《海洋鉆井工程講解》

1、主講教師：王 林第一章 緒論第一節(jié) 海洋石油工業(yè)概況一.海洋石油工業(yè)的發(fā)展史海洋石油開發(fā)是從1887年美國在加利福利亞州西海岸 架 木質棧橋打井開始的。六十年代進入飛躍發(fā)展階段：時間海洋石油產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量六十年代初 1.94億噸11%1971年4.57億噸18.70%1975年4.13億噸15.70%1983年7.09億噸26%第一節(jié) 海洋石油工業(yè)概況1984年海上十大產(chǎn)油國：英 國 11700萬噸 沙 特 11250萬噸 美 國 8900萬噸 墨西哥 8600萬噸 委內瑞拉 5625萬噸 挪 威 3275萬噸 埃 及 2515萬噸 印 尼 2210萬噸 馬來西亞 1870萬噸 巴 西 17

2、25萬噸1958年起有十多個國家對我國沿海進行了多次大規(guī)模的地質調查和勘探我國自己也對沿海有關海域進行了勘探開發(fā)第一節(jié) 海洋石油工業(yè)概況二.海洋石油資源地質學家 L.G.威克斯估計 海洋石油有2500億噸由第九屆世界石油會議資料 水深小于200M的海上油田已證實儲量為280億噸近海雜志1974年估計 海上石油儲量為213億噸 天然氣13.5億聯(lián)合國資料 水深超過200M的深海區(qū) 石油與天然氣儲量相當于3100億噸石油3M第二節(jié) 海洋鉆井的主要特點一.海洋鉆井的主要特點要有堅不可摧的井場要有隔水、引導、防噴系統(tǒng)、套管頭要有定們系統(tǒng)和升沉補償裝置先進的交通、通訊及良好的生活保障有一套防腐措施和設備

3、普遍采用叢式井（定向井）技術井身結構復雜，套管尺寸大，層次多注意安全遵守海洋法“渤海7號”打的井30”導管 50M20”表面導管 445M13 ” 1775米技術套管 9 ” 2505米技術套管 7” 尾管 3500米8583第二節(jié) 海洋鉆井的主要特點二.海上投資海上石油投資是較大的海上油氣田開發(fā)費用隨水深增加而增加 墨西哥海上油田開發(fā)費用 水深 30M 比陸地油田高1倍 水深 180M 比陸地油田高1-2.5倍 水深 300M 比陸地油田高2-8倍開發(fā)費用這么大，為什么各石油公司還要把錢往水里扔呢？海上每米進尺的探明儲量比陸上高27倍海上每噸儲量的探明成本比陸上低6.7-23倍第二節(jié) 海洋鉆

4、井的主要特點三.海洋石油勘探開發(fā)的幾項最高紀錄最深的海洋鉆井 鉆于路易斯安那西三角27區(qū)塊 6983M最深的海上采油井 位于路易斯安那州近海 深度6173米鉆井最大水深 1983年美國東海 水深2386米水深最大的固定平臺 殼牌石油公司建于墨西哥灣的Cogac 平臺 水深312.5M最重的鉆采平臺 雪弗龍公司的北海Ninian混凝土平臺 重達60多萬噸 高167M鉆井最多的平臺 加利福利亞圣巴巴拉海峽的Gilda平臺 可鉆96口井最大、產(chǎn)量最高的海上油田 1951年在沙特發(fā)現(xiàn)的S afaniyah油田 最大油輪 55萬噸I法國）第二章 海上鉆井裝置海上鉆井平臺應滿足下面三個條件適應海洋鉆井區(qū)域

5、環(huán)境且安全成本較低滿足鉆井、采油、測試等各項作業(yè)的要求第二章 海上鉆井裝置海上鉆井平臺的分類根基式平臺重力式平臺張力式平臺固定式座底式平臺自升式平臺著底式半潛式平臺浮式鉆井船浮動工移動式海上鉆井裝置第二章 海上鉆井裝置固定式與移動式平臺比較情況第一節(jié) 導管架樁基平臺一.結構組成導管架：導管架的作用支承上部結構作為打樁定位和導向的工具將平臺上面的負荷比較均勻地傳遞到樁上可安裝系靠船的設備可作為安裝上部結構時的臨時工作平臺第一節(jié) 導管架樁基平臺第一節(jié) 導管架樁基平臺樁：用于承受平臺的垂直重量及水平環(huán)境推力支承樁磨擦樁上部結構：由承受作業(yè)機械（機器）和其它載荷的各類桁架及平臺甲板組成。上層平臺：用作

6、安放井架、絞車、鉆具堆放場地及宿舍等下層平臺：安放泥漿泵、泥漿池、防噴器、發(fā)電房、固井設備、倉庫等二.導管架的運送、就位及安裝第一節(jié) 導管架樁基平臺第一節(jié) 導管架樁基平臺6M2M6M2M井架的移位12845679310111213141615第二節(jié) 其它固定式平臺重力式平臺混凝土重力式平臺混凝土重力式平臺鋼質重力式平臺優(yōu)缺張力（腿）式平臺繃繩塔架式平臺第三節(jié) 移動式鉆井平臺移動式鉆井平臺分類座底式鉆井平臺座底式鉆井平臺自升式鉆井平臺德朗1號結構組成樁腿柱型桁架型矩形三角形四邊形圓筒形升降機構升降機構齒輪齒條式電動升降裝置自升式平臺的安置與撤離自升式平臺的安置與撤離o自升式平臺的優(yōu)缺點優(yōu)缺半潛式

