海洋钻井工程
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z 东海海域：74年我国第一海洋调查大队地质概查工作，
并于82年钻井发现了多层高压天然气和油砂层。第11界 世界石油大会认为我国东海可能是“第二个中东”。
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海洋钻井工程
第一节 海洋石油工业概况
二.海洋石油资源
z 地质学家 L.G.威克斯估计 海洋石油有 2500亿吨
z 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
z 重力式平台 z 张力（腿）式平台 z 绷绳塔架式平台
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海洋钻井工程
重力式平台
七十年代初出现，它完全借助于其本身的 重量直接稳定地座在海底 分为混凝土重力式平台和钢质重力式平台 混凝土重力式平台： z 重力式平台由沉垫、立柱、甲板三部分组成 z 沉垫有多种形式：圆形、六角形、正方形 z 立柱有：三腿、四腿、独腿等几种 z 甲板有钢质和混凝土两种
滑入法+控制压载机： 水深70--120M
浮运法：水深120M 以上
打桩：少则四根，多则 十多根，打入深度少则 50M，多则几百米 铺设平台上部结构
整体铺设 分块铺设
井架的移位
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海洋钻井工程
井架的移位
15
14
13
12
16
1
2
11
6M
5
4
6
7
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3
10
8
9
海洋钻井工程
第二节 其它固定式平台
z 缺点：
y 工作高度恒定，不能调节 y 对海底地基要求高 y 工作水深较浅
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海洋钻井工程
“胜利2号”座底式钻井平台简介
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海洋钻井工程
“胜利2号”座底式钻井平台简介
它由上海交通大学和胜利油田钻采设 计研究院联合设计的世界上第一座极浅海 步行式石油钻井平台，于88年9月19日在 青岛北海船厂下水。这是我国也是国际造
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海洋钻井工程
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？
海洋钻井工程
第一节 海洋石油工业概况
z 1958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。
z 我国自己也对沿海有关海域进行了勘探开发。 z 南海海域：58年在莺歌海坳陷区域打顿钻发现原油； 63
年用座底式平台钻了第一口海上井；75年用自升式钻井平 台在莺歌海Ⅱ号构造打井，发现工业油流。 z 黄海海域：74年开始，地质部在黄海打了勘探井，发现 了含油、气坳陷和多个可能的油藏。
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海洋钻井工程
移动式钻井平台分类
z 座底式钻井平台 z 自升式钻井平台 z 半潜式钻井平台 z 浮式钻井平台
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海洋钻井工程
座底式钻井平台
结构组成
沉垫浮箱 工作平台 中间支撑
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海洋钻井工程
座底式钻井平台
优缺点
z 优点：
y 钻井时固定牢靠不受海洋环境的影响 y 完井后移动灵活
z 南海东、西部公司以112º50’为界
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海洋钻井工程
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（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、环境法
•最大油轮
55万吨(法国）
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海洋钻井工程
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 •成本较低 •满足钻井、采油、测试等各项作业的要求
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海洋钻井工程
第二章 海上钻井装置
海上钻井平台的分类
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海洋钻井工程
第二章 海上钻井装置
1983年美国东海 水Hale Waihona Puke Baidu2386米
•水深最大的固定平台 壳牌石油公司建于墨西哥湾的Cognac
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
•产量最高的海上油田 1951年在沙特发现的Safaniyah油田
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
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海洋钻井工程
第二节 海洋钻井的主要特点
三.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
是英国北海莫林（Maureen)油田的一个平台，水深98M， 平台结构钢重4万吨，造价3.2亿美元；固体压舱物重5.1 万吨，甲板、组块和设备重16200吨，钻井导管重490吨， 平台储油能力为65万吨，平台建造时间36个月，于83年
夏安装就位
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海洋钻井工程
张力（腿）式平台TLP
(Tension Leg Platform)
