海洋钻井工程复习题

海洋钻井工程复习题•海洋钻井的特点：1．要有坚不可摧的井场。

2．要有隔水、引导、防喷系统、套管头。

3．要有定位系统和升沉补偿装置。

4．先进的交通、通讯及良好的生活保障。

5．有一套防腐措施和设备。

6．普遍采用丛式井(定向井)技术。

7．井身结构复杂，套管尺寸大，层次多。

8．注意安全。

9．遵守海洋法、环境法。

二、计算风力的公式(根据美国船舶检验局（ABS)）：式中：Fw—风力（磅）；A—物体受风力作用表面的投影面积；V—风速；H—高度系数；C—形状系数。

•涌浪：巨大的风暴生成海区传出的波浪，称为涌浪海冰：严格地说，海水冻结成的冰，称为海冰波压：波浪作用在静止、直立于海水中的平面物体上的正压力，称为波压。

海流：是具有相对稳定速度的海水运动潮汐：海水的周期性涨落为潮汐。

潮流：海水的周期性流动为潮流。

海雾：由于海洋条件影响而生成的雾，称为海雾•海上石油开发特殊性：1、自然环境恶劣；2、平台工作空间有限；3、油气田建设装备工具复杂、科技含量高；4、投资大、牵涉面广、管理难度大及未知领域多；5、采用低成本和技术创新的策略带来高风险6、人员素质要求高；7、油气田寿命周期短；8、对交通运输的要求与陆地完全不同；9、陆地基地的支持保障及海上应急救助的特殊需求；10、海上生产设施安全管理和环境保护比陆上要求高。

五、海洋平台：从事海上油气勘探开发的各种海上建筑物的统称六：建造海上钻井平台应满足的条件：适应海洋钻井区域环境且安全成本尽量降低满足钻井、采油、测试等各项作业的要求一、钻井过程的程序: 地钻与海钻一口井的综合设计 程序接近，但内容不同井场及设备基础准备 本质区别复杂情况处理 本质区别破岩钻进 相同复杂情况处理 接近但不同固井 接近但不同复杂情况处理 接近但不同完井 相同复杂情况处理 相同二、平台分类：⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩桩张绷绳重力式平台基式平台力腿式平台塔式平台⎧⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩⎨⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩⎩撑钻潜动钻坐底式平台底式平台自升井平台半式平台浮式平台浮式井船固定式平台： 90 移动式平台： 30450-600240-480固定式平台按照自给程度不同分为：自容型海洋型钻井平台和带辅助船的小型钻井平台两类。

各平台的适应水深：重力式平台适用的水深较浅；桩基式平台适用的水深稍深；张力式和绷绳塔式平台可在较深的水域使用• 重力式平台：通过自身重力坐于海底的平台平台组成: 沉垫、立柱、甲板沉垫形式：圆形、六角形、正方形立柱：三腿、四腿、独腿 等甲板：钢质和混凝土• 桩基式平台：通过向地面打桩来固定的平台.张力腿式平台：本身是一个浮动平台，平台的贮备浮力远远大于平台的重力，靠缆绳或锚链(称作张力腿)的张力将平台与事先固定在海底的锚桩上拉紧，平衡一部分浮力，并使平台较好地固定在海面上。

绷绳塔式平台：它支撑平台的结构如一桁架式的塔，该塔用对称布置的缆索将塔保持正浮状态座底式钻井平台：指一种具有沉垫或称浮箱的平台它利用充水排气或排水充气方式使沉垫沉降或上升当钻井时沉垫坐于海底完井后沉垫浮起用拖船拖至新井位座底式钻井平台施工要求：沉得下，坐得稳，浮得起自升式钻井平台：通过桩脚能自身升降的平台。

五、桩脚箱的作用：1．增大桩腿与海底的接触面积，使海底可承受更大的平台重量；2．桩脚箱的形状要有利于减小插入的阻力；3．桩脚箱的形状要有利于增大插入海底后的稳定性；4．桩脚箱中设置可冲洗海底的系统，以便顺利拔桩。

六、自升式平台五项作业：降：平台的船体顺着桩腿从距离海面一定高度处降到海面上；拔：将桩腿从海底拔出来，并将桩腿升起到足够高度，减小拖航中桩腿在海水中的阻力；拖：拖航，这时平台处在浮动状态下；指用拖轮牵引各类非自航移动式钻井平台,在海上移位的活动。

压：指平台到达新的井位后，将桩腿下放到海底，并依靠平台的重力将桩腿压到海底以下一定深度；升：指压桩完成之后，桩腿已经牢牢地固定于海底，然后平台的船体沿着桩腿向上爬，升离海面一定高度，准备新的厂口井的作业。

