海洋钻井工程PPT讲义解析.ppt

主讲教师：王 林 1 第一章 绪论 z 海洋石油工业概况 z 海洋钻井的主要特点 2 第一节 海洋石油工业概况 一.海洋石油工业的发展史 z 海洋石油开发是从1887年美国在加利福利亚州西海岸 架木质栈桥打井开始的 z 六十年代进入飞跃发展阶段： 3 第一节 海洋石油工业概况 z 1984年海上十大产油国 z 英国 11700万吨 沙 特 11250万吨 美国 8900万吨 墨西哥 8600万吨 委内瑞拉 5625万吨 挪 威 3275万吨 埃 及 2515万 吨 印 尼 2210万吨 马来西亚 1870万吨 巴 西 1725万吨 4 第一节 海洋石油工业概况 z 1958年起有十多个国家对我国沿海进行了多次大规模的地 质调查和勘探 z 我国自己也对沿海有关海域进行了勘探开发 z 南海海域：58年在莺歌海坳陷区域打顿钻发现原油； 63 年用座底式平台钻了第一口海上井；75年用自升式钻井平 台在莺歌海Ⅱ号构造打井，发现工业油流 z 黄海海域：74年开始，地质部在黄海打了勘探井，发现 了含油、气坳陷和多个可能的油藏。

5 第一节 海洋石油工业概况 z渤海海域：66年用固定式平台钻了第一口探井，67年3 月获得工业性油流，到目前已有多个油田（海四井油田、 埕北油田等）投入采油，已发现多个高产含油区84年 11月渤海石油公司使用“渤海7号”自升式钻井平台在辽东 湾地区打成了一口日产凝析油226方和天然气53万方的探 井 z东海海域：74年我国第一海洋调查大队地质概查工作， 并于82年钻井发现了多层高压天然气和油砂层第11界 世界石油大会认为我国东海可能是“第二个中东” 6 第一节 海洋石油工业概况 二.海洋石油资源 z地质学家 L.G.威克斯估计 海洋石油有 2500亿吨 z由第九届世界石油会议资料 水深小于 200M的海上油田已证实储量为280亿吨 z《近海》杂志1974年估计 海上石油储量 为213亿吨,天然气13.5万亿m3 z联合国资料 水深超过200M的深海区 石 油与天然气储量相当于3100 亿吨石油 7 第一节 海洋石油工业概况 z我国：沿海海域面积约463万km2,大陆架 （水 深〈200m）140万km2(渤海 7.3万km2,黄海 26.4万km2,东海40.2万km2,南海66.2万km2), 占 我国海域面积30%左右，占世界大陆架面积的 5.2%。

