海洋钻井工程-2(井口装置)
海洋钻井操作手册
1钻前准备 (3)1.1钻机安装 (3)1.1.1连接管线 (3)1.1.2钻台准备 (3)1.2清点材料 (3)1.2.1钻具： (3)1.2.2套管 (4)1.2.3处理剂 (4)1.2.4其它材料 (4)1.3设备试运转 (4)1.4组合钻具 (5)1.4.1清洗检查丈量钻具 (5)1.4.2钻具通径 (5)1.4.3连接钻具 (5)1.4.4连接钻头 (5)2入井管材和工具的丈量 (6)2.1钻具检查丈量要求 (6)2.2丈量工具的规定： (6)2.2.1钻具： (6)2.2.2钻井工具 (7)2.2.3套管： (11)2.2.4套管附件： (11)3工具的使用与管理 (12)3.1基本要求： (12)3.2钻台工具： (12)3.3装井口工具 (12)3.4甲板工具 (12)4各井段开钻前检查内容 (13)4.136〃井眼 (13)4.226〃井眼 (14)4.317 - 1/2 〃井眼 (15)4.412- 1/4 〃井眼 (16)4.59- 7/8 〃井眼井眼 (17)4.68 - 1/2 〃井眼井眼 (18)4.76"井眼 (19)5钻井作业 (20)5.1作业基本数据记录 (20)5.1.1基本数据 (20)5.1.2钻机安装数据： (20)5.2钻进作业 (20)5.2.1基本要求： (20)5.2.2主要岗位的职责规定： (21)5.2.3操作要求： (22)5.3起下钻作业 (23)5.3.1起钻作业： (23)5.3.2钻具组合： (25)5.3.3下钻作业 (27)5.4循环泥浆 (29)5.5测斜 (30)5.6取芯作业 (31)5.7下套管 (32)5.7.1下套管作业安全措施指南 (32)5.7.2在下套管及套管内作业注意事项 (33)5.7.3下套管前准备： (34)5.7.4通井、调整泥浆： (35)5.7.5下套管作业： (35)5.8电测 (40)5.9固井 (40)5.10装井口 (42)5.10.1作业人员职责要求 (42)5.10.2割套管,装套管头，试压工作指南 (43)5.10.3套管卡瓦安装程序 (43)5.11试压 (44)5.11.1作业人员职责要求 (44)5.11.2防喷器、阻流管汇、固井管汇、立管管汇试压程序及注意事项 (45)5.12钻水泥塞 (47)5.12.1作业人员职责要求 (47)6演习规定 (49)6.1防喷演习规定： (49)6.2其他演习规定 (49)7复杂情况 (50)7.1基本要求 (50)7.2井漏： (51)7.3井涌 (51)7.4钻具的刺漏 (53)7.5挤水泥 (54)7.6断钻具 (54)7.7打捞作业 (54)8试油作业 (58)8.1刮管作业： (58)8.2射孔作业： (59)8.3组合和起下试油管串： (59)8.4测试作业： (59)8.5其它： (60)8.6试油期间安全操作规定 (60)9弃井或保留井口 (62)9.1了解弃井或保留井口的程序： (62)9.2检查弃井或保留井口的工具是否齐全、完好： (62)9.3弃井： (62)9.4保留井口： (62)9.5甩钻具： (62)9.6弃井作业操作与注意事项 (63)10交接班要求 (64)1钻前准备1.1钻机安装1.1.1连接管线井架安装到位，连接好以下管线：2根泥浆高压水龙带，2根固井管线，1根灌泥浆管线，泥浆返出管线弯头，另外还有海水，淡水管线，蒸汽管线。
海洋钻井工程-2(井口装置)
井口盘是第一个
被安放在海底的圆饼
形部件。中心开孔，
孔内有与送入钻具配
合的“J”槽。用于确 定井位，并固定水下
井口。
13
海洋钻井工程 井口盘上一般有两条临时
导引绳。
在平台上，将井口盘与其 送入工具连接，送入工具上接
钻柱，不断接长钻柱就可将井 口盘下放到海底，倒转钻柱可 退出送入工具，并起出钻柱。 井口盘依靠巨大的重量固定在 海底，这就确定了海底井口的 位置。
15
导引架安装过程
海洋钻井工程 永久导引绳的一端固定在导引 柱上，另一端固定在平台上。 由于平台随海水运动有上下升
沉运动，所以导引绳将忽紧忽松。 松弛时显然起不到导引作用，张力 太大，又有可能将张紧绳拉断。所 以需要有恒张力装置来张紧导引绳。 导引绳也是利用气液弹簧原理提供 恒张力的。导引绳通过复滑轮系统 缩短气液弹簧的液缸活塞行程。
中，引导防喷器系统
准确地下放并与导引 系统上快速连接器连 接。
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防喷器系统
海洋钻井工程
防喷器系统的控制操作通常是用电力、气动和
液压系统组成。液压管线汇集起来形成“管束”，
捆绑在防喷器框架上，引向平台的软管绞车上。液
压能量由平台上的储能器提供。平台上的控制部分，
一般有电动和气动控制系统。电动控制简单、迅速， 所以一般情况下尽可能使用电动控制。在发生井喷 的情况下，不允许使用电的时候，就要使用气动控 制系统。
成。内管可在外管内轴 向滑动，从而补偿钻井
平台的升沉运动。一般
长约 15 ~ 16m 。伸缩行 程10m 。根据我国沿海 的潮差及波高情况，行 程以长 14m 为宜。
28
海洋钻井工程
隔水管： 隔水管系统的主体，使用16-24英寸直 径的钢管做成，单根长度一般为15-16米， 两端有公母接头。单根之间依靠公母接头
QHS 海上钻井作业井控规范
