海洋擁有豐富的資源,石油資源就是其中的一種。隨著全球能源危機的逐步深化,更多的國家開始將石油開發陣地從陸地轉移到海洋,海洋石油開發項目日益增多,使海洋石油鉆井技術受到極大關注。經過多年發展,我國海洋石油產業發展迅速,成果顯著。從2010年至2015年,新增的海上石油鉆井平臺70多座、海上油田30多個,與海洋石油工程相關設備的需求量及技術含量也在不斷增加??梢?,我國海洋石油行業發展良好,發展前景良好,但一切的發展都需要以先進的海洋石油鉆井技術支撐。為此,應當了解當前我國海洋石油鉆井技術發展現狀及發展趨勢,加大相關研究,突破技術難點,不斷提升我國海洋石油鉆井技術水平。
1 海洋石油鉆井技術發展現狀
國外海洋石油鉆井技術發展已有上百年時間,而深海石油鉆井技術研發最早開始于20世紀80年代,至今已有三十多年。世界范圍內的海洋石油鉆井技術快速發展,水平突飛猛進,而我國海洋石油鉆井技術通過先進技術引進及研發也有了很大程度的提高?,F在,我國海洋石油鉆井技術發展態勢良好,特別是深海石油鉆井方面的核心技術很多,如深度水位定位系統、深水位雙梯度鉆井技術、深度水位鉆井設備、大幅度位移井和分支水平鉆井技術、隨鉆測井技術、隨鉆環空壓力監測、動態壓井鉆井技術、噴射下導管技術等,特別是頂驅、鐵鉆工、司鉆控制臺、雙井架交叉作業已經很成熟了。單就深海石油鉆井而言,深度水位石油鉆井技術的科技含量較高,但這種技術在應用前需要投入大量資金,工程造價較高。盡管如此,其依然以自身獨特的技術優勢廣泛應用于我國海洋石油鉆井工程。當前,深水位隨鉆測井技術、井下閉環鉆井技術、噴射鉆井技術、深水位雙梯度鉆井技術等在我國海洋石油鉆井工程中應用較多,技術水平已經達到國際先進水平。
1.1 深水位隨鉆測井技術
隨鉆測井技術,是一種在鉆井的同時使用儀表化的鉆鋌對地層進行測量,提供巖石物理分析與油氣評價所需要的信息,并實時指導鉆進的一種石油鉆井技術,是近20年發展速度最快和最為成熟的石油鉆井技術之一。在海洋石油鉆井工程應用中,其具有明顯優勢:第一,能在井況復雜情況下進行測井資料采集;第二,能及時獲得真實反映原狀地層特性的信息;第三,能精確的地質導向,提高石油開采安全和采收率;第四,能實時監測,掌握并分析井內異常情況,便于降低井控事故率;第五,具備較高的安全可靠性,能適應各種作業環境。
1.2 井下閉環鉆井技術
它是一種集成化鉆井技術,包括井下隨鉆測量、數據采集、數據整體綜合解釋、井下操作自動控制等多項核心技術。井下閉環鉆井技術是在鉆井技術從智能化向自動化過渡過程中逐步形成的,鉆井施工中主要包括井下操作和平臺操作兩部分。隨鉆測井,了解和分析井下地質信息;數據采集,收集整理鉆井需要的信息數據;數據整體綜合解釋,將測量數據翻譯成可以用于鉆井工程的參數;井下操作自動控制,對井下操作進行自動控制,使井下施工設備和底部鉆具協調配合。
1.3 噴射鉆井技術
噴射鉆井技術是一種利用改良的連續油管技術。在鉆頭上安裝高速射流的噴嘴,利用高壓鉆井液通過噴嘴產生的水射流對井底產生沖擊,沖刷巖屑,輔助鉆頭破碎巖石。一般射深有100m。采用這種鉆井技術,可以在同一水平面上或不同水平面上,在不同方位設置多個井眼,能降低井附近壓力,擴大泄油面積。其應用效果是良好的,能夠有效解決油田低產問題,盡快恢復并提高油井產量。
