海工教程.pptx

第一节 海洋石油工业概况一.海洋石油工业的发展史海洋石油开发是从1987年美国在加利福利亚州西海岸 架 木质栈桥打井开始的。六十年代进入飞跃发展阶段：第一节 海洋石油工业概况1984年海上十大产油国：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我国自己也对沿海有关海域进行了勘探开发第一节 海洋石油工业概况二.海洋石油资源地质学家 L.G.威克斯估计 海洋石油有2500亿吨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280亿吨近海杂志1974年估计 海上石油储量为213亿吨 天然气13.5亿联合国资料 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、套管头要有定们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“渤海7号”打的井30”导管 50M20”表面导管 445M13 ”1775米技术套管 9 ”2505米技术套管 7”尾管 3500米第二节 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Cogac 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口井最大、产量最高的海上油田 1951年在沙特发现的S afaniyah油田 最大油轮 55万吨I法国）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第二章 海上钻井装置海上钻井平台的分类第二章 海上钻井装置 优点：稳定性好海面气象条件对钻井工作影响小如有工业性油气，可很快转换成采油平台固定式与移动式平台比较情况固定式与移动式平台比较情况 缺点：不能够移动和重复使用造价较高，其成本随水深增加而急剧增加第一节 导管架桩基平台一.结构组成导管架：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 导管架桩基平台第一节 导管架桩基平台桩：用于承爱平台的垂直重量及水平环境推力支承桩磨擦桩上部结构：由承爱作业机械（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、仓库等二.导管架的运送、就位及安装第一节 导管架桩基平台第一节 导管架桩基平台提升法：水深提升法：水深30M30M以以内内滑入法滑入法+起重机：水起重机：水深深30-70M30-70M滑入法滑入法+控制压载机：控制压载机：水深水深70-120M70-120M浮运法：水深浮运法：水深120M120M以以上上打桩：少则四根，多打桩：少则四根，多则十必根，打入深度则十必根，打入深度少则少则50M50M，多则几百，多则几百米米铺设平台上部结构铺设平台上部结构整体铺设整体铺设分块铺设分块铺设井架的移位井架的移位6M2M6M2M井架的移位12845679310111213141615第二节 其它固定式平台重力式平台张力（腿）式平台绷绳塔架式平台重力式平台重力式平台 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混凝土重力式平台钢质重力式平台平台由沉垫、立柱、甲板三部分组成沉垫有多种形式：圆形、六角形、正方形立柱有：三腿、四腿、独腿等几种甲板有钢持和混凝土两 种混凝土重力式平台混凝土重力式平台康迪普型平台康迪普型平台此种平台此种平台19731973年出现。年出现。塞尔默型平台塞尔默型平台混凝土重力式平台混凝土重力式平台与导管架平台相比，具有以下优缺点优：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，寿命长缺：对地质条件要求高 出现缺陷后修复较困难钢质重力式平台钢质重力式平台19711971年意大利首造，水深年意大利首造，水深9090米，米，称洛安高平台称洛安高平台整个平台由沉箱、支承框架、整个平台由沉箱、支承框架、甲板三部分组成，沉箱可作贮甲板三部分组成，沉箱可作贮油罐油罐 重量比混凝土轻重量比混凝土轻预制过程中对水哉要求不高预制过程中对水哉要求不高拖船马力小拖船马力小对地基承载力要求不高对地基承载力要求不高 贮油量贮油量 用钢多，易腐蚀用钢多，易腐蚀优缺张力（腿）式平台张力（腿）式平台 英国北海英国北海HuttonHutton油田首次于生产中油田首次于生产中使用此平台，使用此平台，19831983年安装，年安装，8484年投产年投产张力式平台主要由甲板、立柱（大浮张力式平台主要由甲板、立柱（大浮体）、缆索及系缆桩组成体）、缆索及系缆桩组成它是今后深水用主要平台它是今后深水用主要平台优点：受力合理、用钢少、成本低、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适用于深水、对海洋环境适应性大绷绳塔架式平台绷绳塔架式平台研究证明：绷绳塔架式平台最经济的工作水深范围在40480米之间与钢质桩基相比，优点如下节省钢材（成本低）井口装置可设置于水面上第三节 