2.3 油水井的井控系统额定工作压力不应低于最大地层孔隙压力，气井井控系统的额定工作压力不应低 于最大地层孔隙压力的 1.2 倍，用于探井的井控系统额定工作压力不应低于 70 MPa。 2.4 探井的表层和技术套管固井后，钻入新地层应进行地层漏失压力试验或地层完整性压力试验。 2.5 深井、高温高压井、气井和大位移井的尾管悬挂器结构应具有可回接套管的功能，尾管悬挂器结构 宜带有封隔器。 2.6 封固气层井段的水泥浆应具有防气窜功能。 2.7 在钻柱下端接近钻头位置安装钻具止回阀，高压井还应安装一个投入式止回阀接头。 2.8 应在钻台备有钻杆内防喷器、应急下钻的变扣接头、下油气层套管作业时的循环接头。 2.9 顶驱中心管或方钻杆下方应安装旋塞阀。 2.10 钻具内防喷工具、溢流监测仪器仪表、气体监测仪、钻井液处理及灌注装置、防毒呼吸器的配备 应满足井控要求。 2.11 打开储层前，钻井平台上加重材料的储备量应满足该井段 1.5 倍井筒容积钻井液密度提高至少 0.20 g/cm3 的需要；常压井加重材料储备量不少于 80 t，高压气井加重材料储备量不少于 150 t。 2.12 应评估油气层压力和可能存在的漏喷情况，应在平台储存堵漏材料。 2.13 含有硫化氢的气井，应储备和使用除硫剂以及提高 PH 值的碱性材料。 2.14 在已生产油气田钻井，应了解油气田注水、注气（汽）井分布及注水、注气（汽）情况，分层动 态压力数据。钻开油气层之前，同层生产井应提前 15 日停注、泄压和停产，直到相应层位套管固井候凝 完为止。 2.15 高温高压井现场应配置高温高压钻井液实验仪器。 2.16 深水钻井应进行溢流允许量计算，以 0.12 g/cm3 井涌强度为基础的溢流允许量宜大于 4 m3，否则 应调整井身结构。
海洋石油钻井设备精讲
随着技术的不断进步和应用需求的不断提高，深海钻井技术将向更深的海洋环境、更高的 技术难度和更广泛的应用领域发展，为海洋资源的开发和利用提供更加可靠和高效的技术 支持。
06 案例分析
案例一：某石油公司钻井设备事故分析
事故描述
某石油公司在钻井作业过程中，由于设备故障引发了火灾，导致 人员伤亡和设备严重损坏。
钻头
钻头是直接接触地层并破 碎岩石的部件，有多种类 型，如刮刀钻头、牙轮钻 头和金刚石钻头等。
动力系统
发电机
为钻井设备提供电力，通 常由柴油或燃气驱动。
齿轮箱
将发动机的动力传递给钻 机，通过改变传动比来适 应不同的钻井需求。
液压系统
利用液压能来驱动钻机的 各个动作，如旋转、提升 和下放等。
泥浆循环系统
启动前检查
在启动海洋石油钻井设备前，应进行全面的检查 ，包括机械部件、电气系统、液压系统等，确保 设备处于良好的工作状态。
安全操作
操作人员应接受专业培训，熟悉设备操作规程， 严格按照操作规程进行操作，避免发生安全事故 。
停机与保养
在设备停机期间，应进行必要的保养和维护，如 清洁、润滑、检查等，以保持设备良好的工作状 态。
循环泵
将钻井液循环至钻头和环空，冷却钻头并携带岩 屑返回地面。
防喷器系统
防喷器组
由多个阀门组成，用于控制和封闭井口以防止 井喷事故发生。
控制盘
控制防喷器的开启和关闭，通过液压或气动方 式进行操作。
安全阀
在紧急情况下自动关闭防喷器，以防止事故扩大。
03 海洋石油钻井设备操作与 维护
操作规程
1 2 3
自动化钻井技术是利用自动控制系统和智能化设备，实现 钻井作业的自动化和智能化，提高钻井效率和安全性。
钻完井工艺流程
井身结构的设计，是钻井设计的关键内容，必须遵循的 是：
钻井设计的基本原则
保证压力平衡，不出现喷漏同在一裸眼中。 压差不要过大，以免发生压差卡钻。 封固易漏、易垮塌、易缩径和易卡钻的井段。 探井的套管预留。 多层套管程序。
高压气井，套管下在高压油气层顶部，古潜山下在风化壳顶 部。浅层气顶部
张力系统
防喷器运送设备 阻流管汇及控制台
防喷器组的组成 从下至上的排列：
井口连接器
下双联闸板防喷器 上双联闸板防喷器 下万能防喷器 事故安全阀：安装在闸板防喷器的侧出口 防喷器组框架
以上组成，称为BOP STACK（防喷器组－避台风时，留 在海底）
防喷器组的组成
•
如果预测有浅层气，则需要钻17-1/2"领眼。
水下与地面井口装置
钻井程序
17-1/2"井眼与13-3/8"套管段作业（三开）
组合钻具钻水泥塞，钻出浮鞋后5-10米，做地漏试验。 17-1/2”井眼钻具组合：17-1/2"BIT+8"DC1+STB+8"DC2+STB +8"DC6 +8"(F/J+JAR)+SUB+5"HWDP17
平台就位设计 井身结构设计
钻井设计内容
钻井作业程序 弃井作业程序 特殊作业程序 钻井风险分析 应急计划 作业进度计划
防喷器和井口系统
套管柱设计 固井设计
钻井液设计
海洋石油钻井工艺
海洋石油工程钻井工艺工程海洋钻井前先将钻井机械装在定位于海中的平台，钻井工艺基本上与陆地钻井相同。
但由于钻井装置和海底井口之间存在着不断动荡的海水，因此海上钻井具有特殊性。
一钻井平台的选择钻井平台主要分为活动式平台，固定式平台，半固定的张力腿式平台，拉索塔式平台其主要依据是水深，海底地质条件，海洋环境，钻井类型，后勤运输条件等活动式平台，由于机动性能好,故一般均用于钻井。
坐底式平台特别适合于浅海(10米左右及岸边的潮间区)油田的钻井和采油工作。
自升式平台和半潜式平台主要是供钻井之用，当油田的规模很小而又不宜设置固定式平台时，也可做采油用。
活动式平台整体稳定性较差，对地基及环境条件有一定的要求。
固定式平台整体稳定性好，刚度较大，受季节和气候的影响较小,抗风暴的能力强。
缺点是机动性能差,一经下沉定位固定，则较难移位重复使用。
桩基平台属钻井、采油平台,工作水深一般在十余米到200米的范围内（个别平台超过300米）,是目前世界上使用最多的一种平台。
