海洋石油资源开发技术

海洋石油资源开发技术第一页，共77页。目的要求描述海洋石油开发技术的特点；解释形成石油所需要具备的条件；阐述探寻海洋石油的三个主要过程；说明反射地震勘探方法的主要原理；解释固定式钻井平台和活动式钻井平台；了解钻井技术和设备的主要发展动向；概括采油平台中的主要开采装置；说明海底采油装置的主要优点。第二页，共77页。

工业血液，以石油为原料的产品5000多种，占人类所需能源的50%-75%，海洋蕴藏着丰富的石油和天然气，油气资源的开采从陆架区向深海区推进。从地底油层中开采出来的石油都伴有水，这些水中都溶解有无机盐，如NaCl、MgCl2、CaCl2等，在油田原油要经过脱水和稳定，可以把大部分水及水中的盐脱除，但仍有部分水不能脱除，因为这些水是以乳化状态存在于原油中，原油含水含盐给原油运输、贮存、加工和产品质量都会带来危害。

第三页，共77页。石油经过加工提炼，可以得到的产品大致可分为四大类：㈠石油燃料

石油燃料是用量最大的油品。按其用途和使用范围可以分为如下五种：

1、点燃式发动机燃料有航空汽油，车用汽油等。

2、喷气式发动机燃料(喷气燃料)有航空煤油。

3、压燃式发动机燃料(柴油机燃料)有高速、中速、低速柴油。

4、液化石油气燃料即液态烃。

5、锅炉燃料有炉用燃料油和船舶用燃料油。

㈡润滑油和润滑脂

润滑油和润滑脂被用来减少机件之间的摩擦，保护机件以延长它们的使用寿命并节省动力。它们的数量只占全部石油产品的5%左右，但其品种繁多。

㈢蜡、沥青和石油焦

它们是从生产燃料和润滑油时进一步加工得来的，其产量约为所加工原油的百分之几。

㈣溶剂和石油化工产品

后者是有机合成工业的重要基本原料和中间体。

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北海石油开发据1972年预测，北海油气开发约需上千亿美元投资，这笔费用着实令投资者有些踌躇。但是，石油禁运和持续上涨的石油价格，使得这笔投资显得必要。1979年，原油价格再次大幅度上涨时，英国石油公司的钻井船已经开始在北海进行勘探和开采活动了。

北海海域分属英国、挪威、丹麦、荷兰、德国、比利时和法国，英国所属海域占北海总面积的一半。英国的北海油田在1975年投入开采，从1981年开始，英国开始输出石油。1974年，英国仅产原油88000吨。1982年，英国石油产量突破100万吨，居欧洲第一位。

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1978-1982年，英国每年用于海底油气开发的投资达20亿-30亿英镑，但是这5年内油气销售收入累计达478亿英镑，扣除支出，实际收人为329亿英镑，约占英国同期国民生产总值的5％。北海石油开发，极大地推动了英国经济的发展。北海石油不仅使英国偿还了外债，取消了外汇管制，减少了税收和公债，也帮助降低了利率和通货膨胀率，还使国内不景气的造船、机械、电子等工业焕发了活力。在英国走上繁荣与振兴的事业中，北海石油起了重要的作用。

第六页，共77页。挪威海洋石油开发二战后挪威是个穷国，现已经成为人均国民生产总值14000美圆的富国的主要原因开发海洋石油。挪威原来是无油国。60年代在北海发现石油和天然气。71年少量产油。75年石油出口。77年北海采油收入占国民生产总值的0.2%，占出口额的0.5%。到84年产油5900万吨，，产值97.4亿美圆，占国民生产总值的20%，1991年，达9240万吨，产值142亿美圆。海洋石油工业迅速发展也带动其他行业的发展。在石油和其相关行业的从业人员占全国就业人口的1/3。第七页，共77页。第八页，共77页。第一节海洋石油的开发和技术特点一、海洋石油的开发一）海洋石油开发的概况海底石油的开采可追溯到19世纪末，1897年，美国开始在加利福尼亚的圣巴巴拉海峡钻井；1947年美国在墨西哥湾钻出了第一口商业性油井，这是浅海石油开发的起点。从此，海底采油技术不断发展。开始在近岸的沼泽地带，随之移到湖泊、河流的入海口、海湾，最后发展到大陆架水下。从20世纪50年代后期开始大规模向海底石油进军。1955年仅有10个国家从事这工作。60年代发展为20多个。1976年发展到近100国家，90年代后，发展到100多个国家，勘探范围除了南极大陆外的所有大陆架。有的已深入到大陆坡和深海。目前美国、委内瑞拉和沙特阿拉伯海上石油产量每年大千万吨。

