我国海洋钻井装备国产化现状及发展展望.pdf

2 O 1 O 年第 3 9 卷 第 1 2期 第 1 5页 石 油矿场 机械 OI L F I ELD E QUI P MENT 文 章 编 号 1 00 1 3 4 82 2 O1 0 1 2 - O0 1 5 - 0 4 我 国海 洋钻井装 备 国产 化现状及发展展 望 赖笑辉 ， 王维旭 ， 栾苏 ， 弓英 明 宝 鸡石油机械有限责任公司 ， 陕西 宝鸡 7 2 1 0 0 2 摘要 介绍 了我国海洋钻井装备的 国产化现状 ， 分析 了国产装备与国际先进装备 的差距 ， 提 出钻井 装备 国产 化 的研 制 思路 。对钻 井装备 的 国产 化 重要 性进 行 了说 明 ， 对发 展 我 国海 洋钻 井装备 提 出 了建议 。 关键词 海 洋 ； 钻 井装备 ； 国产化 ； 发展 中图分 类 号 TE 9 5 1 文 献标 识码 A De v e l o p i n g Pr o s pe c t a nd Lo c a l i z a t i o n S i t u a t i o n o f Chi ne s e Of f s h o r e Dr i l l i ng Eq u i p me nt LAI Xi a o hu i ， W A NG W e i XU， LU AN Su， GONG Yi n g mi n g Ba o j i Oi l f i e l d Ma c h i n e r y Co ． ， Lt d． ， B口 o j i 7 2 1 0 0 2， C h i n a Ab s t r a c t The p a pe r m a i n l y p r e s e n t s t he l o c a l i z a t i o n s i t ua t i o n of Chi n e s e of f s ho r e dr i l l i n g e q ui p me n t a n d a n a l y z e s t h e d e f i c i e n c y g a p o n t h e c h a r a c t e r i s t i c o f o f f s h o r e d r i l l i n g e q u i p me n t t h e b e t we e n Chi n a a nd f r e m d ne s s ．The d e v e l o pi ng wa y a n d s i gn i f i c a nc e o n t he l o c a l i z a t i o n o f o f f s ho r e d r i l l i n g e q ui p me nt a r e e x pa t i a t e d i n t he a r t i c l e ． I n t he e n d， t he p a pe r pu t s f or wa r d s o m e p r op o s a l s o n t he de v e l op i n g of l o c a l i z a t i o n o f Chi ne s e of f s h o r e d r i l l i ng e q ui p me nt ． Ke y wo r ds o f f s ho r e； dr i l l i n g e q ui p m e nt ； na t i o na l i z a t i 0n p r o du c t i o n； de v e l opme nt 据国外权威机构预测 ， 未来世界油气总储量的 4 4 将来 自海洋 。海洋石油资源潜力 巨大 ， 已成为 世界各大石油公 司竞争的一个热点领域。立足于近 海 大 陆架 、 积极 拓展 深 水 领 域 是 我 国未 来 海 洋 油 气 勘探 开发 的 战略 目标 。为 实 现 这 一 目标 ， 我 国必 须 加快技术创新 ， 缩短与世界先进水平的差距。 