z南海东、西部公司以112º50’为界 8 第二节 海洋钻井的主要特点 一.海洋钻井的主要特点 •要有坚不可摧的井场 •要有隔水、引导、防喷系统、套管头 •要有定位系统和升沉补偿装置 •先进的交通、通讯及良好的生活保障 •有一套防腐措施和设备 •普遍采用丛式井（定向井）技术 •井身结构复杂，套管尺寸大，层次多 •注意安全 •遵守海洋法、环境法 “渤海7号”打的井 30”导管 50M 20”表面套管 445M 13 3/8 ” 1775米 技术套管 9 5/8 ” 2505米 技术套管 7” 尾管 3500米 9 标准井深结构类型可用于一般的深井和超深井 z 毫米 914.4 660.4 444.5 311.15 215.9 152.4 z 井眼尺寸 z 英寸 36 26 17 1/2 12 1/4 8 1/2 6 z 毫米 762.0 508.0 339.73 244.48 177.8 114.3 z 套管尺寸 z 英寸 30 20 13 3/8 9 5/8 7 4 1/2 z 套管名称 表层套管 表层套管 中间套管 尾管 z 强化 14 11 3/4 （代替121/4 95/8）用于复杂的高温高压深井 10 第二节 海洋钻井的主要特点 二.海上投资 •海上石油投资是较大的 •海上油气田开发费用随水深增加而增加 墨西哥海上油田开发费用 水深 30M 比陆地油田高1倍 水深 180M 比陆地油田高1--2.5倍 水深 300M 比陆地油田高2--8倍 •开发费用这么大，为什么各石油公司还要把钱往水里扔呢？ 海上每米进尺的探明储量比陆上高27倍 海上每吨储量的探明成本比陆上低6.7--23倍 11 第二节 海洋钻井的主要特点 三.海洋石油勘探开发的几项最高纪录 •最深的海洋钻井 钻于路易斯安那西三角27区块 6983M •最深的海上采油井 位于路易斯安那州近海 深度6173米 •钻井最大水深 1983年美国东海 水深2386米 •水深最大的固定平台 壳牌石油公司建于墨西哥湾的Cognac 平台 水深312.5M •最重的钻采平台 雪弗龙公司的北海Ninian混凝土平台 重达60多万吨 高167M •钻井最多的平台 加利福利亚圣巴巴拉海峡的Gilda平台 可钻96口井 •产量最高的海上油田 1951年在沙特发现的Safaniyah油田 •最大油轮 55万吨(法国） 12 第二章 海上钻井装置 海上钻井平台应满足下面三个条件 •适应海洋钻井区域环境且安全 •成本较低 •满足钻井、采油、测试等各项作业的要求 13 第二章 海上钻井装置 海上钻井平台的分类 14 第二章 海上钻井装置 优点： y稳定性好 y海面气象条件对钻 井工作影响小 y如有工业性油气， 可很快转换成采油 平台 固定式与移动式平台比较情况 缺点： y不能够移动和 重复使用 y造价较高，其 成本随水深增 加而急剧增加 15 第一节 导管架桩基平台 一.结构组成 16 导管架：导管架的作用 •支承上部结构 •作为打桩定位和导向的工具 •将平台上面的负荷比较均匀地传 递到桩上 •可安装系靠船的设备 •可作为安装上部结构时的临时工 作平台 第一节 导管架桩基平台 17 第一节 导管架桩基平台 桩： 用于承受平 台的垂直重 量及水平环 境推力 •支承桩 •磨擦桩 上部结构：由承受作业机 械（机器）和其它载荷的 各类桁架及平台甲板组成 。

•上层平台：用作安放井架 、绞车、钻具堆放场地及宿 舍等 •下层平台：安放泥浆泵、 泥浆池、防喷器、发电房、 固井设备、仓库等 18 二.导管架的运送、就位及安装 第一节 导管架桩基平台 19 第一节 导管架桩基平台 z提升法：水深30M以 内 z滑入法+起重机：水 深30--70M（如图 ） z滑入法+控制压载机 ： 水深70--120M z浮运法：水深120M 以上 z打桩：少则四根，多则 十多根，打入深度少则 50M，多则几百米 z铺设平台上部结构 y整体铺设 y分块铺设 z井架的移位 20 井架的移位 6M 2M 6M 2M 10 12 8 45 679 3 11 121314 16 15 21 第二节 其它固定式平台 z重力式平台 z张力（腿）式平台 z绷绳塔架式平台 22 重力式平台 七十年代初出现，它完全借助于其本身的 重量直接稳定地座在海底 分为混凝土重力式平台和钢质重力式平台 混凝土重力式平台： z重力式平台由沉垫、立柱、甲板三部分组成 z沉垫有多种形式：圆形、六角形、正方形 z立柱有：三腿、四腿、独腿等几种 z甲板有钢质和混凝土两种 23 1、混凝土重力式平台 康迪普型平台 此种平台1973年出现。

