石油钻采工艺OILDRILLINGPRODUCTIONTECHNOLOGYVol.31Apr.2009近年来，随着人类对陆地和近海资源的大肆掠夺和破坏，陆地和近海油气资源逐渐减少甚至枯竭，全球范围能源紧张的矛盾更加突显，为满足不断增长的能源需求，世界许多国家特别是一些发达国家都将油气资源的开发重点投向深海。据统计，世界海洋石油蕴藏量约1000多亿吨，天然气储量140万亿立方米，深海区域还蕴藏着丰富可燃冰资源。目前，全世界从事海洋油气开发的国家已达100多个，尤其是美国、沙特阿拉伯、委内文章编号：10007393（200905深海石油钻采技术燕山大学，河北秦皇岛066004；2.中海油能源发展监督监理公司，天津320045）摘要：中国能源消耗剧增，供给不足，深海勘探开发势在必行。介绍了国外海上钻井技术的发展概况，提出了国内深海钻采面临的各种困难；概括了半潜式钻采平台、深水钻井船、浮式生产储油卸油装置、张力腿平台、深吃水柱筒式平台5海钻采平台的特点，并对国内选取平台提出了一些建议；总结了4种深海开发模式，根据国内实际海洋开发环境建议选用“FDPP+WHXT+FPSO/FSO”模式比较合理；最后展望了深海钻采技术的发展趋势——大型化，先进化，联合化，可燃冰也将成为新的关注热点。学习国外先进技术和走自主开发的路线是国内深海石油钻采技术发展的必然选择。关键词：深海；钻采技术；钻采平台；开发模式；天然气水合物中图分类号：TE242文献标识码：oCenergyTechnologyServicesSupervisionCo.,Tianjin320045,China)Abstract:China,energyresourcesconsumptionincreasesconsiderably,energysupplyinsuffcient,socarryoutexplorationpaperintroducesdrillingtechnologyoffshoreabroad,showsdeepwaterdrillingChina,summarizesfvesortsproductionplat-forms,i.e.,semi-submergedplatforms,deepwaterdrillingvessels,foatingproductionstorageoffoadingdevices,tensionlegplatformsalsogivessomeadvicesselectingplatforms,generalizesfourdevelopmentmodes“FDPP+WHXT+FPSO/FSO”vitablechoicelearnfromforeignadvancedtechnologiesself-development.Keywords:deepwater;drillingproductiontechnology;drillingplatform;developmentmode;naturalgashydrate作者简介：张喜顺，1983年生。2007年毕业于燕山大学石油工程专业，在读硕士研究生，专业为油气田开发。电线，E-mail：.cn。瑞拉等国，其海上石油年产量均在千万吨以上。世界最大的海底石油储量是中东的波斯湾、米博体育 米博平台委内瑞拉的马拉开湖、挪威的北海以及墨西哥湾。波斯湾现已探明的石油储量达120亿吨，占世界已探明海洋石油储量的50%以上，有”石油之海”之美称。在海底天然气储量方面，波斯湾仍居第一，挪威的北海占第二，墨西哥湾列第三海上油田开发向深海和超深海迈进的必然原因：深海和超深海占了海洋面积的绝大部分；世界石油钻采工艺200940深海油气资源十分丰富；深海和超深海勘探开采技术逐步成熟；深海和超深海开发成本随着采油量的增加不再高升；油价持续上涨驱使深海和超深海油气田开发；勘探开发天然气水合物的需要。1深海石油钻井技术现状Summarizesdeepwaterdrillingtechnology1.1国外深海石油钻井技术Deepwaterdrillingtechnologyoffshoreabroad1.1.1定向钻井几十年来，丛式井一直是海上采油的唯一手段。近10年来，为了提高采油率和降低成本，大位移井、水平井和多支井又应运而生。地质导向钻井技术和旋转闭环钻井系统是定向钻井技术的两项尖端技术。1.1.2小井眼钻井小井眼就是井眼直径比常规井眼直径明显小。井眼小了，则破碎岩石体积小了，耗能小了，钻杆也小了，套管也小了，钻机也小了，占地也小了。一小百小，平均节省费用50%。当然也存在不利因素，井控和井下事故的处理比较困难，钻井工具和测井仪器都要配套。1.1.3欠平衡钻井欠平衡指的是钻井液柱压力低于地层压力。欠平衡钻进时，地层原油会流入井内。所以井口要安装旋转防喷器，循环系统要有油水分离器。