从设计理论和建造技术来衡量，它都是一种最成熟和最通用的平台型式。
钢筋混凝土重力式平台是70年代初开始发展起来的一种新型平台结构，目前主要用于欧洲的北海油田。
这种平台具有钻井、采油、储油等多种功能，水深在200米以内均可采用，最佳水深为100～150米。
半固定的张力腿式平台及拉索塔式平台是两种适合于大深度海域（200米以上）的平台结构。
是近年来发展起来的新结构型式，具有明显的优点。
但仍处于研究试制的阶段。
活动式平台，由于机动性能好,故一般均用于钻井。
坐底式平台特别适合于浅海(10米左右及岸边的潮间区)油田的钻井和采油工作。
自升式平台和半潜式平台主要是供钻井之用，当油田的规模很小而又不宜设置固定式平台时，也可做采油用。
活动式平台整体稳定性较差，对地基及环境条件有一定的要求。
固定式平台整体稳定性好，刚度较大，受季节和气候的影响较小,抗风暴的能力强。
缺点是机动性能差,一经下沉定位固定，则较难移位重复使用。
井控装备的组成
渤海钻探工程有限公司
渤海钻探工程有限公司
渤海钻探工程有限公司
液 控 管 汇 注 意 事 项
渤海钻探工程有限公司
节流控制箱
检查内容
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四、钻具内的防喷工具
方钻杆上下旋塞 浮阀 防喷单根
应急旋塞
钻进 二开 起下钻铤 起下钻杆
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通过液气分离器分离出污染 气体，利用自动点火装置来 点火
燃烧管线长不小
防
于50米，直径不
回
小于∮203mm，
火
每隔20 30m用
基敦固定
渤海钻探工程有限公司
远程遥控点火装置
渤海钻探工程有限公司
总结回顾
司
控 台
节
控 台
检 测
压井
井口 装置
节流
远
液 气
控
分
离
台
渤海钻探工程有限公司
渤海钻探工程有限公司
井控装备组成
渤海钻探工程有限公司
井喷
渤海钻探工程有限公司
井控设备总汇
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目录
一、井口装置 二、节流、压井管汇 三、控制系统 四、钻具内防喷工具 五、监测及报警装置 六、钻井液气体分离器、除气器、点火装置 七、总结回顾
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一、井口装置
井口的部件自 下而上的顺次 为：套管头、 四通、双闸板 防喷器、环形 防喷器、防溢 管
关井状态
起下钻作业 通过18°钻杆
注意 事项
× 环形防喷器
长期关井
缓慢活动钻具 不允许转动
油压 8.5--10.5MPa
范围内
海洋钻井手册(下册)
十、试油记录 第五节 钻井工程完井总结和有关图表 一、钻井工程完井总结 二、自升式平台历次开钻井口装置 三、泥线悬挂器相关位置示意图 四、水下底盘示意图 五、保留井口 六、井身结构图 七、弃井示意图 第六节 钻井工程费用分析 一、钻井工程费用对比 二、钻井成本分析 第七节 工作评价 一、对后勤基地生产组织管理协调方面的评价 二、对后勤保障工作的评价和建议 三、对承包商的评价 附件 大事纪要 附件一 钻井工程完井报告填写说明 附件二 钻井统计指标的解释 附件三 钻井工程完井报告的填报要求 第十七章 钻井技术政策 第一节 前言 第二节 总则 第三节 钻井工程设计 第四节 材料和技术服务 第五节 钻前准备 第六节 开钻之前 第七节 安全设施 第八节 井控设备 第九节 钻开油气层的安全规定 第十节 井眼轨迹控制 第十一节 钻井液 第十二节 套管作业
四、LM型可退卡瓦打捞矛 五、磁力打捞器和反循环磁力打捞器 六、一把抓和反循环一把抓 七、反循环打捞蓝和反循环强磁打捞蓝 八、磨鞋 九、铅印 十、倒扣器 十一、反扣倒扣捞矛 十二、反扣倒扣捞筒 十三、反扣倒扣接头 十四、倒扣套铣矛 十五、防掉套铣矛 十六、波文机械式管子内割刀 十七、三州机械式管子外割刀 十八、铣鞋 十九、铣管 二十、套管磨铣工具 二十一、安全接头 二十二、液压加速器 二十三、波文套管涨管器 二十四、波文铅封套管补接管（套管补丁） 第三节 复杂地层钻井技术 一、漏、塌、卡、喷复杂地层钻井技术 二、岩盐、石膏层地层钻井技术 参考文献
附件二 海上井喷失控的应急程序 参考文献
第九章 定项井和水平井钻井技术
第一节 定向井井身参数和应用 一、定向井的剖面类型和应用 二、定向井井身参数 三、狗腿严重度 四、测斜计算的主要方法 第二节 定向井剖面设计 一、设计资料 二、设计原则 三、剖面设计中应该考虑的问题 四、剖面设计 第三节 井眼轨迹控制方法 一、定向造斜阶段 二、转盘钻增斜井段 三、稳斜井段 四、降斜井段 五、扭方位 六、长曲率大斜度井技术 七、救险井设计和施工要点 第四节 定向井专用工具 一、井下马达 二、弯接头 三、非磁钻铤 四、稳定器 五、键槽破坏器 六、旁通接头、高压循环头 七、导向钻井系统 八、井下可调扶正器 第五节 测量仪器 一、单点测斜仪 二、电子多点测斜仪
海洋钻井装置与工艺(3海洋钻井工艺)
• 在水泥凝固后，再次开钻 前，先用专用下入工具下 入抗磨补心。抗磨补心是 用来保护套管头内部锥面 免受钻进时钻头、钻柱的 碰撞而造成损坏。
抗磨补心
第四步，钻下一层技术套管井眼
• 技术套管的层数也是根据地层压力和地层破裂压力 梯度来决定，只是在各层套管结构和尺寸上，要精 心设计。
• 因为井身结构一旦选定，各层套管的附属设备（如 套管头、抗磨补心、密封总成等）和下入工具都是 配套使用，各尺寸间不能减少和超越。