第九页，共77页。据估计，海底石油约有１３５０亿吨，占世界可开采石油储量的４５％。现探明最大的海洋石油储存分别在波斯湾、委内瑞拉的马拉开波湖、挪威的北海和美国的墨西哥湾。波斯湾的储存量达120亿吨占50%，挪威北海第二，墨西哥湾第三。二）深海石油勘探概况1968年“格洛玛.挑战者”号船在墨西哥湾3750米处钻透浸透石油的岩层，证明深海可能储存有石油。1983年美国壳牌公司在美国东海岸1965米深水下钻井深度达4500米。就目前技术而言，在任何水深范围进行商业勘探钻井在经济和技术上都是可行的。但是，由于发展海洋石油的生产设施复杂，所以采油作业的水深能力总是落后于钻探水深的发展水平。第十页，共77页。三）我国海洋石油的发展我国海洋石油的勘探和开采从上世纪50年代（1959年）开始，这一时期（--1979年）主要是依靠自力更生探索下海技术，并在渤海进行开发试验。1965年，在离莺歌海岸4千米、水深15米处打出了我国海上第一口油气发现井。1978年年产量仅16.8吨。从1980年开始，国家为扩大油气资源供给潜力，决定在我国海洋石油的勘探和开采上执行自主经营和对外合作相结合的政策，即利用国外的先进技术和资金来开发我国的海洋石油资源。并于1982年2月15日正式成立了中国海洋石油总公司具体负责对外合作事宜。1991年达239万吨，1996年取得历史性突破，达1539万吨，2000年2000万吨。作为中国主要海上原油生产商，中海油的主要业务之一就是组织海上石油的勘探、开发和生产，国内海上90％的探油活动均由其进行。目前，中海油在中国近海的渤海湾、南海西部、南海东部和东海等4个地区开展勘探、开发和生产业务。截至今年上半年，中海油已经和72家外国石油公司签订石油合作协议163个，利用外资超过100亿美元。

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经综合评价计算，目前中国海域共有油气资源量３５１亿－４０４亿吨石油当量，足以保证今后１０年海洋油气产量以２０％的速度递增。

中国最大的国际贸易口岸之一——天津口岸的统计显示，今年前５月份，从这里通关进口的海上石油开采用发电机组３９台，价值４４０．７万美元，分别比去年同期增长４４．４％和１．１倍。另外，该口岸还进口了价值１．２亿美元的其他勘探、开发海上石油所用的设备。未来５年内，中海油的国内产量将达到５５００万吨，国外产量将超过２０００万吨。

第十二页，共77页。第十三页，共77页。第十四页，共77页。

南海勘探的海域面积仅有16万平方公里，而发现的石油储量有55．2亿吨，天然气储量有12万亿立方米，南海油气资源可开发价值超过20万亿元人民币，在未来20年内只要开发30％，每年可为中国GDP增长贡献一两个百分点。仅在曾母盆地、沙巴盆地、万安盆地的石油总储量就将近200亿吨，是世界上尚待开发的大型油藏之一，其中有一半以上的储量分布在应划归中国管辖的海域。经初步估计，整个南海的石油地质储量大致在230亿至300亿吨之间，约占中国总资源量的三分之一，属于世界四大海洋油气聚集中心之一，有“第二个波斯湾”之称。

