中国海洋钻机设备发展前景【能源人都在看

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文/刘健，中海油研究总院有限责任公司，中国工程科学
一、前言
开发海洋油气资源离不开海洋钻井装备。经过多年发展，我国海洋石油行业已经拥有坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、导管架平台模块钻机等不同类型的钻井作业装备，形成了系列化、差异化的海洋钻井装备型谱。目前，我国已经具备一定的钻井平台设计、建造能力，且国内钻机生产厂家可以自主制造浅水平台钻机设备。但在海洋钻机设计制造方面，我国仍然有一些技术需要攻关，特别是深水钻机关键设备的设计制造技术。
由于这些技术掌握在国外少数企业手中，我国深水钻井系统的关键设备依赖进口，使得国产深水钻机的建造成本高、供货周期长、维修保养费用高，制约了我国深水和远海油气的开发效率。
为加快推进我国海洋钻机设备的发展，满足海洋油气开发尤其是深远海油气开发的需求，有必要开展我国海洋钻机设备的发展路径研究。为此，本文调研国内外海洋钻机发展现状，分析我国海洋钻机设计建造中存在的问题，梳理有关关键技术并提出推进海洋钻井装备发展的对策建议。
二、国外海洋钻机设备发展现状
目前，海上钻井作业装备主要有移动式钻井装备、配置钻井装置的生产平台、浮式钻井生产储卸油装置、支持船钻井装置（Tender Rig）。海上钻井装备的核心设备是钻机，不同类型生产平台配置的钻机不同，因此根据作业水深不同可将海洋钻机设备分为浅水钻机和深水钻机。
具体来看，浅水钻机通常配置于坐底式钻井平台、自升式钻井平台、导管架平台等浅水平台，均采用地面防喷器；深水钻机通常配置于半潜式钻井平台、钻井船、深水浮式生产平台（如张力腿平台、单柱式平台）等深水平台，均配有隔水管，其中张力腿平台、单柱式平台上的钻机采用地面防喷器，其他深水平台上的钻机采用水下防喷器。
（一）浅水钻机
浅水钻机与陆地钻机差别不大，国内外具备浅水钻机制造能力的厂家较多。根据提升方式不同，浅水钻机可分为：常规钻机、液压钻机、齿轮齿条钻机。
1. 常规钻机
常规钻机采用传统的绞车 - 天车 - 游车提升方式。大部分浅水钻机，如生产平台和移动式钻井平台配置的钻机，均采用该提升方式。另外，由于生产平台配置的钻机比较简单，生产制造常规钻机的厂家较多。当前，自升式钻井平台上配置的钻机大部分由美国国民油井华高公司、挪威阿科海洋液压公司（Aker MH）、美国卡麦隆公司生产。
2. 液压钻机
液压钻机的提升系统为液缸，没有传统钻机的绞车和游动系统。液压钻机在浅水平台的导管架平台和自升式钻井平台有一定应用，浅水用的液压钻机大钩载荷一般较小 [7] 。目前浅水平台应用的液压钻机主要来自意大利 Drillmec 公司、意大利油井设备国际公司（WEI）、德国海瑞克股份公司，其中 Drillmec 公司和 WEI 公司生产的液压钻机提升系统均采用单液缸和滑轮系统，而德国海瑞克股份公司生产的液压钻机采用双液缸且没有滑轮系统。
3. 齿轮齿条钻机
齿轮齿条钻机的提升系统为齿轮和齿条，通常有两种结构：一种是齿条固定在井架上，齿轮箱带动顶驱沿井架的齿条移动，如美国奥格公司的 VR 系列齿轮齿条钻机、德国 Max Streicher 公司的 VDD 系列齿轮齿条钻机，德国海瑞克股份公司的 TI-200 齿轮齿条钻机；另一种是齿轮箱固定，齿条带动顶驱移动，如挪威 TTS Sense 公司 Finder250 齿轮齿条钻机。齿轮齿条钻机在海上应用较少，仅在少量浅水导管架平台上应用了齿轮齿条钻机。