1.4 深水位雙梯度鉆井技術
深水位雙梯度鉆井技術是一種控制壓力鉆井技術,適用于深海石油鉆井工程。深水位雙梯度鉆井技術包括無隔水管鉆井、無隔水管鉆井等部分,能有效解決海洋石油鉆井中的技術問題。這種海洋石油鉆井技術的主要思想是:在使用隔水管情況下可以先將管內充滿海水,利用海底泵輸鉆井液,或者在隔水管中輸入低密度介質,如氣體等,使隔水管環空內的密度與海水持平。同時,還要保持整個鉆井液返回回路中是雙密度鉆井液體,以便實現對井眼環空壓力、井底壓力等參數的有效控制,保證鉆井的安全性和經濟性。在海洋石油鉆井工程中,鉆井工程對鉆井平臺的依賴性較大,鉆井平臺技術水平的高低直接決定著鉆井技術水平的高低。目前,我國海洋石油鉆井平臺技術發展,自升式平臺荷載不斷增大,平臺的排水量、甲板作業空間及安全性提高明顯。此外,多功能半潛式平臺集成能力增強,同時集聚動力系統、輔助系統等系統,不僅能鉆井還能修井,集成化程度較高。
2 我國海洋石油鉆井技術發展趨勢
2.1 導向鉆井
測井是海洋石油鉆井施工前的一項基礎性工作,收集地質、儲層條件等信息,指導鉆井工程。在以往工作中常用有線測井方式,增加了開采區域地質勘探難度。隨著無限數據傳輸技術在石油鉆井工程中的應用,無線測井成為可能,并且這一方面已經有了相關研究成果,如隨鉆測井。在當前及未來海洋石油鉆井工程實施中,通過隨鉆測井技術進行導向鉆井將成為發展趨勢之一。
2.2 智能鉆柱海洋石油鉆井技術
智能化是必然趨勢,智能鉆柱勢必成為海洋石油鉆進技術的主要發展方向。智能鉆柱是一種把傳感器和微處理器連接起來,通過傳輸線路傳遞井下和平臺之間的數據。在這方面,海洋石油鉆井基本實現數據自動化傳輸,但是智能鉆柱技術依然處于研發階段,需要進一步加大研究力度。
2.3 鉆井設備大型化、自動化
海洋石油鉆井機向著交流和變換頻率發展,工作能力明顯提升,自動化輔助設備技術相應也得到了發展,大幅度提升鉆井設備的自動化操作效率。而且,為適應當前海洋石頭大位移井的需要,鉆井設備集機、電、液一體化技術于一體,規模越來越大,自動化程度越來越高。海洋石油鉆井深度越來越大,有的工程需要向海底以下5000m或更深的地層打鉆,這就要求提升直徑鉆桿,使用深水大型隔水管,增強鉆井平臺工作能力。從中可以明顯看出,大型化、自動化的鉆井平臺是海洋石油鉆井平臺技術的主要發展方向。而且,已經有越來越多的海洋石油鉆井技術采用FPSO裝置,這種裝置的甲板上密布了各種生產設備、管路,有特殊的火炬塔、系泊系統,與井口平臺管線連接,既能滿足深水海洋石油鉆井工程需要,又能保證鉆井工程的安全性和效益性。
3 結語
從20世紀80年代開始,我國海洋石油鉆井技術逐步發展起來。經過三十多年的技術研發與創新,我國海洋石油鉆井的核心技術已經有很多,如深水位雙梯度鉆井技術、深水位隨鉆測井技術等,鉆機技術水平大幅度提升,成績顯著。在今后發展中,隨著我國海洋石油開發產業的不斷發展,以及科技技術不斷創新,各種海洋石油鉆井技術和鉆井裝備研究工作必然會全面展開,探索出更多的先進水平鉆井技術,做到與時俱進,向前發展。
版權聲明|來源:《中國石油和化工標準與質量》,作者:葉俊放,版權歸原作者所有。
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