勘探开发海洋油气资源的关键在于装备水平的 高低 。我国 自2 O世纪 6 O年代开始海洋油气 自营勘 探 开发 ， 经 过几 十年 发展 ， 目前 国 内油 气勘 探开 发企 业 已具 备 了 3 0 0 m 水 深 以 内 的 海 洋 油 气 田 自主 开 发 能力 ， 国内装备 企 业 已经 具 有 全 面 自主设 计 和 建 造浅海钻井 、 采油平台的能力 ， 基本具备深水钻井平 台设计建造能力l_ 1 ] 。 随着我国海洋勘探开发业务的扩大 ， 国内主要 钻井装备制造商整体 的实力和竞争力 得到很大提 高 ， 已开发出应用于各种浅海平台配套 的钻井设备 ， 并得到市场的认可 ， 但 国内在深海高端钻井装备和 集 成技术 方 面 与 国外 先 进 水平 还 有 较 大 差 距 ， 还 不 具备提供成套深海高端钻井装备 的能力。 1 国产化 装备现状 。 宝鸡 石 油机 械有 限 责任 公 司 以 下 简称 宝 石 机 械公 司 、 兰 州兰 石 国民 油井 石 油 工 程 有 限 公 司 、 四 川宏华石油设备有 限公司等企业先后生产制造成套 1 5 0 0 7 0 0 0 m系列陆地钻机及其 配套仪表。尤其 是 2 0 0 8年 ， 宝石机械公 司研 制成功陆地 1 2 0 0 0 m 钻机和 1 6 0 0 k w 2 2 0 0 h p 高压泥浆泵后 ， 国内可 制造 1 5 0 0 ～ 1 2 0 0 0 m 全 系列陆上钻 机及各种 装 收 稿 日期 2 0 1 0 0 7 2 2 基金项 目 工信部高技术船舶科研计划 项 目“ 深海半潜式 钻井 平台工程开发” 工信部装 [- 2 0 0 9 1 3 8 1 作者简介 赖笑辉 1 9 7 1 一 ， 男 ， 四川遂宁人 ， 工程师 ， 主要从 事石 油机械研究与开发工作 。 石 油矿 场 机械 2 0 1 0年 1 2月 备 ， 得 到油气 勘探 开发企 业高 度认 可 ， 目前 中国 已成 为世界 最大 石油钻 采机械 制造 和 出 口国。 我 国海 洋石 油装备 的研制 始于 2 0世 纪 7 0年代 初期 ， 2 0世 纪 8 0年代 后 ， 我 国在 海 洋钻 井装 备研 制 方面有 所突破 ， 宝 石机 械公 司在 2 O世 纪 8 0年 代 研 制的动态井架及泥浆泵配套在“ 勘探三号” 半潜平 台 上 。进 入 2 1世纪 后 ， 我 国石油 装备 的研制 进入 一个 新 的空 间 ， 有 了较 快 的发 展 。随着 我 国海 洋油 气 的 勘探 开发 ， 国 内陆 续研制 成功 了在滩 海 、 近海等 钻深 不超 过 7 0 0 0 r n 、 水 深 不 超 过 3 0 0 m 区 域进 行 钻 井 作业的各种类型钻井装备， 并具有浅水区域的钻井 平 台的设计 、 制造 能力 。 特别是宝石机械公 司近 1 0 a来研制 出适合人 工 岛钻 机 、 固定式 钻 井平 台 、 坐底 式 钻井 平 台 、 自升 式钻井 平 台等各 种类 型 的海 洋钻 井 系 统及 装 备 ， 并 已设计制造三十余套 ， 目前在用装备使用状况 良好。 上述各种钻井装备可满足各种滩海 、 近海等海域 的 钻井作 业 。 a 人工 岛钻 机就 是在浅 海地 区利 用人 工吹 砂填海 、 修 建人工 岛 ， 以丛 式 井进 行 开 采 ， 实 现海 洋 石油 陆采化 的钻 机 。国 内已研 制可 钻深 7 0 0 0 m 的 人工 岛钻 机 。宝 石机械 公 司 已向冀 东油 田提供 5 套 人工 岛钻 机 。 b 固定 式 钻 井 平 台 根 据 形 式 不 同分 为 桩 基式 、 重力式、 绷绳塔式 、 张力腿式等， 国内大多为桩 基 式 固 定 式 钻 井 平 台 ， 宝 石 机 械 公 司 已 为 惠 州 HZ I 9 3 ／ 2 、 春 晓 项 目、 南 堡 NB 3 5 - 2 、 番 禺 P Y3 0 - 1 、 B Z 2 8 2 S等提 供十余 套模 块钻井 系统 。 