海洋鉆井工程.ppt

1、1,海洋鉆井工程,主講教師：王 林,2,第一章 緒論,海洋石油工業(yè)概況 海洋鉆井的主要特點(diǎn),3,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(guó)在加利福利亞州西海岸架木質(zhì)棧橋打井開始的。 六十年代進(jìn)入飛躍發(fā)展階段：,4,第一節(jié) 海洋石油工業(yè)概況,1984年海上十大產(chǎn)油國(guó) 英國(guó) 11700萬(wàn)噸 沙 特 11250萬(wàn)噸 美國(guó) 8900萬(wàn)噸 墨西哥 8600萬(wàn)噸 委內(nèi)瑞拉 5625萬(wàn)噸 挪 威 3275萬(wàn)噸 埃 及 2515萬(wàn)噸 印 尼 2210萬(wàn)噸 馬來(lái)西亞 1870萬(wàn)噸 巴 西 1725萬(wàn)噸,5,第一節(jié) 海洋石油工業(yè)概況,1958年起有十多個(gè)國(guó)家對(duì)我國(guó)沿海進(jìn)行了

2、多次大規(guī)模的地質(zhì)調(diào)查和勘探。 我國(guó)自己也對(duì)沿海有關(guān)海域進(jìn)行了勘探開發(fā)。 南海海域：58年在鶯歌海坳陷區(qū)域打頓鉆發(fā)現(xiàn)原油； 63年用座底式平臺(tái)鉆了第一口海上井；75年用自升式鉆井平臺(tái)在鶯歌海號(hào)構(gòu)造打井，發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流。 黃海海域：74年開始，地質(zhì)部在黃海打了勘探井，發(fā)現(xiàn)了含油、氣坳陷和多個(gè)可能的油藏。,6,第一節(jié) 海洋石油工業(yè)概況,渤海海域：66年用固定式平臺(tái)鉆了第一口探井，67年3月獲得工業(yè)性油流，到目前已有多個(gè)油田（海四井油田、埕北油田等）投入采油，已發(fā)現(xiàn)多個(gè)高產(chǎn)含油區(qū)。84年11月渤海石油公司使用“渤海7號(hào)”自升式鉆井平臺(tái)在遼東灣地區(qū)打成了一口日產(chǎn)凝析油226方和天然氣53萬(wàn)方的探井。 東海

3、海域：74年我國(guó)第一海洋調(diào)查大隊(duì)地質(zhì)概查工作，并于82年鉆井發(fā)現(xiàn)了多層高壓天然氣和油砂層。第11界世界石油大會(huì)認(rèn)為我國(guó)東?？赡苁恰暗诙€(gè)中東”。,7,第一節(jié) 海洋石油工業(yè)概況,二.海洋石油資源 地質(zhì)學(xué)家 L.G.威克斯估計(jì) 海洋石油有2500億噸 由第九屆世界石油會(huì)議資料 水深小于200M的海上油田已證實(shí)儲(chǔ)量為280億噸 近海雜志1974年估計(jì) 海上石油儲(chǔ)量為213億噸,天然氣13.5萬(wàn)億m3 聯(lián)合國(guó)資料 水深超過(guò)200M的深海區(qū) 石油與天然氣儲(chǔ)量相當(dāng)于3100 億噸石油,8,第一節(jié) 海洋石油工業(yè)概況,我國(guó)：沿海海域面積約463萬(wàn)km2,大陸架 （水深200m）140萬(wàn)km2(渤海 7.3萬(wàn)k

4、m2,黃海26.4萬(wàn)km2,東海40.2萬(wàn)km2,南海66.2萬(wàn)km2), 占我國(guó)海域面積30%左右，占世界大陸架面積的5.2%。 南海東、西部公司以11250為界,9,第二節(jié) 海洋鉆井的主要特點(diǎn),一.海洋鉆井的主要特點(diǎn) 要有堅(jiān)不可摧的井場(chǎng) 要有隔水、引導(dǎo)、防噴系統(tǒng)、套管頭 要有定位系統(tǒng)和升沉補(bǔ)償裝置 先進(jìn)的交通、通訊及良好的生活保障 有一套防腐措施和設(shè)備 普遍采用叢式井（定向井）技術(shù) 井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，套管尺寸大，層次多 注意安全 遵守海洋法、環(huán)境法,“渤海7號(hào)”打的井 30”導(dǎo)管 50M 20”表面套管 445M 13 3/8 ” 1775米 技術(shù)套管 9 5/8 ” 2505米 技術(shù)套管 7