第十五页，共77页。中国海洋石油资源丰富

中国海域的油气资源主要包括两大部分，一部分是近海大陆架上的油气资源，另一部分是深海区的油气资源。在我国海域已发现了１９个中新生代沉积盆地，总面积约１３０多万平方公里，其中近海大陆架上已发现含油气沉积盆地１０处，开采海区含油气沉积盆地９处。我国海域石油资源量５００亿吨，天然气资源量为２２．３万亿立方米。目前，我国已在近海发现大型含油气盆地１０个，它们是渤海湾盆地、北黄海盆地、南黄海盆地、东海盆地、台湾西部盆地、南海珠江口盆地、琉琼东南盆地、北部湾盆地、莺歌海盆地和台湾浅滩盆地。已探明的各种类型的储油构造４００多个。第十六页，共77页。

１９６６年联合国亚洲及远东经济委员会经过对包括钓鱼岛列岛在内的我国东部海底资源的勘察，得出的结论是，东海大陆架可能是世界上最丰富的油气区之一，钓鱼岛附近水域可能成为“第二个中东”。南海海域更是石油宝库。经初步估计，整个南海的石油地质储量大致在２３０亿至３００亿吨，约占中国总资源量的三分之一，属于世界四大海洋油气聚集中心之一，有"第二个波斯湾"之称。到目前为止，渤海湾地区已发现７个亿吨级油田。至２０１０年，渤海海上油田的产量将达到５５５０万吨油当量，成为中国油气增长的主体。第十七页，共77页。

从１９９３年开始，中国已成为石油净进口国。能源短缺已在很大程度上成为阻碍我国经济发展的重要因素，最大限度地解决我国油气资源接替基地成为当前极为迫切的问题。不过，开采海洋石油的意义还不仅仅于此，周边各国对我国海洋石油资源的掠夺，也使开发沿海油气资源变得日趋迫切。石油资源是不可再生资源。按照目前的消耗速度计算，到２０１０年全世界将消耗掉容易开采到的全部石油的一半，而剩下的石油最多在５０年内将被耗尽。于是油气资源丰富的南中国海和东海，成了周边国家的抢夺目标。尽管在海洋边界问题上，我国政府一贯重申"搁置争议，共同开发"，但实际是，各国掠夺式的开发有禁无止。第十八页，共77页。

到上个世纪９０年代末期，周边国家已经在南沙海域钻井１０００多口，发现含油气构造２００多个和油气田１８０个，年采石油量超过５０００万吨，相当于一个大庆油田的产量。从１９８１年至２００２年，越南更是从南沙海域的油田中开采了１亿吨石油、１．５亿多立方米的天然气，获利２５０亿美元。南海石油已成为越南国民经济的第一大支柱产业。在东海、南海争议不断的情况下，黄海也不再平静。２００３年开始，韩国开始在离朝鲜半岛西岸２５０多千米的黄海大陆架下钻探，使得本已敏感、多变的区域局势更趋复杂。第十九页，共77页。

海南南海研究中心主任吴士存教授指出，目前在断续线内的中国领海海域，约有１０多个国家的１００多家公司从事油气的开采，每年开采的天然气和油气约有５０００多万吨。与周边国家在南沙疯狂开采形成鲜明对照的是，中国在南沙还没有竖起一座井架，截至目前，面对着南海丰富的油气资源，中国只在珠江口和海南岛近海附近进行了开采。海洋开发需规划调整经过多年的发展，我国海洋石油开发取得了显著进步，但在勘探、海洋石油的管理以及安全等方面存在的问题也变得严重起来。第二十页，共77页。

而随着能源日益紧张，周边国家对我国海洋石油资源的掠夺越来越严重，有专家建议，对待石油开采问题应该有个先后顺序，应该是先海上后陆上，先开采中远海，后开采近海；在中远海，先开发争议地区，后开发我国完全控制地区。此外，与发达国家相比，中国海洋油气资源调查研究起步相对较晚，海域的油气勘探程度和油气资源的探明程度较低，尚有许多新的领域没有突破，仍有较大的油气潜力。专家提出应迅速在南黄海北部、南海北部陆坡开展新一轮油气资源调查与评价，继续对台湾海峡含油气盆地重点构造进行深入调查与评价工作，以实现油气资源战略发现的新突破。

