国外技术现状及趋势分析

目前，全球已有百余家深水钻井平台设计公司。美国Friede&Goldman公司，有60余年的设计经验，设计了上百套海洋钻井、采油装置。挪威Aker Kavaerner、新加坡Harald Frigstad、美国Diamond Offshore Drilling、英国Noble Drilling、瑞典Gotaverken Arendal AB、瑞典GVA公司及Samsung/Reading&Bates公司等也曾设计深水钻机。深水平台及其钻机的建造工程大、周期长、造价高，世界上只有少数几家公司有整体承建能力，主要有SembCorp海洋公司、美国Friede&Goldman近海公司（FGO）、挪威Aker集团、新加坡吉宝公司等。

其中，由西班牙Astano船厂于2000年建成的“Discoverer Spirit”钻井浮船及其姊妹船“Discoverer Enterprise”和“Discoverer Deep Seas”均是双井架、双套钻机的巨型钻井船，每艘船上均配有双套Emsco EH V 5000hp的钻机，钻深能力均为10668m；其工作水深可达2590m。2000年，由韩国三星船厂建成的“BelfordDolphin”号配备的钻机，工作水深为3048m，钻深为11278m。由北爱尔兰Harland&Wolff船厂建造的“GlomarCr.luigs”钻井浮船所配备的钻机，其工作水深达到3658m，钻深能力为10668m^[3]。

随着海洋石油作业深度的加大，世界各国海洋钻井公司纷纷加大了深水平台钻机的建造规模，其关键设备如绞车、井架、管子处理设备、转盘、顶驱、钻井泵、升沉补偿装置等，也得到了快速发展。

（1）井架井架的发展是以适应钻井承包商的要求而不断发展的，先期的钻井作业的水深不是很深，井架多为塔式，随着钻井作业水深的加大及钻井深度的提高，为了在井架内排放更多的钻具，必须增大井架二层台的宽度，井架由原先的塔式转变为瓶颈式。在20世纪末，海洋钻井工程人员提出了双联井架钻井系统的理念，即在同一平台上配备两套钻井系统。在2005年3月交付使用的GSF（GlobalSantaFe）公司的Development DrillerⅠ&Ⅱ第六代深海半潜式钻井平台配置了主辅井口双联井架作业系统。

在深海钻井作业过程中，大部分时间是用于组装、拆卸钻杆及下放、回收水下器具等作业。通过双联井架并结合2套提升系统、旋转系统以及钻井液循环系统，可实现主、辅双井口作业方式，将一些准备工作与正常钻井同步进行，大大提高钻井效率。虽然双联井架系统增加了深水钻机的成本，但是其对钻井效率的提高是非常显著的。在2005年3月交付使用的GSF（GlobalSantaFe）公司的Development DrillerⅡ第五代深海半潜式钻井平台配置了主辅井口双联井架作业系统，在Aconcagua海洋气田钻探时大约节省了25%的作业时间。目前双联井架供应商主要为NOV公司和AkerMH公司。

（2）钻井绞车钻井绞车是半潜式钻井平台钻机设备中的关键设备，其主要功能是起下钻具、套管、隔水管、水下器具及悬持全部钻具和钻头等。随着海洋石油的钻探和开采向深水推进，对钻井绞车的提升能力和钻深能力提出了更大的要求。(www.xing528.com)

世界上比较知名的钻井绞车供应商NOV公司，对于深海半潜式钻井平台所需配置的钻井绞车功率至少要2237kW（3000hp）以上。NOV生产的2040-UDBE绞车，采用直流电动机驱动，额定功率2983kW（4000hp）。NOV生产的AHD-750/1000绞车，采用交流变频电动机驱动，额定功率858kW×6（1150hp×6），其主动补偿绞车技术集成了控制和机械方面的最新技术，使用主动补偿绞车可以省去钻柱运动补偿器。此外，绞车刹车所产生的能量重新利用并反馈给钻井电控系统，提高了钻井效率，比传统钻井绞车的应用范围更为广泛。

（3）转盘转盘的通径及额定的静载荷能力是转盘的主要参数，也是钻机设备配置中的一个重要参数。随着钻井作业水深的加大，转盘的通径越来越大，NOV公司转盘的通径已经达到1536.7mm（601/2in），额定静载荷达到11120kN（1135t）。

（4）顶驱由于顶部驱动系统具有比常规转盘更高的钻井效率，目前海上钻井平台几乎全部配备了顶驱。美国Varco-BJ公司、挪威的MaritimeHydraulic公司、法国的ACB-Bretfor公司和Trinten公司、美国的NOV公司、加拿大的Canrig公司和Tesco公司等都研制顶驱。对于深海半潜式钻井平台，NOV公司生产的TDS-1000具备8896kN（907t）提升能力。

（5）钻井泵在深海半潜式钻井平台上，交流变频驱动的钻井泵已经完全取代了直流电驱动的钻井泵。由于井下双动力钻具和强动力钻具的出现以及深井、高压喷射钻井的需要，大功率（2200～2500hp）以及高工作压力（34.5～51.7MPa）的钻井泵在深井和超深井的钻机上已配套使用。NOV公司开发的HEX240钻井泵，输入功率1894kW（2540hp），采用圆柱凸轮机构实现往复运动，冲程300mm，最高冲数212r/min，两台交流变频电动机驱动，六个缸套，与传统三缸钻井泵相比具有输出流量稳定、超高压、超大流量、尺寸小等特点，目前已经在海洋平台上推广应用。

由此可见，随着海洋钻探和开发工程技术的不断进步，深水的概念和范围的不断扩大也对深水技术提出了更高的要求。国外油气开发向深水、超深水延伸，钻井工作水深不断加大，钻深能力增强，关键配套装备更加先进。