塞尔默型平台 24 混凝土重力式平台 与导管架平台相比，具有以下优缺点 z优：不需打桩 具有相当的贮油能力 节省钢材，防火、防腐性较好，维 修费用低，寿命长 z缺：对地质条件要求高 出现缺陷后修复较困难 25 2、钢质重力式平台 1971年意大利首造，水深90米 ， 称洛安高平台 z整个平台由沉箱、支承框架、 甲板三部分组成，沉箱可作贮 油罐 重量比混凝土轻 预制过程中对水域要求不高 拖船马力小 对地基承载力要求不高 贮油量小 用钢多，易腐蚀 优 缺 26 世界最大的钢质重力式平台 是英国北海莫林（Maureen)油田的一个平台，水深 98M，平台结构钢重4万吨，造价3.2亿美元；固体压 舱物重5.1万吨，甲板、组块和设备重16200吨，钻井 导管重490吨，平台储油能力为65万吨，平台建造时间 36个月，于83年夏安装就位 27 张力（腿）式平台TLP (Tension Leg Platform) 英国北海赫顿（Hutton）油田首 次于生产中使用此平台，1983年安 装，84年投产 z张力式平台主要由甲板、立柱（大浮 体）、缆索及系缆桩组成 z它是今后深水用主要平台 z优点：受力合理、用钢少、成本低、 适用于深水、对海洋环境适应性大 28 绷绳塔架式平台 z研究证明：绷绳塔架式平台 最经济的工作水深范围在 240~480米之间 z与钢质桩基相比，优点如下 y节省钢材（成本低） y井口装置可设置于水面 上 29 第三节 移动式钻井平台 z1949年出现第一台移动式钻井装置“ 环球钻机40”，它是一台座底式钻井 平台 z1953年出现第一台自升式钻井平台 z1953年出现了浮式钻井船 z1961年出现了半潜式钻井平台 30 移动式钻井平台分类 z座底式钻井平台 z自升式钻井平台 z半潜式钻井平台 z浮式钻井平台 31 座底式钻井平台 z结构组成 y沉垫浮箱 y工作平台 y中间支撑 32 座底式钻井平台 优缺点 z优点： y钻井时固定牢靠不受海洋环境的影响 y完井后移动灵活 z缺点： y工作高度恒定，不能调节 y对海底地基要求高 y工作水深较浅 33 “胜利2号”座底式钻井平台简介 34 “胜利2号”座底式钻井平台简介 它由上海交通大学和胜利油田钻采设 计研究院联合设计的世界上第一座极浅海 步行式石油钻井平台，于88年9月19日在 青岛北海船厂下水。

这是我国也是国际造 船史上的一项重大突破 35 “胜利2号”座底式钻井平台简介 “胜利2号”钻井平台长72m，宽42.5m， 主甲板高12.6m排水量4000吨平台船体结构 象火柴盒，有内体和外体在拖航、沉浮、座底 等情况下，内外体由锁紧装置连接，平台在陆上 移动时脱开锁紧装置，内外体在微机控制下分别 起降升落，并借助于液压步行机械系统，实行内 外体交替移动该平台“一步”可跨10m，“步行 ”平均速度为每小时60至100m 36 自升式钻井平台 德朗1号 37 结构组成 自升式平台由工作平台、桩腿和升降 机构组成 z工作平台的形状有三角形、四边形 、五角形等多种形状 38 桩腿 z桩腿数目有3,4,5,6,12,14,18腿等多种 z桩腿直径从两米多到十多米不等 z桩腿外形 z桩腿箱和底垫 柱型 桁架型 矩形 三角形 四边形 圆筒形 39 升降机构 z升降机构的作用是 升降平台和拔桩 它分为两类：一类 是孔穴插销液压升 降装置，另一类是 齿轮齿条式电动升 降装置 z孔穴插销液压升降 装置 40 升降机构 齿轮齿条式电动升降装置 41 自升式平台的安置与撤离 z降下平台 y固定活动部件，关闭密封舱门，注意天气预 报，检查升降机构 y抛锚 下降速度1ft/min z拔起桩腿 y冲桩 迅速同时提桩 固桩 z拖航 y拖航方式有串联和并联 42 自升式平台的安置与撤离 z压载 y压载有两种： 一种是靠自身重 量压载，另一种 是压载舱压载 z升起平台 y平台纵向和横向倾斜不能大于1度 y平台离开水面高度一般在6~18m之间 43 自升式平台的优缺点 z对水深适应性强 z无桩脚底垫时，用钢量少，造价较低 z在出现意外的高海浪时，平台可增大离水面 的距离 z桩脚插入海底时，有良好的搞侧向移动性 z平台离开水面后，可维修整个船体 z桩腿下部有底垫时，容易造成整个装置的飘 移 z不适于更深海域 z拖航时，易遭风暴的袭击 优 缺 44 半潜式钻井平台 45 半潜式钻井平台 z结构组成 y沉垫浮箱 其外形有矩形、鱼雷形、潜艇形及上下 平坦。