钻机是在地质勘探中,带动钻具向地下钻进,获取实物地质资料的机械设备。又称钻探机。主要作用是带动钻具破碎孔底岩石,下入或提出在孔内的钻具。可用于钻取岩心 、矿心、岩屑、气态样、液态样等,以探明地下地质和矿产资源等情况。石油钻机为钻机的一个重要门类。
按作业区域分,石油钻机可以分为陆地钻机和海洋钻机两大门类。
携带海洋钻机的装备可称为海洋钻井装备。可以概分为固定钻井装备和可移动钻井装备两大类。
固定式钻井装备一般作业于固定海域,多为综合处理平台,主要功能并不是钻、修井。配备钻机模块在项目前期提供钻井作业,在油气田生产过程中提供打调整井及修井服务。
可移动钻井装备的主要功能是钻修井,可以往返于不同油气田实施钻修井作业。其中半潜式钻井平台、单柱体钻井平台、钻井船多配备动力定位,具备自航能力(少数比较老的半潜式钻井平台不具备自航能力),自升式钻井平台不具备自航能力。
另,半潜式生产平台、张力腿平台、深吃水单立柱平台、半潜式钻井平台、单柱体钻井平台、钻井船、钻井驳船均为浮式平台、后四者为可移动浮式平台。
1. 导管架平台
导管架平台基础刚性固定于海底。可支持干式井口。
理论作业水深0-300m。
导管架平台,多为井口平台或综合处理平台。部分综合处理平台均配备模块钻机,可为油气田提供钻修井服务。
2. 顺应塔平台
顺应塔平台基础固定于海底,在海洋环境荷载作用下,平台可围绕底部基础在一定范围内摆动。可支持干式井口
理论作业水深300-1000m。
顺应塔平台共有5座服役,均为综合处理平台。平台均配备模块钻机,可为油气田提供钻修井服务。
3. 半潜式平台
半潜式平台漂浮于水面通过锚链系泊于海底,在海洋环境荷载作用下,平台可围绕中心有较大偏移。支持湿式井口。
理论作业水深70m以上。
多为综合处理平台。改造而成的平台多保留钻机模块,可为油气田提供钻修井服务。近年新建平台均不配备钻机模块。
4. 张力腿平台
张力腿平台漂浮于水面通过张力腿系泊于海底,在海洋环境荷载作用下,平台可围绕中心有较小偏移。支持干式井口。
理论作业水深350-1500m。
多为综合处理平台。由于多数平台用于支持干式井口,多配置钻、修机模块,可为油气田提供钻修井服务。
5. 深吃水单立柱平台
深吃水单立柱平台漂浮于水面通过半张紧式系泊系泊于海底,在海洋环境荷载作用下,平台可围绕中心有较小偏移。可支持干式井口。
理论作业水深400m以上。
多为综合处理平台。部分平台配置钻、修机模块,可为油气田提供钻修井服务。
6. 半潜式钻井平台
半潜式钻井平台漂浮于水面,通过动力定位系统进行定位(前期比较老的平台仍采用系泊定位), 平台配置钻机系统,可为油气田提供钻修井服务。
理论作业水深100m-3600m。
自1961年第一座半潜式钻井平台问世,现在半潜式钻井平台已经发展到第七代,由于其环境适应性好,深受钻井承包商欢迎,未来仍会在深水特别是恶劣海域发挥主导作用。
7. 单柱体钻井平台
单柱体钻井平台漂浮于水面,通过动力定位系统进行定位, 平台配置钻机系统,可为油气田提供钻修井服务。业内常将其归属于半潜式钻井平台,由于其结构型式和性能上与钻井平台有较大差异,文中将其单列。
理论作业水深100m-3600m。
单柱体钻井平台运动性能较差,但是存储空间较大。在役平台共有2座,另外两座在建平台前途未卜,命运多舛。
8. 钻井船
钻井船、船型漂浮于水面,通过动力定位系统进行定位, 平台配置钻机系统,可为油气田提供钻修井服务。
理论作业水深100m-3600m。
目前共有163座服役,由于其可移动性好,存储空间大,深受钻井承包商欢迎,但其环境适应性略差,未来在深水温和海域将发挥主导作用。
9. 钻井驳船
钻井驳船漂浮于水面通过锚链系泊于海底,平台配置钻机系统,可为油气田提供钻修井服务。
理论作业水深5m-50m。
目前共有50座服役,由于运动性能差,环境适应性差,但是成本低廉,主要作业内湖或近海海域。
10. 自升式钻井平台
自升式平台由桩腿和主船体两部分组成,桩腿可升降,作业时桩腿固定于海底,船体提升至水面以上。平台配置钻机系统,可为油气田提供钻修井服务。
理论作业水深5m-120m。
目前在役包括在建平台636座,由于其可移动性好,成本低,深受钻井承包商欢迎,未来在浅水海域仍将发挥主导作用。但是由于近几年新建平台过多,产能严重过剩。
小结
由于近几年新建可移动钻井装备过多,产能严重过剩,海上钻井可以很容易获得廉价钻井资源,固定式平台带钻机模块的必要性越来越小。而对于移动式钻井平台,产能过剩势必造成竞争更加激烈,前几天最先进的第六代平台日租金只有23万美元/天(高峰期间100多万美元一天),如此,将导致越来越多的老旧低效平台被淘汰,二手平台拆解及改造再利用市场已经打开,在以后一段时间里或许会有所发展。