浅谈海洋石油钻井完井机械及工具的国产化

浅谈海洋石油钻井完井机械及工具的国产化摘要针对海洋石油勘探与开发投资高、风险大的特点,简述了海上作业对海洋石油钻井完井机械及工具的特殊要求。总结了近几年来我国海洋石油钻井完井机械及工具如PDC钻头、钻柱稳定器、钻井泵、井口装置、修井机、井下工具和管材等在国产化方面取得的成绩和目前存在的问题。面对21世纪和我国即将加入WTO的机遇和挑战,特别是针对近几年来国外海洋石油钻井完井机械及工具领域出现的高新技术,提出了我国石油机械制造企业应以质量为核心,加强行业化管理,实施名牌战略和向高新技术进军等方面进一步加强国产化工作的建议。主题词海洋石油工业钻井设备完井设备机械制造国产化20世纪60年代以来,我国陆续开发了一些海上油田,仅在渤海就已经成功开发了一批自营和对外合作油田,1999年,渤海原油年产量已达到260万t。随着自营和对外合作勘探和开发的不断深入,渤海陆续发现和开发了SZ36-1、QHD32-6、PL19-3等一批地质储量达亿t级的油田。按照中国海洋石油总公司的战略部署,为适应我国国民经济高速发展的需要,渤海将逐步建成为我国北方重要的能源基地,海洋石油必将对我国石油工业和本世纪国民经济的发展发挥积极作用并产生深远的影响。海洋石油的特点及要求在海上开发石油,渤海经历了自营勘探、对外合作和自营勘探并举的两个阶段,海上石油勘探开发的实践使我们认识到海洋石油是一个特殊领域,在技术、管理、人员素质、投资等各方面有着更高的要求和更大的风险。海上作业费用比陆地作业费用高,通常情况下,仅钻机作业费就比陆地高出数十倍,随着水深加深和海况的恶化,这种费用将会更高。海洋石油勘探和开发风险由投资风险和技术风险两方面组成。投资风险,是指花费高额费用,不一定会得到好的有商业价值的发现;技术风险是指勘探开发生产活动中,除了承担不可预见的井下风险,还有海况、气象等条件给作业、安全带来的风险。因此,人们在海上作业实践中,越来越注重安全、环保的影响和利用高科技手段去获取更好的投资回报。鉴于以上特点,在海洋石油勘探开发活动中,特殊的环境对海上作业和设备有更多的特殊要求:(1)海上施工和设备必须符合政府法律、法规的有关规定和要求;(2)保护海洋环境,所使用的作业方法必须符合政府环保和保护海洋环境有关政策法规的规定;(3)需要使用更多的高新技术,去解决勘探开发生产中遇到的问题;(4)设备和井下工具的安全性、持久性,足以抵御恶劣的海况条件和气象条件;(5)设备技术含量高,对人员素质、总体的综合管理和技术水平要求高。海洋石油钻井完井机械及工具国产化的成绩随着我国海上石油和天然气的开发,我国的国有和民营企业都已涉足钻井完井机械和工具领域,并在一些常用的领域里能够按照美国API标准和ISO9000系列的要求,对企业和技术进行管理。以渤海为例,在海上钻井完井作业领域已经开始和正在进行的设备国产化项目如下。(1)三牙轮钻头和PDC钻头其中PDC钻头近年来在渤海的优快钻井项目中,取得了较好的成绩,折射出我国的技术人员在研制和使用方面所做出的不懈努力和取得的长足进步[1,2]。(2)井下工具如钻柱稳定器,过去使用DRILCO稳定器,后来国内一些军工企业结合海洋油田开发的要求,研制了国产稳定器,在渤海研磨性最强的馆陶组地层经受了考验,质量达到了国外同类产品的水平,从此这类钻柱稳定器不再需要进口。此外,国产打捞工具中的卡瓦打捞筒、公锥、母锥、安全接头等正逐步形成配套系列。(3)钻井泵国内石油骨干企业引进国外先进技术生产的F—160钻井泵,目前已在渤海的钻井平台和修井机上配备,取代了130钻井泵,并经受了渤海大位移井钻井实践的考验[3]。(4)井口装置自1995年以后,国产的套管头、采油树陆续在渤海的常压井中开始使用。到目前为止,套管头和采油树的压力等级通常是3～5MPa,都具有API认证,并达到ISO9000系列的要求。自SZ36-1J区开始,这些井口装置已经使用在SZ36-1、QK17-2、JZ9-3、QK17-3、QHD32-6等5个油田开发中。在这一领域,国有企业和民营企业都给予了热情的支持并付出了巨大的努力,取得了较好的效果。(5)修井机国产修井机已在渤海油田开发和建设中崭露头角,逐步形成了588、785、1177kN系列,已在渤海自营油田和对外合作油田中使用,并正在发挥重要的作用。经过国内修井机设计和制造企业与海洋石油的密切结合,修井机目前正朝钻修两用机方向发展,并正形成标准化和系列化。(6)井口提吊工具如国产Ê127mm×18°锥度吊卡、Ê762mm隔水导管吊卡等均已使用。(7)管材类国产Ê2441475mm和Ê17718mm套管已于1995年陆续在渤海探井中使用,国产Ê731025mm、Ê8819mm油管也于2000年开始在渤海油田中使用。(8)井口配套装置防喷器、储能器、阻流管汇、高压闸门、高压管汇和高压胶管等,目前已形成了一定的生产规模,并且在海上油田生产中得到应用。国产化工作目前存在的问题(1)国产化的工具、管材等需进一步提高质量,保证性能。