• 永久导向架上的导引绳一端固定于导向架 上，另一端将在平台上被恒张力的导引绳 张紧。不论平台如何升沉，导引绳总是处 于张紧状态。
9
第二步是钻26英寸直径井眼
• 第二步是钻26英寸直径井眼，下20英寸直 径套管。这层套管的作用是用来封隔海底 胶结性很差的地层，通常下至泥线以下大 约300米。
• 在钻20英寸直径套管的井眼时，要求使用 隔水管和一套分离器。用钻井液或海水钻 井，但钻井液或海水必须返到平台上，这 样做的目的是防止万一碰到浅气层时，可 以对其实施控制。
10
• 如果表层段有浅气层，则较为复杂。由于此时还 没有表层套管，所以无法安装防喷器系统，钻进 浅气层是在没有防喷器情况下进行，具有一定的 危险性。
• 所以必须要有隔水管系统，能够进行循环，将地 层流体有控制地引导到平台上进行处理。在隔水 管的顶部要安装“旋转防喷器”，实际上是一个 可进行边喷边转的防喷器。
12
• 在等待水泥凝固期间，组装并连 接好水下防喷器组（BOP）和隔 水导管下入并连接到套管头上。
• 下入过程中，切记将连接在隔水 管柱上的防喷器不应该关闭，这 与常规下套管（陆上）时向套管 柱里灌泥浆的原理相似。
海底
第三步，钻l7 1/2英寸直径的井眼
第二章海洋钻完工艺系统
41
完井技术
● 完井：从钻开生产层、下油层套管、注水泥固井、射
孔到试采等一系列生产过程的总称。
● 完井工程包括的内容：
（1）钻开生产层：钻井完井液设计、平衡压力钻井 （2）完井井底结构设计和完井方法选择 （3）安装井底：包括下套管固井或下入筛管、割缝衬管 （4） 连通井眼与产层（射孔、裸眼等） （5）防砂措施 （6）安装井口，完井测试
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自升式钻井平台导管架方式钻井 涠洲12-1油田B平台
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自升式钻井平台导管架方式钻井 东方1-1气田
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复位到采油井钻井
NH4 & W121A
NH4 & W121B
NH4 & W114B
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半潜式钻井平台预钻井
安 装 钻 井 基 盘
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修井机+支持船井 钻井
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第二章 海洋钻完井工艺系统
钻穿油、气层之后， 下油层套管至油、气 层底部固井。然后再 用专门的射孔器在油 、气层部位射孔，射 穿套管和水泥环并进 入地层一定深度，油 、气通过这些孔道进 入井内。
或下入尾管后射孔。
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射孔完井法示意图
尾管射孔完井法示意图
完井技术
三、完井井底结构和完井方法
（二）射孔完井法
● 主要优点：
（1）能有效地封隔不同压力的油、气、水层，消除互相干扰。可以进行分层测试、 分层开采、分层注水等作业。
优点：
可以确保油层套管下在油、气层顶部。
缺点：
（1）泥浆对油气层的浸泡时间长，易损害 油气层；
（2）同时也会受到水泥浆对油气层的损害 ，如油气层压力大时固井质量也不易保证。 这种完井法一般是在地层情况掌握不够的探 区采用。
井口装置介绍
高低压开关旁 通选择开关
井口控制盘
地面安全阀、井下安全 阀、放气阀液压压力
高低压开关旁 通选择开关
井口控制盘
地面安全阀、井下安全 阀、放气阀开关状态
安全阀放气阀
关闭开关
采油树油管头
采油 采油树油管头顶丝 树
采油树
井下安全阀作用
• 主要作用是当地面发生火灾或应急情况下关闭 井下的油、气源。 • 井下安全阀一般安装在地下100至150米的油管 下。 • 地面安全阀是利用远程动力源（液压）控制系 统的开关，控制阀门的驱动装置，带动驱动杆 使阀板和阀座通孔的位置发生变化，用来切断 和导通阀门的通道，进而控制通道内的石油、 天然气可流动介质的截至和导通 ； • 控制由平台ESD控制系统或现场控制面板手动 开关来控制；
10.69 9.83
6 3 0 2.8
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1999年原油总产量56.2869万吨
清腊阀
翼阀
平台采油树
主阀
采油树
15
清腊阀
平台采油树 油嘴
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12 9 7.967.96 8.65 8.15 8.28 7.47 7.96 7.88
油口压力表
油嘴刻度盘
采油树
油嘴组成和作用
• 油嘴是安装在采油树上的节流阀，主体 由油嘴刻度盘、油嘴开关手轮、油嘴心 • 油嘴作用：用来控制单井产量，方便油 井日常的管理和工作制度的调整。
谢 谢！
•
•
简况
所谓采油树
海上钻井工艺技术课件
– 隔水管系统：
» 作用：隔离海水；形成泥浆循环通道；
» 包括：隔水管；伸缩隔水管；挠曲接头及球接头； 张紧绳及张紧系统；
– 快速连接器：
» 快速连接和拆卸上述三部分。
1.1 海上钻井井口装置
• 水下井口装置—导引系 统
– 井口盘用水泥浇铸成钢 骨水泥结构；
