深水钻井装备
海洋石油钻井设备
坐底式钻井平台
特点
坐底式钻井平台是一种较为传统 的海洋石油钻井设备，具有结构 简单、稳定性好、成本较低等优
点。
工作原理
坐底式钻井平台通过在海底设置 固定基础，将钻井设备固定在基 础用场景
坐底式钻井平台适用于水深较浅、 海底地质条件较为简单的海域，
如近海石油开采等。
海洋石油钻井设备
contents
目录
• 引言 • 钻井平台 • 钻井装备 • 海洋石油钻井设备的发展趋势 • 结论
01 引言
海洋石油钻井设备的重要性
01
02
03
保障能源供应
海洋石油钻井设备是开采 海洋石油的关键设备，对 于保障全球能源供应具有 重要意义。
促进经济发展
海洋石油产业的发展能够 带动相关产业的发展，促 进地区和国家的经济发展。
节能
节能是环保的重要组成部分，通过提高能源利用效率，减少能源消耗。节能技 术包括优化设备设计、采用高效能材料、实施能源管理等。这些措施有助于降 低钻井成本，同时减少对环境的影响。
高技术与高附加值
高技术
随着科技的不断进步，海洋石油钻井设备正朝着高技术方向发展。这包括引入新 材料、新工艺、新技术等，以提高设备的性能和可靠性。例如，采用新型合金材 料和表面涂层技术可以提高设备的耐腐蚀性和耐磨性。
02 钻井平台
自升式钻井平台
特点
应用场景
自升式钻井平台是一种常见的海洋石 油钻井设备，具有结构简单、操作方 便、成本较低等优点。
自升式钻井平台适用于水深较浅、海 底地质条件较为简单的海域，如近海 石油开采等。
工作原理
自升式钻井平台通过桩腿支撑和升降 系统，可以在不同水深的海域进行作 业，并可根据需要调节平台高度。
深水半潜式钻井平台防台措施探讨
深水半潜式钻井平台防台措施探讨李阳;张威;谢彬【摘要】中国南海台风频发,给海洋油气资源安全高效的开发带来了一定的挑战。
随着近海石油资源的日益减少,未来海洋石油开发将逐渐聚焦深水区。
深水半潜式钻井平台是南海深远海重要的钻井装备。
因中国南海台风强度大且其产生经常出人预料,在某些平台无法紧急撤台的情况下,如何有效避台或减小台风对平台造成的损失是工程设计人员必须面对的问题。
以某座深水半潜式钻井平台为研究对象,详细分析了深水半潜式钻井平台避台原则及防台措施,并讨论了调整平台艏向对减小平台整体受力的影响。
采用三维势流理论和时域耦合分析方法计算平台在不同吃水下的总体性能,分析对平台系泊张力及运动性能的影响,探讨通过改变平台吃水而降低系泊系统的受载,从而避免系泊系统破坏的可行性,最终得到可指导平台操作的结论。
【期刊名称】《海洋工程装备与技术》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】9页(P396-404)【关键词】深水半潜式钻井平台;台风;系泊系统;防台【作者】李阳;张威;谢彬【作者单位】中海油研究总院【正文语种】中文【中图分类】TE951台风①是产生于热带洋面上的一种强烈的热带气旋，其经过时常伴随着大风和暴雨。
2004—2005年，墨西哥湾先后经历了3次罕见的4级以上飓风②：Ivan，Katrina和Rita，造成了大量的海洋平台、管线等生产设施的损坏，历时6个月90%的油田才恢复到灾前的生产水平，给墨西哥湾的海洋石油工业带来了巨大的经济损失。
南海属于台风频发的海域，据不完全统计，2006—2008年间，影响南海地区的12～13级台风③和热带气旋不少于30个。