c 自升式 钻井 平 台 国 内 已制 造 6 0 m 水深 的平 台 ， 可 完成全 部 系统设计 及设 备制造 ， 正 在与船 厂合作制造 用于 出 口的 9 0 m 水 深 自升 式钻井平 台。宝石机械公司通过与 国外公司的合作 ， 已掌握 适应 水深 1 2 1 ． 9 2 m 4 0 0英 尺 的 自升 式 钻井 平 台 的设 计 。至 目前 ， 宝 石 机 械公 司 已为 C P OE 5 ～ 1 O 、 C OS L等 自升式平台提供十余套钻井系统 。 宝石 机 械 公 司 已 完 成 8 6 3计 划 课 题 编 号 2 0 0 6 AA0 9 A1 0 4 “ 3 0 0 0 m 水 深半 潜 式 平 台钻 井 系 统 ” 的概 念设计 ， 并通 过验 收 。虽 然该项 目没 有进行 工 程建造 ， 但是 给 国 内企业 提 供 了大 量海 洋 钻 井装 备研发信息和经验。 在深 水钻 井 方 面 ， 宝石 机 械公 司 已完 成 3 0 0 0 m水深的海洋勘察船钻井系统的设计 ， 该钻井系统 可满足水深 3 0 0 0 m、 钻深 4 0 0 0 m 的钻井作业 。该 船由挪威维克 VI K S ANDV I K 公司负责船体基本 设计 ， 上海船舶研究设计院负责详细设计 ， 广州黄埔 船 厂负 责建造 ， 其 中宝 石 机 械 公 司负 责 完 成 钻井 系 统 、 取样 提升 系统 及 水 下 基 盘 的设 计 与 制造 。该 钻 井 系统 配套有 具有 升 沉 补偿 功能 的钻 井 绞 车 、 游 车 型 主动补偿 装 置 、 动态 井 架 、 遥 控 水 下基 盘 、 自动 化 的管子处理系统、 一体化控制系统等钻井装备。该 项 目已经完成系统及设备的设计 ， 部分设备已完成 模 拟试 验 ， 并 已进 入 生产 试 制 阶段 ， 预计 2 0 1 1 年 可 完 成整个 工程 建造 。勘察 船 的成功 建造 将标 志着我 国在深水钻井系统及装备研制方面有了新突破 。 通 过几 年 的 研究 ， 我 国 已开 发 出 大量 可适 应 海 洋钻井 的各 种装备。包 括 4 4 0 0 k W 的大功 率绞 车 、 最大 开 口尺寸 1 5 3 7 ram 6 0 ． 5英 寸 的转 盘 、 最 大钩载 9 0 0 0 k N 的顶 驱及 游 吊设 备、 1 6 0 0 k W 2 2 0 0 h p 的高 压泥 浆泵 、 载 荷 4 5 0 0 k N 的动 态井 架 等关 键装备 。但 是部 分高端 钻井 装备 的 国产 化还 有待进一步的开发 。虽然国内能够完成诸如深水勘 察船钻井系统等设计 ， 但是配套的升沉补偿装置等 设备还需进 口。我国国产化主要海洋钻井装备的参 数 如表 1 。 表 1 国产化关键钻井装备主要数据 名称 主要数 据 备注 绞 车 最 6 大 oo 功 。 率 h p 4 4O O kw 转 盘 4 9 5， 即一 ． 英 寸 顶驱 最大钩载 9 0 0 0 k N 泥 浆 泵 1 ∞ 动态井架 最大载荷 4 5 0 0 k N 管子处理工具 铁钻工 处 理 能 力 3 t 最大卸扣扭矩 13 0 00 0 N m 计 划 完 成 具 有 升 沉 补 偿 功 能 绞 车 的 模拟试验 已完 成 开 口尺 寸 1 5 3 7 mm 6 0 ．5 英 寸 转盘的设计 已 在 陆 上 作 业 应 用 2 2 0 0 k W 的高 压 泥 浆泵正在试制 已完 成 9 0 0 0 k N 动态井架的设计计算 已完成设计 目前 实 现部 分 装 备 的集成控制 2国产化研制思路 2 ． 1 创新 思想 我国正在逐步加大海洋石油勘探开发力度 ， 需 要大量相应的高端技术装备 ， 必须增 强实施 国产化 第 3 9卷第 1 2期 赖笑辉 ， 等 我 国海洋 钻井 装备国产化现状及发展展 望 的信 心 与决心 ， 加 快 主要装 备 的 自主研 发进 度 ， 加速 提升装 备 业整 体技 术水 平 。 国家 正 在 实施 走 出去 向深 海 要石 油 的战 略 ， 相 应地需要大量的钻井装备 ， 实 现相应装备 的国产化 是 实施 走 出去 向深 海要 石 油 的物 质 技术 基础 。 