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中国石油钻井装备制造业的调查

[ 作者:107佚名 转贴自:本站原创 点击数:2965    更新时间:2012-05-18 文章录入:本站 ]

装备是先进技术的载体,对于石油钻井来说,没有过硬的钻井装备,就无法实现优质、健全、高效勘探开发目的,也无法为勘探开发提供保障。从某种意义来说,装备是勘探开发的尖兵利器。记者从10月30日至31日在北京举行的“世界石油大会中国国家委员会中国油气论坛2009——钻井装备展览会”了解到,几十年来,中国石油钻井装备取得了跨越式发展,设备制造从低端走向高端,不仅满足了中国石油勘探开发的需要,还走出国门,远销国际市场,有的装备如顶驱、钻机、防喷器等,中国已经成为全球最大的供应商。

  从引进到自主创新:我国钻井装备逐步国产化

  中国是世界上最早应用钻井技术的国家,早在公元前69年就出现了天然气井,在公元1206年到1368年就产生了油井。随着油气井的出现,钻井装备也应运而生。公元1041年到1053年形成了用空心竹子做的套管,这是我国最早出现的钻井装备。

  解放后,受我国基础工业水平的制约,钻井装备水平一直落后于世界先进水平,总结我国现代钻井装备的发展基本可以分为三个阶段。

  20世纪50年代到70年代为现代石油钻井装备的初创阶段。这一阶段的主要特点是引进和仿制前苏联机动钻机,驱动方式以联合驱动为主。这一时期石油装备主要是引进、仿制、配套应用,各油田机械制造企业,主要是进行设备的大修保障。

  20世纪80年代到1995年是石油钻井装备的发展阶段。这一阶段引进了美国NSCO1320钻机,在此基础上,半仿半自主研发了ZJ45等一系列钻机。同时,驱动装备也有了较快发展,不仅形成了国产重型钻机生产能力,同时配套工具与仪器也得到了一定发展,设备的国产化水平与性能得到提升,在此基础上,中国石油形成了喷射钻井、定向井、丛式井、水平井钻井技术,大幅度提高了钻井施工能力。

  1996年至今是石油钻井装备自主研发能力大幅度提升的阶段,在引进和消化国外先进技术的基础上,独立自主研制出了一系列不同类型的专业化特种钻机,形成了石油钻机的多样化。我国在生产出第一台新型电驱动钻机ZJ70D钻机之后,不断创新,相继生产出一批新型石油钻井装备,包括被盛誉以“尖兵利器”打赢东海石油保卫战的春晓海洋平台模块钻机、全球首台人工岛7000米环形轨道移动模块钻机,以及代表我国钻机制造水平的12000米特深井钻机等等。

  随着钻井装备的发展,我国的钻井水平也有了大幅度提升。1950年中国石油工业钻井19口,进尺0.69万米,到2008年仅中国石油钻井数就达到19229口,进尺3545万米。我国钻井规模已经达到世界第二位,仅次于美国,居世界第二。

  从自给到走向世界:成为全球知名供应商

  衡量一个国家钻井装备水平的高低,并不仅仅要看石油钻井钻到了多深,还要看其性能与国际上同类产品相比是否具有优势,是否被国际同行接受,也就是能否进入国际市场,并在国际市场上保持较高的市场占有率。

  近几年,我国经济快速发展,对能源生产提出了更高的要求。为保障国家能源安全,我国不断加大油气资源的勘探开发力度。随着钻井难度日益加大,对钻井装备的要求也越来越高。为了满足复杂地形的钻井条件,我国加强研发,不断创新,多项技术已处于国际领先地位。

  首先,钻深能力有了很大提高。继2003年成功研制国内首台9000米超深井交流变频钻机之后,2007年底,我国又自主研发了钻深能力达到12000米的电驱动钻机,在川西海相科学探索井川科1井上安装调试成功,并投入使用。该钻机被公认是目前全球技术最先进的特深井陆地石油钻机之一,它的研制成功,大大提升了我国石油钻井装备在国际市场的竞争力。

  随着石油天然气钻井技术的发展,经历了顿钻、转盘钻井时代,而顶部驱动钻井装置的出现,则是钻井技术的又一次飞跃。顶驱是当今油气钻井界重大前沿技术与装备,被誉为近代钻井装备的三大技术成果之一,过去一直被美国、加拿大等少数发达国家的几家公司垄断。我国自上世纪80年代末开始追踪研究这一技术,并于1995年完成首台样机的试制,2003年开始实施顶驱装置的国产化规模生产,到2006年3月仅北京石油机械厂顶驱出口销售就超过30台。目前顶驱装置已出口到全球多个地区,包括美国、巴基斯坦、哈萨克斯坦、沙特、埃塞俄比亚、伊拉克和伊朗等40多个国家,我国的顶驱装备出口已经排在世界前列。

