第一節(jié) 發(fā)展問題

石油鉆機(jī)整體技術(shù)與國(guó)外的差距

1 鉆機(jī)的鉆深能力尚有差距

目前,我國(guó)石油鉆機(jī)最大鉆深能力為7000m,滿足不了勝利、塔里木等油田超深井陸上油田鉆井的需要,更滿足不了陸上及海上鉆超深水平井及大位移井的需要,也滿足不了我國(guó)工程技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍出國(guó)作業(yè)的特殊需要。目前,我國(guó)鉆機(jī)絞車的最大功率為1471kW,而美國(guó)Varco公司的交流變頻絞車功率已達(dá)5220kW,德國(guó)Wirth公司生產(chǎn)的交流變頻鉆機(jī)絞車已達(dá)4922kW,鉆深能力可達(dá)15000m。

2 大型拖掛鉆機(jī)還沒出樣機(jī)

拖掛鉆機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是移運(yùn)性好,搬家車次少、時(shí)間短,節(jié)約成本,適于在沙漠、平坦地區(qū)作業(yè),特別是在沙漠地區(qū),如用陸上常規(guī)鉆機(jī)鉆井,其運(yùn)輸將成為主要問題。我國(guó)拖掛鉆機(jī)最大鉆深能力為5000m,而在美國(guó)7000m拖掛鉆機(jī)的技術(shù)已很成熟,顯然我國(guó)拖掛鉆機(jī)滿足不了工程技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍開拓國(guó)際市場(chǎng)的需要,中石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆井公司急需大型拖掛鉆機(jī)出國(guó)服務(wù)。

3 極地鉆機(jī)存在差距

極地鉆機(jī)是指適于在-40℃以下低溫地區(qū)作業(yè)的鉆機(jī)。目前寶石機(jī)械正在 研究 其結(jié)構(gòu)件、天車、游吊系統(tǒng)及電氣元件等技術(shù),難度較大, 研究 工作已取得一定的成果。在美國(guó)、意大利及俄羅斯,極地鉆機(jī)的技術(shù)已很成熟,其鉆機(jī)分別在美國(guó)阿拉斯加、冰島及俄羅斯等寒冷地區(qū)作業(yè)。

4 連續(xù)油管鉆機(jī)的 研究 剛起步

連續(xù)油管鉆機(jī)是通過注入頭向井中下入連續(xù)油管,利用井下動(dòng)力鉆具鉆井的鉆機(jī)。連續(xù)油管鉆井作業(yè)適合于在地面條件受限制的地區(qū)或海上平臺(tái)鉆井和過油管鉆井,特別適用于小井眼鉆井、欠平衡鉆井、水平井及大位移井鉆井。在國(guó)外連續(xù)油管鉆井已應(yīng)用到油氣勘探開發(fā)的各個(gè)領(lǐng)域,投入使用的連續(xù)管鉆機(jī)已達(dá)800多臺(tái)。1997年全世界用連續(xù)管鉆機(jī)約600余臺(tái),至2003年底共鉆井約7000口。美國(guó)在2003年以后每年用小井眼連續(xù)油管技術(shù)鉆2萬口淺層開發(fā)井、100口油藏?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)井、3000口淺層老井加深井、100口深層勘探井,而在我國(guó)寶石機(jī)械正在進(jìn)行方案調(diào)研攻關(guān)。

5 超深井鉆機(jī)配套設(shè)備不能滿足目前鉆機(jī)的配套要求和技術(shù)發(fā)展的需要

我國(guó)大鉤、水龍頭最大靜載荷只能達(dá)到4500kN,且產(chǎn)能不足,滿足不了自己配套的要求,轉(zhuǎn)盤最大開口直徑只能達(dá)到952mm,只能為7000m鉆機(jī)配套。美國(guó)Varco公司的大鉤、水龍頭的最大靜載荷已達(dá)到10000kN,轉(zhuǎn)盤最大開口直徑也達(dá)到1537mm,可滿足15000m鉆機(jī)的配套要求。