英国北海赫顿（Hutton）油田首 次于生产中使用此平台，1983年安 装，84年投产 z 张力式平台主要由甲板、立柱（大浮 体）、缆索及系缆桩组成 z 它是今后深水用主要平台 z 优点：受力合理、用钢少、成本低、 适用于深水、对海洋环境适应性大
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海洋钻井工程
绷绳塔架式平台
z 研究证明：绷绳塔架式平台 最经济的工作水深范围在 240~480米之间
起降升落，并借助于液压步行机械系统，实行内
外体交替移动。该平台“一步”可跨10m，“步
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行”平均速度为每小时60至100m。 海洋钻井工程
自升式钻井平台
德 朗 1 号
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海洋钻井工程
结构组成
自升式平台由工作平台、桩腿和升降 机构组成 z 工作平台的形状有三角形、四边形、
z 《近海》杂志1974年估计 海上石油储量 为213亿吨,天然气13.5万亿m3
z 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
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海洋钻井工程
第一节 海洋石油工业概况
z 我国：沿海海域面积约463万km2,大陆架 （水 深〈200m）140万km2(渤海 7.3万km2,黄海 26.4万km2,东海40.2万km2,南海66.2万km2), 占 我国海域面积30%左右，占世界大陆架面积的 5.2%。
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海洋钻井工程
第一节 海洋石油工业概况
z 渤海海域：66年用固定式平台钻了第一口探井，67年3
月获得工业性油流，到目前已有多个油田（海四井油田、 埕北油田等）投入采油，已发现多个高产含油区。84年 11月渤海石油公司使用“渤海7号”自升式钻井平台在辽 东湾地区打成了一口日产凝析油226方和天然气53万方的 探井。
船史上的一项重大突破。
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海洋钻井工程
“胜利2号”座底式钻井平台简介
“胜利2号”钻井平台长72m，宽42.5m，
主甲板高12.6m排水量4000吨。平台船体结构
象火柴盒，有内体和外体。在拖航、沉浮、座底
等情况下，内外体由锁紧装置连接，平台在陆上
移动时脱开锁紧装置，内外体在微机控制下分别
z 孔穴插销液压升降 装置
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海洋钻井工程
齿 轮 齿 条 式 电 动 升 降 装 置
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升降机构
海洋钻井工程
自升式平台的安置与撤离
z 降下平台
y 固定活动部件，关闭密封舱门，注意天气预 报，检查升降机构
y 抛锚 下降速度1ft/min
z 拔起桩腿
y 冲桩 迅速同时提桩 固桩
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海洋钻井工程
第一节 海洋石油工业概况
z 1984年海上十大产油国
z 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
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海洋钻井工程
2、钢质重力式平台
1971年意大利首造，水深90米， 称洛安高平台 z 整个平台由沉箱、支承框架、
甲板三部分组成，沉箱可作贮 油罐 优 重量比混凝土轻
预制过程中对水域要求不高 拖船马力小 对地基承载力要求不高 缺 贮油量小 用钢多，易腐蚀
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海洋钻井工程
世界最大的钢质重力式平台
海洋钻井工程
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2020/11/25
海洋钻井工程
第一章 绪论
z 海洋石油工业概况 z 海洋钻井的主要特点
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海洋钻井工程
第一节 海洋石油工业概况
一.海洋石油工业的发展史 z 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。 z 六十年代进入飞跃发展阶段：
z 井眼尺寸
z
英寸 36 26
17 1/2 12 1/4 8 1/2 6
z
毫米 762.0 508.0 339.73 244.48 177.8 114.3
z 套管尺寸
z
英寸 30
20 13 3/8 9 5/8
7 4 1/2
z 套管名称
表层套管 表层套管 中间套管
尾管
z 强化 14 11 3/4 （代替121/4 95/8）用于复杂的高温高压深井
z 拖航
y 拖航方式有串联和并联
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海洋钻井工程
自升式平台的安置与撤离
z 压载
y 压载有两种： 一种是靠自身重 量压载，另一种 是压载舱压载
z 升起平台
y 平台纵向和横向倾斜不能大于1度 y 平台离开水面高度一般在6~18m之间
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海洋钻井工程
自升式平台的优缺点
z 对水深适应性强
五角形等多种形状
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海洋钻井工程
桩腿
z 桩腿数目有3,4,5,6,12,14,18腿等多种 z 桩腿直径从两米多到十多米不等 z 桩腿外形
圆筒形 柱型 四边形
三角形 桁架型
矩形
z 桩腿箱和底垫
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海洋钻井工程
升降机构
