021第二章第一节 海上钻井装置-海洋钻井概述-海洋石油工程(课件)-中国石油大学(北京)-檀朝东

配有应急柴油发电 机 ，转盘配有 应 急驱 动链轮 ，泥 浆泵 配有应急泵，当主要 机组出现故 障 时，相应 的 应急 设备 立即启动，以保证 全 平台 的 生 活 和 动 力 用电 ， 避免卡钻 事故的发生。
海洋环境条件对钻井装备的特殊要求
Ø
技术先进、效率高 海洋钻井平台的空间十分有限，因此，平台上所采
海洋钻井的主要特点
海洋钻井基本是沿用陆上钻井的工艺方法，所不同 的是海上钻井处于狂风巨浪的侵袭中，且与海底隔着巨 大的水体，要在复杂的条件下完成钻井作业，其特点有 以下几种：
8 (1) 在海上要求提供安装钻进的机械设备和钻井 工 3
作的场地，即海上钻井采油平台。将全套的钻井 机械设 5 备安装在平台上成为在海上能独立完成钻进工作的装 置。
海洋环境条件对钻井装备的特殊要求
Ø
可靠性
各类海洋钻井平台的造 价都很高 ，若租用钻井 平台 ， 日租金也非常昂贵，如自升式钻井平台的日租金达2.5万~3 万 美 元 ，半潜 式钻井 平台 的 日租金 高 达 5 万 ~8万 ， 如 果 钻 机性能不佳导致经常停修，就会造成很大的经济损失；因 此，要求钻机各部件的性能都要十分可靠，且经久耐用， 尤其是平台的供电设备必须十分可靠，一旦断电停产，不 仅会造成经济损失，而且可能造成重大事故。
海洋恶劣条件下的钻井平台
海洋恶劣条件下的钻井平台
海洋恶劣条件下的钻井平台
海洋环境条件对钻井装备的影响
海洋为 人 类 提供了丰富的资源 ， 但变化多端 的 海水却为人类 获取海洋资源增添 了巨大的困 难 和 风 险。要获取海底油气资源，首先 必须 建造安全 可 靠 的、能牢牢立 在海面上的 工作平台， 这是开发海洋 资源的前提和基础。
用 的钻井 设备 必须 技术先 进、 体 积 小 、 质量 轻 、 效率 高。 在同样技术性能的前提下，设备体积越小，钻井平 台的建造费用也就越低。
第一节 海洋钻井概述
一、海洋钻井的主要特点 二、海洋环境条件对钻井装备的影响 三、海上钻井装置的类型 四、海上钻井装置的发展简况
海洋石油平台
海上石油平台，一种岛状空间结 构物，具有一个高出海面的水平 台面，供进行生产作业或其他活 动用的海上工程设施。
固定式钻井平台的优缺点
固定 式 钻井 平台 的 优 点 是 稳 定 ，海 面 气 象 条件 对 它 的影响较小，而且完 井后 可作 为 采油 平台， 使用时 间 大 大增加。但是，它 的 灵活 性差 ， 不能及时运 移 ，而 且 造 价高，不能在较深的水域工作。 固定 式 钻井 平台 的 面 积 和 平台 上的 设备 都 要 合 理， 而且结构强度要满足要求。
海洋钻井发展回顾
1920年，美国在委内瑞拉的马拉开波湖进行石油普查钻 井。前苏联也根据泥火山理论，在里海开始了从巴库到阿普 塞隆近海油气田的勘探开发。当时是以木制的固定栈桥与陆 岸相连接的。
海洋钻井发展回顾
到了20 世纪60年代末期，欧洲许多国家在北 海海域 陆 续 开始油气勘探，并使之成为 世界 上油气勘探开发最 活跃的地区。 70年代初，全世界有75个国家在近海寻找石油，其 中有45个国家进行海上钻探，30个国家在海上采油。
海洋钻井发展回顾
80 年代，全世界从 事 海上石油勘探开发的国家 或地区超过100个。 目 前， 世界各 国在海上 寻找 石油、 天然 气的 活 动正 在向深水、 超 深水发展。海底油气 资源 的勘 探、开发，已成为沿海国家重要的经济活动内容。
第一节 海洋钻井概述
一、海洋钻井的主要特点 二、海洋环境条件对钻井装备的影响 三、海上钻井装置的类型 四、海上钻井装置的发展简况
海洋钻井平台
海洋钻井平台
Land rig Jackup Drillship Semisubmersible 自升式钻井平台 Submersible 陆地钻机 钻井船 潜入式钻井平台 半潜式钻井平台
海洋钻井平台
导管架平台 张力腿式平台 半潜式平台
绷绳塔式平台
浮式钻井船
海上钻井装置的分类
