第四章 海上钻井设备概述
海上钻井平台概述
精选课件
10
精选课件
钻井船 11
钻井船
钻井船是浮船式钻井平台，它通常是在机动 船或驳船上布置钻井设备。平台是靠锚泊或动力定 位系统定位。按其推进能力，分为自航式、非自航 式；按船型分，有端部钻井、舷侧钻井、船中钻井 和双体船钻井；按定位分，有一般锚泊式、中央转 盘锚泊式和动力定位式。浮船式钻井装置船身浮于 海面，易受波浪影口向，但是它可以用现有的船只 进行改装，因而能以最快的速度投入使用。
投资大，维持费用高，需有一套复杂的水下器具，有效使用
率低于自升式钻井平台。到目前为止，半潜式钻井平台已经
经历了第一代到第六代的历程。据统计，目前世界范围内有
深水自升式钻井平台65艘，大部分工作在墨西哥湾和北海。
其运营商主要为美国石油公司。
精选课件
14
张力腿式钻井平台
精选课件
15
张力腿式钻井平台
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。
精选课件
16
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
其所用锚索绷紧成直线，不是悬垂曲线，钢索的下端与水底 不是相切的，而是几乎垂直的。用的是桩锚(即打入水底的桩 为锚)或重力式锚(重块)等，不是一般容易起放的抓锚。张力 腿式平台的重力小于浮力，所相差的力量可依靠锚索向下的
拉力来补偿，而且此拉力应大于由波浪产生的力，使锚索上 经常有向下的拉力，起着绷紧平台的作用。自1954年提出设 想以来，迄今已有55年的历史。
海上钻井平台概述
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。主要分为固定式平台和移动式平台两大类。
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。
海洋钻井工程技术简介课件
利用海洋丰富的风能资源，建设海上 风电场，为可再生能源产业提供支持 。
海洋波浪能开发
利用海洋波浪的能量，研发波浪能发 电技术，为偏远岛屿和海上设施提供 电力。
海洋科学研究
海洋地质研究
通过钻井获取海底地层样本，研究海洋地质构造、沉积物分布和地球物理特征 。
海洋生物研究
利用钻井技术获取海底沉积物和岩心样本，研究海洋生物群落、生态系统和古 生物遗迹。
包括半潜式和浮式钻井平 台，可在不同水深作业， 灵活性高。
人工岛
在近岸浅水区建造的人工 岛屿，用于支持钻井作业 。
海洋钻井设备与工具
钻机
泥浆泵
井口装置
防喷器
用于破碎海底岩层，形 成钻孔。
将钻屑从钻孔中排出。
用于控制和密封钻孔的 设备。
在钻井过程中控制井内 压力，防止井喷。
海洋钻井工程设计
地质勘探
智能化与自动化
自动化钻井系统
通过自动化控制系统，实现钻井设备的远程监控和操作，减少人 工干预和操作风险。
智能化钻井决策支持系统
利用人工智能技术，开发智能化的钻井决策支持系统，提供实时钻 井优化方案和风险预警。
智能化钻井装备
研发智能化的钻井装备，如智能钻头、智能稳定器等，提高钻井过 程的稳定性和安全性。
海洋钻井工程技 术简介
目录
• 海洋钻井工程概述 • 海洋钻井工程技术 • 海洋钻井工程应用 • 海洋钻井工程挑战与解决方案 • 未来海洋钻井工程技术展望
01
海洋钻井工程概述
海洋钻井工程定义
01
海洋钻井工程是指利用钻井技术 ，在海洋环境中进行石油、天然 气等资源的勘探和开发的过程。
02
海洋钻井工程涉及多个学科领域 ，包括地质学、地球物理学、海 洋工程学、石油工程学等。
海洋石油钻井设备精讲教学课件
泥浆组成与功能
泥浆组成
由钻屑、粘土、水和各种添加剂组成，具有悬浮钻屑、冷却钻头 、润滑钻具和平衡地层压力等功能。
泥浆类型
分为水基泥浆、油基泥浆和气体泥浆，根据不同地层和钻井条件选 择合适的泥浆类型。
泥浆性能要求
需要具备良好的流变性、稳定性、滤失性、润滑性和抗温性等性能 ，以确保钻井过程的顺利进行。
作业能力
最大作业水深达300米，钻井深度超过10000米。
作业海域
主要作业于全球海域。
技术特点
采用先进的动力系统和推进器，确保在各种海况 下稳定作业；配备先进的导航和定位系统，确保 精确定位；同时具备优良的储油和运输能力，可 实现采油、运输一体化作业。
谢谢
THANKS
工作原理
应用场景
适用于深海和超深海区域的钻井作业 。
通过调整平台下部的浮力，实现平台 的升降和平衡。
钻井船
特点
钻井船是一种移动式海上钻井设 备，可以在不同海域进行钻井作
业。
工作原理
通过船体自身的动力系统，实现船 体的移动和定位。
应用场景
适用于深海和超深海区域的钻井作 业。
动力定位系统
1 2 3
特点
该自升式钻井平台属于大型深水型， 具备钻井、生产、生活、动力等设施 。