6 交流變頻鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤防倒轉(zhuǎn)技術(shù)尚不成熟

我國(guó)交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)曾不止一次發(fā)生轉(zhuǎn)盤倒轉(zhuǎn)問題,主要是電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)有問題,為此,需解決2個(gè)問題。一是當(dāng)井下阻力矩增大到一定值或鉆進(jìn)過程中停車時(shí),電動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)堵轉(zhuǎn),即輸出轉(zhuǎn)速為零,同時(shí)保持電動(dòng)機(jī)的輸出扭矩等于鉆桿的反扭矩;二是當(dāng)出現(xiàn)上述工況時(shí),電控系統(tǒng)應(yīng)能吸收鉆桿已儲(chǔ)蓄的反轉(zhuǎn)勢(shì)能,以防止鉆桿拖動(dòng)轉(zhuǎn)盤和電動(dòng)機(jī)高速反轉(zhuǎn),造成鉆桿脫扣等事故。

7 鉆桿自動(dòng)排放系統(tǒng)尚處于空白

鉆桿自動(dòng)排放系統(tǒng)可避免作業(yè)人員上井架二層臺(tái)排管作業(yè),減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,減少事故風(fēng)險(xiǎn)。該技術(shù)在我國(guó)尚處于空白,而在美國(guó)和意大利都是成熟技術(shù),可按客戶的要求配置在不同的鉆機(jī)上。

8 液缸升降式液壓鉆機(jī)尚處于空白

液壓缸升降式液壓鉆機(jī)沒有常規(guī)鉆機(jī)的絞車、轉(zhuǎn)盤和井架。它利用頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置旋轉(zhuǎn)鉆柱,利用液壓油缸提升和下放鉆柱,并可自動(dòng)送鉆。該種鉆機(jī)在我國(guó)尚處于空白,并且也沒有開展 研究 工作。挪威在20世紀(jì)90年代末已將該種液壓鉆機(jī)用于海洋鉆井船,鉆深能力達(dá)到10058m,意大利Drillmec公司也于1994年開發(fā)成功升降式液壓鉆機(jī),其HH300型最大提升能力為2720kN,各型液壓鉆機(jī)已生產(chǎn)30余臺(tái),訂單累計(jì)已達(dá)50余臺(tái)。產(chǎn)品表現(xiàn)出良好的性能。使用該鉆機(jī)1個(gè)井隊(duì)只需15人,遠(yuǎn)低于我國(guó)目前平均人數(shù)49人。

我國(guó)石油鉆采專用設(shè)備 行業(yè) 利潤(rùn)額，總體平穩(wěn)，近年來利潤(rùn)下降，未來利潤(rùn)率有望改善并保持上漲趨勢(shì),其主要原因是：

(1)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品檔次雖已提高。但與國(guó)外一流企業(yè)相比仍有差距隨著石油、天然氣油氣井開采越來越深、開采環(huán)境越來越惡劣，開采難度加大，需求油井管產(chǎn)品的檔次不斷提高。因國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)油井管的研發(fā)生產(chǎn)時(shí)間不長(zhǎng)，在技術(shù)研發(fā)和高端產(chǎn)品知識(shí)產(chǎn)權(quán)上，與國(guó)外一流企業(yè)差距明顯，因此在國(guó)內(nèi)油井管總體產(chǎn)能飽和的情況下，目前我國(guó)部分油氣井的開采仍然依賴從國(guó)外進(jìn)口高端油井管。

（2）供應(yīng)飽和，競(jìng)爭(zhēng)激烈。金融危機(jī)爆發(fā)以及北美和歐盟對(duì)中國(guó)生產(chǎn)的油井管產(chǎn)品實(shí)施反傾銷、反補(bǔ)貼措施之前，中國(guó)主流專用管制造企業(yè)紛紛加大投入，擴(kuò)大油井管的生產(chǎn)能力，通過2-3年的建設(shè)期，近年這些企業(yè)集中釋放產(chǎn)能，形成油井管產(chǎn)品供應(yīng)增速超過產(chǎn)品需求增速，全球市場(chǎng)中低端產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈，高端產(chǎn)品需求強(qiáng)勁。

