与消防及环保设计等HSE的贯彻执行更为严格。
三、我国海洋石油钻采装备技术现状
1、缺少从事海洋石油钻采设备的专业造船公司。我们缺乏一些专业的石油钻采设备，事实上，造船公司对于海洋石油行业的发展有很大的影响，纵观整个国家，关于海洋石油开采有一定影响的公司只包括大连船舶重工集团有限公司、上海外高桥造船有限公司、沪东中华造船（集团）有限公司、江南长兴造船有限责任公司等等，完成我国第一艘双体钻井浮船建造的沪东中华造船（集团）有限公司，曾经完成了4200mLPG船和“胜利3号”坐底式钻井平台建造的壮举。但是尽管如此，我们国家的专业造船公司仍然有很大的提升空间。
2、海洋石油装备研究机构少。海洋石油装备机构在我国比较少，而专门研究海洋石油的研究机构更少，基于这个海洋装备研究的机构情况来分析，我们能够研究海洋石油钻采设备的机构少之又少，纵观整个国家，我们主要研究单元技术的单位包括：海七O八所、上海交通大学、大连理工大学、中国石油大学（华东）等。而FPSO的研制单位海七O八所以及在动力定位系统的研制方面获得了自主知识产权的研究的上海大学，尽管研究成果很令人瞩目，但是我国的海洋石油装备研究机构还是较少。
四、海洋石油钻采装备发展趋势
1、陆地石油钻采业向深钻井和超深钻井发展。浅地层进行钻采系作业，无论在技术和装备方面实现起来均较容易，然而随着浅地层油气的普遍开发和世界综合科技水平的不断提高（包括钻采技术和装备水平的不断提高），特别是高油价的经济刺激，近年来，石油钻采业向深钻井和超深钻井发展特别迅速。以美国为例，1995年美国实际钻井垂深（以下简称TVD）>=4572m的深井井数为564口；至2004年达920口，比1995年提高63.12 %；至2005年达1025口，比1995年提高81.74%，也比2004年提高11.41 %；至2006年再达1134口，比2005年再提高10.63%。预测至2011年可达1212口，将比2005年提高18.24%。
2、国外海洋石油钻采业向深水和超深水发展。目前，世界对深海海域石油勘探开发的界定是以水深为依据。据2002年在巴西召开的世界石油大会报道，油气勘探开发水深的界定是400m以内为常规水深；400一1500 m为深水，超过1500 m为超深水。据美国2003-10关于“深水勘探与开发报告—美国墨西哥湾领域深水发现统计”一文的报道，各国开发的深水油田最浅为巴西近海，水深为484.9m；最深为美国墨西哥湾的阿特拉斯油田，水深2743.2m。
3、深井和超深井石油钻机及新型钻井装备不断推出。一是深井和超深井石油钻机绞车。美国国民油井公司能制造石油钻机绞车功率（注：低功率系列从略）为2206.5kW，2942 kW、3677.5kW和5295.6kW变频电驱动。德国威尔士公司制造绞车功率分别为2206.5kW，2758kW、3309.7kW、3677.5kW， 4413kW变频电驱动。二是新型无绞车液压升降型钻机。目前，除挪威海事液压公司Ram钻机和意大利Drillmec钻机是一种新式无绞车型液力提升钻机外，新近又有Schramm公司推出的仲缩桅杆的TXD系列静液传动无绞车型动力头钻机值得关注。该钻机首台于2006年8月推出。目前，TXD系列钻机共有T-90XD型、T-13 OXD型和T-180XD型3种规格，提升能力分别为400.5kN， 578.5kN，801kN；钻机动力头起下钻行程为15.24m，适用钻杆长度可达14.6m。
结语
海洋钻采装备已进入快速发展的新时期，尤其在海洋鉆采平台、海洋钻修井模块、水下生产装备等多个方面均已有了新的发展目标，提高海洋钻采装备技术，促进我国海洋装备缩小与发达国家之间的差距，对于高效利用国家的海洋油气资源具有非常重要的现实意义。
参考文献
[1] 廖漠圣，杨本灵. 世界石油设备发展的新特点及机遇与挑战[J]. 石油矿场机械，2007（09）.
[2] 张洪涛. 有关我国海洋石油钻井平台现状与技术创新[J]. 化学工程与装备，2012（01）.
[3] 王定亚，王进全.浅谈我国海洋石油装备技术现状及发展前景[J]. 石油机械，2009（07）.
[4] 方华灿.对我国深水半潜式平台设计的几点浅见[J]. 中国海洋平台，2008（39）.