1、! 專家論壇 #淺談海洋石油鉆井完井機械及工具的國產化 姜 偉 X(中海石油有限公司天津分公司 摘要 針對海洋石油勘探與開發投資高 、 風險大的特點 , 簡述了海上作業對海洋石油鉆井完 井機械及工具的特殊要求 。 總結了近幾年來我國海洋石油鉆井完井機械及工具如 PDC 鉆頭 、鉆 柱穩定器 、 鉆井泵 、 井口裝置 、 修井機 、 井下工具和管材等在國產化方面取得的成績和目前存在 的問題 。 面對 21世紀和我國即將加入 WTO 的機遇和挑戰 , 特別是針對近幾年來國外海洋石油 鉆井完井機械及工具領域出現的高新技術 , 提出了我國石油機械制造企業應以質量為核心 , 加強 行業化管理 , 實施名

2、牌戰略和向高新技術進軍等方面進一步加強國產化工作的建議 。 主題詞 海洋石油工業 鉆井設備 完井設備 機械制造 國產化 20世紀 60年代以來 , 我國陸續開發了一些海 上油田 , 僅在渤海就已經成功開發了一批自營和對 外合作油田 , 1999年 , 渤海原油年產量已達到 260萬 t 。 隨著自營和對外合作勘探和開發的不斷深入 , 渤海 陸 續 發 現 和 開 發 了 SZ36-1、 QHD32-6、 PL19-3等一批地質儲量達億 t 級的油田。 按照中國 海洋石油總公司的戰略部署 , 為適應我國國民經濟 高速發展的需要 , 渤海將逐步建成為我國北方重要 的能源基地 , 海洋石油必將對我國

3、石油工業和本世 紀國民經濟的發展發揮積極作用并產生深遠的影響。海洋石油的特點及要求在海上開發石油 , 渤海經歷了自營勘探、 對外合 作和自營勘探并舉的兩個階段 , 海上石油勘探開發的 實踐使我們認識到海洋石油是一個特殊領域 , 在技 術、 管理、 人員素質、 投資等各方面有著更高的要求 和更大的風險。 海上作業費用比陸地作業費用高 , 通 常情況下 , 僅鉆機作業費就比陸地高出數十倍 , 隨著 水深加深和海況的惡化 , 這種費用將會更高。 海洋石 油勘探和開發風險由投資風險和技術風險兩方面組 成。 投資風險 , 是指花費高額費用 , 不一定會得到好 的有商業價值的發現 ; 技術風險是指勘探開發

4、生產活 動中 , 除了承擔不可預見的井下風險 , 還有海況、 氣 象等條件給作業、 安全帶來的風險。 因此 , 人們在海 上作業實踐中 , 越來越注重安全、 環保的影響和利用 高科技手段去獲取更好的投資回報。鑒于以上特點 , 在海洋石油勘探開發活動中 , 特殊的環境對海上作業和設備有更多的特殊要求 : (1 海上施工和設備必須符合政府法律 、 法規 的有關規定和要求 ;(2 保護海洋環境 , 所使用的作業方法必須符 合政府環保和保護海洋環境有關政策法規的規定 ; (3 需要使用更多的高新技術 , 去解決勘探開 發生產中遇到的問題 ;(4 設備和井下工具的安全性 、 持久性 , 足以 抵御惡劣的

5、海況條件和氣象條件 ;(5 設備技術含量高 , 對人員素質 、 總體的綜 合管理和技術水平要求高 。海洋石油鉆井完井機械及 工具國產化的成績 隨著我國海上石油和天然氣的開發 , 我國的國X 姜 偉 , 高級工程師 , 生于 1955年 , 1982年畢業于西南石油學院鉆井工程專業 , 一直從事海洋鉆井技術及技術管理工作 , 任總工程 師 , 本刊編委。 地址 :(300452 天津市塘沽區。 電話 :(022 25807651。(收稿日期 :2000-05-29; 修改稿收到日期 :2000-10-30有和民營企業都已涉足鉆井完井機械和工具領域 , 并在一些常用的領域里能夠按照美國 API 標