2 ． 2装备 海洋 化 的改造 国 内制 造企 业 在 陆 地 钻井 装 备 方 面 发 展 迅 速 ， 已覆盖 1 0 0 0 ～ 1 2 0 0 0 m 全 系列 井 深 的各 种 钻 井装 备 。绞车 、 钻井泵、 转盘、 顶驱等常规 陆地钻井装备 的性 能 与 国外 相 差不 大 ， 也得 到 了 国际用 户 的认可 。 要将上述设备配套在海洋平 台上 ， 就必须对这些设 备进行更深层次的改进 开发 ， 以满足海洋 尤其是深 海环 境要 求 。例 如 ， 根 据 海 洋 气候 要 求 进 行 防腐 方 面的改造 、 根据平台结构进行设备的轻量化改造等。 2 ． 3 钻 井装 备 的研制 海洋钻井装备不仅包括常规 的起升 、 旋转、 泥浆 等各系统装备 ， 还包括众多 能够满足海洋环境 的装 备 。例如浮式平 台钻机无论性能高低都必须配有升 沉 补偿 装置 ， 而 我 国在这 方 面 的研 究 还相 当滞 后 ， 想 在 深海 钻井 装备 市 场 有 所 作 为 ， 升 沉 补 偿 技 术 是必 须 克服 的瓶 颈 。海 洋 平 台 由 于 补 给 困难 ， 并 为 减少 人力成本配套 的铁钻工、 管子处理工具等一系列 自 动化 工具 也是 今后 开 发 的重点 。其 他 在 国内作 业平 台上 配套 的诸 如 为 满 足钻 井 需 要 的水 下 防喷 器 、 隔 水管 系统 、 集 成控 制系 统 、 张 紧系统 等几 乎 全是 进 口 设备 。 2 ． 4先 易后 难 重点 突破 虽然海洋钻井装备众多 ， 但是部分与常规陆地 钻机装备类似 ， 例如绞车、 泥浆泵 、 顶驱、 转盘等。在 海洋钻井 中这些装备需要大功率 的设备 ， 如 4 4 0 0 k w 6 0 0 0 h p 绞 车 、 9 0 0 0 k N 顶 驱 、 铁 钻 工 等 国产 化装备 已开发成功， 2 2 0 0 k W 3 0 0 0 h p 高压泥浆 泵 、 开 口尺 寸 1 5 3 7 mm 6 0 ． 5英 寸 转 盘 等装 备 已 在 成熟 的技 术上 进行 了开发 ， 目前 已投 入 试制 阶段 。 其 他诸 如管 子处 理 、 隔水 管 系统 等产 品可 逐步 突破 。 2 ． 5 部 分装 备 技术 引进 国产 化并 非 一蹴 而就 ， 应有 正 确策 略 ， 应循 序渐 进 ， 有所 为， 有所不为 。对耗资大、 一时难以掌握 的 高新 技术 产 品 ， 可 通过 引进 、 消 化 、 吸收 、 创新 等思 路 进行 。例如， 升沉补偿装置 、 水下防喷器等装备。 3国产 化研制条件 设备 的国产化不仅仅包括设备 的研发能力 ， 也 包括设备的制造和试验能力等多种工序。随着我国 钻井 装备 制 造能 力 的 提 高 ， 尤 其 是 经 过 数个 钻 井 平 台的设计 与 建造 ， 培 养 了一大 批这 方 面 的研 发人 员 。 目前 国内海洋高端装备的研制 刚刚起步 ， 还需在 国 家战略指引下 ， 各装备企业整合国内外社会资源 ， 通 过企业 联 合 、 国 内相关 科研 院所 合作 进 行联 合攻 关 ， 以攻 克钻 井 系统关 键 技 术 为 突 破 口 ， 自主研 发 各 种 钻 井装 备 、 系统 集 成技 术及 配套 装备 。 在 研 发 的 同时 也 需 要 重 视 装 备 的加 工 制 造 能 力 ， 加强 试 验能 力 ， 包 括 一 些 加 工 设 备 的 改进 、 加 工 工艺的改进等手段支持国产化的进程 。 希 望 各 钻 井 作 业 企 业 尽 可 能 支 持 装 备 研 发 企 业 ， 为其 工程 依托 和 完成 工业 性试 验 提供条 件 。 4 国产化装 备发展展望 4 ． 1 市 场前 景 随着 石 油 勘 探 开 发力 度 日益 加 大 ， 陆地 石 油 资 源必将趋 向枯竭 ， 因此各国纷纷将勘探开发 战场转 向海洋 。