（3）國(guó)內(nèi)主導(dǎo)企業(yè)近年來不斷加大研發(fā)力度，不斷研發(fā)出高等級(jí)的API標(biāo)準(zhǔn)和非API標(biāo)準(zhǔn)的高抗擠毀油套管、抗腐蝕油套管、特殊扣油套管、特殊通徑油套管等高端產(chǎn)品。部分企業(yè)通過與國(guó)外一流企業(yè)合作，通過合作發(fā)展，利用國(guó)外企業(yè)成熟的知識(shí)產(chǎn)權(quán)以及共同開發(fā)適應(yīng)市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品，可以滿足 行業(yè) 發(fā)展對(duì)產(chǎn)品和技術(shù)的更新需求，甚至可以引領(lǐng)國(guó)內(nèi)整個(gè) 行業(yè) 向前發(fā)展。未來2-3年國(guó)內(nèi)主流企業(yè)通過歷練成長(zhǎng)，改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，走高檔精品產(chǎn)品路線，利潤(rùn)率必將持續(xù)得到改善提高。

第二節(jié) 應(yīng)對(duì)策略

1要把我國(guó)石油鉆機(jī)作為戰(zhàn)略裝備來對(duì)待

我國(guó)是石油資源貧乏的國(guó)家。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)我國(guó)石油需求增長(zhǎng)已表現(xiàn)出嚴(yán)重關(guān)注和不滿,石油作為我國(guó)的重要戰(zhàn)略物資已是不爭(zhēng)的事實(shí)。

我國(guó)石油缺口需要依靠3個(gè)途徑解決。一是提高國(guó)內(nèi)油田的原油產(chǎn)量和采收率,二是提高海外原油產(chǎn)量,三是靠進(jìn)口。但主要的方式應(yīng)是前2個(gè)途徑,而提高原油產(chǎn)量和采收率的有效途徑是采用先進(jìn)的鉆井新技術(shù),鉆水平井、老井側(cè)鉆及分支井等是提高單井產(chǎn)量,增加可采儲(chǔ)量,提高油田采收率的有效手段之一。然而鉆井裝備的技術(shù)水平?jīng)Q定著鉆井新技術(shù)水平,沒有先進(jìn)的鉆井裝備就不可能實(shí)施和探索鉆井新技術(shù),無論是在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外提高油田單井產(chǎn)量和采收率都是一句空話。特別需要強(qiáng)調(diào)的是,當(dāng)我國(guó)原油到了十分緊缺的時(shí)候,不能指望從國(guó)外進(jìn)口先進(jìn)的石油鉆井裝備來開采石油,就像現(xiàn)在受到武器禁運(yùn)一樣。所以石油鉆機(jī)將直接影響到我國(guó)的石油安全,應(yīng)把它作為戰(zhàn)略裝備來對(duì)待。加快石油鉆機(jī)的技術(shù)開發(fā)已刻不容緩。