5、” 尾管 3500米,10,標(biāo)準(zhǔn)井深結(jié)構(gòu)類型可用于一般的深井和超深井,毫米 914.4 660.4 444.5 311.15 215.9 152.4 井眼尺寸 英寸 36 26 17 1/2 12 1/4 8 1/2 6 毫米 762.0 508.0 339.73 244.48 177.8 114.3 套管尺寸 英寸 30 20 13 3/8 9 5/8 7 4 1/2 套管名稱 表層套管 表層套管 中間套管 尾管 強(qiáng)化 14 11 3/4 （代替121/4 95/8）用于復(fù)雜的高溫高壓深井,11,第二節(jié) 海洋鉆井的主要特點(diǎn),二.海上投資 海上石油投資是較大的 海上油氣田開發(fā)費(fèi)用隨水深增加而增

6、加 墨西哥海上油田開發(fā)費(fèi)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(fèi)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(jìn)尺的探明儲(chǔ)量比陸上高27倍 海上每噸儲(chǔ)量的探明成本比陸上低6.7-23倍,12,第二節(jié) 海洋鉆井的主要特點(diǎn),三.海洋石油勘探開發(fā)的幾項(xiàng)最高紀(jì)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(guó)東海 水深2386米 水深最大的固定平臺(tái) 殼牌石油公司建于墨西哥灣的Cognac 平臺(tái) 水深312.5M 最重

7、的鉆采平臺(tái) 雪弗龍公司的北海Ninian混凝土平臺(tái) 重達(dá)60多萬(wàn)噸 高167M 鉆井最多的平臺(tái) 加利福利亞圣巴巴拉海峽的Gilda平臺(tái) 可鉆96口井 產(chǎn)量最高的海上油田 1951年在沙特發(fā)現(xiàn)的Safaniyah油田 最大油輪 55萬(wàn)噸(法國(guó)）,13,第二章 海上鉆井裝置,海上鉆井平臺(tái)應(yīng)滿足下面三個(gè)條件 適應(yīng)海洋鉆井區(qū)域環(huán)境且安全 成本較低 滿足鉆井、采油、測(cè)試等各項(xiàng)作業(yè)的要求,14,第二章 海上鉆井裝置,海上鉆井平臺(tái)的分類,15,第二章 海上鉆井裝置,優(yōu)點(diǎn)： 穩(wěn)定性好 海面氣象條件對(duì)鉆井工作影響小 如有工業(yè)性油氣，可很快轉(zhuǎn)換成采油平臺(tái),固定式與移動(dòng)式平臺(tái)比較情況,缺點(diǎn)： 不能夠移動(dòng)和重復(fù)使用

8、造價(jià)較高，其成本隨水深增加而急劇增加,16,第一節(jié) 導(dǎo)管架樁基平臺(tái),一.結(jié)構(gòu)組成,17,導(dǎo)管架：導(dǎo)管架的作用 支承上部結(jié)構(gòu) 作為打樁定位和導(dǎo)向的工具 將平臺(tái)上面的負(fù)荷比較均勻地傳遞到樁上 可安裝系靠船的設(shè)備 可作為安裝上部結(jié)構(gòu)時(shí)的臨時(shí)工作平臺(tái),第一節(jié) 導(dǎo)管架樁基平臺(tái),18,第一節(jié) 導(dǎo)管架樁基平臺(tái),樁： 用于承受平臺(tái)的垂直重量及水平環(huán)境推力 支承樁 磨擦樁,上部結(jié)構(gòu)：由承受作業(yè)機(jī)械（機(jī)器）和其它載荷的各類桁架及平臺(tái)甲板組成。 上層平臺(tái)：用作安放井架、絞車、鉆具堆放場(chǎng)地及宿舍等 下層平臺(tái)：安放泥漿泵、泥漿池、防噴器、發(fā)電房、固井設(shè)備、倉(cāng)庫(kù)等,19,二.導(dǎo)管架的運(yùn)送、就位及安裝,第一節(jié) 導(dǎo)管架樁基平

