中国海洋钻机设备发展前景( 二 )


(二)深水钻机
与浅水钻机不同 , 大部分深水钻机采用水下防喷器和钻井隔水管 , 典型的深水钻机包括布置在平台上的钻机设备(简称地面钻机设备)和水下设备 。地面钻机设备包括:井架及附属设备、钻台及附属设备、提升系统、升沉补偿装置、旋转系统、高压泥桨系统、低压泥浆输送系统、固控系统、吹灰系统、司钻控制系统、管子处理系统(含隔水管运送系统)、防喷器以及采油树运送系统、井控系统、液压动力系统、第三方设备(如固井系统、试油系统、燃烧臂等) 。水下设备主要有隔水管系统(含隔水管伸缩节)、水下防喷器组(含控制系统) 。深水钻机具有载荷能力强、功率大、自动化程度高、可靠
性要求高、应用环境特殊等特点 , 世界上具有深水钻机制造能力的企业数量很少 。
1. 地面钻机设备
深水钻机的类型主要有交流变频钻机、瑞姆钻机、液缸提升钻机、双面多功能塔钻机 。其中 , 交流变频钻机最常用 , 双面多功能塔钻机作为一种提升系统比较特殊的钻机而应用较少 。
(1)交流变频钻机
交流变频钻机应用广泛 , 安装、调试、使用、维护方便 , 是当前全球应用最普遍的一种钻机 。交流变频钻机采用传统的提升系统 , 钻井绞车为交流变频绞车 , 其中深水交流变频钻机必须采用天车补偿装置或者绞车补偿装置对钻柱的升沉运动进行补偿 。深水交流变频钻机的生产企业主要是美国国民油井华高公司、Aker MH 公司 , 具有市场垄断地位 。
(2)瑞姆钻机
瑞姆钻机是一种液压钻机 , 目前已经发展到第三代 。瑞姆钻机采用升降液缸替代绞车 , 同时升降液缸带有钻柱运动补偿装置 , 不需要额外配置升沉补偿装置 , 且具有液压自动送钻功能 。瑞姆钻机的井架型式大多为双井架 。第一代和第二代瑞姆钻机提升液压缸在井架两侧 , 顶驱 / 大钩在中间;第三代瑞姆钻机井架液缸布置有较大改变 , 提升液缸放在了井架中间 。
(3)液缸提升钻机
液缸提升钻机是一种液压钻机 , 采用的是固定井架 , 提升系统为多组液压缸 , 液压缸在井架中间 。液缸提升钻机与第三代瑞姆钻机比较类似 。
(4)双面多功能塔钻机
双面多功能塔钻机是一种专门为深水设计的新型钻机 , 钻机的井架为双作业多功能塔 。双作业多功能塔是焊接箱形梁承载结构 , 塔体占地面积小 , 两侧各配置一套起升系统 , 主动补偿绞车放置在井架中间 , 游动系统、立根盒均在井架外侧 。钻机所有主要设备均安装在全封闭的塔体内部 , 提升系统没有桁架型井架结构 , 所以大型设备可不受传统井架 V 形门的作业限制而直接滑移或提升到井口中心 。
2. 水下设备
(1)隔水管
目前具有海洋钻井隔水管制造能力的国家有美国、挪威、法国、俄罗斯等 。隔水管结构主要有法兰式、卡箍式、卡扣式等连接形式 。美国维高公司、卡麦隆公司是世界最大的海洋钻井隔水管生产企业 , 法国石油研究院于 20 世纪 80 年代开发了卡箍式隔水管 , 俄罗斯 ZAO 公司研制了铝合金隔水管 。此外 , 挪威阿科公司(Aker)、美国国民油井华高公司也生产不同形式和规格的钻井隔水管 。
(2)水下防喷器
目前 , 美国公司是世界主要的水下防喷器制造商 , 在技术和市场上处于垄断地位 , 如卡麦隆公司、国民油井华高公司、维高公司 。水下防喷器的主流产品为通径 476.25 mm、压力等级 105 MPa、 6 个闸板的海底重型防喷器组和 MUX 控制系统 , 最大工作水深超过 3000 m , 配套用于深水钻井船和深水半潜式钻井平台 。近期 , 维高公司、卡麦隆公司等推出压力等级为 140 MPa 的防喷器组 , 配置 7~8 个闸板 , 可用于新一代超深水半潜式钻井平台 。