– 送入井口盘应该有临时 导引绳；
– 用临时导引绳将导引架 及导管送入并座位；
1.2 海上套管程序
• 导管井段的施工—浮动式 平台（常规法） – 第二步：钻孔。
» 依靠临时导引绳下钻， 使钻头准确进入井口盘； 钻柱上带伸缩钻杆；
» 用海水“有进无出”法 钻出36“的井眼；钻完 后立即用高粘度泥浆替 入。防止海水浸泡井眼 垮塌。
» 起钻。
导向臂
1.2 海上套管程序
• 导管井段的施工—浮动式平台 （常规法）
第一章 海上钻井工艺技术
1.1 海上钻井井口装置 1.2 海上套管程序 1.3 海上井控技术 1.4 海上固井技术 1.5 海上泥浆技术 1.6 海上完井与测试 1.7 双梯度钻井介绍
1.2 海上套管程序
• 海上套管程序的系列化
– 由于井口装置的防喷器体积很大，一般一个平台只 搞一套防喷器组。每个钻井平台根据自己的特点， 选定一套适应防喷器组的套管程序，以后就基本上 不再改变。
» 对油层的损害； » 造成巨大的资金损失。
海洋石油钻采装备与结构 第二章 海洋采油装备与结构
第二章海洋采油装备与结构第一节海上采油平台及水下采油装备海洋采油装备与海上油气集输的方式有关。
一般离岸较远的低产小油田，常将油、气分离处理后，送至油轮上运走，叫做全海式。
对于离岸较远的高产油田常通过短距离海底管线将油、气集中到采油平台，分离处理后再经海底管线送至岸上进行储运，叫做半海半陆式。
离岸较近的油田即可采用一井专线或多井一线直接通过海底管线将油、气混输到岸上进行分离及储运，叫做全陆式。
此外，近年来在深海还发展了水下采油装备。
下面分别介绍海上采油平台与水下采油装备。
一、海上采油平台（一）海上采油方式的分类1．浅海采油水深在70m以内，一般采用采油平台采油。
可分下列几种情况：（l）3～5口井的采油平台在平台上进行油气的计量，然后将油、气、水通过海底管线混输至岸上。
（2）多井（可供18口井用）的采油平台，平台上有油气分离及脱水等装置，待去气去水以后，将原油用泵通过海底管线输送到岸上。
这种平台可兼供钻生产井用。
2．深海采油水深在100m以上即需采用海底井口（水下井口），并使用一系列水下采油装备来采油，叫做水下采油法。
一般在较深水中也可采用钢管在海底集油，然后再用软管连接到海上的浮动分离储油装置上。
例如常用的单点系泊装置即使用高100m以上，直径约10m的圆柱型浮筒，上端与油气分离、储油装置连接，底部用软管连接海底集油管线。
它既能固定于一个位置上，又能随风浪摇摆。
浮筒上装有漂浮软管和尼龙系缆，还有操纵软管及系绳用的滚筒和动力转盘，通过软管用泵向油轮装油。
油轮保持迎风可绕浮筒360º旋转。
水面处浮筒周围有碰垫，以防船碰伤。
浮筒上有直升飞机坪和供应维修用的房舍，如图2－1所示。
也可在海底建立水下油罐，储存原油。
油罐是一个顶部为圆弧形的圆柱体。
用管道把压缩空气压入圆柱体内，将油罐拖运到装设地点，然后再利用压缩空气和一个临时补偿装置使罐从海面沉到海底。
图2－1 单点系泊装置（二）海上采油平台的类型海上采油平台依其制造材料分有钢质及混凝土平台，按其特点来分又有桩基式、重力式和混合式三种。
井控装备的组成
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点火装置
电子打火装置
通过液气分离器分离出污染 气体，利用自动点火装置来 点火
防 回 火
燃烧管线长不小 于50米，直径不 小于∮203mm， 每隔20 30m用 基敦固定
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远程遥控点火装置
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总结回顾
司 控 台
节 控 台
检 测
压井
井口 装置
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防喷单根
返回
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五、监测装置
液面报警器
循环罐液面监测装置 （刻度线、浮子）
循环罐液面报警装 置（气喇叭）
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流量指示器
钻 进 过 程 中 的 检 测 仪 器
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五、钻井液气体分离器、除气装置、点火装置
真空除气器
液 气 分 离 器
起下钻作业 通过18°钻杆
不允许打开 环形泄压
注意 事项
环形防喷器 长期关井
缓慢活动钻具 不允许转动 油压 8.5--10.5MPa 范围内
×
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二、压井、节流管汇
压井管汇
1、向井内泵入 重钻井液以平衡 井底压力 2、直接放喷释放 井底压力
3、进行特殊作业， 注清水洗井或注 灭火剂等
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二、压井、节流管汇
节流管汇
1、控制套压、维持井 内压力，避免溢流和 井喷的发生
2、通过节流阀泄压以 实现软关井
3、喷以保护井口装 置
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节流压井管汇开关状态
返回