6、準和 ISO 9000系列的要求 , 對企業和技術進行管理 。 以渤海為例 , 在海上鉆井完井作業領域已經開始和 正在進行的設備國產化項目如下 。(1 三牙輪鉆頭和 PDC 鉆頭 其中 PDC 鉆頭 近年來在渤海的優快鉆井項目中 , 取得了較好的成 績 , 折射出我國的技術人員在研制和使用方面所做 出的不懈努力和取得的長足進步 1,2。(2 井 下 工 具 如 鉆 柱 穩 定 器 , 過 去 使 用 DRILCO 穩定器 , 后來國內一些軍工企業結合海洋 油田開發的要求 , 研制了國產穩定器 , 在渤海研磨 性最強的館陶組地層經受了考驗 , 質量達到了國外 同類產品的水平 , 從此這類鉆柱穩定

7、器不再需要進 口 。 此外 , 國產打撈工具中的卡瓦打撈筒 、公錐 、 母錐 、 安全接頭等正逐步形成配套系列 。(3 鉆井泵 國內石油骨干企業引進國外先進 技術生產的 F 160鉆井泵 , 目前已在渤海的鉆井 平臺和修井機上配備 , 取代了 130鉆井泵 , 并經受 了渤海大位移井鉆井實踐的考驗 3。(4 井口裝置 自 1995年以后 , 國產的套管 頭 、 采油樹陸續在渤海的常壓井中開始使用 。 到目 前為止 , 套管頭和采油樹的壓力等級通常是 3 5MPa , 都具有 API 認證 , 并達到 ISO 9000系列 的要求 。 自 SZ36-1J 區開始 , 這些井口裝置已經 使用在 S

8、Z36-1、 Q K17-2、 J Z9-3、 Q K17-3、 Q HD32-6等 5個油田開發中 。 在這一領域 , 國有 企業和民營企業都給予了熱情的支持并付出了巨大 的努力 , 取得了較好的效果 。(5 修井機 國產修井機已在渤海油田開發和 建設中嶄露頭角 , 逐步形成了 588、 785、 1177kN 系列 , 已在渤海自營油田和對外合作油田中使用 , 并正在發揮重要的作用 。 經過國內修井機設計和制 造企業與海洋石油的密切結合 , 修井機目前正朝鉆 修兩用機方向發展 , 并正形成標準化和系列化 。 (6 井口提吊工具 如國產 127mm ×18°錐 度吊卡 、

9、 762mm 隔水導管吊卡等均已使用 。 (7 管材類 國產 2441475mm 和 17718mm 套管已于 1995年陸續在渤海探井中使用 , 國產 731025mm 、 8819mm 油管也于 2000年開始在渤 海油田中使用 。(8 井口配套裝置 防噴器 、 儲能器 、 阻流管 匯 、 高壓閘門 、 高壓管匯和高壓膠管等 , 目前已形 成了一定的生產規模 , 并且在海上油田生產中得到 應用 。國產化工作目前存在的問題(1 國產化的工具 、管材等需進一步提高質 量 , 保證性能 。 目前新產品出現的一些情況是產品 打入海洋油田初期質量還不錯 , 但一旦到大批量供 貨時 , 就會出現質量問

10、題 。如有的管材下井后破 裂 , 有的閥門在現場安裝后泄漏 , 這些問題帶來的 負面影響很大 。因此 , 質量問題是國產化的生命 線 , 樹立良好的信譽是國產化成功的關鍵之一 。 (2 國產化格局還處于分散不全 、各自為政 、 自成體系的初級發展局面 。 目前各生產廠家僅僅根 據自己的實力和特長 , 有選擇性地實施國產化立 項 , 還未按照海洋石油鉆井完井作業和工藝特點 , 開展系統性的國產化工作 , 這就造成了某些產品大 家搶著上 , 爭著干 ; 一些技術難度大 , 短時間內難 以取得效益的項目卻無人問津 , 形成國產化的 空白 。(3 鉆井完井工藝所需的工具還未全面配套 , 尤其是完井防砂