作业海域
主要作业于南海、东海等深海区域。
作业能力
最大作业水深达300米，钻井深度超 过10000米。
技术特点
采用高强度钢材料，配备先进的升降 系统、稳定系统和动力系统，确保在 复杂海况下安全作业。
某半潜式钻井平台应用案例
平台类型
02 钻井平台
CHAPTER
自升式钻井平台
特点
海上钻井技术用于陆地开发——LEWCO公司海上钻探工艺及设备介绍
拥有的海上钻探高工艺 同样适用于陆地
钻井开发 。以下介绍 的是Ｌ ＷＣ Ｅ Ｏ公司 开发生产 的钻井设备 。 个泵 出厂时均通过了最 大载荷试验 。 曲轴 只有 Ｌ ＷＣ Ｅ Ｏ公 司应用平衡 安装锻造 曲轴 。与普通锻造轴相比 ，这 种 曲轴的竞争性在 于 ：结构简单 ；平衡
差度１ ２～７ 千克 ；可 以减少噪音 、减少 ５
。 靠 的制造和维修质量保证 。在发货之前 震器 ，如 图５
７２ 石油与装备 Ｐ ｔ ｌ ｍ＆Ｅ ｕｐ ｎ ｅｒＯ ｒｃ ｉ Ｔ顶 驱 Ｅ Ｄｉ ｌ ｖ Ｍ ｅ Ｄｒｅ
缝 毒
表１
升为 纛一》 ．。 ＿ ｊ 宠力矩 －
一５ ３Ｏ
２ ４ ２Ｈ ８ ７ ｍ ４ ０６７ ５Ｈｍ
机 、组件和机组有关 。为防止这一问题 出现 ，Ｌ ＷＣ ｒｃＤ ｉｅ 顶驱不安装 Ｅ ＯＤｉ ｔ ｒ Ｔ ｅ ｖＭ
减速 器 。
Ｌ ＤＤＴ ５ ０ － Ｄ＇ ０ Ｌ Ｄ啪 ５ — ７０
Ｌ ＤＤ＿ — ｒ Ｄ－Ｉ ０ Ｏ０
震器 可 以平缓 液 流 ，增强钻 探效 益 。
脉动 减震 器旋 转方 便 ，使用 容 易并可
５％ ０ ％ 台和７ ０ｐｉ ５０ｓ 试验台 ，在每个泵全载荷情 降低 损 耗 。在额 定静 压 １ ０ ～２ ０ 况下进行了４ 小时标准试验。试验时计算 时测 定 。可 以生 产压 力２ ５ ／ ０ Ｋｇ ｃ Ｍ。
装备空问
海上钻 井技 术 用 于 陆地 开发
Ｌ ＷＣ 公 司海 上钻探工艺及设备介绍 Ｅ Ｏ
口 编 译 ／ 秋丽 杜
特诺股份 公司是年营业 额超过１ ２
： 亿元世大钻设生 Ｉ 美的界型探备产
商和 供货 商 ，总 部位 于 美国 ，掌 控着
海上钻井知识点总结
海上钻井知识点总结一、海上钻井的流程海上钻井的流程主要包括勘探、设计、准备、钻井、完井和生产等环节。
在勘探阶段，需要通过地质勘探和地球物理勘探等手段确定潜在油气储量的位置和规模。
在设计阶段，需要进行钻井方案设计、设备选型、工程规划等工作。
准备阶段包括海上钻井平台的布置、设备安装和人员培训等。
钻井阶段是指利用钻井设备在海底进行钻探作业，此外，还需要进行岩心采集、地层测试和井筒完整性检查等工作。
完井阶段是指进行井筒的封堵、固定和完井液体的加压等工作。
生产阶段是指进行油气的生产和输送。
二、海上钻井的设备海上钻井需要用到的设备包括钻井平台、钻机、固井设备、管线和控制系统等。
钻井平台通常有浮式平台和半潜式平台等多种类型，不同的平台适用于不同的水深和海况。
钻机是海上钻井的主要设备，通常分为机械式钻机和电动式钻机两种，它们可以实现旋转、下压和转动等功能。
固井设备用于进行井孔固定和封堵等作业，通常包括固井泵、固井管道和固井液体等。
管线和控制系统用于进行油气输送和控制井口动作。
三、海上钻井的安全海上钻井的安全是至关重要的，任何安全事故都可能导致人员伤亡和环境污染。
为了确保安全，海上钻井需要严格遵守相关的安全规程和操作规范，包括进行安全培训、定期演练和设备检修等工作。
此外，还需要对钻井平台和设备进行定期维护和检查，确保其状态良好。
另外，还需要建立健全的安全管理体系和应急预案，以应对突发情况。
四、海上钻井的环保海上钻井的环保问题也备受关注，钻井作业可能会产生废水、废气和废渣等污染物，对海洋生态环境造成危害。
因此，海上钻井需要遵守严格的环保法规和标准，采取有效的污染控制措施，包括废水处理、废气净化和废渣处理等。
同时，还需要开展环境影响评价，以评估钻井活动对周边环境的影响和风险。
五、海上钻井的技术挑战海上钻井的技术挑战主要包括水深、海况、地质条件和油气层压力等方面。
随着海上油气勘探的不断深入，水深和井深也在不断增加，钻井设备和技术面临更高的要求。
海上钻井设备
2、防喷器系统
防喷器系统是水下井口装置的核心部分。
防喷器系统包括：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 防喷器控制操作系统 防喷器系统的导引架等。
其作用在于一 旦发现井喷征兆 或井喷即关闭防 喷器 ，将井内 环形空间封闭起 来，以便处理和 控制井内复杂情 况，防止井喷。 必要时可将钻杆 剪断，将井口全 部封闭。
❖（三）装设钻井用水下井口设备问题
海上钻井采用水下井口时，井口在海底，需要在海底 井口与水 上 甲板间装设套隔绝海水、适应摇摆、控制井口 的装置，这套装置统称为钻井用水下井口设备。