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三、控制系统
司控台
以司钻台为主要的 关井控制系统
第二章第三节 海上钻井装置-移动式平台
坐底式钻井平台的结构特点与组成
Ø 沉垫 它是一个浮箱结构，有很多各自独立的舱室。每个
舱室都装有供水泵和排水泵，沉垫用充水排气及排水充 气来实现平台的升降，这样就可以按工作需要来实现固 定和移动着两大功能的切换。就位时，向沉垫中注水， 平台就慢慢下降，控制各舱室的供水量可保持平台的平 衡。比如：钻井时，向浮箱中注水，就可固定于海底； 完井后，需要移动到其它地方进行钻井时，沉垫排水充 气，平台升起，以便拖航。
半潜式钻井平台的结构组成
Ø 上部平台
在计算了插入深度和做好插桩设计后，实际的插桩过程 又是较为复杂的，千变万化的。首先，海底实际的土层，并 不是均质的。这种不均质一方面表现在深度方向上，不同深 度土质的承压能力不同。虽然总的趋势是承压能力随深度增 加而增加，但经常有软硬交错，在硬壳层的下面会出现一层 软弱层。这种不均质还表现在横向上，往往出现一个平台的 几个桩腿在相同深度遇到的阻力不同，所以最后的插入深度 不同。
移动式钻井平台——半潜式
半潜式钻井平台
半潜式钻井平台,又称 “支柱稳定平台”，它是在 坐底式钻井平台的基础上发展起来的。它的结构与 坐底式基本相似，下部为一浮筒构架，上部为平 台。它与沉底式不同之处在于：它在工作时不是座 在海底，而是像船体一样漂浮在海面上。当水深较 浅时，半潜式平台的沉垫(浮箱)直接坐于海底，这 时 ， 将 它 用 作 坐 底 式 钻 井 平 台 。 当 工 作 水 深 >30m 时，平台漂浮于海水中，相当于钻井浮船。
上部平台任何时候都处在海面以上一定高度。下部浮体 在航行状态下是浮在海面上，浮体的浮力支撑着整个装置的 重量。
在钻井作业期间，下部浮体潜入海面以下一定的深度， 躲开海面上最强烈的风浪作用，只留部分立柱和上部平台在 海面以上。正是因为在工作期间半潜入海面以下这种特点， 被命名为半潜式钻井平台。这种钻井平台在水深较浅时，也 可以坐在海底进行钻井，与坐底式一样。
第四章__海洋钻井设备概述
第四章海洋钻井设备概述陆上钻井时，钻机等设备都安装在地面上的底座上；在海上钻井时，不可能将钻井设备安放在海里，因此就需要一个安放钻井设备等的场所，这个场所就是海洋钻井平台。
§4-1海上钻井平台的类型与性能一、海上钻井平台的分类（一）按运移性可分为两类：1、固定式钻井平台2、移动式钻井平台（坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、浮式钻井船、步行式、气垫式）（二）按钻井方式分可分为：1、浮动式（浮式）钻井用的平台：半潜式、浮船、张力腿式2、稳定式（稳式）钻井用的平台：固定、自升、坐底二、海上钻井平台的结构及特点1、固定式钻井平台它是从海底架起的一个高出水面的构筑物，上面铺设平台，用以放置钻井机械设备，提供钻井作业场所及工作人员生活场所。
（1）结构组成：a、导管架这是整个平台的支撑部分，是用钢管焊接而成的一个空间钢架结构。
它的制造工艺复杂，就拿两管相交处的相贯线的加工来说，一般的切割工艺都不能满足要求，必须用数控切割机床进行加工，这就需要先求出相贯线方程，输入机床的控制台，方可进行切割。
再如管节点的焊接，必须采用手工电弧焊，多层多道焊接，焊完后需进行超声波无损探伤，如发现夹渣或焊不透，必须刨掉重焊，一次返工后仍不合格，则这个管节点就得报废。
也许有人认为这样的要求太苛刻了，但这并不过分。
因为导管架大部分浸于海水中，受到海洋环境载荷的作用，很容易产生腐蚀疲劳破坏，管节点是导管架的薄弱点，这个课题在世界范围内，已进行了多年研究。
86年国家经委组织了国内一些科研机构对这个问题进行了研究，我室也有幸参与了这一科研工作，做了大量的实验研究，到目前为止，这个问题还没彻底解决。
1）管节点导管架的薄弱环节是管节点，管节点的类型有许多种，如下图所示。
由两根正交的管子构成的管节点叫做T型管节点。
如撑杆与主管以锐角相交，该连接称为Y型节点。
如果两根撑杆都在弦管的一侧，即每根撑杆的中心线与弦管的轴线形成锐角，该连接称为K 型节点。
海洋钻井手册(完整版)第02章钻前准备
第二章钻前准备一．移井架1.解除井架固定1)松开井架绷绳。
2)拔出井架底座止动销。
3)清除井架底座滑道障碍物，并在滑道上涂抹少量钻杆丝扣油。
注意：➢绷绳花杆螺栓卸下后要保养好，放入桩箱内。
➢仔细检查井架与非移动部位连接的空气管线。
➢由司钻负责安排。
2.移井架1)移井架时井架两侧有专人值班，防止井架偏移及挂管线。
2)气测平台有电工看护电缆桥，以防损伤电缆桥或挤坏电缆。
3)井架移到位且不再调节井口后液压缸收回，固定井架底座，井架底座滑道盖盖板，清理控制台卫生，爬行爪销子保养。
注意：井架发生偏斜时，要及时调正，防止撞坏甲板支撑筋板。
3.连接管线井架移至钻井位置，连接好以下管线：2根泥浆高压水龙带，2根固井管线，1根灌泥浆管线，泥浆返出管线弯头，另外还有海水，淡水管线，蒸汽管线。
注意：蒸汽管线在冬季连接，由机工负责，其它管线由钻井班负责。
4.钻台准备1)解除钻台所有固定，检查转盘地角螺丝。
2)试车，同时准备连接校正井口及开眼钻具的井口工具：A.5”DP吊卡、5”钻杆卡瓦、3＃补心；B.8”DC吊卡，钻铤提升器、8”钻铤卡瓦、安全卡瓦（11片）；C.9”DC吊卡、钻铤提升器、9”钻铤卡瓦、安全卡瓦（12片）、2＃补心&SDD大钳及相应钳头；D.26”钻头盒及钻头上卸扣器；E.各种配合接头及提丝。
