现如今，海洋资源特别是海洋油气资源开发利用越来越受到世界各国的重视。目前，海洋油气已经成为世界油气生产增长的主要来源。据不完全统计，全球已发现海洋油气田2000 多个，海洋油气储量占全部油气储量的30-40％，海洋油气产量占全部油气产量的30％以上，且探明率在30％左右，尚处于勘探的早期阶段。本文针对海洋油气钻探的相关应用技术，做出综述性总结，并提出未来发展之展望。

2.1 海洋钻探

        海洋钻探包括：滨海、海底地质钻探；滨海（近海）石油与天然气钻探；大洋科学考察钻探。

        为适应不同水深，海洋钻进设施可分为以下几类：

      （1）人工岛、栈桥、珩架式构架———实质上是陆地钻探向浅海的延伸，适应水深5-20m。

      （2）底座式固定平台，适应水深20-30m。

      （3）自升式钻井船（平台）适应水深20-110m。

      （4）半潜式钻井船（平台，高出水面18m），适应水深60-200m，最深达610m。

      （5）深海钻井船，适应水深300-6000m，一般为610m 以内。

2.2 海洋油气勘探对钻探平台的要求

         与陆地油气钻探相比，海洋油气钻探需要克服海洋环境的影响。海况总会引起钻井船船体运动，且随着风速的变化和海流速度的高低而加剧或减弱。尽可能地提高船体的稳定性，保证钻井船有效作业，减弱船体运动是至关重要的。

        在对海上船体运动进行分析之后，发现在钻进船工作或锚定后，有六种运动：纵移，横移，升沉，横摇，纵摇，摇艏。任一船体运动必须考虑船上工作人员所能承受的水平，从而保证人员在特殊环境下安全作业和钻探施工的顺利进行。

         船体稳定性是船抗倾覆的性能，它关系到船只的倾斜运动状态，对稳定性的要求如下：

       （1）完整稳定性———要求扶正力矩必须顶得住从任何方向吹来的预计风速。

       （2）破坏稳定性———在任何主舱间被合理淹没的情况下，船只还能顶得住来自任何方向的一定的风负荷。

       （3）动稳定性———用风倾覆力矩这个名词来表示，它是倾斜角的函数。

2.3 海上钻井工程设备的主要结构

        陆地上的油气钻探方法与技术在海洋油气钻探中都是适用的。但是，受恶劣的海洋自然地理环境和海水的物理化学性质的影响，许多钻探方法与技术受到了限制。因此，海上钻井工程设备的结构要复杂的多，海上钻井必须使用钻井平台。除与陆上相同的必须的钻井设备结构外，还有部分设备需要根据实际钻探情况做适当的改进与调整。

2.3.1 套管头与套管

        水下套管头与陆地钻井的套管头很相似，其作用是：

      （1）钻进中必须能支持防喷器组。

      （2）注水泥固井时能悬挂套管。

      （3）在钻进和开采中必须能将各层套管柱之间予以密封。

        为适应海上钻探的需要，浮式钻井的套管挂、套管密封、水泥头与陆地或自升式钻井平台作业并不相同，如：

        ①下套管时，最后一节接上一只套管挂，并在固井前永久性地悬挂在套管头处，泥浆回经套管挂上的凹槽返回；

        ②水泥塞一般位于套管头上，用遥控开启；

        ③套管密封件用遥控法下入安装；

        ④备有特殊测试器具对套管密封进行遥测。

        早年套管柱由海底套管头一直延续到海面，用传统的水泥头即可进行注水作业。现在多使用海下注水泥系统，这一系统的特殊结构使得近海用的水泥头比陆上用的要轻些，并易于掌握。

2.3.2 防喷器

        防喷器是为承压状态下关闭井口而设计的。为保持对井的连续控制，使流入井筒里的地层流体也能循环出来，需要采用多种类型的防喷器。同时为了备用，同一类型的防喷器也要有两台或更多的台数。把几台防喷器组装在一起称为防喷器组。

        防喷器设计工艺与技术以及陆上使用防喷器的经验，都借用于浮式钻井，但是当防喷器安置在海底时，需要对防喷器、控制系统、钻进工艺、使用方法等方面进行改进。主要变化是：

       ①防喷器尺寸加大了；

       ②结构设计需考虑海底的静水压力；

       ③由于运送管线较长，压力降增高，大型的防喷器比陆上相应的需要更多的液体以操纵防喷器；

       ④为防止回油管路的压力降，液压液体要往海里排气；

       ⑤液压液体不能污染海水，具有防腐性、粘度低、润滑性好，并能与高矿化水混合的特性；

       ⑥防喷器组的布置改变；

       ⑦长节流管线中的压力降影响井控工艺改变。

2.3.3 隔水管部件

        隔水管是钻井船与海底套管头之间的交通连系通道。隔水管的部件包括：隔水管短节；球接头；滑动短节；分流器；过渡管线；浮力轮。在海上油气钻井平台上需要附加许多设备来补偿船体的运动，从而确保隔水管的正常工作。运动补偿的含义是抵偿浮式钻井船的升沉运动，使钻井平台相对于海床保持其不受运动的影响，即在浮式钻井过程中，船受升沉作用的影响，而始终保持钻头压力恒定。进行运动补偿的方式有：被动系统；主动和半主动系统；缓冲短节。

2.3.4 水下设备

        海洋钻井的水下设备组成从下而上依次为：井口盘（临时井口盘）———附电视导向绳、声波装置；永久导向架 ———附永久导向绳；套管（组）；液压连接器；防喷器（组）———附四只双闸板防喷器、一只环形液压防喷器、压井-放喷阀与水下放喷管线、控制箱、隔水管系导向臂及电视摄像机；液压连接器 ———附球接头、卡箍、压井-放喷管线的过渡线；下球接头；隔水管；伸缩隔水管；隔水管张紧绳；上球接头；分流器；伸缩短节。

        这些水下设备的主要功能为：

      （1）从井口到钻台构成一个隔绝海水的通道。以供起下各种钻探工具，返回与导出钻井液。

      （2）由防喷器、压井-放喷管对海底井口与井内压力实行控制。

      （3）由球接头、滑动短节、张紧系统的偏斜和伸缩，以适应钻井船的升沉与摇动。

      （4）在井口装置与防喷器组、防喷器组与隔水管系统之间，采用液压连接器，在紧急状况实现钻井船与隔水管系统快速脱开。

2.4 海洋油气钻探技术特点

        在海上，由于恶劣的自然环境和海水的物理化学性质的影响，很难进行在陆地上所能采用的地面地质调查法，许多技术方法受到限制，各种勘探方法需转到勘探船、钻井平台上进行，并且测量结果受海水深度和海水性质的影响。正是为适应这些因素，减弱其不良影响，海洋油气钻探技术形成了不同于陆地的特点：

       （1）钻井平台使用寿命长,可靠性指标高，主要体现在强度要求高、疲劳寿命要求高、建造工艺要求高、生产管理要求高。

       （2）钻井平台为适应不同海域、不同水深、不同方位的作业而呈多样化，各种钻探设备和方法也更为复杂。

       （3）海上的钻探在布置探井井位时必须十分慎重，确保最大限度地提高钻探效率，取全、取准第一手资料。

       （4）由于海洋油气工程装置所产生的海损事故十分严重,所以对其安全性能要求大大提高,特别是对包括设计与要求、火灾与消防及环保设计等HSE 的贯彻执行更加严格。

        总之，海洋油气钻探技术总体呈现为普通技术、新技术和高技术相互吸收融合而形成的多技术结构。

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