海洋钻井工程讲解

1、第一章 绪论第一节 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1887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：时间海洋石油产量占世界总产量六十年代初 1.94亿吨11%1971年4.57亿吨18.70%1975年4.13亿吨15.70%1983年7.09亿吨26%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

2、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3m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（

3、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8583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.

4、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

5、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根基式平台重力式平台张力式平台固定式座底式平台自升式平台着底式半潜式平台浮式钻井船浮动工移动式海上钻井装置第二章 海上钻井装置固定式与移动式平台比较情况第一节 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：用于承受平台的垂直重量及水平环境推力支承桩磨擦桩上部结构：由承受作业机械（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、

6、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6m2m6m2m井架的移位12845679310111213141615第二节 其它固定式平台重力式平台混凝土重力式平台混凝土重力式平台钢质重力式平台优缺张力（腿）式平台绷绳塔架式平台第三节 移动式钻井平台移动式钻井平台分类座底式钻井平台座底式钻井平台自升式钻井平台德朗1号结构组成桩腿柱型桁架型矩形三角形四边形圆筒形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o自升式平台的优缺点优缺半潜式钻井平台半潜式钻

7、井平台o半潜式钻井平台45o半潜式钻井平台优缺点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第三章 移动式钻井平台的锚泊定位系统第一节 锚泊定位概述第一节 锚泊定位概述锚系的分类平台对锚系的要求自升式平台半潜式平台锚泊系统的布锚方式第二节 锚泊系统的静力分析悬链线方程0cos)cos()(tddtt0sin)sin()(wdltddtt0cos)sindtdtd很小时，1cosdddsin忽略 ，则dtd0sincoswdldtdt由得)cos(sin1dtwdldt上式代入得悬链线方程)cos(sincossind

8、twdldtsincossincos2dtwdl )sincos(sinsincos2wdltd)cos(sincos22wdlwdlcos悬链线方程由得ddttsincos上式代入得0sinsincos2wdldtdtdlwwdldtsin)sinsincos(2又dldxcosdldysinbbaaotttcoscos悬链线方程即悬链线的水平张力相等由和式，得wdydt在a,b段上积分battywdyt0wyttab由式得 代入式得coswtddl悬链线方程cossinwtddy由于 代入上式得cosottdwtdyocossin积分dwtdybaoy20cossin)cos1cos1(a

9、bowty)11(22abotgtgwt悬链线方程同理由和式得由式得dwtdxocos1dwtdxbaoycos10)1ln()1ln(22aabbotgtgtgtgwtx)()(11abotgshtgshwt悬链线方程注意：a 点并未与海底相切dwtdlo2cos1dwtdlbaol20cos1)(abotgtgwtl锚泊线静力分析0aoatt以并将bbtt yh xs 代入 则可得如下的公式otwltg22)(ootwlwhtt)()(11tgshwttwlshwtsooo1)(1111)(22oooootwschwttgwttwlwth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

10、有七个变量： 、 、 、 、 、 和wotltsh如果已知 、 和锚泊线上端所受的水平力 （ ）othw便可由上述公式求出 、 、 、lts若已知 、 、 则可求出最大外力 及 、 、mqhwlts若所受外力 ，则锚泊线未全部提起mqq 若 ，则锚泊线全部提起且下端倾角必大于零mqq lhwq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(21)注意各符号的意义otq 便得qlwlwtg)(22111qlwtg2222222112211)(qlwlwlwlwqt)()(211111tgshtgshw

11、qs)(2122tgshwqs(22(22)21sss(23(23)锚泊线静力分析二成分锚泊线(24(24)(26(26)(25(25)21hhh11221211tgtgwqh)11(2212tgwqh上面九个公式中共有十四个变量：11h21w1lq1s2w2ltsh2s2hq1w1l2w2lh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）mq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：1w1l2whpt若 ，则有三种情况：hl 11l没有被完全提起1l恰好被完全提起2l1l不仅

12、 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hwqt1hwtqp1锚泊线静力分析二成分锚泊线0q0q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122wqtp1l注：211(qlwt若 ，表明 未全部提起，这时预紧状态下悬链线长度1122lwqtp1l若 ，表明 长度不足，下段 也要提起一部分，按至(26(26)式用迭代法先假设一个 进行计算1122lwqtp1l2l2l2l注意：实际下段长度 应大于假设的2l若01hwtqp所给条件有矛盾（加大 ）pt锚泊线静力分析二成分锚泊线若 ，则有以下几种情况：hl 11l2l 时，若 ，恰好提起hl 101hwtqp1l0q所给条件有矛盾0q正常 （按二成分计算） 时，若 ，所给条件有矛盾hl 10)(121lhwhwtqp0q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 ）0q正常 说明 被斜提起一部分（用二成分 按迭代法先假设一个2l2l12lhl第四章 海上钻井特殊工艺和装置第一节 水下井口装置水下井口装