海洋工程重点.doc

第一章 绪 论第一节 石油与天然气P1 1、石油的组成：石油是以多种碳氢化合物为主体的可燃性液体，其主要成分为碳和氢，还有少量氧、硫、氮等元素。 2、按照石油中主要的烃类可把石油分为： (1)、烷族石油 (2)、环烷族石油 (3)、芳香族石油P2 3、石油的物理化学性质： (4)、荧光性：石油在紫外线照射下，可发出特殊光量的特性。 (5)、旋光性：具有使偏光面发生旋转的特性。 (7)、导电性与放射性：石油为不良导体，且能降低放射性物质的放射性。P3 4、天然气： 天然气所含成分是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷以及戊烷除此之外还有氮、硫化氢、二氧化碳、一氧化碳等气体。纯天然气是无色、无味的可燃性气体。第二节 石油与天然气矿藏P5 3、生油层与储油层是些什么岩层？其特点是什么？ （1）生 油 层：石油和天然气是有机质与沉积泥沙在形成沉积岩的过程中逐渐生成的，这些可生成石油和天然气的岩层叫生油层，如泥岩、页岩。 （2）储 油 层：较疏松或有较大空隙，能让油、气聚集，并能让油、气在其中流动的岩层，如沙岩、石灰岩、白云岩等。 P6 4、常见的油气藏类型： （1）背斜油气藏（2）断层油气藏（3）地层油气藏（4）岩性油气藏（5）碳酸盐油气藏第三节 石油勘探P8 1、石油工业三个基本环节： （1）勘探 （2）开发 （3）炼制加工。 2、石油勘探方法及特点： （1）地质调查法：就是直接观察地表的地质现象，研究这个地区的岩石、底层的情况以及地壳运动的历史分析有没有生油层、储油层和盖层以及这个地区的构造特征，指出存在油气藏的可能性及初步确定矿藏的可能位置和范围。 （2）地球物理勘探法：就是根据地下岩石的密度、磁性、电性和弹性等物理性质的不同，在地面（或水上）利用各种探测仪器进行测量，了解地下构造的情况方法。 （3）钻井勘探法：为了证实储油构造中是否存在油气，还需要在物探已查明的有希望的储油构造上，用钻机钻穿底层，直接了解地下情况。P9 3、常用的地球物理勘探法： a、重力勘探 b、磁力勘探c、地震勘探d、遥感、遥测勘探第四节 海洋石油开发的内容及特点P13 1、海洋石油的开发大致分为三个阶段： a、地球物理勘探阶段 b、勘探钻井阶段 c、油气开发阶段P13 2、海洋石油开发过程： a、海上钻井b、海上采油c、油气集输d、油气储运 3、海洋石油开发的特点：P21 （1）海洋石油开发的工程特点： a、技术复杂、难度高 b、投资巨大 c、风险大 d、开发建设周期长而油田寿命短 P22 （2）海洋石油开发的工艺特点： a、必须高速、高效率的完成各项开发工艺作业 b、必须有较高的工艺质量标准，可靠地完成各项开发工艺作业 c、必须高度注意作业安全和防止污染 d、必须讲求经济效益第二章第一节、石油钻井方法1、 石油钻井按钻井的目的分为勘探井和生产井，按井身轴向角度分为垂直井和定向井，定向井包括水平井和斜直井。海上油田开发因多方因素决定平台数量较少，往往要在一座平台上钻一定向井簇，称为从式井，井口间距一般为23米，其包括一垂直井，多口定向井。2、 旋转钻井主要工艺过程有钻进（接单根和起下钻作业）、洗井、保护和加固、完井和试油。3、 起下钻作业是将钻头从井内提出钻柱的起钻作业和更换钻头后用钻柱将钻头送到井底的下放钻柱作业。下套管是钻进中，岩层复杂或打勘探井是地层状况不明，用调节泥浆密度和性能的方法难以保证钻井顺利时采用4、 一个油田在井网布置确定之后，钻丛式井需要建几座平台，取决于井控面积的大小，井控面积打，所需平台数少，反之亦然。第二节 钻具1、目前常用的钻头按其破碎岩石的方式和作用原理分为刮刀钻头（切削型）、牙轮钻头（冲压型）及研磨型钻头三大类。