❖（四）防止海水腐蚀问题
海洋钻井设备处于海上腐蚀性强的大气中，还有一 部分构件浸人海水中，由于海水对它产生强烈电化学和 化学腐蚀，因此浸入海水中的构件的寿命显著降低。
主要有测斜仪、泥浆录井装置、自动侧试仪等。
（三）固并设备
为了在海上进行固井，需在平台上配备一套完整的固井设 备，一般采用柴油机作为动力。包括有柴油机动力机组、注 水泥泵机组、控制及计量设备、气动下灰装置、水泥搅拌和 供水设备等。
（ 四）试油设备
为了独立地在海上进行试油，平台上需配备有成套试油设 备。包括油气水分离器、加热装置、计量罐、燃烧器、测量 仪表等。
全封闸板防喷器，是当井 内没有钻柱并需要关井时使用。
剪切闸板防喷器的使用场 所：(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。
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。
海上钻井知识点总结图解
海上钻井知识点总结图解一、海上钻井的概述海上钻井是指在海洋中进行的石油和天然气勘探的行为。
海上钻井通常会利用专门的船舶和平台进行，有时也会利用陆地设备来进行海上的钻井活动。
海上钻井通常会选择在陆地附近的沿海地区设立，这样可以减少物资和人员的运输成本。
二、海上钻井的准备工作1. 海上地质勘探在进行海上钻井之前，首先需要进行海底地质勘探工作。
这包括使用声纳，地震测量等手段，对海底形态和沉积物进行详细的调查和分析。
这些数据对于确定钻井地点和设计钻井方案非常重要。
2. 钻井平台的选择钻井平台是进行海上钻井的重要设备，其选择将直接影响到钻井作业的效率和安全性。
常见的海上钻井平台包括半潜式钻井平台、合肋钻井平台和钻井船等，每种平台都有其适用的环境和作业条件。
3. 钻井设备的准备在进行海上钻井作业之前，需要确保钻井设备的完好和准备工作。
这包括检查钻井管、扩大器、钻头等设备，确保其符合技术要求和安全规定。
4. 海上钻井作业的公共设施海上钻井作业需要船舶和平台上的人员有一个良好的生活和工作环境，因此需要准备好公共设施如餐厅、医务室、住所等，以确保人员的生活和工作安全。
三、海上钻井的作业流程1. 钻井井位的确定在进行海上钻井作业之前，需要确定钻井井位。
这需要根据地质勘探数据，选择合适的位置进行钻井。
这一过程需要考虑到海床情况、地震活动、海流等因素。
2. 钻井管的安装一般情况下，海上钻井作业会选择使用海底定位装置来固定钻井平台或船舶的位置，然后通过下沉钻井管的方式来进行钻井作业。
3. 钻井作业在确定好井位和安装好钻井管后，就可以开始进行实际的钻井作业。
这个阶段主要包括设置井口设备、进行钻井、取心和记录等操作。
4. 钻井液的应用在进行钻井作业时，需要使用钻井液来冷却钻头、防止井壁塌方以及输送钻屑等。
正确选择和应用钻井液是海上钻井作业的关键环节之一。
5. 钻井井筒的评价和固定在完成钻井作业之后，需要对钻井井筒进行评价，确定油气资源的储量和品质，然后再进行井筒的固定，以确保后续可以顺利进行生产作业。
海洋钻井概述
Well Int. Systems
Remote Access
CCTV
DrillView Clients
DrillView System
Drilling Equipment
MH、HITEC、HYDRALIFT等网站下载
Rig Systems
Fluid Management
3
海洋钻机概述
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。 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。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。 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。
陆地钻机伴随着陆地油气田向海洋的延伸而走进海洋石油开发领 域，不断发展和更新，逐渐形成一个独立的体系、独立的标准并拥有自 己的名称——海洋钻机，它在近海油气开发中扮演着重要的角色。
6
介绍内容：
I. 海洋钻机概述 II. 陆地钻机/海洋钻机 III. 钻井自动化 IV. 钻井仪表 V. 主要钻井设备及相关厂商介绍 Ⅵ. 钻井包EPC及集成
•布置型式： • 卧式 • 立式
钻井设备简介课件
contents •钻井设备概述•钻机设备介绍•钻具介绍•钻井泵介绍•辅助设备介绍•钻井设备的发展趋势及展望•钻井设备的应用案例分析目录01陆地钻机主要用于地质勘探、油气开发和地下水开采等领域；而海洋钻机则主要用于海洋油气开发等领域。