3)接1柱8”DC，校正井口。
要求：➢内钳甲检查钻机保养及冷却系统。
外钳甲检查钻台压缩空气、气动绞车、旋扣钳及各种钻井工具。
架工负责检查井架滑轮、猴台、二层台指粱及小气动绞车、安全带等。
➢付钻负责钻台阻流管汇、立管管汇阀门处于正确状态，检查各泥浆管线处于正确连接。
➢付钻负责泵舱泥浆泵，泥浆管线阀门处于正确状态。
➢升船结束后，泥浆工检查固控设备，泥浆返出管线各闸门处于正确位置；检查输灰管线闸门及配浆系统；检查泥浆池搅拌机运转情况；泥浆池、散装舱的海底门打开到位，让机工开启低压压风机，检查所有气管线闸门；输入般土粉及加重材料，准备配置高粘般土浆。
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海洋钻井工程
通过球的转动来适应浮船的转动。一般允许转 动的角度是 10 度 ，许用载荷是 370t ，可与直径
406.4 ~ 609.6mm 直径的隔水管配合使用。压力平衡
式就是用海水压力或泥浆压力来平衡球接触面处所 承受的向下压力或向上拉力。海水或泥浆进人液缸 推动活塞、加压油液，送入球接触面处，既可实现 平衡，还可进行润滑。
中，引导防喷器系统
准确地下放并与导引 系统上快速连接器连 接。
25
防喷器系统
海洋钻井工程
防喷器系统的控制操作通常是用电力、气动和
液压系统组成。液压管线汇集起来形成“管束”，
捆绑在防喷器框架上，引向平台的软管绞车上。液
压能量由平台上的储能器提供。平台上的控制部分，
一般有电动和气动控制系统。电动控制简单、迅速， 所以一般情况下尽可能使用电动控制。在发生井喷 的情况下，不允许使用电的时候，就要使用气动控 制系统。
39
海洋钻井工程
40
海洋钻井工程
第二节 海洋钻井过程升沉补偿装置
一、钻柱升沉运动的补偿措施
1、增加伸缩钻杆 这种办法是在钻柱的钻铤上方加一根可伸缩的钻杆。 伸缩钻杆由内、外管组成，沿轴向可作相对运动，行程一 般为 2m 。当平台上下升沉运动时，伸缩钻杆的内管随伸 缩钻杆以上的钻柱作轴向运动，而与伸缩钻杆外管相连的 钻艇则基本不作升沉运动．因而可保持钻压恒定，同时还
恶劣。
（3）不利于特殊作业 当不压井钻井时关防喷器后，由于伸缩钻杆以上的钻柱
随船体升沉做周期性上下运动，使防喷器的芯子反复摩擦，
对于作业不利。
42
海洋钻井工程 2、增设升沉补偿装置
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海洋钻井工程
升沉补偿装置一般采用液压传动。如在游动滑车与 大钩间装设双液缸，缸体与游动滑车相连。当平台升沉
时，游动滑车带动液缸的缸体作周期性上下运动；而活
成。内管可在外管内轴 向滑动，从而补偿钻井
平台的升沉运动。一般
长约 15 ~ 16m 。伸缩行 程10m 。根据我国沿海 的潮差及波高情况，行 程以长 14m 为宜。
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海洋钻井工程
隔水管： 隔水管系统的主体，使用16-24英寸直 径的钢管做成，单根长度一般为15-16米， 两端有公母接头。单根之间依靠公母接头
可避免平台上升时提起钻艇，平台下沉时压弯钻柱。
41
海洋钻井工程 伸缩钻杆存在的问题 （1）钻压不能调节 增加伸缩钻杆后，钻压大小取决于伸缩钻杆以下的钻铤 部分重量。因而不能随岩层的变化调节钻压。
（2）承载条件恶劣
伸缩钻杆既承受泥浆的高压，传递钻柱的扭矩；又承受 因内外管周期性轴向运动所引起的交变载荷，承载条件十分
第二章 海上钻井工艺技术
二、水下井口装置 1、水下井口装置的使用背景及特点 2、水下井口装置的系统组成
3、本节重点
7
海洋钻井工程
第二章 海上钻井工艺技术
1、水下井口装置的使用背景及特点
井口装置具有补偿浮动钻井平台随海水运动产生的6
个自由度的运动。补偿升沉运动的伸缩部件，补偿平移和
摇摆运动的弯曲部件（挠性接头或球接头）。 伸缩部件和弯曲部件存在密封问题，只能承受低压。 防喷器系统必须放置在这些部件的下面，因为防喷器 关闭时防喷器以下将是高压。
15
导引架安装过程
海洋钻井工程 永久导引绳的一端固定在导引 柱上，另一端固定在平台上。 由于平台随海水运动有上下升
沉运动，所以导引绳将忽紧忽松。 松弛时显然起不到导引作用，张力 太大，又有可能将张紧绳拉断。所 以需要有恒张力装置来张紧导引绳。 导引绳也是利用气液弹簧原理提供 恒张力的。导引绳通过复滑轮系统 缩短气液弹簧的液缸活塞行程。
导 引 系 统
10
置或水下机器人操作。
水下井口装置示意图
海洋钻井工程
2、水下井口装置的系统组成
(1)导引系统 (2)防喷器系统 (3)隔水管系统
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海洋钻井工程
2、水下井口装置的系统组成
(1)导引系统
导引系统包括： 井口盘、导引架、导引绳及其张紧装置。 导引系统是整个水下井口装置的基础。
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海洋钻井工程
井口盘是第一个
被安放在海底的圆饼
形部件。中心开孔，
孔内有与送入钻具配
合的“J”槽。用于确 定井位，并固定水下
井口。
13
海洋钻井工程 井口盘上一般有两条临时
导引绳。
在平台上，将井口盘与其 送入工具连接，送入工具上接
钻柱，不断接长钻柱就可将井 口盘下放到海底，倒转钻柱可 退出送入工具，并起出钻柱。 井口盘依靠巨大的重量固定在 海底，这就确定了海底井口的 位置。
8
海洋钻井工程