目前新产品出现的一些情况是产品打入海洋油田初期质量还不错,但一旦到大批量供货时,就会出现质量问题。如有的管材下井后破裂,有的阀门在现场安装后泄漏,这些问题带来的负面影响很大。因此,质量问题是国产化的生命线,树立良好的信誉是国产化成功的关键之一。(2)国产化格局还处于分散不全、各自为政、自成体系的初级发展局面。目前各生产厂家仅仅根据自己的实力和特长,有选择性地实施国产化立项,还未按照海洋石油钻井完井作业和工艺特点,开展系统性的国产化工作,这就造成了某些产品大家抢着上,争着干;一些技术难度大,短时间内难以取得效益的项目却无人问津,形成国产化的空白。(3)钻井完井工艺所需的工具还未全面配套,尤其是完井防砂工艺所需工具的国产化率更低,这就要求制造厂家应有一个长远和全面系统的考虑,开辟我国自己的国产化产品市场。对国产化工作的建议(1)进入21世纪,中国已经敲响WTO的大门,机遇和挑战并存,希望与危机并存,石油机械行业正面临严峻的挑战,因此必须尽快地熟悉国际惯例,掌据国际市场行情,了解市场需要,为全面打开国内市场,为使更多的国产化产品冲向国际市场做好充分的准备。(2)发展我国海洋石油机械的首要任务是保证质量。海上勘探开发作业对产品的质量、寿命和性能有严格的规范和要求,产品质量达不到海上油田作业的要求,就根本无法进入海洋石油机械市场,因此最好的营销策略应是以质量为核心、以质量为生命线的战略,这是企业发展的长远目标。(3)我国石油机械企业今后如何面对WTO的挑战,笔者认为应该加强企业的行业化管理,维护行业合理竞争秩序,提出行业科技发展规划和目标,按照国际和国内市场的需求,及时开发和研制油田急需、市场前景看好的石油机械产品,逐步形成具有战略意义的中国石油机械行业发展之路。(4)符合技术规范和标准要求,是进入市场首先考虑的因素。目前所有的工具和设备,都要求生产厂家要获得相应的API证书及ISO9000系列证书。在这方面,厂家还需注意,取证仅仅是一个开端,取得证书后更要严格执行,不断改进质量,完善管理体系,这样才能使自己的产品在用户心目中树立信誉并产生深远的影响,否则进入了市场也会因质量问题退出来,再想进去,将困难重重,损失巨大。(5)打破支离破碎的分割局面,逐步形成规模生产、整体效益的大格局。目前国内生产厂家众多,但上规模的不多,一些规模小、技术力量薄弱但有一定生产能力的厂家应向骨干企业靠拢。(6)实施名牌战略,打出国产企业的知名品牌,充分利用国有企业雄厚的实力和基础创造出信誉效益。国外石油机械产品在各领域里,都有知名的公司和知名的品牌,国内在这方面尚不成熟。(7)向高新技术进军,向高新技术要效益。应该看到,在国际市场上,新技术正不断涌现,谁掌握了新技术,谁就能拥有市场。我们目前面临的问题是新技术开发不及时,往往市场上看到的是国外新技术大量涌入国内市场,而相比之下国内的新技术产品研制却步履维艰。新科技产品,使其迅速转变为生产力,形成新技术产业化生产能力,并迅速填补国内石油机械产品的空白,如大功率导向马达、钻井液脉冲测量工具和仪器、可变径钻柱稳定器等。(8)常规技术产品质量要上档次,不断在实践中发现并解决问题。经营者要转变观念,树立帮助油公司解决技术难题满足需要的思想及主动服务的思想,并且要有良好的商业信誉和售后服务。(9)目前,国外海洋石油钻井完井机械及工具正朝自动化和遥控操作方向发展,并且随着计算机技术的发展,向着高效率高精度控制方面发展,主要表现在:①测量工具的自动测量和记录,井下钻井液脉冲地面电子数码计算显示技术;②密度的自动测量及自动控制技术;③与导向马达配合的随钻测井技术;④井眼轨迹的井下遥控技术及自动控制技术的发展,使水平井、大位移井技术推广应用并取得较好的商业回报;⑤随着大位移井、深井技术的发展,大尺寸高强度石油专用管材得到发展,目前在大位移井中使用Ê13917mm钻杆已较为普遍,并且井下油管和套管的强度在不断提高,对质量的要求也不断提高;⑥随着对油层保护技术研究的深入和不断追求钻井高效率,钻井液固控设备也不断更新换代,传统的三除一筛,还受到高效振动筛、离心机和清洁器的冲击;⑦大功率、大排量钻井泵,正在朝一泵多用方向发展,既可以在钻井时作为钻井泵,满足4000L/min以上排量的需要,又可在固井时作为固井泵,还可在完井防砂作业时作为防砂泵,这样既节约了作业时甲板的空间和面积,又节约了人力和物力,节省了费用;⑧连续油管在油田作业中的位置越来越重要,在完井、修井、侧钻井和处理井下复杂情况中正在发挥重要作用;⑨完井防砂用的新型复合筛管、烧结式筛管、金属蠕变筛管等正在不断涌现和改进,以适应不同油田开发的需要;⑩为节约费用,提高效益,多级坐挂的快装井口头的问世和使用正在为越来越多的作业者所接受。世界石油技术的这些发展动向,应该引起我们的高度重视,并要有相应的技术准备。在新世纪到来之际,在机遇与挑战面前,石油机械行业应当迎难而上,勇于克服当前的困难,努力做好国产化的工作,为中国海洋石油工业的发展,为中国石油产品在世界石油市场中占据应有的席位和份额而努力奋斗。