近年来频发的台风等灾害性气候已给海上油气的开发带来了严重的影响。
进入21世纪，世界范围内的气候复杂多变，常常超出人们之前的认识。
南海台风突发性强，强度较大，路径变化多端，而我国对于南海的海洋环境监测和认识还有待加强。
确保海上生产设施安全高效的作业和海上人员的人身安全是我们必须面对的问题。
深海半潜式钻井平台钻井系统选型探讨
深海半潜式钻井平台钻井系统选型探讨摘要：半潜式钻井辅助平台，由浮箱、立柱和甲板箱组成。
海上移动式钻井平台稳性规范要求不同于普通船舶，因其长宽比较小，需要计算横向、纵向稳性，故通过采用固定转轴法和自由扭曲法计算半潜式钻井辅助平台的稳性。
同时，通过建立稳性模型和风力模型，考虑来自任何方向作用于平台的风力，计算各种复杂的工况。
关键词：深海半潜式；钻井平台；钻井系统；选型引言在造船技术高速发展的时代，只有与时俱进地学习使用先进的设计工具，才能高效率完成超负荷的设计工作，降低劳动强度、提高设计精度、提高设计水平。
通过学习使用napa软件建模计算，研究海工平台稳性规范要求和装载工况，也是船厂转型升级，提升核心竞争力，承接高附加值船舶订单的重大举措。
1.钻井系统设计流程以超深水钻井作业需求为目标，进行钻井系统中钻井模块、循环系统、固控系统等的关键参数匹配计算，完成钻井系统的配置选型，建立模块化动力系统、循环系统、固控系统等的性能和结构参数配置数据库。
结合超深水钻井隔水管在各工况下的力学行为分析，为钻井系统设备的选型、设计和操作提供理论依据。
以功能区模块规划、作业成本规划和降低平台质心等为优化策略，进行钻井系统的设备布置计算，完成钻井系统的布局设计。
开展钻井系统与钻井平台的接口体系分析研究，综合分析钻井系统与钻井平台或钻井船之间的人机接口、机电动力接口、智能接口、气液接口等，进行钻井系统电力模块、液压模块等的匹配分析和控制信道需求设计。
确定不同作业工况下各设备匹配时的电力、液压及控制信号等需求量，进行钻井系统输入接口与钻井平台输出接口的关联性分析，研究相互间的接口关系。
开展钻井系统输入接口与钻井平台输出接口的功能设计，包括动力接口、人机接口、气液接口等，研究通信接口协议与标准。
2设计、生产难点及关键技术2.1总体建造方案制定深水半潜式钻井平台的建造方案时，首先要进行结构的分段/总段划分。
分段划分图是平台建造的指导性文件，分段划分的有效合理直接影响到平台建造周期。
我国深水石油钻采装备现状及发展建议
我国深水石油钻采装备现状及发展建议近几年来，我国海洋石油总公司在海洋油气勘探开发方面取得了突出成就。
但随着老油田产能的快速递减，重质稠油油田、边际油田的份额增加等情形的加剧，“向海洋深水领域进军，向深水技术挑战”已愈发迫切。
现阶段，深水油藏的勘探开发已成为世界跨国石油公司的投资热点，而中海油也将深水勘探作为未来主攻方向之一。
标签：深水;钻采装备;钻井平台深水石油钻探设备定位进行了初步探索，提出了深度开发计划，并建立一个多元化和多渠道投資体系，一系列深水钻井技术交流和技术储备，发展具有自主知识产权的深水钻井设备和优先级实现本地化的大型设备配件等等很多建议。
一、我国深水石油钻采装备现状1.初级发展阶段。
这一阶段具有代表性的装备是研制成功我国第1艘半潜式钻井平台———勘探3号半潜式钻井平台。
该半潜式钻井平台填补了多项国内空白，是我国造船工业的一个重要突破。