2 應(yīng)加大科研經(jīng)費(fèi)的投入

國(guó)家規(guī)定,高新技術(shù)企業(yè)的科研投入必須占到銷售額的5%以上,據(jù)統(tǒng)計(jì),科研經(jīng)費(fèi)占到銷售額5%～8%的企業(yè)才有活力。而我國(guó)石油鉆井裝備制造企業(yè)的科研投入普遍不足,所以其技術(shù)開發(fā)只能是按合同訂單開發(fā),被動(dòng)地應(yīng)付市場(chǎng),很少提前投資進(jìn)行前沿技術(shù)或產(chǎn)品開發(fā)。因此,加大科研經(jīng)費(fèi)投入已是加快石油鉆機(jī)技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵因素之一。對(duì)制造石油鉆機(jī)的骨干企業(yè),除自身需加大科研投入外,上級(jí)主管部門或國(guó)家有關(guān)部門也應(yīng)考慮加大投入以支持作為戰(zhàn)略裝備的石油鉆機(jī)的技術(shù)發(fā)展。目前,企業(yè)上級(jí)或國(guó)家有關(guān)部門對(duì)制造企業(yè)科研經(jīng)費(fèi)投入的規(guī)定是對(duì)已有合同的新產(chǎn)品給予投入,對(duì)無合同的前沿產(chǎn)品開發(fā)不予以投入。建議修改有關(guān)規(guī)定,加大對(duì)石油鉆井裝備前沿技術(shù)及產(chǎn)品的研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入,允許產(chǎn)品研發(fā)失敗,以促進(jìn)石油鉆井裝備新技術(shù)的發(fā)展。值得說明的是,作為石油裝備制造企業(yè),其科研經(jīng)費(fèi)投入比例應(yīng)大于石油勘探開發(fā)企業(yè)的平均比例,因?yàn)槭妥鳛橐环N產(chǎn)品,它已經(jīng)存在,投入科研經(jīng)費(fèi)的目的是尋找開采石油的方法,而產(chǎn)品制造企業(yè)投入科研經(jīng)費(fèi)的目的是 研究 本不存在的產(chǎn)品,所以2種科研經(jīng)費(fèi)的使用目的有著本質(zhì)的區(qū)別。

3 應(yīng)抓緊重點(diǎn)技術(shù)和關(guān)鍵產(chǎn)品開發(fā)

跟蹤國(guó)內(nèi)鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)外鉆機(jī)技術(shù)先進(jìn)水平,抓緊前沿技術(shù)和關(guān)鍵產(chǎn)品開發(fā)。

(1)要抓緊極地鉆機(jī)的 研究 　極地鉆機(jī)在國(guó)外有很好的市場(chǎng)前景,美國(guó)國(guó)會(huì)已批準(zhǔn)開發(fā)阿拉斯加。我國(guó)鉆井工程服務(wù)隊(duì)伍也已進(jìn)入美國(guó)本土鉆井,俄羅斯有大量的鉆機(jī)急需更新,同時(shí)我國(guó)也有意去俄羅斯合作開發(fā)油田。事實(shí)上,我國(guó)傳統(tǒng)鉆井設(shè)備在大慶和新疆都發(fā)生過冷脆斷裂現(xiàn)象。所以無論是從內(nèi)、外市場(chǎng)考慮還是從國(guó)家石油安全考慮都應(yīng)抓緊極地鉆機(jī)的 研究 。建議有關(guān)科研主管部門對(duì)該項(xiàng) 研究 工作予以扶持。

(2)要抓緊12000m鉆機(jī)的 研究 　將來的鉆井發(fā)展趨勢(shì)是鉆井深、鉆速快,水平井、大位移井作業(yè)不斷增多,國(guó)外萬m以上鉆機(jī)已為數(shù)不少。國(guó)內(nèi)應(yīng)及早動(dòng)手,抓緊 研究 12000m鉆機(jī),爭(zhēng)取2008年前出樣機(jī),以滿足我國(guó)鉆井工程服務(wù)的需要。

(3)抓緊液缸升降式液壓鉆機(jī)的研制　液缸升降式液壓鉆機(jī)的設(shè)計(jì)理念與傳統(tǒng)鉆機(jī)完全不同,它移運(yùn)快,自動(dòng)化程度高。用它鉆井成本更低,安全性更好,代表了石油鉆機(jī)技術(shù)的最高水平。該產(chǎn)品很受鉆井商的好評(píng)和青睞。其技術(shù)難度很大,應(yīng)考慮與國(guó)外合作開發(fā)。