此外，根据使用目的和钻探对象，钻井设备还可分为石油钻井设备、地质钻井设备、水文钻井设备等。
根据钻探深度和规模，钻井设备可分为陆地钻机和海洋钻机两大类。
钻井设备的发展历程02钻机的组成01020304钻机主机辅助设备传动系统控制系统井口装置钻头泥浆泵发电机组钻机的主要部件钻机的操作流程准备工作安装钻机调试设备完成作业开始钻井监控数据03稳定器泥浆泵按用途分类可分为整体式钻具、分体式钻具、可调式钻具等。
按结构分类按材质分类确保钻具无损伤、无裂纹、连接部位紧固可靠。
使用前检查操作要求使用过程中监控使用后保养操作人员需经过专业培训，熟悉钻具结构、性能及操作规程。
密切关注钻进状态，发现异常及时停钻检查。
清洗、检查、润滑、存放干燥处。
钻具的使用注意事项04钻井泵的组成01020304钻井泵是一种往复泵，通过柱塞在缸套内作往复运动来吸入和排出流体。
当柱塞向后运动时，缸套内压力降低，流体被吸入；当柱塞向前运动时，缸套内压力增加，流体被排出。
通过多个柱塞的往复运动，可以实现大量流体的吸入和排出。
钻井泵的工作原理钻井泵的分类及特点05作用组成特点030201绞车组成泥浆泵主要由泵头、泵缸、传动轴、吸入管等组成。
作用泥浆泵是钻井设备中的重要组成部分，主要用于向钻头输送高压泥浆，以保持钻头的冷却和清洗。
特点泥浆泵的泵头和泵缸是整个泥浆泵的关键部分，其材料和性能对泥浆泵的使用寿命和效率有重要影响。
泥浆泵组成特点作用顶部驱动装置06高效节能钻井设备智能化技术应用高效节能化自动化钻井技术自动化钻井技术是未来钻井设备的重要发展方向之一。
通过自动化技术，可以实现钻井设备的远程控制、自动化操作等功能，提高钻井作业的效率和安全性。
海洋石油钻井装置概述
钻井装置海上钻井的工艺技术与陆地上钻井基本相同，只不过多了一套特殊的井口装置，以便隔离海水。
目前的钻井方法主要还是旋转钻井，利用钻头旋转破碎岩石，形成井身；利用钻杆将钻头送到井底；利用顶驱（大钩）、游车、天车、绞车起下钻杆；利用顶驱（转盘及水龙头）或井底钻具带动钻头，钻杆旋转；利用泥浆泵循环泥浆带出井底的岩屑。
原钻井装置按照不同的功能分为八大部件（绞车、井架、天车、游动滑车、大钩、转盘、水龙头及泥浆泵）。
现由于安装了顶驱取代了大钩、水龙头、转盘的功能，故平台上无大钩及水龙头。
现对钻井装置的进行论述一、钻井装置的组成1、起升系统设备起升系统设备是由绞车、井架、天车、游车、顶驱及钢丝绳等组成。
起升系统设备的主要功用是起下钻具、控制钻区送钻、更换钻头和下套管等。
有时还要处理井下复杂情况和辅助起升重物。
2、旋转系统设备旋转系统设备是由顶驱（转盘）和井下钻具（井下动力钻具）钻头等组成。
该设备的主要功用是带动井下钻具、钻头旋转、破碎岩石（钻井）及连接起升系统和泥浆循环系统。
3、灌浆循环系统设备该系统主要是由泥浆泵、地面高压（低汇）管汇、立管、水龙带、泥浆净化、泥浆配制设备及井下钻具、钻头等组成，主要功用是利用泥浆或其它流体冷却钻头，冲洗井底带出岩屑，以利正常钻进。
打定向时，在涡轮钻井中以担负着给涡轮钻具传递动力的任务。
4、动力驱动设备海洋石油钻机全部采用柴油机为动力。
平台是五台柴油机带动交流发电机，发出的交流电经过可控硅整流装置变成直流电。
这样的驱动称为交——直流电驱动。
使各工作机组实现无级变速，简化了庞大的联动机构。
5、控制系统设备为了解决指挥各机组协调进行工作，钻机控制系统共分三大部分。
即气控系统、机械控制、电控系统。
气控制系统由司钻控制阀，气动离合器、继气器、刹车气缸及其他阀件等组成。
机械控制系统设备有手柄、踏板、杠杆及各种机械离合器。
电控制设备有变阻器、电阻器、继电器、录井仪等。
整个控制系统的功用是根据钻井工艺的要求，使每台工作机操作时反应迅速。
海上石油生产设施概述(PDF 107页)
海洋石油工程海上石油生产设施石油工程学院第四章海上石油生产设施第二节固定平台生产系统第一节海洋采油概述第三节浮式生产系统第四节水下生产系统第五节海上生产系统的选择第六节海洋修井用特殊机具第三节浮式生产系统一、浮式生产系统的典型类型二、采油立管系统三、定位系统四、浮式生产系统的油气水处理系统五、浮式采油系统的优点浮式生产系统的典型类型这是70年代以来发展较快的一种生产系统。
它以移动式浮体为主体，在其上放置生产和处理设施，收集、计量和处理来自海底井的油气。
这种生产系统的出现，不仅加快了海上油气田的开发速度，而且可作为“早期生产系统”以降低开发费用，及早回收投资。
使过去用固定平台开发不经济的边际油田也能开发利用。
浮式生产系统的典型类型十多年来，这种系统得到了不断地完善和提高。