9、臺(tái),20,第一節(jié) 導(dǎo)管架樁基平臺(tái),提升法：水深30M以內(nèi) 滑入法+起重機(jī)：水深30-70M（如圖） 滑入法+控制壓載機(jī)： 水深70-120M 浮運(yùn)法：水深120M以上,打樁：少則四根，多則 十多根，打入深度少則50M，多則幾百米 鋪設(shè)平臺(tái)上部結(jié)構(gòu) 整體鋪設(shè) 分塊鋪設(shè) 井架的移位,21,井架的移位,22,第二節(jié) 其它固定式平臺(tái),重力式平臺(tái) 張力（腿）式平臺(tái) 繃?yán)K塔架式平臺(tái),23,重力式平臺(tái),七十年代初出現(xiàn)，它完全借助于其本身的重量直接穩(wěn)定地座在海底 分為混凝土重力式平臺(tái)和鋼質(zhì)重力式平臺(tái) 混凝土重力式平臺(tái)： 重力式平臺(tái)由沉墊、立柱、甲板三部分組成 沉墊有多種形式：圓形、六角形、正方形 立柱有：三腿

10、、四腿、獨(dú)腿等幾種 甲板有鋼質(zhì)和混凝土兩種,24,1、混凝土重力式平臺(tái),康迪普型平臺(tái) 此種平臺(tái)1973年出現(xiàn)。,塞爾默型平臺(tái),25,混凝土重力式平臺(tái),與導(dǎo)管架平臺(tái)相比，具有以下優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)：不需打樁 具有相當(dāng)?shù)馁A油能力 節(jié)省鋼材，防火、防腐性較好，維 修費(fèi)用低，壽命長(zhǎng) 缺：對(duì)地質(zhì)條件要求高 出現(xiàn)缺陷后修復(fù)較困難,26,2、鋼質(zhì)重力式平臺(tái),1971年意大利首造，水深90米， 稱洛安高平臺(tái) 整個(gè)平臺(tái)由沉箱、支承框架、甲板三部分組成，沉箱可作貯油罐 重量比混凝土輕 預(yù)制過(guò)程中對(duì)水域要求不高 拖船馬力小 對(duì)地基承載力要求不高 貯油量小 用鋼多，易腐蝕,優(yōu),缺,27,世界最大的鋼質(zhì)重力式平臺(tái),是英國(guó)北海莫

11、林（Maureen)油田的一個(gè)平臺(tái)，水深98M，平臺(tái)結(jié)構(gòu)鋼重4萬(wàn)噸，造價(jià)3.2億美元；固體壓艙物重5.1萬(wàn)噸，甲板、組塊和設(shè)備重16200噸，鉆井導(dǎo)管重490噸，平臺(tái)儲(chǔ)油能力為65萬(wàn)噸，平臺(tái)建造時(shí)間36個(gè)月，于83年夏安裝就位,28,張力（腿）式平臺(tái)TLP (Tension Leg Platform),英國(guó)北海赫頓（Hutton）油田首次于生產(chǎn)中使用此平臺(tái)，1983年安裝，84年投產(chǎn) 張力式平臺(tái)主要由甲板、立柱（大浮體）、纜索及系纜樁組成 它是今后深水用主要平臺(tái) 優(yōu)點(diǎn)：受力合理、用鋼少、成本低、適用于深水、對(duì)海洋環(huán)境適應(yīng)性大,29,繃?yán)K塔架式平臺(tái),研究證明：繃?yán)K塔架式平臺(tái)最經(jīng)濟(jì)的工作水深范圍在

12、240480米之間 與鋼質(zhì)樁基相比，優(yōu)點(diǎn)如下 節(jié)省鋼材（成本低） 井口裝置可設(shè)置于水面上,30,第三節(jié) 移動(dòng)式鉆井平臺(tái),1949年出現(xiàn)第一臺(tái)移動(dòng)式鉆井裝置“環(huán)球鉆機(jī)40”，它是一臺(tái)座底式鉆井平臺(tái) 1953年出現(xiàn)第一臺(tái)自升式鉆井平臺(tái) 1953年出現(xiàn)了浮式鉆井船 1961年出現(xiàn)了半潛式鉆井平臺(tái),31,移動(dòng)式鉆井平臺(tái)分類,座底式鉆井平臺(tái) 自升式鉆井平臺(tái) 半潛式鉆井平臺(tái) 浮式鉆井平臺(tái),32,座底式鉆井平臺(tái),結(jié)構(gòu)組成 沉墊浮箱 工作平臺(tái) 中間支撐,33,座底式鉆井平臺(tái),優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 鉆井時(shí)固定牢靠不受海洋環(huán)境的影響 完井后移動(dòng)靈活 缺點(diǎn)： 工作高度恒定，不能調(diào)節(jié) 對(duì)海底地基要求高 工作水深較淺,34,