第二十一页，共77页。目前我国在海洋地质勘探、钻井技术和设备的某些技术达国际先进水平，有一批现代化的设备。在南海11-1油田的水下油井生产系统创造了7个第一：1、20口井全部采用水平井进行油气开发；2、使用水下卧式采油树；3、应用点潜泵技术采油；4、采用温式点接头技术；5、开创无人潜水作业油田，由机器人承担全部水下作业；6、应用水下跨接管技术；7、既独立有集中的多功能液压系统。第二十二页，共77页。二、海洋石油开发技术特点一）技术密集：二）资金密集：1、创造海上调查、勘探或开发的装备条件投资巨大。2、更大的开支还是在海上的实施和维持上。三)风险大1、判断失误率比较高2、海洋石油开发从发现到建设正式投入生产的时间过程长。3、海洋自然条件构成风险第二十三页，共77页。

日前，美国《油气杂志》撰写的"全世界看储量和产量"一文指出，截止到2006年1月1日，全球的石油总储量已达到12925亿桶。其中，沙特阿拉伯的石油储量达到了2643亿桶，位居世界第一。排名世界第二至第十的国家及其拥有的石油储量分别为加拿大（1788亿桶）、伊朗（1325亿桶）、伊拉克（1150亿桶）、科威特（1015亿桶）、阿拉伯联合酋长国（978亿桶）、委内瑞拉（797亿桶）、俄罗斯（600亿桶）、利比亚（391亿桶）和尼日利亚（359亿桶）。位于尼日利亚之后的10个国家的排名依次是美国、中国、卡塔尔、墨西哥、阿尔及利亚、巴西、哈萨克斯坦、挪威、阿塞拜疆和印度，这10个国家拥有的石油储量分别为210亿桶、183亿桶、152亿桶、129亿桶、114亿桶、112亿桶、90亿桶、77亿桶、70亿桶、58亿桶。世界其他国家和地区拥有681亿桶的石油储量。值得注意的是，如果把这份排名表和BP统计的截至2004年年底的数据进行对比，我们发现变化最大的就是加拿大的探明石油储量从近170亿桶上升到了1700多亿桶，一举从第13位跃居到第2位，这很可能是纳入了加拿大油砂资源储量的结果，也预示着在沙特之外又一块诱人的油气蛋糕将日益获得世界的瞩目，中国也更应该把加拿大作为开展对外石油合作的新重点。第二十四页，共77页。第二节探寻海洋石油的方法现代科学技术的发展，人类探测油气的手段不断完善：既可采用卫星和航空拍照、海洋地球物理勘探，又可使用海底取样、钻井钻探等综合手段。一、海洋石油的形成现在主要又种说法1、无机生油说：石油中的碳氢化合物是由各种无机化学作用形成的。2、有机化成由说：海洋中有大量鱼类、软体类动物和其他浮游生物，这些生物死后，遗体同江河带来的泥沙一起沉积在海底，形成“有机淤泥”，日积月累，有机淤泥越积越厚，越埋越深，到最后同外面的空气隔绝，形成一个缺氧环境，加上深层温度和压力的作用，有机淤泥被一层层掩埋起来。因为某种原因，这些地层不断下降，有机质便被厌氧细菌分解，最终形成石油。

第二十五页，共77页。此时的石油还只是分散的油滴。因为气候变迁，海洋中形成的沉积物有时候颗粒较细，颗粒间孔隙很小，形成页岩、泥岩；有时候颗粒较粗，颗粒间孔隙较大，形成砂岩、砾岩。在上覆地层的压力下，孔隙多的砂岩层“挤”进许多分散的油滴，成为储积石油的地层；而页岩层，因为油滴无法“挤”进去，却成了防止石油逃逸的“保护层”。由此可见，形成石油所需要具备的条件是：