升 沉
平 移
摇 摆
固 定 钻 井 平 台
9
浮 式 钻 井 平 台
水上井口装置
水下井口装置
海洋钻井工程 隔 水 管 系 统 防 喷 器 系 统
水下井口装置通常
是在地面上预制成三大 组合—导引系统，防喷 器系统和隔水管系统。 在海上作业时，用快速
连接器将两个组合连接
起来。 水下安装要有一套 远程遥控操作系统。必 要时还要有潜水作业装
23
4
4 3 2
1
1
防喷器系统各组分部件
海洋钻井工程
压井和放
6
喷管线，自四
通接出，一直 延伸到平台上。
5 4 2
压井放喷
管线应该具有
补偿平台运动
的功能，所以 要有伸缩管或 高压软管部分。
24
1
1
防喷器系统各组分部件
海洋钻井工程
为起下方便，在
地面上将防喷器系统
的各部分组合成一个 整体。防喷器框架有 四个导向筒，四根永 久导向绳分别穿入其
4 3 2
是当井内没
有钻柱并需 要关井时使 用。
1
1
22
防喷器系统各组分部件
海洋钻井工程
剪切闸板防喷器的使用环 境： (1)在井内有钻柱，遇到 台风或其他紧急情况，需 要立即撤离平台，又来不 及起钻，这时使用剪切闸 板迅速将井内钻柱剪断， 平台即可撤离。 (2)发生井喷事故，井 喷流体从钻柱内孔喷出， 此时为了紧急控制，使用 剪切闸板迅速将钻杆挤扁， 封住内孔，制止井喷。
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海洋钻井工程
一般当工作水深超过 3l m 时，应有张紧器使其承受
拉力，还可以在管外加浮室以增加浮力。对于工作水深超 过 250m 的隔水管柱必须另外进行设计。一般隔水管的临 界压弯长度可按下式计算：
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海洋钻井工程
海水越深，隔水管越重，则需要的张紧力越 大。此张紧力最终要施加到浮动钻井平台上，增 大平台的吃水量。为了减小张紧力，可在隔水管 管外面贴上一层厚厚的泡沫塑料，或隔水管外系 以铝制浮筒（筒内充以高压气体），以便增大在 海水中的浮力，减轻隔水管系统的重量。
5
海洋钻井工程
第二章 海上钻井工艺技术
泥线支撑器与泥线悬挂器区别
1.泥线支撑器用于固定式钻井平台，泥线悬
挂器用于移动式钻井平台；
2.泥线支撑器的内层套管悬挂于外层套管的
座环上。两层套管之间的密封在平台上套管头处。
而泥线悬挂器的套管挂之间不仅存在悬挂关系，
而且两层套管之间的密封在悬挂器处。
6
海洋钻井工程
35
海洋钻井工程
2）多球式挠性接头 也是采用压力平衡原理．只是将单球改成三个 球。整个接头分成三段，每段一个球，允许转动角 度为3度，相对于钻杆的曲率半径约11m 。由于采
用多球，大大降低了每个球体的磨损。
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海洋钻井工程
3 ）万能挠性接头
上下各有一个轴承及转环 。 隔水管柱的拉力通过上转环，由 上轴承承受，压力由下轴承承受， 中间为球体。泥浆压力通过球体 可部分导给转环。球体本身不承 受轴向载荷，只起封严泥浆作用。
26
海洋钻井工程
（3）隔水管系统
隔水管系统处在防喷器系统的上面。
1)主要作用：
①引导钻具入井，隔绝海水，形成泥浆循环的回路。
②隔水管系统还要承受浮动平台的升沉和平移运动。
2)隔水管系统包括：
伸缩隔水管，隔水管，弯曲接头，张紧装置等。
27
海洋钻井工程 伸缩隔水管： 处在井口装置的最
顶端，由内管和外管组
架，框架的套管套
在导向绳 上.
水下井口防喷器组
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海洋钻井工程
最顶部是两个万能防 喷器(也称为多效能防喷器， 或球形防喷器)。 4
优点：万能防喷器可 以抱紧任何尺寸的钻柱， 可抱紧钻铤，钻杆本体或 接头，套管，电缆，钢丝 绳，甚至可以全封。
缺点：万能防喷器承 受压力的能力有限，不能 承受很高的压力。所以， 万能防喷器仅仅在闸板防 喷器不能起作用的时候使 用。
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导引绳张紧系统
海洋钻井工程
（2）防喷器系统 防喷器系统是水下井口装置的核心部分。 包括： 万能防喷器 剪切闸板防喷器
半封闸板防喷器
全封闸板防喷器
四通及压井防喷管线
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防喷器控制操作系统等。
海洋钻井工程
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海洋钻井工程
防喷器组一般 采用 3~5 个防喷器 ，通过连接器与套 管连在一起。整个
防喷器组外面有框
海洋钻井工程
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海洋钻井工程
第二章 海上钻井工艺技术
第一节 海上钻井井口装置 海上井口装置的主要功用： 1、安装防喷器，控制井口，实现防喷、放喷和 压井； 2、将平台井口和海底井口连接起来，引导钻具 进入井眼，并隔绝海水，在钻柱外形成环形空间， 以便在钻进时循环钻井液。
2
海洋钻井工程
第二章 海上钻井工艺技术 一、水上井口装置
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海洋钻井工程
弯曲接头： 挠性接头，球接头。弯曲接头处在隔水管系统
的最下端。