固定式钻井平台，固定于海底，在整个使用寿命期 内位置固定不变，不能再移动。主要用于有工业油流的 油田， 一般 工作 水深在 20m 左右 （ 如 渤 海 早 期 的 埕 北 A/B钻井平台）。 某些钻采综合固定平台的工作水深超 过90m，但平台建造费用较高。固定式平台的结构特点 是通过管架结构在海底将平台固定。
固定式钻井平台——张力腿式
张力腿式钻井平 台（TLP）是利用绷紧 状态下的锚索产生的 拉力与平台的剩余浮 力相平衡的钻井平台 或生产平台。
固定式钻井平台——导管架式
导管架型平台在软土地基上 应用较多的一种桩基平台。
固定式钻井平台——重力式
稳 坐 在 海 底 坚 实 土 层 之 上 。 重 力 式 平 台 是 靠 平 台 自 身 重 量
固定式钻井平台的主要类型
Ø Ø
按导管架结构分：直桩式、直桩-斜桩式、联结式。 按桩柱结构分：木桩、钢桩、混凝土。混凝土桩要先 预制好，再在海上打桩。现在的钢管桩都要在管中加 注混凝土。
Ø Ø Ø
按打桩的设施分：带桩架、不带桩架。 按设备布置分：带浮船、不带浮船。 按照结构特点分：导管架式钻井平台、重力式钻井平 台、张力式钻井平台、绷绳塔式钻井平台。 下面主要介绍一下最后一种分类方法。
Ø Ø
固定式钻井平台 移动式钻井平台
海上钻井装置的分类
导管架式钻井平台 固定式 重力式钻井平台 张力式钻井平台 绷绳塔式钻井平台 海上钻井装置 坐底式钻井平台 底撑式平台 自升式钻井平台 移动式 浮动式平台 半潜式钻井平台 浮式钻井船
海洋环境条件对钻井装备的影响
海上石油 天然气的钻 采工艺与陆上 基本相同， 所 不同 的是 工作 环境 不同 ，陆上钻 采设备不 受 场 地 限 制， 可 以分 散布 置 ，而海上钻采设备必须集中 布 置 在 狭小 的海洋 平台 上，受暴 风 雨 、洋 流 、 风 力 、 化 学 腐 蚀 ， 寒冷环境 下 钢料强度 、水深及 钻井成本等 问题的 影响，自然条件恶劣，操作工况十分复杂。 海洋钻井 平台 投 资大 ， 作业风险 高 ， 而 且 海上市 场 有 诸 多不 确 定因素。此外，海洋钻井远离陆地，运输十分困难。
海洋石油工程
第二章 海上钻井装置
石油天然气工程学院
檀朝东 tantcd@126.com 13801331255
第二章 海上钻井装置
第一节 海洋钻井概述 第二节 固定式钻井平台 第三节 移动式钻井平台
海洋钻井发展回顾
海洋钻井分为：海上钻井、海底钻井和深海科研钻井三类 （主要是海上钻井）。 海上钻井是在追踪陆地油田在海底延伸的过程中开始的。 1890年，开始海洋油气勘探。根据陆地油气田向海洋延伸 的趋势，在海岸边修建栈桥，开展海边浅水域的石油钻井。
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海洋钻井的主要特点
(2) 采用浮动钻井装置钻井，要克服在浮动条件下作 业的不利因素，满足井底钻压、将钻具导向海底井口、 保持井位等技术要求，需要有升沉补偿装置、水下井口 导向装置、伸缩隔水管系和自动定位装置等。 3 8 (3) 海上建造平台费用昂贵、操作难度大，因此海上 生产井一般均打丛式井（定向井） 。为了提5高海上钻井 速度，确保钻井的质量，海上钻井应用了高新钻井工艺 技术和钻井方法。
海洋石油平台模型
海洋石油平台
海洋石油平台模型
海洋石油平台群组
海洋石油平台
海洋石油Байду номын сангаас台
海洋石油平台
海上石油平台是海上石油开采的主要装置，它的分类 方法有很多，其中按照用途大体可以为四类 ：
Ø Ø Ø Ø
钻井/勘探平台：主要用于勘探石油资源、钻探石油。 采油平台：主要用于石油生产。 中心平台：用于石油初步加工和石油输送。 储存式平台 ：主要用于 石油采集后海上储存 ， 并且 还 以上四种 平台又可 以 细 分为很多 类， 下面我们 主要 讲
海洋环境条件对钻井装备的特殊要求
Ø
柴油机电驱动方式 海上钻井 平台 离 按 较远 ， 无 工业 电 网 供 电 ， 平台用
电靠自配电站供电 。海上钻井 平台采用多台 大 功率柴 油 发 电 机 组 发 电 ， 供各 电 动机 分 别 驱 动 钻井 绞车 、泥 浆 泵、转盘、顶部驱动装置等钻井工作主机。
海洋环境条件对钻井装备的特殊要求
Ø