根据浮体型式的不同，逐步形成了以下几种类型浮式生产系统：(1)以半潜式平台为主体的浮式生产系统；(2)以油轮为主体的浮式生产系统；(3)以张力腿平台为主体的浮式生产系统；(4)以自升式平台为主体的浮式生产系统；浮式生产系统的典型类型1. 以半潜式平台为主体的浮式生产系统该种生产系统的主要特点是把采油设备(采油树等)、注水(气)设备和油气水处理等设备，安装在一艘经改装(或专建的)半潜式钻井船上。
它需另一油轮完成装油和卸油的功能。
油气从海底井经采油立管(刚性或柔性管)上至半潜式钻井船(常用锚链系泊)的处理设施，分离处理后经海底输油管线和单点系泊系统，进人贮油轮，再经穿梭油轮运走。
这种生产系统的优点是:稳定性好，可适用于恶劣的海况条件。
其缺点是甲板面积小，承载能力低，改装时间长，成本高。
浮式生产系统的典型类型以半潜式平台为土体的浮式生产系统浮式生产系统的典型类型2. 以油轮为主体的浮式生产系统该种生产系统的主要特点是把生产设备、注水(气)设备和油气水处理等设备安装在一艘具有贮油和卸油功能的油轮上。
油气从海底井出来后，经采油立管(刚性或柔性管)上至系泊于单点系泊之上的油轮，分离处理后，贮存在油轮的油舱内，经穿梭油轮运走。
海洋石油钻井设备精讲
新型钻头设计
提高钻头破岩效率，降低钻井成 本，是设备技术创新的关键环节 ，新型钻头设计将具有更高效率
和更长寿命。
设备的绿色环保发展
01
废弃物处理与利用
02
节能减排技术
海洋石油钻井过程中产生的废弃物， 需要得到有效处理和利用，设备将更 加注重环保设计，降低环境影响。
设备将采用更高效的能源利用技术， 如液压蓄能、电能回收等，以降低能 耗，减少碳排放。
现代化阶段
引入先进的自动化、智能化技术， 提高设备的作业效率、安全性和环 保性能。
02
CATALOGUE
主要海洋石油钻井设备介绍
钻井平台
定义与功能
钻井平台是海洋石油钻井作业的基础设施，用于支撑和安装钻井设备、提供工作人员生活 空间以及存储钻井所需的物资。
类型与特点
常见的海洋钻井平台类型包括固定式平台和移动式平台。固定式平台通常安装在海底，稳 定性好但灵活性差；移动式平台（如自升式平台、半潜式平台和船式平台）可根据需要移 动至不同井位，灵活性更高。
启动与停机
操作人员应掌握设备的正确启动和停机顺序，确保设备在 启动和停机时能够平稳运行，避免对设备造成不必要的损 坏。
运行监控
在操作过程中，操作人员应密切监视设备的运行状态，及 时发现并处理异常情况，确保设备正常运行。
设备维护与保养
日常保养
每天对设备进行清洁、润滑、紧 固等日常保养工作，确保设备处 于良好的运行状态。
03
低污用环保 材料，降低设备本身的环境污染；同 时，在钻井过程中，将采用低污染钻 井液等技术，减小对环境的影响。
设备智能化与自动化前景
智能化控制技术
引入人工智能、大数据等技术，实现设备的实时监控、故障预警 、优化控制等智能化功能。
4海上钻井井口装置及各次开钻和井口安装
通过临时导引绳，下入带有钻头的钻柱，准确进入井口盘的内孔，并 向海底钻进。钻进时采用海水作洗井液，有进无出，打进的海水带着钻屑 返回到海底，钻达预定深度即可起钻。
第三步，下导管并注水泥。
通过临时导引绳，将导管下入，导管的上面接导管头，并装上 导引架，导管头内接上送入工具，再接钻杆，用钻杆将导管及导引 架送入到海底，导管进入井眼，导引架坐在井口盘上。在钻台上通 过钻柱向井内打入泥浆并循环洗井，然后即可注水泥固井，不仅封 固导管，而且多余的水泥浆返至海底，将井口盘和导引架牢牢地固 定于海底。退出送入工具并起钻，并割断临时导引绳。
水上井口装置与陆上井口的异同
与陆上钻井平台相似之处 用隔水管将陆上井口装置的防 喷器组支撑到水面以上（钻井平 台上），方便各种操作。
防喷器组
下部钻 井平台
隔水导管
水上井口装置与陆上井口装置的区别
（1）水上井口装置有一个长长 的隔水管，穿过整个海水层， 隔离海水、引导钻具； （2）水上井口装的隔水导管上 有一个泥线支撑器或泥线悬挂 器、而陆上没有。
一步法施工可以省去井口盘。当海底地层较软时，可是用喷射法。在导 管的最下端接有喷射头。当导管的最下端接近海底时，即可开泵用海水进行 喷射，冲出导管井段的井眼。
表层套管井段的施工
对底撑式平台，导管井段施工之后，导管延长到平台上并起到隔 水管的作用，以后各次开钻的施工基本上与陆上钻井相同。
对浮动平台钻井，表层井段的施工具有很大的特点，可分为 两种情况：一种是在表层地层中没有浅气层；一种是有浅气层。
使用浮动钻井平台钻井时，导管井段的施工要复杂得多， 也有两种做法。第一种方法是分步法，按如下施工步骤进行：
第一步，下井口盘，建立海底井口。
海上钻井平台概述
历史与发展
早期发展
未来趋势
自20世纪初以来，海上钻井平台经历 了从简易木筏到现代化设施的发展历 程。
未来海上钻井平台将更加注重环保、 智能化和自动化，以降低成本和提高 生产效率。
技术进步
随着科技的不断进步，海上钻井平台 在结构、材料、装备和工艺等方面不 断改进，提高了钻井效率和安全性。
