龙DE船人海工教程.pptx

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,#,龙船论坛网址,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,50M,20”,表面导管,445M,13 ”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,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,30M,以内,滑入法,+,起重机：水深,30-70M,滑入法,+,控制压载机：水深,70-120M,浮运法：水深,120M,以上,打桩：少则四根，多则十必根，打入深度少则,50M,，多则几百米,铺设平台上部结构,整体铺设,分块铺设,井架的移位,6M,2M,6M,2M,井架的移位,1,2,8,4,5,6,7,9,3,10,11,12,13,14,16,15,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,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,康迪普型平台,此种平台,1973,年出现。,塞尔默型平台,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,1971,年意大利首造，水深,90,米，,称洛安高平台,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,预制过程中对水哉要求不高,拖船马力小,对地基承载力要求不高,贮油量,用钢多，易腐蚀,优,缺,张力（腿）式平台,英国北海,Hutton,油田首次于生产中,使用此平台，,1983,年安装，,84,年投产,张力式平台主要由甲板、立柱（大浮体）、缆索及系缆桩组成,它是今后深水用主要平台,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,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,结构组成,沉垫浮,工作平,中间支撑,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,完井后移动灵活,缺点：,工作高度恒定，不能调节,对海底地基要求高,工作水深较浅,自升式钻井平台,德朗,1,号,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,齿轮齿条式电动升降装置,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，注意天气预报，检查升降机构,抛锚 下降速度,1ft/min,拔起桩腿,冲桩 迅速同时提桩 固桩,拖航,拖航方式有串联和并联,自升式平台的安置与撤离,压载,压载有两种：,一种是靠自身重,量压载，另一种,是压载舱压载,升起平台,平台纵向和横向倾斜不能大于,1,平台离开水面高度一般在,618m,之间,o,自升式平台的优缺点,对水深适应性强,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,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,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,拖航时，易遭风暴的袭击,优,缺,半潜式钻井平台,半潜式钻井平台,结构组成,沉垫浮箱,其外形有矩形、鱼雷形、潜艇形及上下,平坦、左右两侧为椭圆等多种形式,上部平台,其外形有三角形、矩形、五角形、八角,形、十字形及中字形等多种形式,立柱,立柱个数有,3,，,4,，,5,，,6,，,8,个等,抛锚作业,用得较多的,是,45,夹角,类,对称（,1-5,2-6,，,4-8,，,3-7,）抛锚,o,半潜式钻井平台,45,o,半潜式钻井平台优缺点,优点：,稳定性好,移动灵活,兼有底座式平台的优点,缺点,：,造价高,净负荷能力小,航行速度较低,浮式钻井船,第一艘浮式钻井船是,1953,年改装下水的,船体有单船体和双船体,增设升沉补偿装置,采取定位（抛锚或动力定位）措施,中心抛锚以减少摇摆,采用钻杆自动排放架,设置减摇舱、减摇罐,采用双体船型，增加横摇周期,人们采取克服船体运动对钻井影响的措施,浮式钻井平台优缺点,优点：,适用于较深的海域,移动性能好,造价较低，易维护,船速高,缺点：,对风浪极为敏感、稳定性差,被迫停工率高,第三章 移动式钻井平台的锚泊定位系统,锚泊定位系统,锚系的组成,锚系的分类,平台对锚系的要求,锚泊系统的布锚方式,第一节 锚泊定位概述,第一节 锚泊定位概述,锚泊定位系统,它是在海底设置固定的基底设备，用锚泊线将,水面系留物（平台）与基底设备联系起来，从,而限制系留物（平台）的漂移,锚系的组成,它是由锚、锚链（锚缆）、锚机、锚架、锚浮,标等组成,锚系的分类,移动性锚系,暂时性锚系,永久性锚系,平台对锚系的要求,要满足升船前的锚泊定位要求,要满足锚泊定位后的移船就位要求,要满足拖航过程中对锚泊的要求,定位要求,最大漂移半径,56%,水深,常为漂移半径,23%,水深,拖航与就位的要求,控制平台的漂移,确保平台的生存,拖航时，与自升平台相同,移船就位的要求,自升式平台,半潜式平台,锚泊系统的布锚方式,临时锚泊,定位锚泊,第二节 锚泊系统的静力分析,悬链线,它是一种具有均质、完全柔性而无延伸的链或索自由悬挂于两点上所形成的曲线,悬链线方程,悬链线方程,很小时，,忽略 ，则,由,得,上式代入得,悬链线方程,悬链线方程,由,得,上式代入得,又,悬链线方程,即悬链线的水平张力相等,由,和,式，得,在,a,b,段上积分,由,式得 代入,式得,悬链线方程,由于 代入上式得,积分,悬链线方程,同理由,和式得,由,式得,悬链线方程,注意：,a,点并未与海底相切,锚泊线静力分析,以,并将,代入,则可得如下的公式,单一成分锚泊线,锚泊线静力分析,单一成分锚泊线,以上公式共有七个变量：、和,如果已知 、和锚泊线上端所受的水平力（）,便可由上述公式求出 、,若已知 、则可求出最大外力 及 、,若所受外力 ，则锚泊线未全部提起,若 ，则锚泊线全部提起且下端倾角必大于零,则可根据 、计算出实际提起的悬垂长度 及其它参数,这时应根据公式,至计算各相关参数,锚泊线静力分析,二成分锚泊线,锚泊线静力分析,二成分锚泊线,(21,),注意各符号的意义,便得,(22,),(23,),锚泊线静力分析,二成分锚泊线,(24,),(26,),(25,),上面九个公式中共有十四个变量：,若已知 、便可计算出保悬链线下端张力水平时，其上端所能承受的最大水平外力 及其他参数（采用迭代法，先假设一个 值）,锚泊线静力分析,二成分锚泊线,若已知 ，和预张力 ，则可能出现多种情况：,若 ，则有三种情况：,没有被完全提起,恰好被完全提起,不仅 全部提起且 被部分提起,以上三种情况应根据公式 来进一步判断 的大小,锚泊线静力分析,二成分锚泊线,表明水平外力为零，锚泊线自由下垂,为正常情况，这时进一步比较 与 的大小,注：,若 ，表明 未全部提起，这时预紧状,态下悬链线长度,若 ，表明 长度不足，下段 也要提起一,部分，按,至,(26,),式用迭代法先假设一个 进行计算,注意：实际下段长度 应大于假设的,若,所给条件有矛盾（加大 ）,锚泊线静力分析,二成分锚泊线,若 ，则有以下几种情况：,时，若 ，恰好提起,所给条件有矛盾,正常（按二成分计算）,时，若 ，所给条件有矛盾,所说明水平外力为零，锚泊线自由下垂，,全部 提起和部分 （其长度 ）,正常 说明 被斜提起一部分（用二成分 按,迭代法先假设一个,第四章 海上钻井特殊工艺和装置,水下井口装置,升沉补偿装置,钻井施工和水下井口安装,绳索作业及完井方法,第一节 水下井口装置,水下井口装置的功用及组成,水下井口装置各部件的作用,水下井口装置的功用用组成,功用,隔绝海水,适应升沉、漂移和摇,摆的工作环境,控制井口,组成,导向装置,套管头组,防喷器组,隔水管柱,连接器,其它,水下井口装置各部的作用,井口盘：其作用是固定海底井口位置，确定一个开钻基点，并承受井口的重量,导引架：其作用是引导其它水下工具就位,水下井口装置各部的作用,导引绳张紧器：其作用是保持导引绳的张力恒定，使其不受平台升沉的影响,套管头组：其作用是悬持套管,连接器：其作用是便于某些水下器具间的快速连接与拆卸,水下井口装置各部的作用,防喷器组：其作用在于开启和封闭井口，以便处理和控制井内复杂情况，防止井喷,球形、挠性接头：其作用是使隔水管适应钻井船的摇摆、漂移运动，防止隔水管弯曲,水下井口装置各部的作用,隔水管 其主要作用是隔绝海水、导引钻具，造成泥浆的回路,防止隔水管因自重压弯的四种方法：,平衡锤法,用漂浮材料,装同心充气筒,防水管张紧器,伸缩隔水管：其作用是适应钻井船的升沉运动，使水下器具不受钻井船上下升沉的影响。,第二节 升沉补偿装置,使用伸缩钻杆,钻柱升沉补偿装置,死绳恒张力补偿装置,天车恒张力补偿装置,使用伸缩钻杆,结构,位置,安装于钻铤的上面,原理,使用伸缩钻杆的优缺点,优：结构简单，维修方便，价格便宜，能基本满足钻井的要求,缺：钻压不能调节 承载条件恶劣,增加防喷器的磨损 难以准确确定井深,钻柱升沉补偿装置,73,年研制成功,位置：在游车与大钩之间,结构组成,：,液缸,活塞（杆）,储能器,锁紧装置,工作原理,钻柱升沉补偿装置,钻压的调节,正常钻井时，向上力,=,向下力,即,则,存在的问题,大钩还有少许位移,原因,工作缸中液体的摩擦影响,机械摩擦影响,活塞下端液体压缩气罐中气体，使之压缩膨胀对压力的影响,死绳恒张力装置,结构,72,年研制成功,工作原理,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 钻井施工及水下井口安装,典型井身结构及套管程序,用,36,钻头钻,50m,左右，下,30,导管,用,26,钻头钻,160,300m,，下,20,表层套管,用,钻头钻,800,1000m,，下,技术套管,用,钻头钻,1800,2500m,，下,技术套管,用,钻头钻至底（,4000m,），需要时可下,入,7,套管（或尾管）,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,适用于半潜式和钻井船的具体施工办法,下入井口盘,钻,36,井段,下,30,导管及导向架,下隔水管,钻,26,井段下,20,套管尾管,装防喷器组及隔水管系统,安装表层套管头的抗磨补心,钻,井段及下一步,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,弃井,第四节 绳索作业及完井方法,绳索作业,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,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,水下完井,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、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,完井方法与所采用平台类型的关系,谢谢各位！,请各位以后多多支持龙船，支持海工！,请多支持海工版主,撒旦,和,元宝,！,