1、要有大量的生物遗体，是石油形成的最重要条件；2、有利于石油富集的地质构造；（背斜构造、脊斜构造、穹隆构造）

3、要有储存石油的地层和保护石油不跑掉的盖子。生油理论指导了油、气的寻找和勘探。在海上找石油，就是要找那些既有生油层和储存油层，又有很好的盖层保护的储油构造区。第二十六页，共77页。二、探寻海洋石油的方法海洋油气资源深藏在海底，深达3000米左右的地层中，被海水覆盖，难度比陆地大。探寻海底油气资源要经过地质调查、地球物理勘探、钻探等几个阶段。而地球物理勘探方法是探寻海底石油的主要方法。第二十七页，共77页。一)对海区进行广泛地质调查在沿岸地质构造调查分析的基础上，用回声测深仪或航空照片的资料研究海底地形特点，或派潜水员采集岩样。地质调查的主要方式为路线调查和面积调查路线调查：是在未经调查的海区布设几条线而进行的调查。面积调查：是按任务规定的成图比例尺，在调查海区布设一定间距的测网或测线而进行的调查。第二十八页，共77页。二）地球物理勘探对海区进行广泛调查后，对重点地区进行海上勘探，圈出盆地范围，了解地质层厚、岩性、构造等状况。海上石油物理勘探：为应用物理学原理研究海底的地质构造、寻找海底油气田和某些海底沉积矿床的方法。最常用的方法由种：重力、磁力和地震勘探。地震勘探最重要。1、地震勘探：分反射和折射两种方法，反射是最基本，最常用方法。利用同一地震波在不同的地层中反射波不同，判断地层岩性。人工地震波产生：水中炸药爆炸、压缩空气或电火花瞬间释放大量能量形成。（地震波遇到不同的物质，不同的地层、不同构造，而产生个类反射波，通过调查船后的换能接受器接受反射回来的不同信号经计算机处理绘制出各种地质构造图）第二十九页，共77页。

2、重力勘探：利用重力仪和纽称等精密重力测量仪器，探测地壳中各种岩体和矿体密度差异引起的重力变化，进而了解矿体的分布情况和地质构造的一种方法。（不同地方由于组成岩石密度不同、埋藏深浅不同、地质构造不同，重力也不同）

3、磁力勘探：通过在调查船后或飞机后拖者磁力仪器来进行测量的，分航空磁测和海洋磁测。（局部地区的岩层和矿体能引起磁场的异常变化）。以上3种方法通常互相配合，取长补短，但以地震探测为主。到2010年人占勘探工作的70—90%。

在地震勘探中，高分辨率、三维地震成像系统和多波段等新探测方法占主导地位。第三十页，共77页。此外，航空探测方法也将出现。电法勘探也有很大前景（测定岩石和矿石的电性差异来研究地质构造和找矿床的方法）。三）钻探：最直接方法。地质指路，物探先行，钻探验证。第三十一页，共77页。

据日本共同新闻社报道，围绕日中两国存在争执的东海油气田的开采问题，日本九州经济产业局局长松井哲夫在8月9日的记者会上宣布，被授予试开采权的帝国石油公司已经交付了约1000万日元的执照登记税，全部办妥了试开采权相关的各种手续。7月14日，日本政府不顾中国方面的强烈反对，公然授予日本帝国石油公司对东海“中间线”以东油气田的试采权，3个开采区域总面积约400平方公里。鉴于国际舆论和安全等因素，帝国石油公司曾表示，他们不会立即到该区域开采。该公司8月9日办妥试开采手续后，下一阶段的工作将是提出详细的试采掘施工方案，进入试开采准备阶段。第三十二页，共77页。第三节海洋石油钻井装备

为了使海上钻井装置保持平稳，必须在海底建造高于海平面的工作台-----海洋平台。

海洋平台是在海洋上进行作业的场所，是进行海上钻井和海上采油作业的一种海洋工程结构。可分为钻井平台和生产平台两大类。钻井平台设有钻井设备。生产平台上设有采油设备。平台与海底井口之间都有立管相通。平台高于水面，可避风浪冲击，形式有三边形、四边形或多边形，有上下两层甲板或单层甲板，供安装和储存钻静与采油的设备用。早期进行海上钻探与开采石油时，钻井多设在岸上，倾斜向海底钻探。适合于浅海区。