海上钻井平台的重要性
新型钻井设备
针对海洋环境的特殊要求， 研发新型的钻井设备，如 深海钻井装备、高压油气 分离技术等。
监测与控制技术
利用先进的监测和控制技 术，实时监测海上钻井平 台的运行状态，确保作业 安全。
环保法规的挑战
排放限制
随着环保法规的日益严格，海上 钻井平台的排放限制也更加严格，
需要采取有效的环保措施。
废弃物处理
制定完善的应急预案，包括火灾、爆 炸、泄漏等突发事件的处理方案，确 保在紧急情况下能够迅速应对。
安全措施
采取多种安全措施，如安全警示标识、 防护设备、安全检查等，保障员工的 人身安全和生产安全。
04 海上钻井平台的挑战与前 景
海洋环境的影响
风浪影响
海上钻井平台受到风浪、潮汐和 洋流等自然因素的影响，需要具 备足够的稳定性和抗风浪能力。
人员配置
海上钻井平台需要配置不同专业背景 的人员，包括工程师、技术人员、操 作工、安全员等，以确保平台的正常 运营和安全生产。
培训
针对不同岗位的人员，提供相应的培 训课程，包括技能培训、安全培训、 管理培训等，以提高员工的专业技能 和安全意识。
生产流程与管理
生产流程
海上钻井平台的生产流程包括钻井作业、采油作业、油气处理等环节，需要合 理安排各环节的工作，确保生产的高效进行。
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。
海洋石油钻井设备精讲课件
防喷器系统
防喷器系统概述
防喷器系统是用于控制和防止钻孔中气体、液体喷出的设备。
防喷器系统组成
防喷器系统主要由防喷器、控制柜、液压管线等组成。
防喷器系统功能
在钻孔过程中控制和防止气体、液体喷出，保障人员安全和环境清 洁。
海洋石油钻井设备精讲课件
目 录
• 海洋石油钻井设备概述 • 海洋石油钻井设备的组成与功能 • 海洋石油钻井设备的操作与维护 • 海洋石油钻井设备的选型与配置 • 海洋石油钻井设备的安全与环保 • 海洋石油钻井设备的未来发展与趋势
contents
01
海洋石油钻井设备概述
定义与分类
定义
海洋石油钻井设备是指在海洋上 进行石油钻探所需的设备和装置， 包括钻井平台、钻机、井口装置、 泥浆循环系统等。
05
海洋石油钻井设备的安全 与环保
安全防护措施
设备安全设计
确保设备设计符合安全 标准，减少潜在的安全 隐患。
安全操作规程
制定详细的安全操作规 程，规范操作人员的行 为，降低操作风险。
定期维护与检查
对设备进行定期维护和 检查，确保设备处于良 好状态，预防事故发生。
环保要求及排放标准
环保法规遵循 确保海洋石油钻井设备符合国家和国际的环保法规要求。
检查液压油是否清洁、充足，如有问题及时更换液压油。
电气故障
检查电气设备是否正常工作，如有问题及时维修或更换。
04
海洋石油钻井设备的选型 与配置
选型原则
适用性
根据钻井的深度、地质条件和工程要求，选择能够满足钻井需求 的设备型号。
可靠性
选择性能稳定、故障率低的设备，确保钻井作业的连续性和安全性。
海洋石油钻井设备精讲
液压钻机
概述
液压钻机是一种以液压能为动 力源的钻机，通过液压泵驱动 转盘、绞车等设备进行钻井作
业。
组成
液压钻机主要由液压泵、液压马达 、液压缸、控制阀等组成。
特点
液压钻机具有结构紧凑、操作灵活 、功率大、适用于重型钻井作业等 优点，但维护成本相对较高。
气动钻机
概述
气动钻机是一种以压缩空气为动 力源的钻机，通过气马达驱动转 盘、绞车等设备进行钻井作业。
大修计划
针对设备的运行状况，制定详细的大修计划，包括维修内容、时间、人员等，确 保设备性能得到全面恢复。
常见故障及排除方法
机械故障
如齿轮箱损坏、轴承磨损等，需要检查损坏部位 ，更换相应部件。
电气设备故障
如电机损坏、线路接触不良等，需要检查电机及 线路状态，进行维修或更换。
安全设施故障
如紧急停机系统失灵、安全阀堵塞等，需要检查 安全设施的状态，进行维修或更换。
06
海洋石油钻井设备的安全 操作规程与规范
安全操作规程
操作前检查
所有设备在操作前应进行检查，包括 机械部分、电气系统、液压系统等， 确保设备处于安全状态。
操作人员资质
操作人员必须经过专业培训，熟悉设 备操作流程、注意事项和应急处理措 施。
操作步骤与流程
严格按照规定的操作步骤和流程进行 操作，不得擅自更改或跳过任何步骤 。
操作人员应与设备保持安全距离，特别是 在设备运行过程中，不得靠近危险区域。
安全检查与监督
检查制度
01
建立完善的安全检查制度，定期对设备进行检查，确保设备符
合安全要求。
监督机制
02
设立监督岗位，对设备的操作过程进行监督，发现不安全因素
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
海洋石油工程概论
海洋油气开发装备体系
海洋油气开发装备体系
钻井平台
钻井装备 水下设备 海 底 生 产 系 统
生产平台
油气外输系统
海工工程船 和辅助船
固 定 式
移 动 式
海 底 管 线
固 定 式
移 动 式
外 输 管 道
穿 梭 油 轮
钢 制 导 管 架 式 平 台
混 凝 土 重 力 式 平 台
顺 应 塔 式 平 台
海洋石油工程概论
招商局重工和蛇口友联
• 招商局重工 350英尺和400英尺自升式平台 制造 • 蛇口友联 以修为主
海洋石油工程概论
钻井装备等关键装备
海洋石油工程概论
海洋石油工程概论
钻井装备
• 制造企业美国NOV、挪威MH、 • 国内企业TSC海洋集团（香港主板上市）、 宝石石油机械、兰石国民油井 • Huisman(豪氏威马公司),生产基地位于厦 门,该公司为全球主要陆上和海上工程公司 提供起重、钻探与深海领域解决方案，主 要客户为石油公司和油气开发工程服务公 司，主要产品类型为重型起重设备、钻探 设备、铺管设备和特殊其中设备。
海洋石油工程概论
上海振华重工
海洋石油工程概论
上海外高桥
海洋石油工程概论
中远船务
• • • • 新加坡团队 国外订单 世界首座圆筒型深水半潜钻井平台 大连中远船务从事改装FPSO(浮式生产储油 装置)
海洋石油工程概论
熔盛重工
具备3000米级深水铺管能力、4000吨级重型起重能
力和DP3级全电力推进的动力定位，并具备自航 能力的工程作业平台，能在除北极外的全球无限 航区作业。
胜科海事裕廊船厂
胜科海事PPL船厂
半潜式钻井平台、FPSO改装
自升式钻井平台
海洋石油工程概论
国内海工设计单位
• 708所 自升式钻井平台、半潜式钻井平台、 FPSO • 上海船舶设计研究院 海工工程船和辅助船 • 海上钻井平台设计包括方案设计、基本设计、详 细设计和施工设计4个阶段。目前国内建造的主 流海洋移动钻井平台，主要以引进国外基本设计 后自行完成详细设计形式完成生产建造。
–吉宝新满利船厂（Keppel Singmarine）主要从事辅助船建造；
–另外，吉宝集团还在海外拥有吉宝巴西船厂（BrasFELS）、 吉宝荷兰船厂（Keppel Verolme），从事平台总装和维修升 级等。
海洋石油工程概论
主要建造国家情况（2）新加坡
• 胜科海事集团下属裕廊船厂、PPL船厂是从事平台建造 和FPSO改装的主要船厂. • 裕廊船厂主要从事半潜式钻井平台建造和FPSO改装，目 前拥有最多的半潜式钻井平台手持订单；
–大宇还涉足半潜式生产平台船体和TLP的建造。 • 现代重工主要从事FPSO新建、钻井船、固定平台和上部模块的建 造。 。
海洋石油工程概论
主要建造国家情况（2）新加坡
代表企业：吉宝岸外与海事集团、胜科海事集团
• 吉宝集团在自升式钻井平台建造、半潜式钻井平台建造，以及 FPSO改装方面实力突出。新加坡吉宝集团在全球有20多家船厂 –吉宝远东船厂主要从事半潜式钻井平台和自升式钻井平台建 造； –吉宝船厂主要从事FPSO改装； –吉宝美国船厂（Keppel AmFELS）主要从事自升式钻井平台建 造。
海洋石油工程概论
自升式钻井平台
由升降桩腿和桩腿支撑的 平台构成,平台可沿桩腿上升 高于海平面,移动时平台可降 至水平由拖轮托拽,移动.
性能指标 工作水深 可钻井深 海底条件限制 浮动时的稳定性 船体定位方法 国际现状 10～150 m 超过5000 m 根据海底土壤承 载，决定插入深度 易受风浪影响 桩脚插入；底垫压载
物探船
勘察船
钻井平台
生产平台
浮式生产储油轮
起重船
管铺船
水下机器人
物探船、勘察船、供应船、钻井平台、生产平台、浮式生产储油船、卸油 船、起抛锚船、拖带船、倒班船、特种运输船、工程支持船（平台）、 水下机器人、起重船、铺管船、铺缆船
海洋石油工程概论
钻井平台的分类
固定式
按运
桩基式 重力式 张力式 棚绳塔式
海洋石油工程概论
钻井装备
• 宝石机械公司可实现300ft自升式钻井平台 由总包，在大连船厂建造。 • 河北荣盛深水防喷器研制成功,属于863计划 项目
海洋石油工程概论
海洋石油工程概论
烟台中集来福士
④发展中的中集来福士
③2008年加盟中集集团
② 1996年烟台来福士成立
①1988年烟台造船厂
海洋石油工程概论
自升式钻井平台 Jack Up 半潜式钻井平台 Semi Sub 浮式储油装置 FPSO/FSO 特种船舶 Special Vessel
• 今年交付7艘装备 4坐自升式钻井平台、2坐 半潜平台1艘工程船
海洋石油工程概论
世界海工装备的制造格局
第一梯队： 韩国和新加坡
•亚洲居于海工装备建造市场的前沿， 其中韩国和新加坡属于第一梯队。 •中国近年发展迅速，跻身第二梯队。
第二梯队： 中国