它是我国自行设计和建造的第1艘半潜式钻井平台，性能优良，设备先进，安全可靠，达到当时国际上同类型钻井平台的水平。
建成后立即投入到东海油气田的勘探工作中，陆续发现了平湖等许多高产油气井，并曾创出当时我国海上钻井深度达5000 m的纪录，为我国东海油气田的开发做出了重大贡献。
2.持续发展阶段，这一阶段我国成功设计与建造的渤海友谊号浮式生产储油船技术先进，它对世界FPSO技术的贡献在于首次将FPSO用于有冰的海域。
渤海友谊号机动灵活，已成功地用于渤海3个油田的开发。
该船是获得奖项最多、最高的项目，也是我国海洋工程具有标志性的项目。
紧随其后的伊朗戴维尔（Iran Daiver）号是我国为伊朗国家油轮公司设计建造的30万t超大型油船（VLCC），它是我国首制的超大型油船。
该船与国际上常规型VLCC相比，具有突出的优越性，即航速高、结构疲劳寿命长、自动化程度高，全船的振动达到了DNV关于客船舒适等级的最高要求。
3.有所突破阶段，将由上海外高桥造船有限公司承建的中国海油深水半潜式钻井平台是国家中长期科技发展规划及国家863高科技发展规划的重点项目，并作为拥有自主知识产权的重大装备项目纳入国家重大科技专项。
深水海洋石油钻井装备发展现状
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｕ ｃ ｅ ｈｅｓｅ ｆｄ ｅ ｗａｅ ｙ ｒ ｃ ｒ ｏ ｘ ｌｉａｉｎ ｉ ｕ ｏ ｎｔｙ，ｔｉ ｅ ｅ ｓ － ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ ｏ ｑ ｉｋ ｎ ｔ ｔｐ ｏ ｅ ｐ ｔｒｈ ｄ ｏ ａ ｂ ｎ ｅ ｐ ｏｔｔｏ ｎ ｏ ｒｃ ｕ ｒ ｉ ｓｎ ｅ ｓａ ｒ ｏ ｍａ ｅｔ ｏ ｏ ｇ ｎ ｅ ｔｇ ｔ ｎ ａ ｓｕ ｙ ｔ ｅ ｂ ｈ ｖｏ ｎ ｕ ｃ ｓ ｆ ｌｅ ｐｅ ｉｎ ｅ ｉ ｅ ｐ ｔｒｄ ｉｌ ｇ ａ ｙｔ ｋ ｈ ｒ ｕ ｈ ｉｖ ｓｉａ ｉ ｎｄ ｔ ｄ ｈ ｅ ａ ｉｒａ ｄ ｓ ｃ ｅ ｓｕ ｘ ｒｅ ｃ ｎ ｄ ｅ ｗａｅ ｒｌｉ — ｏ ｎ ｂ ｏ ｄ， ｎ ｏ ｇ ｔｉｆ ｒ ｔ ｎ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｌｆａ ｕ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｅ ｔｓｔ ｔｏ ｎ ｅ ｈ ｉａ ｅ ｅ ｆｄ ｅ ｒ ａ ａ ｄ ｔ ｅ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｎ ｓｒ ｃｕ ａ ｅ ｔ ｒｓ， ｅ ｅｏ ｍ ｎ ｉ ｏ ｕａｉｎ ａ ｄ ｔ ｃ ｎ ｃ ｌｌｖ ｌｏ ｅ ｐｗａｅ ｔｒ ｐ ｔｏｅ ｍｄ ｉ ｎ ｅ ｕ ｐ ｎ ａ ｒａ ｅｒ ｌ ｕ ｒＵｉｇ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｂ ｏ ｄ． Ｔ ｅ ｔｕｃｕ ｅ ｅ ｔ ｒ ｓ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｉ ａ ｉｎ ｎ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｆ ｈ ｓｒ ｔ ｒ ｆ ａｕ ｅ ，ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｓｔ ｔ ａ ｄ ｐ ｌｃ ｔ ｏ ｕ ｏ ｏ ｓ ｍ ｉｓ ｂ ｒｉ ｌ ｌ ｔ ｒ ， ｒｌｉｇ ｅ ｓ ｌ ｒｇ，ｒｓ ｒｓ ｓｅ ａ ｄ ｓ ｒａ ｅ ＢＯＰ ｆｒｄ ｅ ｗａｅ ｒｌ ｎ ｒ ｉ－ ｅ —ｕ ｍｅ ｓｂ ｅｐ ａｆ ｍ ｄ ｉｌ ｖ ｓｅ ，ｉ ｏ ｎ ｉｅ ｙ ｔ ｍ ｎ ｕ ｃ ｆ ｏ ｅ ｐ ｔ ｒｄ ｉ ｉ ｇ ａ ｅｄ ｓ ｌ ｃ ｓ ｄ，ｗｈｃ ａ ｌ ｙ ａ ｍｐ ｒａ ｔｒ ｌｉ ｈ ｅ ｐ ｔ ｒ ｒｌｉｇ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆｏ ｒｃ ｕｎｒ ． ｕｓｅ ｉｈ ｃ ｎ ｐ ａ ｎ ｉ ｏ ｔｎ ｏｅ ｎ ｔｅ ｄ ｅ ｗａｅ ｄ ｉ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｕ ｏ ｔｙ ｌ Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ：ｄ ｉｌ ｇ ｉ ｅ ｐ ｗａｅ ；ｓ ｍ ｉ ｓ ｂ ｒｉｌ ｌ ｔ ｒ ；ｄ ａ ｅ ｒｃ ｉ ｒｌ ｎ ｎ ｄ ｅ ｔ ｒ ｅ — ｕ ｍｅ ｓｂｅ ｐ ａｆ ｍ ｉ ｏ ｕ ｌｄ ｒｉｋ ｒｇ；ｒｓ ｒｓ ｓｅ ；ｓ ｒａ ｅ ｉｅ ｙ ｔｍ ｕ ｃ ｆ
海上钻井平台各系统简介
钻井平台各系统简介不知道从什么时候起，石油的价格节节攀升。
能源越来越紧张的今天，很多国家把目光从陆地转向了海洋。
自从世界上第一个海洋钻井平台制造出来以后，海洋工程有了长足的发展。
在几十米甚至上3~4000米深的海底钻一口井并不是一件容易的事，因为在海上环境的复杂多变以及恶劣。
经常要承受巨浪和暴风的袭击。
而钻井又要保持一个相对稳定的作业环境。
才能把一根根长长的钻杆钻进海底。
钻井平台从近海到深海，主要可以分为座底式，自升式，半潜式、钻井船等。
座底式是指，平台的结构直接座在海床上，几乎和陆上钻井没多大区别。
所以它们的可钻探深度很有限。
只能在几十米的水深的浅海区域作业。
自升式，又叫jack-up。
顾名思义，这种平台可以象千斤顶一样可以升降它的高度。
它典型的特征就式3-4条腿。
高高的绗架结构。
上面安装又齿条。
平台本体安装有齿轮。
它们一起啮合，传动。
在到达钻井区域的时候，腿就慢慢的伸到海床上。
平台就靠这几条腿站在海里了。
因为考虑到拖航的稳性，腿不能太长。
所以这种平台一般在120~150米水深的近海区作业。
半潜式，最新的已经到了第6代了。
这种平台综合了钻井船和坐底式驳船的优点，是漂浮在海面上的。
这样的话，它们就可以在更深的水域工作了；船体灌放水，可以调节吃水深度，保持船体稳定。
塔的下部是相当容积的浮筒，上面是若干个中空的立柱，支撑着上部平台平台上面是全部的钻井装备和必要的生活设施。
整个平台靠浮筒浮在水面。
它们带有2~3级动态定位系统，海底声纳定位系统，卫星定位系统等来保证平台的相对稳定的坐标。
它们有各种位移补偿装置来补偿海况带来的不稳定状况。
钻井船，钻井船是设有钻井设备，能在水面上钻井和移位的船，也属于移动式(船式)钻井装置。
较早的钻井船是用驳船、矿砂船、油船、供应船等改装的，现在已有专为钻井设计的专用船。
目前，已有半潜、坐底、自升、双体、多体等类型。
