深水钻井装备

2
深水钻井装备
一、海洋钻机与陆地钻机的区别
3.设备要求不同 由于许多设备在海洋环境中工作，而海洋环境的腐 蚀比陆地腐蚀要大得多，因此海洋钻机要采取严格
的防腐措施。
如，井架要进行防腐热镀锌处理，防喷器也要进行 防腐处理等。 由于空间条件的限制，设备布置更紧凑。
3
深水钻井装备
一、海洋钻机与陆地钻机的区别
深水钻井装备
一、海洋钻机与陆地钻机的区别
1.驱动形式不同 陆地钻机基本上采用柴油机联合机械驱动 海洋钻机基本上采用柴油机->交流发电机->可控硅整 流输出直流电->直流电动机驱动 2.转盘开口直径不同 因为要装大直径的水下器具， 所以海洋钻机要用开口直径大的转盘。
1
深水钻井装备
一、海洋钻机与陆地钻机的区别
41
深水钻井装备
四、钻井水下装置
张紧器
为防止隔水管柱在轴向压力作用下被压弯而破坏， 应使用张紧器张紧隔水管柱，使其承受拉力。
张紧器的工作原理是利用气液储能器的液压推动 活塞，随着平台的升沉而放长或收短钢丝绳，以保 持导向绳及隔水管的张力恒定。
42
深水钻井装备
四、钻井水下装置
导向锁张紧器
隔水管张紧器
钻柱上下运动，造成钻压不稳，影响钻进，严重 时，使钻头脱离井底，无法钻进。
解决方法就是对升沉运动进行补偿。
主要方法有在钻柱中增设伸缩钻杆和增设升沉补 偿装置两种。
18
深水钻井装备
三、升沉补偿
1. 增设伸缩钻杆 为了使钻柱不受平台起伏的影响，在钻铤的上部增 设一根伸缩钻杆。 伸缩钻杆由内、外管组成，沿轴向可相对运动。当 平台作升沉运动时，伸缩钻杆的内管随其以上的钻柱 作轴向运动，而外管及其以下的钻柱基本不动，这样 就保持了钻压的稳定。
Baidu Nhomakorabea11
深水钻井装备
二、钻井平台的定位问题
锚缆 由钢丝绳、锚链或两者组 合而成。 选择何种锚缆要取决于锚 缆载荷、水深、锚机、舱 位大小等。 锚缆也必须预张紧。
12
深水钻井装备
二、钻井平台的定位问题
锚泊方式及其定位精度
锚泊定位的定位精度通常在水 深的5％～6％之间，好的设计， 可达到2％～3％。 完全能够满足钻井作业的要求。
34
深水钻井装备
四、钻井水下装置
2.套管头组
根据钻井时要下套管的层 数，一层套一层，以悬持 套管，接防喷器，其结构
与陆用的相同。
35
深水钻井装备
水下井口选用考虑因素
36
深水钻井装备
四、钻井水下装置
3.防喷器组
装在平台台上的防喷 器与陆用的基本相同； 装在水下的防喷器装
置与陆用的则有很大
26
深水钻井装备
三、升沉补偿
工作原理 当平台作升沉运动时，井架沿轨道上下运动，主 气缸中的气体压缩或膨胀，而天车与大钩基本上 保持不动，这样就补偿了平台的升沉运动。钻压 的调节与游动滑车型升沉补偿装置的相似。
27
深水钻井装备
深水钻井装备
四、钻井水下装置
由于海上钻井是在海中的平台上进行的， 这与陆地钻井有很大的不同。因为钻井平台在 海面之上，而井口在海底，为实现正常钻井， 需要在海底井口与平台之间装设一套隔绝海水、 适应平台摇摆、控制井口的装置，这套装置就 是钻井水下装置。
不同，与之配套的装 置也需随之变化。
37
深水钻井装备
四、钻井水下装置
4.隔水管柱 隔水管柱的作用 是隔开海水，并 从其内引入钻具， 导出钻井液。
