現代石油鉆井裝備的特點及發展方向

李辰旭

摘? 要：石油作為重要的戰略儲備資源，在許多行業領域中都有著非常重要的應用。該文針對現代石油鉆井流程進行分析，結合現代石油鉆井裝備的特點，包括資金損耗量大、技術密集性強、工作環境較差、危險系數較高、環境污染性強等，通過分析標準化、大型化、自動化、智能化、經濟性等發展方向，目的在于提高現代石油鉆井裝備的發展速度，促進行業經濟的健康發展。

關鍵詞：現代石油鉆井裝備? 工作環境? 危險系數? 環境污染性

中圖分類號：TE928 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）06（a）-0076-02

目前，在實際應用過程中，鉆井設備作為主要的生產活動運行載體，其工作質量也將直接影響到石油的開采效率。明確鉆井設備特點對于提高鉆井過程的穩定性有著積極的作用。

1? 現代石油鉆井流程分析

在石油鉆井過程中，其主要應用步驟如下：第一，進行科學性的鉆井設計，鉆井設計方案的科學性也將直接影響到鉆井成本的投入及鉆井效率。在具體應用過程中，需要做好相應的數據采集工作，根據采集到的相關數據信息，制定科學性的鉆井方案，其內容包括鉆井深度、勘探井位置、鉆井設備參數等[1]。第二，做好鉆前工程，在正式開展鉆井操作時，需要對鉆區進行基本處理，若區域位于海洋，則需要搭建合理鉆井平臺，結合海洋沖擊力變化情況，調整相應的參數信息。若區域位于陸地上，需要做好鉆區平整工作，搭建作業平臺，為后續工作的開展奠定基礎。第三，進行鉆井操作，在鉆機鉆進的過程中，應嚴格按照相應的操作規范進行鉆井操作，同時還需要制訂相應的應急處理方案，如遇到卡鉆、斷鉆等突發事故時，應及時進行處理，縮短故障的處理間隔。第四，固井與完井，完成上述操作之后，開始在鉆取的通道上進行水泥澆筑，同時做好相應的加固操作，提高鉆井的實用價值[2]。

2? 現代石油鉆井裝備的特點

2.1 資金損耗量大

石油勘探開發是一項資金損耗量大的投資工程。鉆井費用高主要表現為：沙漠鉆井每米成本約8000元;海洋鉆井約6700元;陸地鉆井超過1000元。沙漠地區鉆井停工一天損失15萬元;海洋地區半潛式鉆井船停工一天損失5～15萬美元[3]。沙漠地區運輸費用是陸地的7～8倍。沙漠地區維持工作，每月每人費用約1萬元。采油耗電量大主要表現為：開采每噸石油耗電量世界最高水平為523MJ/h，我國為1818MJ/h;采氣處理每l000m，耗電量世界最高水平為523MJ/h，我國為1196.5MJ/h;各油田每噸石油綜合耗電量世界最高水平為3kWh，我國為120～170kWh[4]。

2.2 技術密集性強

海洋、沙漠和極地等地區使用的現代石油鉆采裝備，采用了許多先進技術和先進裝備，配套完善齊全，具有在野外獨立進行鉆井和采油的能力以及自救能力，是一種涉及范圍較廣的系統工程。例如鉆井船動力定位系統、導航、通信系統、海底技術、防浮冰等各種先進技術與裝備等[4]。

2.3 工作環境較差

相比于其他工程的施工環境，石油鉆井設備的工作環境非常差。在沙漠地區進行鉆井活動時，遇到的主要環境問題為沙漠區域的地質結構比較脆弱，主要結構為流砂層，而且該地層結構厚度較大，顆粒的承壓情況較差，據相關數據信息顯示，結構平板比壓在1.0×105Pa左右，而結構的裙板比壓在1.3×105Pa。同時沙漠區域的氣候條件非常惡劣，晝夜溫差超過40℃。在寒冷的冬季，區域的溫度基本維持在-40℃左右，而在夏季來臨時，其溫度則保持在40℃左右，加上沙塵暴天氣、干旱缺水等情況，會干擾到區域鉆井作業的正常進行。在海洋區域開展鉆井活動時，其面臨的主要問題便是大海的侵蝕，包括大風、海浪、海流，若位于高緯度區域，還會面臨著海冰的威脅，并且在惡劣條件下，運輸的便利性較差，制約了鉆井工作的開展速度。