随着 我 国 国 民经 济 发 展 的快 速 增 长 ， 石 油 需 求快 速增 加 ， 陆 上和 浅海 油 田增产 潜力 相对 较小 ， 石 油 、 天然 气进 口量 逐年 增 大 ， 石 油 供应对 外 依存度 过大已经成为影响国家经济安全运行 的重要因素之 一 。我 国南 海 和东 海广 阔 的海域 有着 丰 富的 油气资 源 ， 初步估计南海的地质石油储量可达 2 0 0 ～3 0 0 1 0 t 8 ] 。目前 中海 油 、 中石 油 、 中石 化均有 大力 开 发深 海 油气 的计 划 ， 这 为 深 海 高 端 钻井 装 备 国产 化 提供 了广 阔的市 场前 景 。 4 ． 2采 购成 本 目前 ， 我 国油气 勘探开发集 中在 浅海、 近海区 域 ， 深 海 开发技 术 能力 与 国际水 平 差距较 大 ， 尤其 是 动力定位钻井船和深水半潜式钻井平台关键装备处 于 国外 企业 垄 断 。例 如 ， 在 外 高桥 船 厂 建 造 中海 油 9 8 1深海 半 潜 平 台 的 钻 井 装 备 几 乎 全 部 采 用 进 口 设备 ， 由于缺少 国内企业 的竞争 ， 采购 和后期维护 成本极高的情况给 国产化 钻井装备提供 了有利 的 机 遇 。 4 ． 3 技 术提 高 的带 动作 用 深 海油 气 开 发 装 备是 一 个 高 技 术 、 先 进 制造 业 的代表 ， 目前被 国外公 司高度 垄断。预计经过 5 ～ 1 0 a ， 我 国石 油 钻 采装 备 企 业 必 将 实 现 我 国在 深 海 钻井装备关键设备全 面重 大的突破 ， 这将打破西方 国家对钻井平 台关键设备 的垄断 ， 结束我 国依赖进 口国外高端海洋钻井装备来满足深海钻井作业的需 要 ， 同时将促进我国石油勘探开发领域 的装备水平 和竞争力上一个新台阶。 2 0 1 0年 第 3 9 卷 第 1 2期 第 1 8页 石 油 矿 场 机 械 0I L F I EL D E QUI PMENT 文 章 编 号 1 0 0 1 3 4 8 2 2 0 1 0 1 2 - O 0 1 8 - 0 3 海洋钻井绞车补偿 系统 技术分析 王维旭 ， 弓英明 ， 赖笑辉 ， 于兴 军 ， 黄治湖 宝鸡石油机械有限责任公司 ， 陕西 宝鸡 7 2 1 0 0 2 摘要 介绍了海洋钻井绞车补偿 系统特点、 补偿原理、 动力配备 、 电机选型等。该绞车除具备常规 的 提升下放功能外， 还具有主动补偿功能， 可解决浮式海洋平台升沉对钻井作业的影响 ； 该方案 可替 代其他类型的专用升沉补偿装置， 具有传动简单、 钻井效率高等优点 ， 可减轻整个平 台的质量， 减 少 占用空间， 减小投资成本。海洋钻 井补偿绞车集绞车和补偿装置功能于一身， 可广泛应用于浮式钻 井平 台。 关键词 钻 井绞 车 ； 升 沉补偿 ； 技 术 分析 中图分 类 号 T E 9 2 3 文 献标识 码 A T e c hn i c a l Ana l y s i s o n Of f s h o r e Dr i l l i ng Dr a wwo r k s He a v e Co m p e n s a t i o n S y s t e m WANG We i X U， GONG Yi n g mi n g， LAI Xi a o h u i ， YU Xi n g j u n， HUANG Z h i h u Ba o j i Oi l f i e l d Ma c h i n e r y Co ． ， Lt d． ， Ba o j i 7 2 1 0 0 2， Ch i n a Ab s t r a c t Th e p a p e r ma i n l y p r e s e n t s t h e t h e me o n o f f s h o r e d r a wwo r k s DW h e a v e c o mp e n s a t i o n s ys t e m t hr o u gh t h e f o l l o wi n g a s pe c t s s y s t e m c h a r a c t e r i s t i c， wo r ki ng pr i n c i p l e， p owe r c o ns ume， mo t o r s e l e c t i o n， e t c ．