移动式钻井平台1949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1953年出现第一台自升式钻井平台1953年出现了浮式钻井船1961年出现了半潜式钻井平台移动式钻井平台分类座底式钻井平台自升式钻井平台半潜式钻井平台浮式钻井平台座底式钻井平台座底式钻井平台结构组成沉垫浮工作平中间支撑座底式钻井平台座底式钻井平台优缺点优点：钻井时固定牢靠不受海洋环境的影响钻井时固定牢靠不受海洋环境的影响完井后移动灵活完井后移动灵活缺点：工作高度恒定，不能调节工作高度恒定，不能调节对海底地基要求高对海底地基要求高工作水深较浅工作水深较浅自升式钻井平台自升式钻井平台德朗1号结构组成结构组成自升式平台由工作平台、桩腿和升降机构组成工作平台的形状有三角形、四边形、五角形等多种形状桩腿桩腿桩腿数目有3,4,5,6,12,14,18腿等多种桩腿直径从两米多到十多米不等桩腿外形桩腿箱和底垫柱型桁架型矩形三角形四边形圆筒形升降机构升降机构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孔穴插销液压升降装置升降机构升降机构齿轮齿条式电动升降装置自升式平台的安置与撤离自升式平台的安置与撤离降下平台固定活动部件，关闭密封舱门，注意天气预固定活动部件，关闭密封舱门，注意天气预报，检查升降机构报，检查升降机构抛锚抛锚 下降速度下降速度1ft/min1ft/min拔起桩腿冲桩冲桩 迅速同时提桩迅速同时提桩 固桩固桩拖航拖航方式有串联和并联拖航方式有串联和并联自升式平台的安置与撤离自升式平台的安置与撤离压载压载有两种：压载有两种：一种是靠自身重一种是靠自身重量压载，另一种量压载，另一种是压载舱压载是压载舱压载升起平台平台纵向和横向倾斜不能大于平台纵向和横向倾斜不能大于1 1平台离开水面高度一般在平台离开水面高度一般在618m618m之间之间o自升式平台的优缺点自升式平台的优缺点对水深适应性强对水深适应性强无桩脚底垫时，用钢量少，造价较低无桩脚底垫时，用钢量少，造价较低在出现意外的高海浪时，平台可增大离水面的距离在出现意外的高海浪时，平台可增大离水面的距离桩脚插入海底时，有良好的搞侧向移动性桩脚插入海底时，有良好的搞侧向移动性平台离开水面后，可维修整个船体平台离开水面后，可维修整个船体桩腿下部有底垫时，容易造成整个装置的飘浮桩腿下部有底垫时，容易造成整个装置的飘浮不适于更深海域不适于更深海域拖航时，易遭风暴的袭击拖航时，易遭风暴的袭击优缺天车恒张力补偿装置天车恒张力补偿装置72年研制成功位置：安装于天车上结构组成工作原理第三节第三节 钻井施工及水下井口安装钻井施工及水下井口安装典型井身结构及套管程序用用3636钻头钻钻头钻50m50m左右，下左右，下3030导管导管用用2626钻头钻钻头钻160160300m300m，下，下2020表层套管表层套管用用 钻头钻钻头钻 800800 1000m1000m，下，下 技术套管技术套管用用 钻头钻钻头钻 18001800 2500m2500m，下，下 技术套管技术套管用用 钻头钻至底（钻头钻至底（4000m4000m），需要时可下），需要时可下 入入 77套管（或尾管）套管（或尾管）施工程序施工程序适用于固定式或着底式平台的下导管的两种方法用打桩机把导管打入海底一定深度先钻井眼，再下入导管固井施工程序施工程序适用于半潜式和钻井船的具体施工办法下入井口盘下入井口盘钻钻3636井段井段下下30 30 导管及导向架导管及导向架下隔水管下隔水管钻钻26 26 井段下井段下20 20 套管尾管套管尾管装防喷器组及隔水管系统装防喷器组及隔水管系统安装表层套管头的抗磨补心安装表层套管头的抗磨补心钻钻 井段及下一步井段及下一步 技术套管技术套管依上述程序和方法依次钻完以后各井段，直至完井依上述程序和方法依次钻完以后各井段，直至完井弃井弃井第四节第四节 绳索作业绳索作业及 完 井 方 法及 完 井 方 法绳索作业完井方法完井方法水面完井优：技术困难少，便于设备的检修、管理和井下作业优：技术困难少，便于设备的检修、管理和井下作业缺：需建专门的采油平台，其将妨碍航运及捕鱼作业，缺：需建专门的采油平台，其将妨碍航运及捕鱼作业，腐蚀严重腐蚀严重水下完井水下完井优：不需建平台，且不妨碍航运及捕鱼，自然保温优：不需建平台，且不妨碍航运及捕鱼，自然保温缺：井口装置复杂，技术性能要求高，井口的操作、缺：井口装置复杂，技术性能要求高，井口的操作、管理、检修及井口装置的安装、拆换都要远距离控制，管理、检修及井口装置的安装、拆换都要远距离控制，困难较多困难较多完井方法与所采用平台类型的关系完井方法与所采用平台类型的关系