刮刀钻头（如PDC钻头）以切削的方式破碎塑性岩石； 牙轮钻头以冲压的方式破碎脆性岩石； 研磨型钻头（如金钢石钻头）采用研磨方式破碎坚硬的岩层。2、 钻头在钻井工艺中的基本要求是钻进速度快、使用寿命长。3、 一般钻井钻具由钻头+钻铤+钻杆+方钻杆+水龙头组成，而涡轮钻具在钻头和钻铤间增加了涡轮钻具，浮式钻井则在钻铤和钻杆间加入了伸缩钻杆，其是为避免船体随波升沉时压弯钻杆损坏钻头。第三节 泥浆及泥浆净化处理设备1、 泥浆功能：洗井（清扫井底岩屑、携带岩屑）、悬浮岩屑、稳定井壁、平衡底层压力、冷却钻头、冲洗钻头、协助破岩等2、 泥浆循环净化主要处理设备有：泥浆泵、泥浆振动筛（除大块岩屑）、除沙器（除粗沙）、除泥器（除粉沙）、除气器。统称“一筛三除”。第四节 钻井技术措施1、 钻井技术主要参数有：钻压P、转速n、洗井液排量Q、泥浆性能等2、 钻压是由钻柱的重量和提升机构所提重量的差值决定的。其受钻柱强度钻机能力限制，钻压增大虽提高钻速但降低了钻头使用寿命和总进尺，且易使钻柱弯曲甚至折断。3、 泥浆粘度增加，将使泵负载增加，密度加大会使岩层强度增加，加大破岩难度。第五节：固井与井身结构(一) P39 固井的目的：封隔疏松、破碎、易坍塌、易漏底层。封隔油、气、水层，防止不同压力的油、气、水层相互穿透，给油气提供稳定的通道，保证油气生产。安装井口装置，进行井控钻进，保证安全生产。(二) P43 套管主要受力：轴向力，井壁环空的外挤压力和套管内压力。(三) P43 固井工艺过程的步骤：下套管和注水泥。替泥浆过程：用泥浆把水泥浆迅速顶替到井筒环空的预定高度的过程第六节：油井完成及井口装置(一) P45 油井完成的主要工作有：钻开油层、安装井口装置及井下装置、试油等(二) P46 完井方法：射孔完井（最广泛的一种完井方法，除露眼完井法比其他的都更经济）露眼完井（消除高压油对固井工作的影响，使油气层直接与井底相通，但只适用于那些岩性坚硬，稳定且油气水夹层的油井）衬管完井砾石完井(三) P48 防喷器的作用和分类：作用：一旦发现井喷征兆或井喷即关闭防喷器，将井内环形空间封闭起来，保证安全。分类：a 剪切式全封闭防喷器 b 两半全封式防喷器 c 万能防喷器(四) P49-50 试油的工艺过程： a 循环洗井 b 射孔 c 诱导油流（替喷法、抽吸法）第七节 钻井事故的预防与处理(一) P50 常见的事故：井漏、卡钻、井下落物 及钻具折断等(二) P51 发生井漏的原因：地层疏松，处于渗透性地层，有地层断裂带或有裂缝。(三) P52图 常见的卡钻事故：沉沙卡钻、落石卡钻、地层膨胀卡钻、泥饼粘附卡钻、键槽卡钻。第八节：海洋钻机(一) P53 钻井工艺对机械设备的基本要求：要求机械设备必须给钻具提供足钻矩和钻速机械设备应有一定的起重能力及提升速度洗井机械设备具有一定的泵压和排量(二) P54 海洋钻井的特点：安装的设备和钻井的场地为海上钻井采油平台为克服海上浮动条件采用浮动钻井装置钻井海上生产井一般都是从式井。(三) P54-55海洋钻机的组成： 提升系统 旋转系统 泥浆循环系统 动力系统 防喷器系统 控制系统 传动系统 辅助系统。第九节：钻机的起升与旋转设备(一) P56 在钻台上完成的主要工艺操作：a 正常钻进作业 b 起下钻操作 c 下套管作业(二) P59 目前井架底座的移位主要采用的方法：双层底座液压移位和齿条移位(三) 钻井绞车的主要技术参数：绞车的功率，起重量和绞车的起升速度等。(四) 海上钻井 钻杆的排放的两种方法：a 立式方案 （有二层台高空作业的危险，受气候和风力影响大，占用面积小）b 卧式方案（不存在二层台高空作业危险，占用甲板面积大）第三章第一节1， 海上钻井装置的类型固定式：桩基（导管架）式平台和重力式平台；用于深水作业的顺应式平台，用于浅水作业的人工岛移动式：坐底式钻井平台，自升式钻井平台，半潜式钻井平台和钻井船p642， 各移动式钻井装置的工作水深？