从上述五项作业可以看出，有四项是升降作业。

七、坐底滑移问题坐底式钻井平台坐在海底之后，在风、浪、流等外力作用下，会沿着海底横向滑移。

这种滑移将给钻井工艺带来很大的麻烦，甚至造成重大事故。

坐底式平台的滑移是一个较为普遍性的问题。

解决滑移问题的方法：(1)一般可采取增大压载，即增大浮垫与海底的摩擦力。

(2)可在浮垫周围设立裙板，裙板可插入海底，协助抗滑。

(3)可在浮垫周围用打桩机打桩，阻挡平台的滑移。

在滑移严重的海域，最有效最经济的方法还是抗滑桩。

八、坐底掏空问题原因：a、掏空首先与水深、波速、流速有关。

b、掏空与海底砂质有关。

c、掏空与船体浮垫的形状有关解决的办法a、一般不太严重的掏空，可以采取及时填放沙袋和石块的办法加以解决。

但严重时会将沙袋和石块下面继续掏空，使沙袋与石块不起作用。

b、在掏空现象严重的海域，需要对海底事先作预处理，用大量的贝壳在海底铺上厚厚一层，改变海底的砂质。

c、在掏空现象严重的海域，可采取在浮垫周围用活动的钢质裙板，将周围5米以内的海底覆盖保护，使海底砂粒不致被冲走。

d、改变波浪的水流方向。

如我国胜利浅海钻井公司研制了一种防浪板，与浮垫铰接连接，在浮垫周围形成斜坡。

波浪或海流冲来时，会沿着防浪板向上冲，而不是向下去掏空海底。

九、、坐底出现倾斜的原因：1、海底有一定的坡度，一般要求坡度不得大于0.1％；2、事先对海底平整不够，海底局部高低不平；3、海床地基的承载能力不均，在坐底后产生不均匀的下沉；4、坐底后波浪海流对一部分海底进行冲刷和掏空；5、在坐底过程中，作业方法不当，引起平台倾斜；6、平台上出现较大的不均荷载，重心偏移，等。

一、插桩失效的几种类型：①桩腿已经插到最深(桩腿的可插入长度已经全部插完)时，海底的承载能力仍达不到预定要求的载荷。

②插入一定深度后，在预压载期间桩脚刺穿承压层，进入下面较软的地层中，使预压载压不上去。

③在钻井作业期间，由于风暴荷载的作用，超过了平台在预压载时的桩腿荷载，以致使该桩腿下的地层发生刺穿。

④在海水不太深的海域，且海况条件较恶劣，有可能出现桩腿和桩脚周围的海底被掏空。

使桩腿不稳或下陷。

⑤由于插桩太深，或其他原因拔桩阻力过大使桩腿不能拔出来。

二、吃水线至甲板的距离，称作干弦高度储备浮力：干舷高度这部分体积的排水量就是储备浮力，起安全系数的作用。

倾侧：浮动平台在海上运动时，浮轴偏离铅垂线，称为倾侧浮轴：在正浮状态下，浮心与重心的联线，称作浮轴。

三、浮动钻井平台有三种直线运动和三种绕轴运动。

①三种直线运动：进退¾¾沿X轴平移运动；横漂¾¾沿Y轴平移运动；升沉¾¾沿Z轴平移运动；②三个绕轴运动：横摇¾¾绕X轴摇摆运动；纵摇¾¾绕Y轴摇摆运动；平摇¾¾绕Z轴摇摆运动，也称首尾摇。

浮动平台三种稳定性：静稳性：在静力作用下平台的稳定性，称为静稳性。

动力稳定性：破损稳性：平台受到局部破坏的情况下仍能保持稳定•钻井平台稳性与船舶稳性的差别：•船舶的稳定性一般指横向稳定性，而钻井平台的纵稳性和横稳性同样重要(2)对钻井平台，改变船头增加稳性很难(3)钻井平台在作业过程中的稳性会发生变化六、浮动平台摇摆的类型：横摇、纵摇和首尾摇浮动平台减摇措施：阻力减摇、减摇罐、惯性减摇、改变船头的方向对平台定位的要求①在工作期间，必须做到ε<5％，最好做到ε<3%；②在非工作期间，即停止钻井作业，或正在作准备工作，应做到ε≤10％；③当ε>10%时，钻井平台必须与隔水管、井口装置脱开，即处在撤离状态。

漂移率是指平台横向漂移量A与平台所在位置的水深h的比值，以ε表示。

即ε=A/h。

目前为浮动平台定位的方法有两种，一种是锚泊定位，一种是自动动力定位动力定位系统最少由三部分组成：位置测量系统，计算机控制系统，推进器系统。

动力定位系统是依靠平台上的动力系统抵抗外力的影响，自动地保持平台在海上的位置。

水下井口装置的导引系统包括：井口盘、导引架、导引绳、张紧装置防喷器系统包括：万能防喷器：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。

剪切闸板防喷器：(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，防喷器只能封闭环形空间，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。

半封闸板防喷器：半封闸板防喷器是防喷器的主要部分。

在出现井喷溢流时，它可以抱紧钻杆本体，封闭钻杆外环形空间。

通过上下两个半封闸板防喷器的配合，可以在井喷溢流情况下，强行起钻全封闸板防喷器：全封闸板防喷器，是当井内没有钻柱并需要关井时使用。

四通及压井防喷管线：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。

防喷器控制操作系统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。

浮动平台锚泊系统可以分为：柔性和刚性两种形式柔性系统包括悬链线锚泊和张紧锚泊。

半潜式中间立柱的作用：(1)将上部平台与下部浮体连接起来，起到支撑平台的作用。

(2)巨大的立柱空间，在潜入水下时为平台提供浮力。

(3)内部可以存储各种材料，还可设置人梯或电梯，提供从平台到浮体的通道。

需要预载插深的原因：一是在钻井过程中还会有可变载荷增加到平台上，如果没有预载插深，这些后加上去的载荷就会引起钻井过程中桩腿下沉，这是非常危险的。

二是插桩时都选择好的天气，但在钻井过程中可能会出现预计的暴风，暴风载荷会使桩腿受力过大而继续下沉，增加危险性。

三是考虑一定的安全系数。