设备能力配备 海上钻井 远离后 方基 地， 设备 故 障 所 造 成 的 损失及
修复所需要的时间 均 大大超 过陆上，因此，海上钻井一 般选用工作能力较 大 的设备以减少故障 发生 ， 即在 相同 井深条件下，海上 配 备的钻井设备能力 一般 比 陆地上大 20%~25% 。 目 前，海上 多 选 用 钻深为 6000~8000m 的钻 机、70~100t提升能力的修井机。在油田生产后期，如果 用修井机补钻调整 井 或加密井、分 支 井，修井机的 提 升 能力要达到100~150t。
海洋环境条件对钻井装备的特殊要求
Ø
可钻或修多口井 钻 机或 修井 机 可 在 平台 上 纵 、 横移 动 ， 即 从 一 个 井
位很快移到另一个 井 位。 目 前，世界 上 有的 平台最多 可 钻或修96口井，一般的平台可钻或修几口至几十口井。
海洋环境条件对钻井装备的特殊要求
Ø
配备应急设备 海上钻井 平台 必须配 备 应 急 设备 ， 如 柴 油发 电 机 组
混凝土重力式钻井平台
固定式钻井平台——牵索塔式
绷绳塔式平台亦 称牵索塔平台，是将 一个预制的钢质塔身 安放在海底基础块 上，四周用钢索锚定 拉紧而成。它适用于 水深较大的海域。
各类固定式钻井平台性能对比表
种类 性能指标 用 途 工作水深(m) 可钻井深(m) 海底条件限制 灵活性 可钻井数 工作效率 安全性 定位方式 船体储藏能力 导管架式 钻井、采油 到达400 超过3000 对海底无特殊要求 极差 10～60 90% 好 桩基固定 较大 重力式 钻井、采油、集输 超过150 超过3000 要求平整、稳定的海底 极差 10～60 90% 好 靠重力定位 很大 90% 好 靠张力腿定位 较大 90% 好 桩和绷绳定位 大 张力式 钻井、采油 超过180 超过3000 各种海底 差 绷绳塔式 钻井、采油 超过300 超过3000 各种海底 差
有预处理功能。 述一下海洋钻井平台的分类及其特点。
海上钻井装置的分类
海洋钻井平台（drilling platform）是主要用于钻探井的 海上结构物。平台上装钻井、动力、通讯、导航等设备，以 及安全救生和人员生活设施，是海上油气勘探开发不可缺少 的手段。 开发海洋石油，首先从浅水海域开始，然后逐渐向深海 发展。海洋钻井平台经历了由浅海到深海、由简单到复杂的 发展过程。海洋石油钻井平台可分为2类：
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海洋钻井的主要特点
(4) 井身结构复杂，套管尺寸大，层次多。 (5) 有一套防腐措施和设备。 (6) 先进的交通、通讯及良好的生活保障。 (7)要有坚不可摧的井场 (8)注意安全 (9)遵守海洋法
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第一节 海洋钻井概述
一、海洋钻井的主要特点 二、海洋环境条件对钻井装备的影响 三、海上钻井装置的类型 四、海上钻井装置的发展简况
海洋环境条件对钻井装备的影响
海洋 环境 的 特 殊 条件 对 钻井 装备 的 影响很 大 ， 故 海上 平台及 钻井 设备 除必须达 到陆上 设备 的要 求 外 ， 还 要 具 备 适合 海上油气开发 特点 （ 经 受得起 风 、 浪 、 潮 、 流 、 冰 、 涌 等 海洋 环境 因素 的 冲击 ）的 结构 ，以 克服在海上作业的困扰。
海洋环境条件对钻井装备的特殊要求
安全性 可靠性 设备能力配备 柴油机电驱动方式 可钻或修多口井 配备应急设备 技术先进、效率高
海洋环境条件对钻井装备的特殊要求
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安全性 海上钻井平台离岸较远，平台空间不大，设备
布 置 无 足 够 的 安全 距离 ， 操 作 者 的 活动 空间 有 限 ， 平台 常 年 处于风 、 浪 、 潮 之 中， 一 旦 发 生 事 故 ， 救援困 难 ， 后果严 重 ； 因此 ，海洋石油钻井 设备 必须 满足防 爆 、 防 火、 防 烟雾 的要 求 ， 并 要 有完善的监控系统，以防止事故发生。