储藏能力？海底土质限制条件？p66-p673， 海上钻井装置选择依据。（1） 钻井作业要求，是钻勘探井还是开发井，是直井还是从井以及完井方式等；（2） 作业海区的环境条件，包括：水深、风、波、潮流等海况，海底地质条件及离岸距离（3） 经济因素，主要指各种装置建造成本，租金及操作费用（4） 可供选择的钻井装置及其技术性能、使用条件p67第二节1， 平台的总体布置是解决工艺布置和结构布置的总体问题。2， 海上钻井工艺布置的基本原则？（1） 保证平台工作时安全可靠（2） 适应平台的结构强度和稳定性（3） 合理利用平台的面积空间（4） 必须有完备的安全消防和防污染设施（5） 要有良好的通信、靠船和直升飞机起降设施及生活设施（6） 满足有关建筑规范要求p713， 海上钻井平台的总体布置包括四个连续步骤，即确定主要设备的位置和区域，调整各区的边界，在各区域内安排设备，规定相互间的通道。P72第三节1， 动力定位由三个系统构成：传感系统，控制系统和推进系统p782， 水下器具主要包括：海底井口装置，防喷器组，隔水管组，控制系统和辅助设备等5大部分。P793， 几种浮式钻井装置的深沉补偿装置：死绳或快绳恒张力深沉补偿装置，天车上的深沉补偿装置，游车大钩间的深沉补偿装置。P79p80第四节1， 海上井口保留方法：水面井口保留法，水下井口保留法p862， 海上平台重返井位的定位，要求钻井平台上的转盘中心与水下井口对中第四章第一节P115 （1）采油是利用油层自然能量及人工增补能量完成的。P115 （2）采油时油层的自然能量有哪些？1.边缘水压力 2.气顶压力 3.地下原油中溶解气的弹性能。P116 (3)人工增补能量分为油田注水和油田注气。所谓注水方式就是注水井在油藏中所处的部位和注水井与油井之间的排列关系。有边缘注水，切割注水，面积注水。点状注水4种。注入得水有严格的标准。注气法只有在油层的构造完整时，才起作用。应用不如注水广泛。回注气可保持油层能量。第二节P119 (1)采油方法根据油井的喷油能力分为自喷采油和机械采油。P122（2）机械的常用采油方法：有杆抽油法，水力活塞泵法，电动潜油泵法和气举法。P119（3）自喷井设备分为井筒设备和地面设备。井筒设备包括油管，油层套管和封隔管。井口设备主要是套管头，油管头和采油树。P121 (4) 采油自喷过程中能量的损失与流动状态有关，分为纯油流，泡流，段塞流，环流和雾流5种。P123124（5）机械采油方法中的水力活塞泵法和气举法适用于海上采油。P4748,P119（6）采油井口装置与钻井井口装备有什么不同？1.钻进的井口装置是为了继续钻进的安全而采油时井口装置要保证井上作业施工，控制和调解油井的生产和录取油压，套压资料，测压，清蜡的日常生产管理。 2.设备的不同在于卸去了防喷器组，安装了套管头，油管头和采油树。第三节 P124 (1) 油井有油层酸化处理，水力压裂等办法增产。P126 (2) 从开始采油到现在一共经历了4代采油技术。P126 (3) 第一代：靠天然能量采油。第二代：人工注水或气采油。（绝大部分是采用注水技术） 第三代：注蒸汽或火烧油层等技术采油。 第四代：小规模核爆炸实验工业实验和细菌采油。P126 (4) 油井的酸化，压裂作用与油田注水，注气作用是否一样？为什么？ 答：不一样，因为它们作用的机理不同，酸化和压裂是改变渗透面积来增加渗透率，而油田注水或气是增加压力来增加渗透率。还有两者可以同时使用。第四节P127 (1) 修井作业主要内容：1.起下作业。2.液体在井内循环作业。3.旋转作业。P127（2）油井故障原因：1.油井本身故障。2.油井结构损坏。 3.采油设备发生故障。P127 (3) 修井设备和钻井设备有什么异同？ 答：修井设备与钻井设备相似，它们均包括井架，绞车和起重作业设备，循环洗井的泵和管系，旋转转盘设备等。