13、“勝利2號(hào)”座底式鉆井平臺(tái)簡(jiǎn)介,35,“勝利2號(hào)”座底式鉆井平臺(tái)簡(jiǎn)介,它由上海交通大學(xué)和勝利油田鉆采設(shè)計(jì)研究院聯(lián)合設(shè)計(jì)的世界上第一座極淺海步行式石油鉆井平臺(tái)，于88年9月19日在青島北海船廠下水。這是我國(guó)也是國(guó)際造船史上的一項(xiàng)重大突破。,36,“勝利2號(hào)”座底式鉆井平臺(tái)簡(jiǎn)介,“勝利2號(hào)”鉆井平臺(tái)長(zhǎng)72m，寬42.5m，主甲板高12.6m排水量4000噸。平臺(tái)船體結(jié)構(gòu)象火柴盒，有內(nèi)體和外體。在拖航、沉浮、座底等情況下，內(nèi)外體由鎖緊裝置連接，平臺(tái)在陸上移動(dòng)時(shí)脫開鎖緊裝置，內(nèi)外體在微機(jī)控制下分別起降升落，并借助于液壓步行機(jī)械系統(tǒng)，實(shí)行內(nèi)外體交替移動(dòng)。該平臺(tái)“一步”可跨10m，“步行”平均速度為每小時(shí)

14、60至100m。,37,自升式鉆井平臺(tái),德朗1號(hào),38,結(jié)構(gòu)組成,自升式平臺(tái)由工作平臺(tái)、樁腿和升降 機(jī)構(gòu)組成 工作平臺(tái)的形狀有三角形、四邊形、五角形等多種形狀,39,樁腿,樁腿數(shù)目有3,4,5,6,12,14,18腿等多種 樁腿直徑從兩米多到十多米不等 樁腿外形 樁腿箱和底墊,柱型,桁架型,矩形,三角形,四邊形,圓筒形,40,升降機(jī)構(gòu),升降機(jī)構(gòu)的作用是升降平臺(tái)和拔樁。它分為兩類：一類是孔穴插銷液壓升降裝置，另一類是齒輪齒條式電動(dòng)升降裝置 孔穴插銷液壓升降裝置,41,升降機(jī)構(gòu),齒輪齒條式電動(dòng)升降裝置,42,自升式平臺(tái)的安置與撤離,降下平臺(tái) 固定活動(dòng)部件，關(guān)閉密封艙門，注意天氣預(yù)報(bào)，檢查升降機(jī)構(gòu)

15、拋錨 下降速度1ft/min 拔起樁腿 沖樁 迅速同時(shí)提樁 固樁 拖航 拖航方式有串聯(lián)和并聯(lián),43,自升式平臺(tái)的安置與撤離,壓載 壓載有兩種： 一種是靠自身重 量壓載，另一種 是壓載艙壓載 升起平臺(tái) 平臺(tái)縱向和橫向傾斜不能大于1度 平臺(tái)離開水面高度一般在618m之間,44,自升式平臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)水深適應(yīng)性強(qiáng) 無(wú)樁腳底墊時(shí)，用鋼量少，造價(jià)較低 在出現(xiàn)意外的高海浪時(shí)，平臺(tái)可增大離水面的距離 樁腳插入海底時(shí)，有良好的搞側(cè)向移動(dòng)性 平臺(tái)離開水面后，可維修整個(gè)船體 樁腿下部有底墊時(shí)，容易造成整個(gè)裝置的飄移 不適于更深海域 拖航時(shí)，易遭風(fēng)暴的襲擊,優(yōu),缺,45,半潛式鉆井平臺(tái),46,半潛式鉆井平臺(tái),結(jié)構(gòu)組