(4)抓緊連續(xù)油管鉆機(jī)的 研究 　鉆小井眼井是降低鉆井成本和提高油田開發(fā)效益的一條有效途徑。連續(xù)油管鉆機(jī)是鉆小井眼井的主要裝備。目前,在國(guó)外使用連續(xù)油管鉆機(jī)已達(dá)800多臺(tái),幾乎相當(dāng)于中油集團(tuán)2005年動(dòng)用鉆機(jī)的總和。國(guó)內(nèi)應(yīng)抓緊連續(xù)油管鉆機(jī)的 研究 工作,以滿足鉆小井眼、水平井的需要。該產(chǎn)品技術(shù)難度較大,應(yīng)考慮與國(guó)外合作開發(fā),以期早日生產(chǎn)出樣機(jī)。

4抓緊常規(guī)鉆機(jī)幾項(xiàng)單元技術(shù)的 研究 和完善

(1)首先要抓緊開口直徑為1257mm(49??英寸)的轉(zhuǎn)盤及載荷為6750kN的大鉤、水龍頭的研制工作。其次是抓緊開口直徑為1537mm的轉(zhuǎn)盤及載荷為10000kN的大鉤、水龍頭的 研究 工作,以滿足9000m鉆機(jī)及12000m鉆機(jī)的配套要求。

(2)抓緊鉆桿自動(dòng)排放系統(tǒng)的開發(fā)。隨著我國(guó)出國(guó)服務(wù)鉆機(jī)的不斷增多及鉆機(jī)外銷市場(chǎng)的擴(kuò)大,配套鉆桿自動(dòng)排放系統(tǒng)勢(shì)在必行,必須抓緊開發(fā),以提高我國(guó)石油鉆機(jī)和鉆井工程技術(shù)服務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

(3)完善交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的技術(shù)開發(fā)。

①要進(jìn)一步 研究 和驗(yàn)證轉(zhuǎn)盤控制問題。要徹底解決轉(zhuǎn)盤工作扭矩增大到一定值時(shí)的電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)和能量釋放時(shí)的吸收問題,防止鉆桿脫扣事故的發(fā)生,確?？刂频目煽啃浴＂谝^續(xù) 研究 “軟泵”控制技術(shù)。這是一項(xiàng)很有意義的工作。“軟泵”技術(shù)的應(yīng)用可以減少鉆井泵所排鉆井液的壓力波動(dòng),使鉆井液循環(huán)系統(tǒng)的壓力趨于平穩(wěn),從而減少高壓管匯的振動(dòng),提高系統(tǒng)可靠性,同時(shí)可減少對(duì)井壁的損害。③要解決鉤速偏低的問題?，F(xiàn)有交流變頻電驅(qū)動(dòng)絞車通常是單軸絞車,由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器直接驅(qū)動(dòng),其調(diào)速范圍完全取決于電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能。目前的絞車所配備電動(dòng)機(jī)的功率已經(jīng)足夠,但由于電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速偏低導(dǎo)致最大鉤速偏低,影響了提放空吊卡的作業(yè)效率。提高鉤速可通過2個(gè)辦法來解決:一是在保持現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)輸出的最大扭矩值不變的情況下,提高電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速;二是把驅(qū)動(dòng)絞車的減速器改為變速箱,最大傳動(dòng)比不變,增設(shè)一個(gè)高速擋,專門用于提放空吊卡。此方案寶石機(jī)械公司已做了一定的工作,也已申報(bào)國(guó)家專利,但應(yīng)加快實(shí)施。

我國(guó)石油鉆機(jī)的技術(shù)發(fā)展成績(jī)顯著,為我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn),我國(guó)已成為世界上最大的鉆機(jī)制造國(guó)。然而,我國(guó)石油鉆機(jī)的技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的差距是明顯的,不可忽視的,如不引起足夠重視將影響到我國(guó)的石油安全,應(yīng)把石油鉆機(jī)作為戰(zhàn)略裝備來看待,要緊緊跟蹤我國(guó)鉆井技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)外石油鉆機(jī)技術(shù)的先進(jìn)水平,加快我國(guó)石油鉆機(jī)技術(shù)開發(fā)步伐,以滿足我國(guó)石油勘探開發(fā)工作自身及參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。

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