z 升降机构的作用是 升降平台和拔桩。 它分为两类：一类 是孔穴插销液压升 降装置，另一类是 齿轮齿条式电动升 降装置
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“渤海7号”打的井 30”导管 50M 20”表面套管 445M 13 3/8 ” 1775米 技术套管 9 5/8 ” 2505米 技术套管 7” 尾管 3500米
海洋钻井工程
标准井深结构类型可用于一般的深井和超深井
z
毫米 914.4 660.4 444.5 311.15 215.9 152.4
z 与钢质桩基相比，优点如下 y 节省钢材（成本低） y 井口装置可设置于水面上
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海洋钻井工程
第三节 移动式钻井平台
z 1949年出现第一台移动式钻井装置 “环球钻机40”，它是一台座底式钻 井平台
z 1953年出现第一台自升式钻井平台 z 1953年出现了浮式钻井船 z 1961年出现了半潜式钻井平台
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
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海洋钻井工程
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、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
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海洋钻井工程
第一节 导管架桩基平台 二.导管架的运送、就位及安装
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海洋钻井工程
第一节 导管架桩基平台
提升法：水深30M 以内
滑入法+起重机：水 深30--70M（如图）
固定式与移动式平台比较情况
优点：
稳定性好
海面气象条件对钻 井工作影响小
如有工业性油气， 可很快转换成采油 平台
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缺点：
不能够移动和 重复使用 造价较高，其 成本随水深增 加而急剧增加
海洋钻井工程
第 一 节
导一 管结 架构 桩组 基成
平 台
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.
海洋钻井工程
第一节 导管架桩基平台
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海洋钻井工程
1、混凝土重力式平台
康迪普型平台 此种平台1973年出现。
塞尔默型平台
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海洋钻井工程
混凝土重力式平台
与导管架平台相比，具有以下优缺点 z 优： 不需打桩
具有相当的贮油能力 节省钢材，防火、防腐性较好，维 修费用低，寿命长 z 缺： 对地质条件要求高 出现缺陷后修复较困难
并于82年钻井发现了多层高压天然气和油砂层。第11界 世界石油大会认为我国东海可能是“第二个中东”。
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海洋钻井工程
第一节 海洋石油工业概况
二.海洋石油资源
z 地质学家 L.G.威克斯估计 海洋石油有 2500亿吨
z 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
z 重力式平台 z 张力（腿）式平台 z 绷绳塔架式平台
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海洋钻井工程
重力式平台
七十年代初出现，它完全借助于其本身的 重量直接稳定地座在海底 分为混凝土重力式平台和钢质重力式平台 混凝土重力式平台： z 重力式平台由沉垫、立柱、甲板三部分组成 z 沉垫有多种形式：圆形、六角形、正方形 z 立柱有：三腿、四腿、独腿等几种 z 甲板有钢质和混凝土两种
滑入法+控制压载机： 水深70--120M
浮运法：水深120M 以上
打桩：少则四根，多则 十多根，打入深度少则 50M，多则几百米 铺设平台上部结构
整体铺设 分块铺设
井架的移位
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海洋钻井工程
井架的移位
15
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13
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1
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6M
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海洋钻井工程
第二节 其它固定式平台
z 缺点：
y 工作高度恒定，不能调节 y 对海底地基要求高 y 工作水深较浅
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海洋钻井工程
“胜利2号”座底式钻井平台简介
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海洋钻井工程
“胜利2号”座底式钻井平台简介
它由上海交通大学和胜利油田钻采设 计研究院联合设计的世界上第一座极浅海 步行式石油钻井平台，于88年9月19日在 青岛北海船厂下水。这是我国也是国际造
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海洋钻井工程
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？
海洋钻井工程
第一节 海洋石油工业概况
z 1958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。
z 我国自己也对沿海有关海域进行了勘探开发。 z 南海海域：58年在莺歌海坳陷区域打顿钻发现原油； 63