16、成 沉墊浮箱 其外形有矩形、魚雷形、潛艇形及上下 平坦、左右兩側(cè)為橢圓等多種形式 上部平臺(tái) 其外形有三角形、矩形、五角形、八角 形、十字形及中字形等多種形式 立柱 立柱個(gè)數(shù)有3，4，5，6，8個(gè)等,拋錨作業(yè) 用得較多的 是45 夾角 類 下面是幾種典型的拋錨方法,o,47,半潛式鉆井平臺(tái)進(jìn)入井場(chǎng)和錨泊的第一種方法（1）,風(fēng)力2到4級(jí),風(fēng)向,平臺(tái)航向,48,半潛式鉆井平臺(tái)進(jìn)入井場(chǎng)和錨泊的第一種方法（2）,風(fēng)力2到4級(jí),49,半潛式鉆井平臺(tái)進(jìn)入井場(chǎng)和錨泊的第二種方法（1）,風(fēng)力6級(jí),50,半潛式鉆井平臺(tái)進(jìn)入井場(chǎng)和錨泊的第二種方法（2）,風(fēng)力6級(jí),51,半潛式鉆井平臺(tái)進(jìn)入井場(chǎng)和錨泊的第三種方法（1）

17、,風(fēng)力6級(jí),52,半潛式鉆井平臺(tái)進(jìn)入井場(chǎng)和錨泊的第三種方法（2）,風(fēng)力6級(jí),53,半潛式鉆井平臺(tái)優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 穩(wěn)定性好 移動(dòng)靈活 兼有座底式平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)： 造價(jià)高 凈負(fù)荷能力小 航行速度較低,54,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,55,增設(shè)升沉補(bǔ)償裝置 采取定位（拋錨或動(dòng)力定位）措施 中心拋錨以減少搖擺 采用鉆桿自動(dòng)排放架 設(shè)置減搖艙、減搖罐 采用雙體船型，增加橫搖周期,人們采取克服船體運(yùn)動(dòng)對(duì)鉆井影響的措施,56,浮式鉆井平臺(tái)優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 適用于較深的海域 移動(dòng)性能好 造價(jià)較低，易維護(hù) 船速高,缺點(diǎn)： 對(duì)風(fēng)浪極為敏感、穩(wěn)定性差 被迫停工率高,5

18、7,第三章 移動(dòng)式鉆井平臺(tái)的錨泊定位系統(tǒng),錨泊定位系統(tǒng) 錨系的組成 錨系的分類 平臺(tái)對(duì)錨系的要求 錨泊系統(tǒng)的布錨方式,第一節(jié) 錨泊定位概述,58,第一節(jié) 錨泊定位概述,錨泊定位系統(tǒng) 它是在海底設(shè)置固定的基底設(shè)備，用錨泊線將 水面系留物（平臺(tái)）與基底設(shè)備聯(lián)系起來(lái)，從 而限制系留物（平臺(tái)）的漂移 錨系的組成 它是由錨（基底設(shè)備）、錨鏈（錨纜）、錨機(jī)、錨架、錨浮標(biāo)等組成。（見照片）,59,錨系的分類,移動(dòng)性錨系 暫時(shí)性錨系 永久性錨系,60,平臺(tái)對(duì)錨系的要求,要滿足升船前的錨泊定位要求 要滿足錨泊定位后的移船就位要求 要滿足拖航過(guò)程中對(duì)錨泊的要求,定位要求 最大漂移半徑56%水深 常為漂移半徑23%

19、水深 拖航與就位的要求 控制平臺(tái)的漂移 確保平臺(tái)的生存 拖航時(shí)，與自升平臺(tái)相同 移船就位的要求,自升式平臺(tái),半潛式平臺(tái),61,浮式平臺(tái)的錨泊要求,1、最短出鏈長(zhǎng)度要求：該長(zhǎng)度應(yīng)該大于錨鏈承受極限張力（1/2錨鏈破斷張力）時(shí)的懸鏈長(zhǎng)度，以保證錨前面始終有一段錨鏈水平躺在海床上，使錨總是承受水平拉力。 2、錨鏈張力（錨抓力）試驗(yàn)：即預(yù)計(jì)的最大錨鏈張力試驗(yàn)，一般不超過(guò)錨鏈破斷張力的1/3。如張力試驗(yàn)達(dá)不到要求，要調(diào)大錨爪角，或增加串聯(lián)錨等。 3、錨鏈預(yù)張力：根據(jù)當(dāng)平臺(tái)位移達(dá)到5%水深時(shí)，錨鏈張力達(dá)到其1/3破斷張力來(lái)確定,62,錨泊系統(tǒng)的布錨方式,臨時(shí)錨泊 定位錨泊,63,第二節(jié) 錨泊系統(tǒng)的靜力分析