•中东的阿联酋、南美的巴西、横跨亚 欧大陆的俄罗斯、以及越南、印度和 印尼等国家不甘落后，成为第三梯队。 第三梯队： 主要原因是这些国家石油资源丰富， 中东、巴西、 俄罗斯、越南、在发展油气生产的同时，努力提升自 印度、印尼 己的建造实力。
第四章 海上钻井设备概述
随着陆地资源的日益枯竭，石油天然气的开采已经由陆 地转移到海洋，而海洋石油天然气的开发也由浅海向深海 海域发展。在海上需要一个安装钻井设备的场所，这个场所 就是海洋钻井平台。海洋平台也经历了从浅海向深海的发展， 新的平台不仅性能优良、甲板面积巨大，且要有极强的抗 风浪能力和适应更广的水深范围。
自 升 式 钻 井 平 台
半 潜 式 钻 井 平 台
钻 井 船
钢 制 导 管 架 式 平 台
混 凝 土 重 力 式 平 台
顺 应 塔 式 平 台
半 潜 式 生 产 平 台
供 应 船
三 用 工 作 船
调 查 船
施 工 船
守 护 船 、 救 助 船
FPSO
Spar
TLP
海洋石油工程概论
海洋油气资源主流开发装备
海洋石油工程概论
第一节 海洋工程装备概述
• 海洋工程装备是人类在开发、利用海洋所进行的
生产和服务活动中使用的各类装备，核心是海洋 资源开发装备，主要指用于海洋资源勘探、开采、
加工、储运、管理及后勤服务等方面的大型工程
装备、辅助性装备。 • 在众多的海洋资源中，海洋油气资源的勘探开发 技术最为成熟，装备种类多，数量规模大，是当 前海洋工程装备制造业最主要的产品。
海洋石油工程概论
大连船舶重工
是国内建造数量最多、产品线最为齐全的海工装备 建造企业，具备了海工总包能力。 300英尺自升式钻井平台“DSJ300-1” 下水。 400英尺总包 辽河油田石油装备制造总公司CP-300、四 川宏华石油设备有限公司开发的自升式钻井平台 HHJ1 已完成初步设计和详细设计，进入生产设 计阶段。这是四川宏华开发的第一座自升式钻井 平台。今年该公司将投资10亿元加快建设位于江 苏启东的海工装备建造基地，加快推进四川宏华 整体从陆地钻机生产商向陆地和海洋钻机生产商 的转型。
海洋石油工程概论
上海振华重工
专用海工配套装备
大型海上起重机 铺管设备 重型锚绞车 动力定位系统 波浪补偿技术
特种工程船
海上平台及其配套件
自升式海上平台 专用齿条 升降系程船
• 海上起重铺管装备是典型的大型海洋工程装备，是海上油气田开采、 输送管道铺设、海上平台支持、海上大件吊装、救助打捞等海事工 程不可缺少的重大装备。
海洋石油工程概论
海洋工程装备建造商分为三大阵营
：在欧美公司大型跨国石油公司的需求引领下，垄断着海洋工程关键装备 开发、设计、工程总包及关键配套设备供货和高端制造领域，代表：法国 Technip公司、意大利Saipem公司、美国McDermott公司、挪威Aker Solutions公司、SBM.钻井系统、动力定位系统、FPSO单点系泊系统、水下生
海洋石油工程概论
海洋石油工程概论
主讲人：徐建功
海洋石油工程概论
基本内容：
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 绪论 海洋资源 海洋灾害及防治 海上钻井设备概述 海上采油设备概述
第六章
第七章 第八章
波浪理论
海洋环境及环境载荷 海洋石油钻采设备的运动学和动力学
第九章
海洋石油钻采设备的强度
海洋石油工程概论
海洋石油工程概论
国内海工建造企业
企业类型 造修船企业 代表企业 中船集团、 中船重工、 中远船务 中海油、中 石油下属工 程公司 振华重工、 中集集团 特点 在设计、制造、安装大型海上钢质结 构物方面有优势，在项目管理方面有 经验。 在油气处理模块及相关系统的设计制 造方面具有优势，依靠内部需求，通 过国际合作设计建造能力发展比较快 这类企业在资本运作、企业管理、市 场营销等方面具备很强的实力。
海洋石油工程概论
钻井装备
07年内TSC海洋集团完成了三项跨国并购：并 购郑州海来能源科技有限公司，弥补了公 司固控系统这个薄弱环节；年底再次收购 了英国的GME公司，该公司是全球海上平台 机械和吊装设备主要的生产商，此外，TSC 海洋集团还通过并购获得了国际著名的海 洋 钻 井 平 台 工 程 及 设 计 公 司 Friede ＆ Goldman Group 部分股权。与中集来福士互 持股权，主要为其提供钻井系统总包服务。
•
海洋石油工程概论
主要建造国家情况—（1）韩国
• 代表企业: 三星重工、大宇造船海洋、现代重工、STX造船 • 最具竞争力的是三星重工。三星重工在钻井船、LNG-FPSO等装 备建造首屈一指，韩国的三星重工是建造过最多钻井船的企业， 目前也拥有最多的钻井船手持订单。 • 大宇造船海洋建造过最多的半潜式钻井平台，同时也是仅次于三 星重工的钻井船建造企业。 –FPSO新建和固定平台建造也是大宇造船海洋的优势领域。