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1、海洋深水钻井技术前言：近年来，随着人类对陆地和近海资源大肆掠夺和破坏，陆地和近海石油资源逐渐减少甚至枯竭，全球范围能源紧张矛盾更加突出，为满足不断增长的能源需要，世界上许多国家都降油气开发重点投向海洋。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，深海区域还富含可燃冰资源。目前，全世界从事海上石油开采的国家有100多个，尤其是美国，沙特阿拉伯，委内瑞拉等国，其海上产量每年千万吨，世界最大的海底石油储量是中东的波斯湾，委内瑞拉马拉开湖，挪威的北海以及墨西哥湾。波斯湾现在已探明石油储量120亿吨，占已探明石油储量50%以上，有“石油
2、之海”美称。1海上钻井发展及现状1.1海上钻井可及水深方面的发展历程正规的海上石油工业始于20世纪40年代,此后用了近20年的时间实现了在水深100m的区域钻井并生产油气,又用了20多年达到水深近2000m的海域钻井,而最近几年钻井作业已进入水深3000m的区域。20世纪70年代以后深水海域的钻井迅速发展起来。在短短的几年内深水的定义发生了很大变化。最初水深超过200m的井就称为深水井;1998年“深水”的界限从200m扩展到300m,第十七届世界石油大会上将深水域石油勘探开发以水深分为:400m以下水域为常规水深作业,水深400~1500m为深水作业,
3、大于1500m则称为超深水作业;而现在大部分人已将500m作为“深水”的界限。1.2海上移动式钻井装置世界拥有量变化状况自20世纪50年代初第一座自升式钻井平台“德朗1号”建立以来,海上移动式钻井装置增长很快，1986年巅峰时海上移动式钻井装置拥有量达到750座左右。1986年世界油价暴跌5成,海洋石油勘探一蹶不振,持续了很长时间,新建的海上移动式钻井装置几乎没有。由于出售流失和改装(钻井平台改装为采油平台),其数量逐年减少。1996年为567座,其中自升式平台357座,半潜式平台132座,钻井船63座,坐底式平台15座。此后逐渐走出低谷,至2010年,
4、全世界海上可移动钻井装置共有800多座,主要分布在墨西哥湾、西非、北海、拉丁美洲、中东等海域,其中自升式钻井平台510座,半潜式钻井平台280座,钻井船(包括驳船)130艘,钻井装置的使用率在83%左右。目前,海上装置的使用率已达86%。2我国海洋石油钻井装备产业状况我国油气开发装备技术在引进、消化、吸收、再创新以及国产化方面取得了长足进步。建造技术比较成熟海洋石油钻井平台是钻井设备立足海上的基础。从1970年至今,国内共建造移动式钻采平台53座,已经退役7座,在用46座。目前我国在海洋石油装备建造方面技术已经日趋成熟,有国内外多个平台、船体的建造经验,
5、已成为浮式生产储油装置(FPSO)的设计、制造和实际应用大国,在此领域,我国总体技术水平已达到世界先进水平。在我国，深海油气开发装备研制进入新阶段，目前,我国海洋油气资源的开发仍主要中在200m水深以内的近海海域,尚不具备超过500m深水作业的能力。随着海洋石油开发技术的进步,深海油气开发已成为海洋石油工业的重要部分。向深水区域推进的主要原因是由于浅水区域能源有限,满足不了能源需求的快速增长需求,另外,随着钻井技术的创新和发展,已经能够在许多恶劣条件下开展深水钻井。目前我国的海洋钻井区域主要集中在渤海和南海以北地区，在南海地区石油的储量颇为可观。3深水钻
6、井液关键技术3.1深水环境所涉及的条件和困难钻井条件环境温度低，钻井液用量大，海底井底稳定性差，井眼清洗难度大，特别是在某些浅层存在天然气或天然气水合物等问题，使得深水钻井液的配置不同与陆地，而需要考虑更多的情况。目前深水钻井目前主要活跃在墨西哥湾，西非和巴西。国内随着陆地石油的开发趋于稳定，石油开发逐渐向浅海以及深海方向发展，但目前尚未开展深水钻井作业。根据国外经验，深水钻井液所需解决的主要问题在于：钻井液低温条件下的流动性问题；海底页岩的稳定性问题；井眼清洗问题；生成气体水合物问题及环保问题。随着水的深度逐步增加，钻井环境的温度也越来越低，给钻井和采
7、油作业带来很多问题。在低温条件下，钻井液的粘度和切力大幅度上升，而且会出现显著的胶凝现象，并增加形成天然气水合物的可能性。天然气水合物是在一定的温度和压力形成的冰状笼型化合物，高压条件下它可以在高于水的冰点温度下存在。假如天然气水合物接近地面时分解，则大量的天然气会被释放。深水钻井所遇的情况正好是天然气水合物形成的良好条件，因此，如何有效抑制形成天然气水合物是技术关键之一。3.2深水钻井液类型最近，钻井液中使用混合抑制剂，用于抑制天然气水合物地层的想已经被提出。这种天然气水合物抑制剂的化合物时常被用于作为一种特定的解卡剂，用于保护天然气水合物地层压井时海
8、底井控设备。国外用于深水钻井的钻井液体系有高盐／木质素磺酸盐钻井液、高盐／ＰＨＰ