The d r a wwo r ks ha s t he f u nc t i o n of a c t i v e he a v e c o mpe ns a t i o n e xc e p t t h e n o r rea l ho i s t i ng f unc t i on a nd c a n e l i mi n a t e t h e i mpa c t o n d r i l l i ng wor k whe n t h e f l o a t i ng p l a t f o r m mo v e U p a n d d o wn ． Th i s DW c a n i n s t e a d o f t h e o t h e r h e a v e c o mp e n s a t i o n e q u i p me n t s ． Th e r e a r e 5 结 语 当前 ， 我 国海 洋 石 油 的 开 发 已进 入 重 要 时 期 ， 海洋石油装备 的 国产 化虽然进 步较快 ， 但 在海洋 高端钻井装备 的研制方 面还 比较 落后 ， 钻井 平 台 配套的高端装备还需花 巨资进 口。随着我 国工程 研究经验 的积 累和制 造水平 的提高 ， 相信 在不久 的将来 ， 具有 我 国 自主知识产 权 的高端钻井 装备 将 会诞 生 。 参考文献 [ 1 ] 侯福祥 ， 张永红 ， 王辉 ， 等． 深水钻井关键装备 现状 与 选择[ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 0 9 ， 3 8 1 0 卜4 ． 黄悦华 ， 任可忍． 我国海洋石油钻井平 台现状 与技术 发 展分析[ J ] ． 石油机械 ， 2 0 0 7 ， 3 5 9 1 5 7 1 6 0 ． 杨轶普 ， 肖文生 ， 岳吉祥 ， 等． 深水半潜式平 台钻井 控制 室设计【 J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 0 9 ， 3 8 3 6 8 7 2 ． 栾苏 ， 韩成才 ， 王维旭 ， 等． 半潜式海洋钻井平 台的发 展[ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 0 8 ， 3 7 1 1 9 0 9 3 ． 崔学政 ， 刘文庆 ， 肖文生 ， 等． 海洋钻井平 台立柱式 排管 机设计[ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 1 0 ， 3 9 1 4 5 4 9 ． 赵洪山 ， 刘新华 ， 白立业 ． 深 水海洋石 油钻井 装备发 展 现状[ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 1 0 ， 3 9 5 6 8 7 4 ． 张用德 ， 袁 学强． 我 国海洋 钻井 平 台发展 现状 与趋 势 [ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 0 8 ， 3 7 9 1 4 1 7 ． 廖 谟 圣． 海 洋 石 油 开 发 [ M] ． 北 京 中 国石 化 出 版 社 ， 2 0 0 6 ． 收 稿 日期 2 0 1 0 - 0 6 1 8 基金项 目 国家高技术研究发展计划 8 6 3计划 “ 深水半潜式钻井船设计 与制造关键技术” 项 目 2 0 0 6 AA 0 9 A1 0 4 作者简介 王维旭 1 9 7 8 一 ， 男 ， 青海乐都人 ， 工程师 ， 硕士 ， 主要从 事石油机械研究 与开发工作 。 ] ] ] ] ] ] ]