7、鉆井平臺半潛式鉆井平臺o半潛式鉆井平臺45o半潛式鉆井平臺優(yōu)缺點浮式鉆井船第一艘浮式鉆井船是1953年改裝下水的船體有單船體和雙船體人們采取克服船體運動對鉆 井 影 響 的 措 施浮式鉆井平臺優(yōu)缺點第三章 移動式鉆井平臺的錨泊定位系統(tǒng)第一節(jié) 錨泊定位概述第一節(jié) 錨泊定位概述錨系的分類平臺對錨系的要求自升式平臺半潛式平臺錨泊系統(tǒng)的布錨方式第二節(jié) 錨泊系統(tǒng)的靜力分析懸鏈線方程0cos)cos()(TddTT0sin)sin()(wdlTddTT0cos)sindTdTd很小時，1cosdddsin忽略 ，則dTd0sincoswdldTdT由得)cos(sin1dTwdldT上式代入得懸鏈線方程)

8、cos(sincossindTwdldTsincossincos2dTwdl )sincos(sinsincos2wdlTd)cos(sincos22wdlwdlcos懸鏈線方程由得ddTTsincos上式代入得0sinsincos2wdldTdTdlwwdldTsin)sinsincos(2又dldxcosdldysinbbaaoTTTcoscos懸鏈線方程即懸鏈線的水平張力相等由和式，得wdydT在a,b段上積分baTTywdyT0wyTTab由式得 代入式得coswtddl懸鏈線方程cossinwtddy由于 代入上式得cosoTTdwTdyocossin積分dwTdybaoy20cos

9、sin)cos1cos1(abowTy)11(22abotgtgwT懸鏈線方程同理由和式得由式得dwTdxocos1dwTdxbaoycos10)1ln()1ln(22aabbotgtgtgtgwTx)()(11abotgshtgshwT懸鏈線方程注意：a 點并未與海底相切dwTdlo2cos1dwTdlbaol20cos1)(abotgtgwTl錨泊線靜力分析0aoaTT以并將bbTT yh xs 代入 則可得如下的公式oTwltg22)(ooTwlwhTT)()(11tgshwTTwlshwTsooo1)(1111)(22oooooTwschwTtgwTTwlwTh單一成分錨泊線錨泊線靜力

10、分析單一成分錨泊線以上公式共有七個變量： 、 、 、 、 、 和woTlTsh如果已知 、 和錨泊線上端所受的水平力 （ ）oThw便可由上述公式求出 、 、 、lTs若已知 、 、 則可求出最大外力 及 、 、mQhwlTs若所受外力 ，則錨泊線未全部提起mQQ 若 ，則錨泊線全部提起且下端傾角必大于零mQQ lh wQ則可根據(jù) 、 、 計算出實際提起的懸垂長度 及其它參數(shù)這時應根據(jù)公式至計算各相關參數(shù)錨泊線靜力分析二成分錨泊線錨泊線靜力分析二成分錨泊線(21(21)注意各符號的意義oTQ 便得Qlwlwtg)(22111Qlwtg2222222112211)(QlwlwlwlwQT)()(

11、211111tgshtgshwQs)(2122tgshwQs(22(22)21sss(23(23)錨泊線靜力分析二成分錨泊線(24(24)(26(26)(25(25)21hhh11221211tgtgwQh)11(2212tgwQh上面九個公式中共有十四個變量：11h21w1lQ1s2w2lTsh2s2hQ1w1l2w2lh若已知 、 、 、 、 便可計算出保懸鏈線下端張力水平時，其上端所能承受的最大水平外力 及其他參數(shù)（采用迭代法，先假設一個 值）mQ錨泊線靜力分析二成分錨泊線若已知 ， ， ， 和預張力 ，則可能出現(xiàn)多種情況：1w1l2whpT若 ，則有三種情況：hl 11l沒有被完全提起

12、1l恰好被完全提起2l1l不僅 全部提起且 被部分提起以上三種情況應根據(jù)公式 來進一步判斷 的大小hwQT1hwTQp1錨泊線靜力分析二成分錨泊線0Q0Q表明水平外力為零，錨泊線自由下垂為正常情況，這時進一步比較 與 的大小122wQTp1l注：211(QlwT若 ，表明 未全部提起，這時預緊狀態(tài)下懸鏈線長度1122lwQTp1l若 ，表明 長度不足，下段 也要提起一部分，按至(26(26)式用迭代法先假設一個 進行計算1122lwQTp1l2l2l2l注意：實際下段長度 應大于假設的2l若01hwTQp所給條件有矛盾（加大 ）pT錨泊線靜力分析二成分錨泊線若 ，則有以下幾種情況：hl 11l2l 時，若 ，恰好提起hl 101hwTQp1l0Q所給條件有矛盾0Q正常 （按二成分計算） 時，若 ，所給條件有矛盾hl 10)(121lhwhwTQp0Q所說明水平外力為零，錨泊線自由下垂，全部 提起和部分 （其長度 ）0Q正常 說明 被斜提起一部分（用二成分 按迭代法先假設一個2l2l12lhl第四章 海上鉆井特殊工藝和裝置第一節(jié) 水下井口裝置水下井口裝置的功 用 用