38
深水钻井装备
四、钻井水下装置
隔水管柱的组成
隔水管节
每节的长度根据钻井平 台的几何尺寸确定，一般 为15.24 m(50ft)，也有 22.84 m(75ft)的隔水管 节。
16
深水钻井装备
二、钻井平台的定位问题
优点 调整迅速，工作水深大，目前它的定位能力已超过 3000m水深。 缺点 不能用于浅水，设备成本高，燃油消耗大，对于非自 航的平台，需配备专门的推进设备 动力定位的定位精度为水深5%左右。
17
深水钻井装备
三、升沉补偿
半潜式钻井平台或钻井船在风力、海浪力等海洋 环境载荷的作用下，会产生升沉即上下运动。
43
深水钻井装备
四、钻井水下装置
5.连接装置
连接装置的作用是保证井口 装置外罩与防喷器之间，以
及防喷器顶部与下部的水下
隔水管柱之间形成主压力密 封。
44
深水钻井装备
四、钻井水下装置
6.ROV
ROV，即水下机器人（Remote Operated Vehicle ）, 系统组成包括：动力推进器、遥 控电子通讯装置、黑白或彩色摄 像头、摄像俯仰云台、用户外围 传感器接口、实时在线显示单元、 导航定位装置、自动舵手导航单 元、辅助照明灯和凯夫拉零浮力 拖缆等单元部件。
天车型升沉补偿装置 顾名思义，它是装在天车 上的，主要由浮动天车、 主气缸、液缸和储能器组 成。
25
深水钻井装备
三、升沉补偿
浮动天车除具有普通天车的结构外，还有两个 辅助滑轮和4个滚轮。快绳和死绳分别通过辅助滑 轮引出。天车通过滚轮可在井架上的垂直轨道上 上下移动。主气缸用以支承浮动天车，与井架连 在一起。液缸起缓冲作用。储能器装在井架上， 有管路与主气缸相连，用以调节主气缸中的气压。
4
深水钻井装备
一、海洋钻机与陆地钻机的区别
4.设备先进程度不同 由于海洋钻井比陆地钻井成本要高得多，为了提高钻井 效率，海洋钻井用的设备比较先进。 如，比常规转盘钻机效率高得多的顶部驱动钻井系统在
海洋钻井中用得很多，但在陆地钻井中却用得很少。
5
深水钻井装备
一、海洋钻机与陆地钻机的区别
6
深水钻井装备
19
深水钻井装备
三、升沉补偿
伸缩钻杆缺点：
钻压不能调节 承载条件恶劣 增加操作难度
20
深水钻井装备
三、升沉补偿
2.增设升沉补偿装置
为了补偿平台的升沉运动，在钻机的部件中增设一 套钻柱升沉补偿装置，使钻柱不随平台作上下运动。 升沉补偿装置主要有游动滑车型和天车型两种。
21
深水钻井装备
45
23
深水钻井装备
三、升沉补偿
工作原理 当平台作升沉运动时，液缸与上框架随
平台作上下运动，而下框架、活塞、大
钩及钻柱基本上不动，从而补偿了平台 的升沉运动。由于钻压等于钻柱的重量 减去液缸中的液压乘以两个液缸中活塞 的面积，只要调节液缸中的液压就可以 调节钻压。
24
深水钻井装备
三、升沉补偿
一、海洋钻机与陆地钻机的区别
5.海上钻井设备的组成
动力设备：直流电动机驱动
钻井设备：还有升沉补偿、钻井水下设备等 固井设备 试油设备 起重、锚泊设备
辅助设备：潜水设备、救生设备、运输设备等
7
深水钻井装备
二、钻井平台的定位问题
如果选用的是半潜式钻井平台、浮式钻井船等浮 式钻井平台，必须对平台进行定位，即将钻井平 台限制在一定的位置上，以控制钻井平台的纵荡