钻井船在钻井装置中机动性最好，但钻井性能却比较差。
钻井船与半潜式钻井平台一样，钻井时浮在水面。
南海深水油气勘探开发装备
洋 工 程 建筑 远 距离 拖航 的主 拖船 能 运 送和 供应 多种作
将 消耗 大 量 的能 源 ．采 用 自动 化 和 智能 化 的设 备 ，在 减
业 设 备 和器 材 、 甲板物 资 、油 水 和材 料 ，如 ： 井 物资 钻
和 器 材 、钻井 钢 管 、散 装 水泥 钻 井 水 钻 井泥 浆 、淡
（） 大的记 录和 接收记 录 系统 （ 炮将 产生 ３０ ２ 庞 每 ０ 万 个数 据 ． 要记 录到 磁介质 上 并 能够现 场监 视质 量 ） 都 （）高精 度三 维定位 导 航 系统 ．瞬 间 同步控 制和 接 ３ 收 ５６ 个 接 收 点和 ３４ 定位 的网 络节 点 数据 和 质 控状 ７０ ２个
著提高。
程作 业船 舶进 行 二级 对外 消 防 灭火 作 业能 力 ： 能进 行 海 面 浮油 回收 海 面消 除 油污 作 业和 井位 防污 染控 制 ； 具
有 二级 动 力定 位 能力 为海 洋石 油 工程 水 下作 业提 供 多 种 支持 辅 助 作业 和 后勤 保 障服 务 。船 舶 满足 中国船 级 社 （ Ｃ ）对抛 起锚 船 、远洋 拖船 、近 海供应 船 、油 田守 Ｃ Ｓ
深水 １ 缆 物探 船是 一艘 综合 技术 性的船 舶 具 有如 ２ 下 主要技 术 要求 ： （ ）大 功率 船舶 （ １ 航载 和 电力系统 ） ；
（ 】在 ３ ０ 米深 水 以 内，为海 洋石 油移动 式钻 井平 １ ００ 台 和浮式 装 置 的锚 、锚泊 系缆 系 统包 括钢 缆 、锚链 或合
（）执 行钻 井 、采油 、修 井作 业 等各 类平 台或其 它 ４ 海 上构 筑 物的 长周 期安 全 守护值 班 、抢 险救 助和 后勤 保 障等任 务 。
海洋石油钻采工程技术与装备——深水钻井采油技术与装备(上)
口 廖谟 圣 ／ 中国石油和石化工程研究会 海洋 石油和化 工工程专业委 员会
深水钻井采油技术与装备的深水 是 一个包括超深水 的泛指 。如前所 述 ，深水 （ 简称Ｄ ）、超深水 （ Ｗ 简称 ＵＷ Ｄ ）和深井钻井 （ 简称Ｄ ）、超深 Ｄ
和超深水迈进 的五大因素是：深水 和 超 深 水 占了海 洋 面 积 的绝 大 部
界海洋油气开发发展的必然。 世界海洋油气 开发必然 向深水
机械工业等行业的飞速发展 ，带动
了海洋油气勘探开发技术的迅速 发
１１ 石油与 装 备 Ｐ ｔ ｌｕ ＆Ｅ ｕ ｍｅ ｔ ２ ｅｒｅ ｍ ｏ ｑ ｉ ｎ ｐ
新 知 ・ 备 知 识 装
Ｎｅ Ｋｎ ￣ ｅ ｇ Ｋｎ ｗｌｄ ｅ（ ｑ ｉｎ ｗ （ ｗｌｄ ｃ ｏ ｅ ７ ， ０ ｂ ｌ ｄ ｄ ６ １ ０ ０ ｂ ／ ）左 右 ；而
井钻井 （ 简称Ｕ Ｄ Ｄ ），是近十余年来
海 洋石油钻井不断 向深水和深地层
亿ｋ 占了我们人 类生 活和活 动 ｍ，
面 积 与 空 间 的 三 分 之 二 以上 ； 海
２０ ￣２ ０年 深水 和超 深水海 域具 有 ００ ０６
新 知 ・ 备 知 识 装
海洋石 油钻 井、完井采油工程 装备 ，是 勘探 、开发 井的钻井、完井采油必需的关键 手段 ；掌握 这些装备 的技 术及 钻井、