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目前海洋石油平台建设发展的趋势可概括为：作业水深有浅入深；离岸距离由远而近；经风浪由大到小；由固定式发展为移动式。固定式只能适用于浅水区域，且限于一个地点。目前固定平台已达100米。多做采油平台。移动式钻井装置具有既保证钻井的平稳性，又具有移动和适应各种水深的特点。

第三十四页，共77页。一、固定式钻井平台为最早使用的钻井和采油的装置。既可钻井又可采油，可分为栈桥式、带附属船式和自载式。1、栈桥式固定平台最早出现，离岸不远，水较浅，用达入海底的桩支撑平台，通过栈桥与海岸相连。2、带附属船式平台是将最少量的钻井设备架在平台上，其他设备和生活区在船上。3、自载式平台是将所有钻井设备全部安装在平台上，平台大，有的底部设储油罐。因为固定式平台造价高，可达上亿美圆，又不能移动再用，目前很少用。第三十五页，共77页。

二、活动式钻井平台这种平台既可保证钻井平稳，又可钻井后移动适应各种水深的特点。1950年出现，发展快。分四种类型

一）座底式钻井平台：是早期在浅水区作业的平台。平台分本体和下体，有立柱连接。平台上设置有钻井设备、工作场所、储藏和生活舱等。钻井时在下体中灌水使其下沉，本体高于水面。移动时下体排水上浮，提供浮力。工作水深10—25米。太水深增加，移动时重心约高，不稳，易发生事故。目前浅水采用。深水采用自升式。第三十六页，共77页。二）自升式钻井平台：由平台甲板和桩腿组成。在桩腿和甲板之间有升降机构可使两者相对移动。钻井时，桩腿下降支撑于海底，平台沿桩腿上升，托出水面。移动时平台下降浮于水面，桩腿拔起尽量上升减小移动阻力。桩腿长度有限，最大深度100米。桩腿多3—4根，下有桩靴或垫子。一般分上下两层。其特点是钢材少，造价低，适应力强。但缺点是在移动时，桩腿升的高重心高稳定、抗风差；到新井位时遇到风浪容易段腿；容易拔不出腿。目前占45%。第三十七页，共77页。自升式钻井平台第三十八页，共77页。自升式钻井平台第三十九页，共77页。

三）半潜式钻井平台大部分浮体沉于水下的钻井平台。由平台甲板、立柱、下体（沉箱）组成。平台甲板供钻井工作，有钻井设器材及人员舱等。下体提供浮力或支撑。依靠底部抛锚的可以在水深30—300处工作；而依靠动力装置稳定的可在600米的水域作业。半潜式钻井平台在深水作业时需要定位设备，一般为锚泊定位系统。在水深超过300—500米时，需要采用动力定位或深水锚泊定位系统。第四十页，共77页。四）钻井船是设有钻井设备，能在水面上钻井和移动位置的船，也属于移动式钻井装置。缺点是稳定性差，作业效率低。为了提高稳定性，设计了双体船，中心抛锚式和舷外浮体等形式。特点：船身阻力小，移动方便，机动性好，作业深度大。第四十一页，共77页。第四十二页，共77页。第四十三页，共77页。“南海六号”半潜式海上石油钻井平台

第四十四页，共77页。第四十五页，共77页。被飓风“卡特里娜”吹离工作海域的“大洋沃里克”号石油钻井平台搁浅在亚拉巴马州的多芬岛水域。根据美国石油美国石油业协会公布的统计数据，飓风“卡特里娜”破坏或者移动了58座位于墨西哥湾的石油生产平台和钻井平台，其中30座钻井平台和石油开采平台已失去了联系。第四十六页，共77页。第四节

钻井技术及发展动向

一、钻井技术一）钻井方法：钻井是地质勘探和矿床开发的一个重要环节。钻好的井对石油、天然气来说是沟通油、气层至地面形成油气生产的唯一通道，也是人们对油、气藏进行观察和施加影响的唯一通道。根据岩石破碎方式和所用工具类型有以下几种方法。第四十七页，共77页。1、顿钻