11、工藝所需工具的國產化率更低 , 這 就要求制造廠家應有一個長遠和全面系統的考慮 , 開辟我國自己的國產化產品市場 。對國產化工作的建議(1 進入 21世紀 , 中國已經敲響 WTO 的大 門 , 機遇和挑戰并存 , 希望與危機并存 , 石油機械 行業正面臨嚴峻的挑戰 , 因此必須盡快地熟悉國際 慣例 , 掌據國際市場行情 , 了解市場需要 , 為全面 打開國內市場 , 為使更多的國產化產品沖向國際市 場做好充分的準備 。(2 發展我國海洋石油機械的首要任務是保證 質量 。 海上勘探開發作業對產品的質量 、 壽命和性 能有嚴格的規范和要求 , 產品質量達不到海上油田 作業的要求 , 就根本無法進

12、入海洋石油機械市場 , 因此最好的營銷策略應是以質量為核心 、 以質量為 生命線的戰略 , 這是企業發展的長遠目標 。(3 我國石油機械企業今后如何面對 WTO 的 挑戰 , 筆者認為應該加強企業的行業化管理 , 維護 行業合理競爭秩序 , 提出行業科技發展規劃和目 標 , 按照國際和國內市場的需求 , 及時開發和研制 油田急需 、 市場前景看好的石油機械產品 , 逐步形 成具有戰略意義的中國石油機械行業發展之路 。(4 符合技術規范和標準要求 , 是進入市場首 先考慮的因素 。 目前所有的工具和設備 , 都要求生 產廠家要獲得相應的 API 證書及 ISO 9000系列證 書 。 在這方面

13、, 廠家還需注意 , 取證僅僅是一個開 端 , 取得證書后更要嚴格執行 , 不斷改進質量 , 完 善管理體系 , 這樣才能使自己的產品在用戶心目中 樹立信譽并產生深遠的影響 , 否則進入了市場也會 因質量問題退出來 , 再想進去 , 將困難重重 , 損失 巨大 。(5 打破支離破碎的分割局面 , 逐步形成規模 生產 、 整體效益的大格局 。目前國內生產廠家眾 多 , 但上規模的不多 , 一些規模小 、 技術力量薄弱 但有一定生產能力的廠家應向骨干企業靠攏 。 (6 實施名牌戰略 , 打出國產企業的知名品 牌 , 充分利用國有企業雄厚的實力和基礎創造出信 譽效益 。 國外石油機械產品在各領域里

14、, 都有知名 的公司和知名的品牌 , 國內在這方面尚不成熟 。 (7 向高新技術進軍 , 向高新技術要效益 。 應 該看到 , 在國際市場上 , 新技術正不斷涌現 , 誰掌 握了新技術 , 誰就能擁有市場 。 我們目前面臨的問 題是新技術開發不及時 , 往往市場上看到的是國外 新技術大量涌入國內市場 , 而相比之下國內的新技 術產品研制卻步履維艱 。筆者認為要充分利用國家 863開發和研制的高 新科技產品 , 使其迅速轉變為生產力 , 形成新技術 產業化生產能力 , 并迅速填補國內石油機械產品的 空白 , 如大功率導向馬達 、 鉆井液脈沖測量工具和 儀器 、 可變徑鉆柱穩定器等 。(8 常規技

15、術產品質量要上檔次 , 不斷在實踐 中發現并解決問題 。 經營者要轉變觀念 , 樹立幫助 油公司解決技術難題滿足需要的思想及主動服務的 思想 , 并且要有良好的商業信譽和售后服務 。 (9 目前 , 國外海洋石油鉆井完井機械及工具 正朝自動化和遙控操作方向發展 , 并且隨著計算機 技術的發展 , 向著高效率高精度控制方面發展 , 主 要表現在 : 測量工具的自動測量和記錄 , 井下鉆井液脈 沖地面電子數碼計算顯示技術 ; 密度的自動測量及自動控制技術 ; 與導向馬達配合的隨鉆測井技術 ; 井眼軌跡的井下遙控技術及自動控制技術的 發展 , 使水平井 、 大位移井技術推廣應用并取得較 好的商業回報

16、 ; 隨著大位移井 、 深井技術的發展 , 大尺寸高 強度石油專用管材得到發展 , 目前在大位移井中使 用 13917mm 鉆桿已較為普遍 , 并且井下油管和套 管的強度在不斷提高 , 對質量的要求也不斷提高 ; 隨著對油層保護技術研究的深入和不斷追求 鉆井高效率 , 鉆井液固控設備也不斷更新換代 , 傳 統的三除一篩 , 還受到高效振動篩 、 離心機和清潔 器的沖擊 ; 大功率 、 大排量鉆井泵 , 正在朝一泵多用方 向發 展 , 既 可 以 在 鉆 井 時 作 為 鉆 井 泵 , 滿 足 4000L/min 以上排量的需要 , 又可在固井時作為固 井泵 , 還可在完井防砂作業時作為防砂泵