和横荡运动。
常用的定位方法有锚泊定位和动力定位两种。
8
深水钻井装备
二、钻井平台的定位问题
1.锚泊定位 锚泊定位就是用锚抓住海底， 再通过锚链或锚缆拉住平台将 其定位。锚泊定位的最大工作 水深可达l200m。 锚泊定位装置 由锚机、锚、锚缆组成
9
深水钻井装备
二、钻井平台的定位问题
13
深水钻井装备
二、钻井平台的定位问题
2.动力定位
动力定位是一种先进的自动定位技术，它利用平台 本身的动力装置产生的定向推力，来平衡会使平台 偏离要求位置的风力、波浪力和海流力，从而使浮 动的未锚定的平台自动保持在一个规定的位移范围 内。
14
深水钻井装备
二、钻井平台的定位问题
动力定位系统的构成
39
深水钻井装备
四、钻井水下装置
挠性接头 挠性接头装在隔水管柱的下部，允许隔水管在 任意方向转动约7度～12度，以使隔水管柱适应 浮式钻井平台的摇摆、平移等运动。主要有压 力平衡式、多球式及万能式3种。
40
深水钻井装备
四、钻井水下装置
伸缩隔水管 伸缩隔水管的作用是补偿平台的升沉运动，使 隔水管柱不致于因平台的上下运动而断裂。它 一般装在隔水管柱的上部，由内管和外管组成， 两管可以相对上下运动。
29
深水钻井装备
四、钻井水下装置
30
深水钻井装备
四、钻井水下装置
水上井口装置
适用于：
固定式平台、底撑式平台钻井。
31
深水钻井装备
四、钻井水下装置
水下井口装置

功用 隔开海水 钻具导向 循环泥浆 适应升沉、漂移和摇 摆的工作环境 控制井口
32
深水钻井装备
四、钻井水下装置
1.钻井导向装置 钻井导向装置的作用
测量系统
信标、水听器、组阵
控制系统
接收信号，发出指令
执行机构
动力装置发力
15
深水钻井装备
二、钻井平台的定位问题
动力定位工作原理
（1）通过声波等先进的测量技术，测出平台在某个时刻 的位置
（2）通过计算机比较该时刻的平台位置与基准位置的偏 差，计算出恢复平台位置所需的力的大小和方向，发信 号给动力装置（推进器） （3）推进器产生推力（力矩），从而将平台推回原来的 位置，达到定位的目的。
三、升沉补偿
游动滑车型升沉 补偿装置 装在游车和大钩 之间，主要由液 缸、上下框架、 储能器和锁紧装 置组成。
22
深水钻井装备
三、升沉补偿
两个液缸用上框架与游车相 连。液缸中的活塞通过活塞杆与 固定在大钩上的下框架相连，大
钩载荷由活塞下面的液压来承受。
储能器与液缸相通。锁紧装置将 上下框架锁成一体，从而使游动 滑车与大钩连在一起。
锚机
起锚机相当于单轴绞车，用于下放或提起锚及 锚缆。 止链器用于在布完锚缆及收好锚缆后锁紧锚链。 导缆器用于改变锚缆的运动方向。
10
深水钻井装备
二、钻井平台的定位问题
锚
锚的功用是插入海底产生抓力。 锚由锚爪、锚杆和锚柄组成。锚爪可绕锚杆转动。 在正常情况下，锚的抓力约为其重量的10倍左右。锚重一 般在10～15吨之间。
是引导水下井口设备
坐于海底井口盘上 。
33
深水钻井装备
四、钻井水下装置
1.钻井导向装置
井口盘 井口盘座于海底，用来确定井位并 固定水下井口。由钢板和钢筋焊接 而成，中间灌注混凝土。 导向架 导向架的作用是导向，具有4个支 柱，支柱上栓有导向绳，以引导防 喷器组就位。 导管：也起导向作用。