：

用钢丝绳把顿钻钻头送到井底，由动力机驱动游梁机构，使游梁一端上下运动，并带动钢丝绳和钻头产生上下冲击作用。破碎岩石,（又称冲击钻），是一种古老的钻井方法。顿钻钻机的天车台有3个滑轮，各通过一根钢丝绳,用来下套管、捞砂和起、下钻具用顿钻钻井，钻进和捞砂必须相间进行顿钻钻速慢，效率低，不能适应井深日益增加和复杂地层的钻探要求，逐渐被旋转钻代替。但它有设备简单，成本低,不污染油层等优点,可用于一些浅的低压油、气井，漏失井等。所以在美国等国家仍有一定数量的油、气井用顿钻法钻井，中国陕北延安地区油井和四川自流井地区的盐井，绝大多数是用顿钻法打成的。

（见图）第四十八页，共77页。第四十九页，共77页。2、旋转钻：

利用钻头旋转时产生的切削或研磨作用破碎岩石。是当前最通用的钻井方法（见图）。1901年美国首先使用。中国于30年代中期开始使用，它比顿钻钻速快，并能处理井塌、井喷等复杂情况，按动力传递方式不同，分转盘钻和井下动力钻两种1）转盘钻

：在钻台的井口处装有转盘，转盘中心旋转部分有方孔，钻柱最上端的方钻杆穿过该方孔，方钻杆下接钻柱和钻头。动力机驱动转盘时带动钻柱和钻头一起旋转，破碎岩石，井眼随钻柱不断加长而加深，岩屑随循环泥浆返至地面。

第五十页，共77页。2）井下动力钻

：

利用井下动力钻具带动钻头破碎岩石。特点是钻进时钻柱不转动，磨损小、使用寿命长、特别适于打定向井。井下动力钻有涡轮钻、螺杆钻、电动钻具等。前两种靠高压泥浆驱动，后一种是用电驱动。30年代初苏联首先使用涡轮钻钻井，中国从50年代起先后使用涡轮钻和螺杆钻，主要用于钻定向井。电动钻需要特殊的带电缆的钻柱，尚未大量使用。

第五十一页，共77页。第五十二页，共77页。二）定向钻井

定向井

就是使井身沿着预先设计的井斜和方位钻达目的层的钻井方法。第五十三页，共77页。二、发展动向一）钻井计算机仿真技术钻井仿真技术主要内容：井深、定向井、丛式井、水平井及大移位延伸井的钻进过程仿真；钻井地面设备仿真；钻井液、钻井液性能分析处理仿真；固井、完井的仿真；钻井定额数据库仿真。二）水平钻井技术

第五十四页，共77页。

三）超深井石油钻机将投入使用，钻井水深增加钻井水深为钻井平台或钻井船能够钻井的最大深度，取决于钻井设备能力的大小和所储备的钻井器材的多少。钻井技术的衡量指标是深水钻井数和最大水深。国外指的是水深超过183米的钻井。1965年钻了第一口深水井，水深193米，1988年已达104口，最深2546米第五十五页，共77页。第五十六页，共77页。第五节采油平台与采油工艺

一、采油平台又称为生产平台，为专门从事海上油、气等生产性的开采、处理、贮存、监控、测量等作业的平台。有的是单个平台，也有把几个不同用途的平台用引桥相连，组成石油生产基地。

现在各国主要使用的开采装置有：固定式采油平台、张力腿平台、牵索塔平台、浮式采油系统、海底采油装置和人工岛屿。

第五十七页，共77页。一）固定式采油平台：固定在海上为油﹑气开采服务的长久性结构物﹐安装就位后不再搬动。1947年﹐出现世界上第一座钢质固定平台后﹐发展很快。70年代﹐在美国路易斯安那州墨西哥湾水深312m处建成了当时世界上最大的钢质固定平台﹐总高达368m。是目前开采海洋石油最常用的采油装置，又分为桩基式和重力式两种。