  在钻机、驱动装置飞速发展的同时,防喷器、液控装置、管汇等井控装备也有了很大提升。尤其是防喷器,在经过20多年的研发,我国已经拥有了自己的核心技术,相继攻克了材料耗能、防腐技术、密封结构、橡胶生产等一系列关键技术,陆续开发了一系列新产品。目前河北华北石油荣盛机械制造公司已成为全球产量最大的陆上防喷器生产企业,为提高我国钻井和作业装备水平,降低生产成本,特别是保障我国钻井生产的安全做出了重要贡献。

  近几年,我国的石油钻井装备、工具及仪器得到了快速发展,不仅提高了石油钻井业务能力和水平,同时也提高了勘探与开发的效果,制造企业也得到了快速发展。目前,宝鸡石油机械有限责任公司生产的钻机、中国石油钻井工程技术研究院北京石油机械厂生产的顶部驱动装置、河北华北石油荣盛机械制造公司的防喷器都成为世界知名的供应商。在钻井装备领域,我国已经从进口国发展成为了一个出口大国。

  从现在走向未来:科技创新造就入地“神七”

  自1993年成为石油净进口国依赖,我国石油对外依存度越来越大,目前已超过50%,为保证我国能源供应,必须加大油气资源的勘探开发力度,向陆地深层和海洋进军,向复杂地层和低丰度、低渗透率油气层要产量、要效益。而国外能源供给仅靠从市场上购买也是非常不可靠的,取得原油产地的勘探开发权,通过合作开发获取份额油是国际上石油进口国通常的做法,而中国作为新兴经济体的代表,在世界石油巨头已瓜分完的市场中争取资源,其难度更大,不仅需要国家层面的能源外交,也需要以更低的成本,更先进的装备技术做保障。这就要求中国石油钻井工程通过技术攻关,不断提高装备的适用能力,优化钻井设计,采用新技术、新材料、新方法,提高钻井速度,缩短建井周期,降低成本,不断扩大油气资源可利用范围。

  国外技术发展和应用实践表明,连续管钻井技术将成为利用钻井工程技术提高油气采收率的重要手段。连续管钻井技术和欠平衡工艺可以很好地应用在老井重入加深、钻水平井上,对油田增产、难动用储量开采,利用现有井筒低成本开采深部储层、提高最终采收率有重要作用。美国从上世纪90年代就开始研究和使用连续管,我国近几年也加大了对连续管钻井技术和装备的研究。中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所,对连续管钻井技术和装备进行了持续的研究,也取得了很大进展。新型复合式连续管作业机的问世进一步增强了连续管钻井的适应能力,配套专用工具的改进也取得了可喜的进展,使连续管作业机进一步向数字化、智能化方向发展,相信连续管钻井装备在未来一定会为钻井行业带来更多更快的进步。

  随着陆地资源的日益枯竭,石油天然气开采正在逐步向海洋转移,各国都加大了对海上钻井装备和技术的研究。我国海洋油气开发已经有近40年的历史,但从海洋工程装备和技术角度看,与世界先进国家仍存在较大差距,尤其是半潜式平台技术方面的差距更为显著。目前深海钻探作业呈迅猛的增长趋势,导致半潜式钻井平台供不应求。因此,研制具有自主知识产权的半潜式钻井平台对我国来说是一个具有前瞻性和迫切性的重要课题。

  总的来看,近几年石油钻井装备主要呈现出以下这些趋势。首先,形式更趋于多样化。随着钻井技术的发展,对钻井装备提出越来越多的新要求,钻井装备向着多样化、系列化的方向发展。要研制出适用于不同地区、不同环境条件,能满足不同钻井工况、不同钻井工艺、不同井深和不同井型要求的专业化特种钻机。其次,技术更趋于先进化。通过交流变频、液压驱动、自动控制和人工智能等先进技术的交叉结合,并随着计算机、通讯和网络技术的广泛应用,钻井装备的机械化、自动化、智能化发展显示出了更大的优越性。同时,设计更趋于人性化。新型钻井装备充分体现以人为本的思想,最大程度地满足环保、安全等要求,设计更精细,最大程度地采用遥控设备,通过钻机的自动化设计,尽量避免人工作业和高空作业。

  石油钻井装备的发展也对配套装备的发展提出了要求。为适应钻井装备机械化、自动化、智能化和遥控的要求,还应同步加快研制适应现代钻井作业的机械化设备及配套仪器仪表、井口工具等,进一步提高钻井作业效率和钻机整体的自动化水平。

  在油气资源全球化的情况下,中国石油依靠自主研发制造的石油钻井装备,不仅为中国物装企业赢得可持续发展的利润和空间,还创造了低成本的工程技术服务优势,让中国石油参与国际合作中更加具有竞争力。

 
 
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