形成“欠平衡”的方法包括边喷边钻、泥浆帽压井、立管注入气体、环空注入气体和泡沫钻井液等。欠平衡钻井的突出优点是提高钻速和不损害油1.1.4用盘管机组钻井盘（卷油）管指的是没有接头、内外平滑、连续成一根并可盘卷在滚筒上的钢管，直径多在25.4~50.8mm之间，长度最大达6000m。其最大优点是井内起下方便快捷，不用上卸螺1.1.5无隔管钻井系统隔（水）管的作用是保障钻井液循环。但隔管的庞大与笨重增加了作业成本、难度和风险。不用隔管，关住海底防喷器（抱住钻杆），让钻井液从另外一根小管返回平台。1.2国内深海石油钻井技术面临困难DeepwaterdrillingtechnologyChina（1）深水钻采设备短缺。由于海上油气技术装备的发展起步较晚，与国际先进水平仍存在着较大差距，大部分设备都依赖进口（2）。深水作业成本昂贵。据测算，每钻井1耗资约1万元人民币，而海上钢结构平台每平方米造价就高达两万美元，如此算来，建设一个中型海上油田投资在10 亿~20 亿美元；同时科研经 费不足，缺乏高水平管理、专业技术人才和大型施工 设备。 （3）技术不成熟。中国深海油气开发技术起点较 低，而从技术研发到形成产业，还需要经历一个艰难 过程。中海油为了向深水进军，组建了海洋石油深 水工程重点实验室，并以此为龙头，联合国内有关科 研院所、院校，组成研究联合体，优势互补，攻克深水 关键技术。 2深海钻采平台 Deepwater drilling platform 2.1全球主要的深海平台 Main deepwater platforms 2.1.1深水和超深水多功能半潜式平台半潜式平 台（图1）于1960 年以后投入使用，一般由上部甲板 结构、立柱、浮筒、系泊系统、悬链式立管（外输/ 输入） 和桩基础/ 锚构成。半潜式平台采用扩展式锚泊，需 要特殊转塔锚固系统，半潜式钻井平台易被改造成 采油生产平台，极大地减少了油田开发成本。相对 于其他浮式装置，半潜式钻井平台稳定性较好，易于 连接钢制悬链式立管，移动灵活，可在超深水使用， 作业可靠。 Fig.1Semi-submergedplatform 多功能半潜式平台的特点：抗风浪能力强；甲 板面积和可变载荷大；适应水深范围广；钻机能力 强；具有多种作业功能（钻井、生产、起重、铺管等）。 中国有5 艘，在建1 2.1.2深水钻井船和浮式生产储油卸油装置（1）深水钻井船。钻井船（图2）主要由船体和 定位设备两部分组成。船体用于安装钻井和航行动 力设备，并为工作人员提供工作和生活场所。在钻 井船上设有升沉补偿装置、减轻设备、自动动力定位 系统等多种装备来保持船体定位。自动动力定位是 41 张喜顺等：深海石油钻采技术 目前较为先进的一种保持定位的方法，它直接采用 推进器及时调整船位。深水钻井船的特点：机动性 和运移性好；适应工作水深很强；甲板空间大，存储 能力大，可变载荷高，自持力强。缺点是钻井工作时 的摇摆、升沉比半潜式大。中国有1 图2钻井船Fig.2Drillship （2）浮式生产储油卸油装置。浮式生产储油卸油 装置（FPSO）（图3）将集油计量、油气水处理、储油、 装卸运输4 种功能综合在一个油轮上实现。在一条 改装或专门建造的船甲板上安装有油、气、水处理系 统供电设备以及生活设施，浮船多由转塔式锚泊系 统定位，船上有旋转伸缩接头与输油立管相连接。 图3浮式生产储油卸油装置（FPSO） Fig.3Floating production storage offloading 特点：机动性和运移性好；适应工作水深很强； 甲板空间大，存储能力大，可变载荷高，自持力强；具 有适应深水采油（与海底完井系统组合）的能力，在 深水域中有较大的抗风浪能力；具有大产量的油、 气、水生产处理能力和大的原油储存能力。中国有 16 艘，在建2 ［3-4］传统式TLP、海之星TLP、MPSES TLP、伸张 式TLP，见图4。后3 种型式相对于传统式张力腿 平台可统称为新型TLP。传统式张力腿平台由4 立柱和4个连接的浮体组成，立柱的水切面较大，自 由浮动时的稳定性较好，并通过张力腿固定于海底。 海之星只有一个立柱，因而易于建造。这种结构对 于上部组块的限制较大，自由漂浮时结构稳定性也 很差。MOSES 张力腿平台结构由下部浮体和4 立柱组成，张力腿连接到箱浮体上，浮力主要由浮体提供。深水张力腿平台的特点：对上部质量十分敏 感，造价随水深而增加；垂向运动受到约束，平台稳 定性好；可采用干式采油树，操作、维护及维修简单， 费用较低，石油开采和钻井过程中各种数据的采集 便捷。中国目前还没有。 图4张力腿平台TLP Fig.4Tension leg platform 2.1.4深吃水柱筒式平台随着近海油气工业朝着

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