第五十八页，共77页。1、钢导管架桩基平台：由钢质樁﹑导管架和甲板组成。导管架先在路上预制﹐浮运或用船拖运到安裝地點就位﹐然後打樁將导管架固定﹐导管架頂部安裝甲板﹐所有设备都安裝在甲板上。可用來钻生产井和采油。这种平台的优点是井口安裝在平台甲板上﹐钻井和采油作业在平台上进行﹐工艺简单﹐操作安全方便﹐是最为常用的一种类型。缺点：该平台使用钢材量，造价高，海水腐蚀也是个问题。优点：重量轻，建造速度快。多用于开采大中型油田。最大深度达300米。第五十九页，共77页。

2、重力式混凝土平台为钢筋混凝土结构﹐靠自重固定在海底。上部为甲板﹐安装钻进﹑采油设备﹑生活设施并有直升飞机降落场﹔底部位储油舱﹐经处理的原油储入仓內﹐再用油轮或海底管道运走﹔中间为支持腿柱这种平台适用于海底平坦﹑土壤承载力较高的海域。平台先在船內浇注至一定高度﹐然後起浮﹐拖至深水港区继续浇注到預定高度﹐完成后﹐再进行整体內部安裝。整体裝上甲板部分後﹐靠自身浮力由拖轮拖至预定地点﹐往储油仓灌水下沉至海底。与樁基式钢平台相比﹐第六十页，共77页。优点是﹕1）海上施工期短﹐适用于施工季节短的海域﹔2）防腐蚀性能好﹐维修费用低﹐使用寿命长﹔3）具有钻井﹑采油﹑储油﹑输油的能力﹐形成海上油田生产的独立单位。缺點是﹕1）土力学的未知数比樁基平台多﹐地基处理难以检查﹔2）钢筋用量与钢平台不相上下；3）制造场地受限制﹐成本高。塔索式平台和張力腿式平台是两种新型平台﹐理论上可适用于600m以上水深﹐已进入中间试验阶段﹐但尚未投入使用。第六十一页，共77页。第六十二页，共77页。二）浮式采油系统使用浮于水面的船或半潜式平台以代替固定式平台的采油方式。这种方式可以节省设计、建造、安装固定式采油平台所需要的大量时间而提早采油和提早回收投资。由井口装置、采油分离装置、隔水装置和系泊系统等组成，具有可移动，并适宜深海开采的优点。近年来这种开采装置发展快。墨西哥湾最浅的“西雅图斯卢”油田水深311米。现最深为2120米。第六十三页，共77页。三）张力腿平台张力腿型平台是美国大陆石油公司于１９８４年首次在北海油田使用的。该平台采用柔韧和超强度的缆绳把浮动采油装置固定在指定位置，而不是采用普通支柱支撑沉重的上部结构。张力腿型平台使用的钢材比商业平台少１／３。第六十四页，共77页。浮式生产储油轮

第六十五页，共77页。

第六十六页，共77页。四）拉索塔平台：又称“绷绳塔架”具有拉索塔，是高耸与海底的铁塔式平台，周围有缆绳固定。垂直的塔形支架支撑于海底，顶端的工作平台被托出水面。下部庄腿被固定在海底。因为截面积小，节省钢材，工作身深度在457—610米，可钻井25—40台。五）人工岛：是在海中填沙土、泥土、废料等建成的岛屿。岛屿与海岸用栈桥或堤坝相连，钻井装置安在岛上，与陆地采油完全相同。优点是安全，稳定性好，但只能在小于12米的近岸开采石油。第六十七页，共77页。六）海底采油装置现有的钻井和采油方法，成本高，技术复杂，受风浪影响大，尤其水深度超过300米是作业难度大。近年来自动控制技术的发展和潜水技术的应用，已经把整个采油系统、油气分离装置、储油装置完全置于海底的采油装置。可以避免风浪对石油作业的影响，而且成本低，建造快。1960年美国研制成功。设备安装过后在岸上或船上控制。未来的平台结构和采油工艺趋向于简化、轻小型、移动