不同的是修井设备的功率和体积相对小些。因为修井作业最多是起下作业，而起下油管，抽油杆，深井抽油泵这些设备较轻，只有在起下油层套时，管，其起重量才相当与钻井起重量。第五章 海上采油平台与水下采油设备第一节 海上采油平台的类型P1301、 海上采油平台主要是用来开采石油和天然气并对油气进行初步处理的海上建筑物。P130 综合式采油平台按布置方式 群式采油平台2、 采油平台的分类 钢质桩基导管架平台按制造材料混凝土重力式平台P132-P1333、 海上采油平台的选择依据：采油作业需要作业区域的水深海况等具体环境平台建造成本等经济因素P1334、 根据水深选择采油平台形式浅水海区：桩基导管架式采油平台、自升式钻井平台改装的采油平台、人工岛较深海区：较大型的桩基导管架式平台、混凝土重力式平台更大的水深海区：顺应式平台（包括牵索塔式平台、浮力塔式平台、张力腿式平台）深水海区：半潜式平台改装的采油平台、生产储油轮、水下采油系统第二节 桩基固定平台的的总体布置P1331、 海上固定平台总体布置依据：平台使用要求；拟建平台作业地点的环境条件；施工方法及建造使用平台的经验；解决工艺布置与结构形式相配合的总体问题P1342、 对钻井而言平台总体布置的主要依据:井数；井深；和平台所在海区的自然条件、地理位置有关的自持能力的要求P1343、 对采油而言平台总体布置的主要依据：井数；采油方法；井产量；产物的性质；保持油层压力和提高井产量的措施；以及油气运输和储运方式。P1344、 固定平台总体布置的基本原则：工艺设备的布置；符合工艺流程的要求；工作安全可靠；确保平台的结构强度和稳定性；充分利用空间；防火、防污染；生活设施完善；尽量减少海上工作时间P1365、 钻井和采油设备的布置要求：首先，要满足钻、采工艺作业要求，保证工作时可靠。其次，要适应平台的承载能力。P1366、 为了便于打多口井，常将井架、转盘、绞车和他们的驱动装置均放在的移动的井架底座上。通过上、下底座的纵移和横移，减少移动井架的时间，提高钻井效率。P1367、 净化泥浆采用“一筛三除”密闭式泥浆净化系统，可提高泥浆的净化速度和净化质量。P1378、 为了保持油气田开采过程中油气田的地层压力，提高油气产量，延长油气田的寿命，常采用向地层注水或注气的工艺措施。对一具体油气田是采用注水还是注气，这要根据油气田地层情况和整个采油工艺确定。P1379、 为了在采油过程中进行各种井下作业，在井口房顶要布置井下作业的设备，或留出布置井下作业的场地。第三节 重力式多用平台的总体布置P1441、 重力式平台优点:省钢材、甲板面积大、对海洋环境适应性强、主要构件可以在陆上预制、施工技术不太复杂、在海上施工的时间短、防火和防腐蚀性能好、维修费低。不但可用作钻井、采油、集输和储油、系泊和装油平台，还可综合多种用途，作为海洋石油开发的多用平台。P1442、 重力式平台的组成部分： 基础部分；甲板部分；支撑部分P1453、 重力式平台按材料分类：钢质重力式平台；钢筋混凝土重力式平台；钢混凝土混合式重力式平台P1454、 常用混凝土重力式多用平台的几种类型和工作水深：康迪普平台，工作水深120-140m；塞尓默三腿平台，工作水深可达300m；独腿平台，工作水深50-300m；康尼普浅水平台，工作水深20-50mP1475、 重力式多用式平台的总体布置要根据油田开发方案对钻、采、储、运各环节的工艺要求，确定所需的设备，在平台各部分合理布置这些设备或设施。P1476、 重力式多用式平台按所需钻的井数和井深，确定钻井设备的数量和规格。P1487、 重力式多用式平台按井的开采方法、向油层补充能量的方式、预期的产量水平、产物性质变化等，确定采油设备、注入设备、井产物的处理计量设备以及井下作业设备。P1498、 重力式多用式平台的系泊、装油设施不需要海底管线和海底挠性接头，也不需要浮筒或敞露的定位系统。