20、,懸鏈線 它是一種具有均質(zhì)、完全柔性而無(wú)延伸的鏈或索自由懸掛于兩點(diǎn)上所形成的曲線 懸鏈線方程,64,懸鏈線方程,65,懸鏈線方程,66,懸鏈線方程,67,懸鏈線方程,即懸鏈線的水平張力相等,由和式，得,在a,b段上積分,由式得 代入式得,68,懸鏈線方程,由于 代入上式得,積分,69,懸鏈線方程,同理由和式得,由式得,70,懸鏈線方程,注意：a 點(diǎn)并未與海底相切(9)(13)是錨鏈線靜力分析的基本公式),71,錨泊線靜力分析,以,并將,代入 則可得如下的公式, ,單一成分錨泊線,72,錨泊線靜力分析,單一成分錨泊線,73,錨泊線靜力分析,二成分錨泊線,74,錨泊線靜力分析,二成分錨泊線,75,

21、錨泊線靜力分析,二成分錨泊線,76,迭代法,先假設(shè)一個(gè)Q值，代入（18）、（19）式可算 、 。將求得的 和已知的 及假設(shè)的Q代入（24）、（ 25 ），就可算出h1和h2。再檢驗(yàn)h1+h2是否等于h。若不等，就修正Q值，再重復(fù)上一過(guò)程，直至h1+h2與h的差值達(dá)到所要求的精度為止，這在計(jì)算機(jī)上是很容易實(shí)現(xiàn)的，其它參數(shù)也就容易解出了。,77,錨泊線靜力分析,二成分錨泊線,若已知 ， ， ， 和預(yù)張力 ，要確定在預(yù)張狀態(tài)下懸垂長(zhǎng)度 及其他相應(yīng)參數(shù)，則可能出現(xiàn)多種情況：,若 ，則有三種情況：,沒(méi)有被完全提起,恰好被完全提起,不僅 全部提起且 被部分提起,以上三種情況應(yīng)根據(jù)公式 來(lái)進(jìn)一步判斷 的大小

22、,78,錨泊線靜力分析,二成分錨泊線,79,二成分錨泊線,若 ，表明 長(zhǎng)度不足，下段 也要提起一 部分，按至(26)式用迭代法先假設(shè)一個(gè) 按公式（20）計(jì)算出Q，再代入（18）、（19）式中可算出 將已知代入（24）、（25）中，可算出h1、h2，再檢驗(yàn)h1+h2是否等于h。若不等，就修正 值，再重復(fù)上一過(guò)程，直至h1+h2與h的差值達(dá)到所要求的精度為止，其它參數(shù)也就容易解出了 注意：實(shí)際下段長(zhǎng)度 應(yīng)大于假設(shè)的,80,錨泊線靜力分析,二成分錨泊線,81,第四章 海上鉆井特殊工藝和裝置,水下井口裝置 升沉補(bǔ)償裝置 鉆井施工和水下井口安裝 繩索作業(yè)及完井方法,82,第一節(jié) 水下井口裝置,水下井口裝

23、置的功用及組成 水下井口裝置各部件的作用,83,水下井口裝置的功用組成,功用 隔絕海水、引入鉆具、導(dǎo)出泥漿 適應(yīng)升沉、漂移和搖 擺的工作環(huán)境 控制井口 組成 導(dǎo)向裝置 套管頭組 防噴器組 隔水管柱 連接器 其它,84,水下井口裝置各部的作用,井口盤：其作用是固定海底井口位置，確定一個(gè)開鉆基點(diǎn)，并承受井口的重量 導(dǎo)引架：其作用是引導(dǎo)其它水下工具就位,85,水下井口裝置各部的作用,導(dǎo)引繩張緊器：其作用是保持導(dǎo)引繩的張力恒定，使其不受平臺(tái)升沉的影響 套管頭組：其作用是懸持套管 連接器：其作用是便于某些水下器具間的快速連接與拆卸,86,水下井口裝置各部的作用,防噴器組：其作用在于開啟和封閉井口，以便處