17、, 這樣既 節約了作業時甲板的空間和面積 , 又節約了人力和 物力 , 節省了費用 ; 連續油管在油田作業中的位置越來越重要 , 在完井 、 修井 、 側鉆井和處理井下復雜情況中正在 發揮重要作用 ; 完井防砂用的新型復合篩管 、燒結式篩管 、 金屬蠕變篩管等正在不斷涌現和改進 , 以適應不同 油田開發的需要 ; 為節約費用 , 提高效益 , 多級坐掛的快裝井 口頭的問世和使用正在為越來越多的作業者所 接受 。世界石油技術的這些發展動向 , 應該引起我們 的高度重視 , 并要有相應的技術準備 。在新世紀到來之際 , 在機遇與挑戰面前 , 石油 機械行業應當迎難而上 , 勇于克服當前的困難 ,

18、努 力做好國產化的工作 , 為中國海洋石油工業的發 展 , 為中國石油產品在世界石油市場中占據應有的 席位和份額而努力奮斗 。參 考 文 獻1 姜 偉 . 現代綜合配套快速鉆井技術在渤海的應用 1天 然氣工業 , 1998, 19(1 :40432 Jiang Wei. Modern Technique Complete Sets High Quality and High Speed Drilling Applied in Bohai. SPE 50881, 19983 姜 偉 1大位移鉆井技術在渤海 Q K17-2油田的應用 . 石油鉆采工藝 , 2000, 20(3 :17(本文編輯 李

19、學富 ABSTRACTSWang Tingjun (M aterial &Equipment Depart ment of S i nopec , Beiji ng . Developing strategy of petrochem 2 ical equipment in the period of the tenth f ive -year plan. CPM , 2001, 29(1 :1-4 A solid foundation has been constructed for the development of China Petrochemical Group after

20、 regrouping. In the period of the tenth five -year plan , new measures for economic growth will be adopted , including strengthening technical reform and technical innovation , and importing capital , technical and management modes. To improve the competitiveness in the market of petrochemical equip

21、ment , some advanced equipment should bedeveloped. The goal of developing petrochemical equipment in the tenth five -year plan is :the technique ofrefining equipment reaching the world level at the beginning of the 21st century , and the technique of petrochemical and petroleum exploration and devel

22、opment equipment reaching the world level in the late 1990s. With the development of petroleum and petrochemical industry more demands on relevant equipment are putforward. The manufacturers must pay more at 2 tention to the quality and reliability of their products , and keep on developing new prod

23、ucts to meet the need of the petroleum and petrochemical production processes.Subject Concept T erms oil and gas exploration oil and gas development oil refiningpetrochemical industry equipment developing strategyJiang Wei (Tianji n Division of Chi na N ational Of f shore Pet roleum Corporation , Ti

24、anji n . Producing do 2 mestically the off shore drilling and completion equipment and tools. CPM , 2000, 29(1 :5-7The characteristics of offshore exploration and development are commented , and the specific requirements of offshore operation on drilling and completion equipment and tools are descri

25、bed. The achievements in producing do 2 mestically the offshore drilling and completion equipment and tools are summarized and relevant problems are dis 2 cussed. In recent years , high -tech has been applied on some of the offshore drilling and completion equipment and tools abroad , therefore more

26、 work should be done in producing new off shore equipment with high -tech. The man 2 ufacturers should pay more attention to the application of high and new technology and strengthen the quality man 2 agement of products.Subject Concept T erms offshore petroleum industry drilling equipment well comp

27、letion equipment mechanical manufacturing manufacturing domesticallyZhou Guoqiang (Qi nhuangdao Division of Daqi ng Pet roleum Instit ute , Qi nhuangdao City Hebei Provi nce , Liu Jinmei. Computer simulation test of operating derrick. CPM , 2000, 29(1 :8-10Various kinds of defects may occur on rods and joints of a derrick used for many years , which influences direct 2 ly the safety of drilling opera