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海洋钻探VS陆地钻探

2019-11-20 9:13:52 来源:中国矿业报 作者:刘协鲁 陈云龙 刘海龙

说起海洋钻探与陆地钻探的不同之处,很多人的第一反应都会是:这还用问?一个在海洋,一个是在陆地呗!其实,钻探地域的不同使海洋钻探与陆地钻探有着诸多差异。今天我们就简单介绍一些不同之处。

1.钻探环境不同

海洋钻探面临的是海洋环境,比如洋流、潮汐、波浪、台风、内波流、浮冰等,以及海底起伏较大的地形。陆地钻探面临的是陆地环境,比如高原、山地等各种地貌,以及生物、气候等。

相比之下,海洋环境更加恶劣,也是历史上多次钻井事故的罪魁祸首。例如,1979年,我国“渤海2号”钻井船在迁移井位航行途中遭遇10级狂风倾覆沉没;1980年,“亚历山大·基兰”号钻井平台即使有5根巨大的钢柱插入海床,仍因恶劣天气在北海沉没。直到现在,人们依然无法抵御恶劣的海洋环境,只能加强预测和防范。

2.固定装置的不同

海洋钻探中,由于钻机与井口之间隔着深度不等的海水,需要将钻探设备(包括附属设备)、管材、工具等集中依托在海上装置上。该装置必须具备工作场所和生活条件,并有一定的稳定性和保持船位的能力。该装置可以分为固定式和移动式两种。固定式钻井装置不能移动,依靠钢质的桩脚支撑于海底,工作深度在100米以内,分为桩基式平台、重力式平台、张力式平台和绷绳塔式。移动式钻井装置可在海面移动,分为坐底式、自升式、半潜式钻井平台以及浮式钻井船。

相比之下,陆地钻探基本不受场地限制,虽然也需要固定井架,但并不需要专门的装置,只要平整好井场,根据工作程序立起井架即可。同时,对于钻探所需的设备、管材、工具等也不必集中放置,而是可以分散布置。

3.设备要求

在海洋钻探中,受波浪、潮汐等影响,钻机、绞车等设备必须具有升沉补偿功能,确保在钻探时钻头能始终保持在井底。此外,由于海洋钻探远离后方基地,设备故障造成的损失及修复需要的时间都远远大于陆地,因此海洋钻探对设备性能、强度、自动化等方面要求更高。比如,海洋钻探设备的耐腐蚀性要求更高;在相同井深条件下,海洋钻探的钻井设备能力通常会比陆地高20%~25%。

4.费用与风险

由于海洋钻探对设备的功能、安全性、可靠性等要求较高,海上钻井平台或钻井船的建造费用高昂。以目前国内最先进的钻井平台“蓝鲸1号”为例,其建造费用高达7亿美元,约合人民币45亿元,相当于两架空客A380的价格。相比之下,陆地钻探的费用相对较低。以我国最深的大陆科学钻探井松科二井使用的万米钻机“地壳一号”为例,其造价约0.6亿元。

在风险方面,海洋钻探和陆地钻探均要面对钻井工程中可能出现的井喷失控、硫化氢泄漏、人员伤害、环境污染、设备损坏等风险。同时,由于海洋钻探的特殊环境,还要面对恶劣气候环境、浅层地质灾害、地层破裂压力低以及可能出现的动力定位失效等风险,极易发生安全事故。著名电影《深海浩劫》就是以2010年墨西哥湾“深水地平线”钻井平台发生爆炸最终导致11人失踪的事件为原型拍摄的。

尽管在海洋钻探发展之初,大多沿用陆地钻探的工艺和方法,但随着海洋钻探深度的增加和技术的发展,海洋钻探逐渐显示出它独特的一面,设备工艺日新月异,推动人们向海洋更深处逐步迈进。□(作者单位:中国地质调查局北京探矿工程研究所)

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