第四节 水下采油工艺及设备P1531、 水下采油设备根据采油设备安装位置分：湿式水下采油系统和干式水下采油系统P1532、 湿式采油树和干式采油树使用泵送工具的海底采油树和带有清洗出油管线弯管的常规海底采油树通常安置在海底井口，直接与海水接触，故称湿式采油树。用罩密闭起来保持常压的采油树，是与海水隔绝的，故称干式采油树。P153-P1543、 单井水下自喷采油设备的构成：固定器具 （主要包括：井口盘、降落盘、连接器、导向架）主阀 （ 包括：下主阀、环形通路阀、出油管线隔离阀）采油控制设备 （主要包括：遥控阀、液压及电传设备等）装卸设备 （组成部分：装卸工具、定位器、隔水管）工人工作及运送设备 （包括：工作舱、运送舱）P153-P1544、 单井水下自喷采油设备某些组成部分的作用a降落盘在完井时安装在井口盘上，用以封严套管头，安放工作舱。b导向架用于导引降落盘坐到井口盘上。c装卸工具将采油控制设备从水面运送到海底，安装在主阀上。d定位器具采用声波定位技术及电视机使装卸工具及工作舱自海面船上至海底准确就位。e隔水管通过钢丝绳运送装卸工具；下放或上提工作舱；通过海底液压连接试压的管线，向油管中泵送油液等。f运送舱将工人自水面船上送到海底工作舱。P1555、 单井位多井水下自喷采油站的组成：底座水下工作舱（上段为控制室，下段为维修间）井口连接装置（作用是用油管线将井口装置与工作舱连接起来）水下工作系统（包括液压电传系统、压载水泵系统、自动管理及报警系统、运送舱）P155-P1576、 多井位水下自喷采油设施的组成：井口装置室（用来保护海底采油树、各种阀以及控制设备，提供常压工作条件，使之不受高压和腐蚀的影响，分直立式和卧式两种）水下集油站（缩短了采油平台管线的长度并减少管线的数目）水下维修舱（用于为井口室及采油站供应器材，运送人员）海面作业船（用于下放和回收维修舱）安装牵引管线的器具P1587、 新型单井位多井水下自喷采油设备的组成：大型管式底座（用于放置所有水下采油设备的，可将输油管线与油井相连）井口装置集油站控制系统泵和分离装置隔水管保养站P1699、水下采油的工艺要求:要和钻井系统的工艺特点相配合，在完井时能把海底采油设备装设好；要能对油井的生产进行控制，便于从井内起下相应的工具；便于更换系统内的各种设备；便于测取井下各种数据；长期工作可靠，使用经济。P159、影响采油经济性的一个重要因素是操作水下采油系统各种阀门的动力。现在采用的最经济的操作水下采油系统阀门的动力，是利用油井本身流体的能量作动力。P160、现代出现一种从油井出油管用液体将各种工具泵送到井下完成各种作业的方法，叫泵送工具。P160、泵送作业的实质是，在整个作业时间内，从出油管线打入井内的液体在井内有循环的能力。P160、泵送工具本身主要包括3个基本部件：输送工具、作业工具和连接器。第六章第一节1. 什么是油气集输？p161油气集输是继地质勘探、油田开发、钻井采油之后的油田生产阶段。2. 海上油气集输系统由哪些组成？p161包括海上油气生产设备系统以及为其提供生产场地、支撑结构的工程设施。3. 海上油气集输系统类型有哪些？p161 全陆式 、半海半陆式、 全海式第二节1. 油气分离原理是什么？p166重力沉降作用2. 原油和天然气净化处理主要指哪些？p167，p170原油净化处理指原油脱水、除砂和脱盐天然气净化处理主要指脱水、脱硫及凝析油回收，有的还要脱除二氧化碳3. 油田广泛采用的脱水法有哪些？p167化学脱水、电脱水和电化学联合脱水4. 什么叫原油稳定，降低蒸汽压的方法常用的有哪两种？p169原油稳定是为了降低油气在集输过程中的蒸发损耗，而将原油中易挥发的轻烃尽可能脱除，使原油在常温、常压下的蒸汽压降低。闪蒸法和蒸馏法5. 污水处理方法有哪些？p171隔油浮选法、化学破乳法、吸附分离法第三节1.