年用座底式平台钻了第一口海上井；75年用自升式钻井平 台在莺歌海Ⅱ号构造打井，发现工业油流。 z 黄海海域：74年开始，地质部在黄海打了勘探井，发现 了含油、气坳陷和多个可能的油藏。
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海洋钻井工程
移动式钻井平台分类
z 座底式钻井平台 z 自升式钻井平台 z 半潜式钻井平台 z 浮式钻井平台
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海洋钻井工程
座底式钻井平台
结构组成
沉垫浮箱 工作平台 中间支撑
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海洋钻井工程
座底式钻井平台
优缺点
z 优点：
y 钻井时固定牢靠不受海洋环境的影响 y 完井后移动灵活
z 南海东、西部公司以112º50’为界
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海洋钻井工程
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（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、环境法
•最大油轮
55万吨(法国）
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海洋钻井工程
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 •成本较低 •满足钻井、采油、测试等各项作业的要求
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海洋钻井工程
第二章 海上钻井装置
海上钻井平台的分类
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海洋钻井工程
第二章 海上钻井装置
1983年美国东海 水Hale Waihona Puke Baidu2386米
•水深最大的固定平台 壳牌石油公司建于墨西哥湾的Cognac
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
•产量最高的海上油田 1951年在沙特发现的Safaniyah油田
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
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海洋钻井工程
第二节 海洋钻井的主要特点
三.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
是英国北海莫林（Maureen)油田的一个平台，水深98M， 平台结构钢重4万吨，造价3.2亿美元；固体压舱物重5.1 万吨，甲板、组块和设备重16200吨，钻井导管重490吨， 平台储油能力为65万吨，平台建造时间36个月，于83年
夏安装就位
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海洋钻井工程
张力（腿）式平台TLP
(Tension Leg Platform)
英国北海赫顿（Hutton）油田首 次于生产中使用此平台，1983年安 装，84年投产 z 张力式平台主要由甲板、立柱（大浮 体）、缆索及系缆桩组成 z 它是今后深水用主要平台 z 优点：受力合理、用钢少、成本低、 适用于深水、对海洋环境适应性大
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海洋钻井工程
绷绳塔架式平台
z 研究证明：绷绳塔架式平台 最经济的工作水深范围在 240~480米之间
起降升落，并借助于液压步行机械系统，实行内
外体交替移动。该平台“一步”可跨10m，“步
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行”平均速度为每小时60至100m。 海洋钻井工程
自升式钻井平台
德 朗 1 号
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海洋钻井工程
结构组成
自升式平台由工作平台、桩腿和升降 机构组成 z 工作平台的形状有三角形、四边形、
z 《近海》杂志1974年估计 海上石油储量 为213亿吨,天然气13.5万亿m3
z 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
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海洋钻井工程
第一节 海洋石油工业概况
z 我国：沿海海域面积约463万km2,大陆架 （水 深〈200m）140万km2(渤海 7.3万km2,黄海 26.4万km2,东海40.2万km2,南海66.2万km2), 占 我国海域面积30%左右，占世界大陆架面积的 5.2%。
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海洋钻井工程
第一节 海洋石油工业概况
z 渤海海域：66年用固定式平台钻了第一口探井，67年3
月获得工业性油流，到目前已有多个油田（海四井油田、 埕北油田等）投入采油，已发现多个高产含油区。84年 11月渤海石油公司使用“渤海7号”自升式钻井平台在辽 东湾地区打成了一口日产凝析油226方和天然气53万方的 探井。
船史上的一项重大突破。
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海洋钻井工程
“胜利2号”座底式钻井平台简介
“胜利2号”钻井平台长72m，宽42.5m，
主甲板高12.6m排水量4000吨。平台船体结构
象火柴盒，有内体和外体。在拖航、沉浮、座底
等情况下，内外体由锁紧装置连接，平台在陆上
移动时脱开锁紧装置，内外体在微机控制下分别
z 孔穴插销液压升降 装置
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海洋钻井工程
齿 轮 齿 条 式 电 动 升 降 装 置
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升降机构
海洋钻井工程
自升式平台的安置与撤离
z 降下平台