2.4 危險系數較高

在鉆井裝備工作過程中，常見的安全事故有井涌、井噴、火災等，井涌和井噴對于鉆井裝備的威脅性相對較低，不過這兩種情況的出現會給企業造成嚴重的經濟影響，影響到企業的經濟效益。石油也屬于可燃性液體，并且石油在開采過程中，還會有衍生物天然氣的存在，一旦發生火災，輕則破壞鉆井設備，重則會引起爆炸事故，威脅到施工人員的操作安全性。

2.5 環境污染性強

石油本身不屬于純凈物，而是以混合物的形式存在，在實際開采過程中，會有鉆井液、天然氣、混合液體等衍生物質的存在，如果不能對其進行合理處置，那么也將直接對周圍環境造成嚴重的污染。相比于陸地上，海洋開采過程的控制要求更加嚴格，一旦發生石油泄漏或其他污染物泄漏的情況，在短時間內污染便會在海洋中擴散，威脅到整個海洋生態環境。

3? 現代石油鉆井裝備的發展方向

3.1 標準化

目前在石油鉆井操作過程中，所采用的作業模式為API標準，在該標準內容中明確指出了鉆井設備的應用步驟、應用質量要求、問題出現后的應急處理等，這也意味著鉆井裝備的應用也在趨向于標準化作業，與之相匹配的相應裝備也會呈現出標準化發展，使其更加貼合實際作業環境，提高工程作業效率。

3.2 大型化

在科學技術快速發展的過程中，石油鉆井開采技術也在不斷成熟，這也在很大程度上加快了工程的推進速度。與此同時，為了提高鉆井裝備的工作效率，設備體積也開始趨向于大型化發展，而且其組成結構也變得更加復雜，相對應的也會增加了裝備應用過程的管理難度。

3.3 自動化

目前我國大部分生產企業已經實現了自動化轉型，相比于傳統人工操作，自動化操作的容錯率更低，工作效率更高。鉆井裝備作為重要的石油開采結構，也需要進行自動化轉型，這樣也提升了裝備的環境適應能力，并且根據在裝備中設計的相關參數，可以確定具體的預警范圍，在數據觸及到紅線區域后，系統會自動發出預警信息，提醒相關人員進行及時處理，從而提高整個結構應用的可靠性。

3.4 智能化

智能化作為自動化的下一發展階段，相比于自動化結構，智能化鉆井裝備的靈活性更強，可以結合相關數據信息實現裝備運行狀態的動態調整。而且在具體應用過程中，智能化裝備對于問題的處理效率更高，而且可以減少設備維護頻次，提高企業的經濟利潤。

3.5 經濟性

由于鉆井設備所處區域的工作環境條件相對惡劣，這也會大幅度縮減設備的使用壽命，降低裝備的經濟使用價值。隨著技術的不斷成熟，鉆井裝備的生產成本也在不斷降低，同時維護體系的成熟也會延長裝備的使用壽命，從而提高裝備的經濟性。

4? 結語

綜上所述，石油作為重要的物資儲備資源，在各個行業領域中都有著非常良好的應用。鉆井設備作為開展石油生產活動的重要結構，具備危險性高、運行成本大等特點，結合設備特點制定可靠的鉆井方案，對于加快工程施工速度有著積極的促進作用。

參考文獻

[1] 呂小青.深海石油鉆井裝備發展史及發展趨勢分析[J].科技創新與應用，2019（18）：108.

[2] 李飛.關于海洋石油鉆井裝備技術的研究[J].中國石油石化，2018（S1）：66.

[3] 李國勇.國內海洋石油鉆井裝備現狀及發展前景[J].新技術新工藝，2018（7）：40-42.

[4] 張連山.論現代石油鉆采裝備的特點及發展方向[J].鉆采工藝，2016（6）：99-102，106.