24、理和控制井內(nèi)復(fù)雜情況，防止井噴 球形、撓性接頭：其作用是使隔水管適應(yīng)鉆井船的搖擺、漂移運(yùn)動(dòng)，防止隔水管彎曲,87,水下井口裝置各部的作用,隔水管 其主要作用是隔絕海水、導(dǎo)引鉆具，造成泥漿的回路 防止隔水管因自重壓彎的四種方法： 平衡錘法 用漂浮材料 裝同心充氣筒 隔水管張緊器 伸縮隔水管：其作用是適應(yīng)鉆井船的升沉運(yùn)動(dòng)，使水下器具不受鉆井船上下升沉的影響。,88,第二節(jié) 升沉補(bǔ)償裝置,使用伸縮鉆桿 鉆柱升沉補(bǔ)償裝置 死繩恒張力補(bǔ)償裝置 天車恒張力補(bǔ)償裝置,89,使用伸縮鉆桿,結(jié)構(gòu) 位置 安裝于鉆鋌的上面 原理 使用伸縮鉆桿的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，價(jià)格便宜，能基本滿足鉆井的要求 缺：鉆壓

25、不能調(diào)節(jié) 承載條件惡劣 增加防噴器的磨損 難以準(zhǔn)確確定井深,90,鉆柱升沉補(bǔ)償裝置,73年研制成功 位置：在游車與大鉤之間 結(jié)構(gòu)組成： 液缸 活塞（桿） 儲(chǔ)能器 鎖緊裝置 空氣動(dòng)力儲(chǔ)罐 工作原理,91,鉆柱升沉補(bǔ)償裝置工作原理,當(dāng)平臺(tái)上升時(shí)，游車帶動(dòng)液缸上行，鏈條因液缸上行而放松，鏈條放松后，來(lái)自鏈輪及活塞桿的載荷減小，失去平衡，因而活塞下端液體壓力大于活塞桿上外載荷，于是，液體壓力推動(dòng)活塞上行，固定在活塞桿上的鏈輪也隨之上升，這樣就可使鏈條繼續(xù)保持張緊狀態(tài)，大鉤處于基本無(wú)運(yùn)動(dòng)。從而不影響鉆壓變化，保持正常鉆井。平臺(tái)下沉?xí)r，正與上述相反，原理相同。,92,鉆柱升沉補(bǔ)償裝置,鉆壓的調(diào)節(jié) 正常鉆井

26、時(shí)，向上力=向下力 即 則 存在的問(wèn)題 大鉤還有少許位移 原因 工作缸中液體的摩擦影響 機(jī)械摩擦影響 活塞下端液體壓縮氣罐中氣體，使之壓縮膨脹對(duì)壓力的影響,93,死繩恒張力裝置,結(jié)構(gòu),72年研制成功,主要由定滑輪組、動(dòng)滑輪組、液缸、高低壓儲(chǔ)能器、控制臺(tái)等組成,94,死繩恒張力裝置工作原理,死繩自天車引出后，先經(jīng)過(guò)一個(gè)傳感滑輪，將拉力大小變成電信號(hào)，輸送到電控系統(tǒng)和指重表。當(dāng)平臺(tái)下沉?xí)r，死繩上拉力減少，于是傳感滑輪發(fā)出訊號(hào)，指令閥動(dòng)作，使液缸活塞右端壓力增加，推動(dòng)活塞向左移動(dòng)，將滑輪組上的鋼絲繩拉緊，活塞左端液體流回低壓儲(chǔ)能器。反之，平臺(tái)上升，動(dòng)作與上述相反。,95,天車恒張力補(bǔ)償裝置,72年研制成功 位置：安裝于天車上 結(jié)構(gòu)組成,主要由浮動(dòng)天車、主氣缸、液缸、儲(chǔ)能器等組成,96,天車恒張力補(bǔ)償裝置工作原理,當(dāng)鉆井船上升時(shí)，天車相對(duì)于井架沿軌道向下運(yùn)動(dòng)，壓縮主氣缸中的氣體，使氣體流到儲(chǔ)能器中，從而保持天車在空間的位置不變來(lái)達(dá)到補(bǔ)償目的。當(dāng)鉆井船下降時(shí)，與上述相反，原理相同。,97,各升沉補(bǔ)償裝置的優(yōu)缺點(diǎn),死繩恒張力裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但電控系統(tǒng)較復(fù)雜，應(yīng)用較少。 天車恒張力補(bǔ)償裝置占用甲板面積及空間均少，而且管線短，密封少，不需用高壓膠管等優(yōu)點(diǎn)，但需特制大井架以及天車，故應(yīng)用不廣泛。 目前應(yīng)用較多的是鉆柱升沉補(bǔ)償裝置