y 固定活动部件，关闭密封舱门，注意天气预 报，检查升降机构
y 抛锚 下降速度1ft/min
z 拔起桩腿
y 冲桩 迅速同时提桩 固桩
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海洋钻井工程
第一节 海洋石油工业概况
z 1984年海上十大产油国
z 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
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海洋钻井工程
2、钢质重力式平台
1971年意大利首造，水深90米， 称洛安高平台 z 整个平台由沉箱、支承框架、
甲板三部分组成，沉箱可作贮 油罐 优 重量比混凝土轻
预制过程中对水域要求不高 拖船马力小 对地基承载力要求不高 缺 贮油量小 用钢多，易腐蚀
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海洋钻井工程
世界最大的钢质重力式平台
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2020/11/25
海洋钻井工程
第一章 绪论
z 海洋石油工业概况 z 海洋钻井的主要特点
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海洋钻井工程
第一节 海洋石油工业概况
一.海洋石油工业的发展史 z 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。 z 六十年代进入飞跃发展阶段：
z 井眼尺寸
z
英寸 36 26
17 1/2 12 1/4 8 1/2 6
z
毫米 762.0 508.0 339.73 244.48 177.8 114.3
z 套管尺寸
z
英寸 30
20 13 3/8 9 5/8
7 4 1/2
z 套管名称
表层套管 表层套管 中间套管
尾管
z 强化 14 11 3/4 （代替121/4 95/8）用于复杂的高温高压深井
z 拖航
y 拖航方式有串联和并联
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海洋钻井工程
自升式平台的安置与撤离
z 压载
y 压载有两种： 一种是靠自身重 量压载，另一种 是压载舱压载
z 升起平台
y 平台纵向和横向倾斜不能大于1度 y 平台离开水面高度一般在6~18m之间
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海洋钻井工程
自升式平台的优缺点
z 对水深适应性强
五角形等多种形状
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海洋钻井工程
桩腿
z 桩腿数目有3,4,5,6,12,14,18腿等多种 z 桩腿直径从两米多到十多米不等 z 桩腿外形
圆筒形 柱型 四边形
三角形 桁架型
矩形
z 桩腿箱和底垫
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海洋钻井工程
升降机构
z 升降机构的作用是 升降平台和拔桩。 它分为两类：一类 是孔穴插销液压升 降装置，另一类是 齿轮齿条式电动升 降装置
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“渤海7号”打的井 30”导管 50M 20”表面套管 445M 13 3/8 ” 1775米 技术套管 9 5/8 ” 2505米 技术套管 7” 尾管 3500米
海洋钻井工程
标准井深结构类型可用于一般的深井和超深井
z
毫米 914.4 660.4 444.5 311.15 215.9 152.4
z 与钢质桩基相比，优点如下 y 节省钢材（成本低） y 井口装置可设置于水面上
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第三节 移动式钻井平台
z 1949年出现第一台移动式钻井装置 “环球钻机40”，它是一台座底式钻 井平台
z 1953年出现第一台自升式钻井平台 z 1953年出现了浮式钻井船 z 1961年出现了半潜式钻井平台
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
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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、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
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第一节 导管架桩基平台 二.导管架的运送、就位及安装
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第一节 导管架桩基平台
提升法：水深30M 以内
滑入法+起重机：水 深30--70M（如图）
固定式与移动式平台比较情况
优点：
稳定性好
海面气象条件对钻 井工作影响小
如有工业性油气， 可很快转换成采油 平台
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缺点：
不能够移动和 重复使用 造价较高，其 成本随水深增 加而急剧增加
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第 一 节
导一 管结 架构 桩组 基成
平 台
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第一节 导管架桩基平台
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1、混凝土重力式平台
康迪普型平台 此种平台1973年出现。
塞尔默型平台
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混凝土重力式平台
与导管架平台相比，具有以下优缺点 z 优： 不需打桩
具有相当的贮油能力 节省钢材，防火、防腐性较好，维 修费用低，寿命长 z 缺： 对地质条件要求高 出现缺陷后修复较困难