完 井采 油 工 艺技 术 ，是 获 取 海 洋 油 气 的 关键 所在 。 笔 者 积 近 四 十年 海 洋石 油勘 探 、 开发 装 备 设 计 、 制造 与 工程 管 理 的 实践 经 验 总结编撰成 书并分期在 我刊独 家刊登 ，希望对我 国近一步 扩大海 洋油 气勘探 、开发有所 帮助 。该 《 海洋石油钻采 工程技
钻井主要设备的基本组成及功用
八、钻机的辅助设备
（1）组成 由供电、供气、供水、供油、器材储存、防喷设施、钻
井液的配制、储存、处理设施及各种仪器仪表等组成。
（2）作用 满足钻井工艺的各种要求。
二、钻井主要设备的基本组成及功用
1、井架 2、天车 3、绞车 4、游动滑车 5、大钩 6、转盘
7、水龙头 （动力水龙头） 8、钻井泵 9、动力机 10、联动机
4、游动滑车
（1）组成： 由上横梁、滑轮 、滑轮轴、侧板 组、轴承、下提 环及侧护罩等组 成。
（2）功用：
与 天 车 组 成 游 动 系 统 。
5、大钩
（1）组成： 由吊环、吊环
销、吊环座、定位 盘、弹簧、筒体、 钩身、轴承及制动 锁紧装置等组成。
（2）功用：
是悬挂水龙头 和钻具；悬挂吊环 、吊卡等辅助工具 ，可起下钻具和下 套管；起吊重物， 安装设备或起放井 架等。
游动系统。
3、绞车
（1）组成： 由支撑系统、传动系统、控制系统、 制动系统、卷扬 系统、润滑及冷却系统等组成。
（2）功用： 是起下钻具和下套管； 控制钻压；上卸钻具螺 纹；起吊重物和进行其 他辅助工作。
伊顿水冷盘刹的应用
2000M钻机绞车
70D钻机绞车
JC50D
卷扬系统
（主滚筒、 副滚筒、各 种猫头等卷 绳装置）
动力设备
10、联动机
联动机是指由动力机至工作机的传动装置。
（1）组成： 由并车、倒车、 减速增扭、变速 变矩及方向转换 装置等组成。
（2）功用：是将动力机发出的动力分配给各工作机。
一、钻机的主要系统和设备有： 起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动 系统、控制系统、动力驱动设备、钻机底座、 钻机的辅助设备。 二、钻井主要设备有： 井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、 水龙头、钻井泵、动力机、联动机、固控设备 、井控设备等。
深水SBOP钻井技术及装备发展现状
坐 于高压 井 口上 ，对系统 进行 调试并 试压 ；然后 通
石 油
机
械
２１ ００年
第３ ８卷
第 ６期
ＣＨＩ ＮＡ ＴＲＯＬ ＰＥ ＥＵＭ ＭＡＣＨＩ ＮＥＲＹ
钻 井 新 技 术
深水 Ｓ Ｏ Ｂ Ｐ钻 井技 术及 装 备 发 展 现 状
苏堪 华 管 志川 龙 芝 辉
（ ．重庆 科 技 学 院 石 油 与 天 然 气 工程 学 院 １ ２ ．中 国石 油 大 学 （ 东 ）石 油 工 程 学 院 ） 华
深水 Ｓ Ｏ Ｂ Ｐ钻 井技 术是 一项适 合 海 洋深 水 钻 井作 业 的新 技 术 ，应 用 它可 以缩 短 钻 井周 期 ，减 少 深 水钻 井作 业 日费 ；高压 小直 径套 管 隔水 管系 统 、水 下 断 开 系统 及 其 控 制 系统 是 关 键 技 术 ，是 深水
ＳＯ Ｂ Ｐ钻 井 系统装备 国产化 研 究 的重 点。 关键 词 深 水钻 井 水 上 防喷器 小直 径套 管 隔水管 水 下 断开 系统 １ 以 内水深 海域 发展 到 ２０ ０ｍ 以上水 深 海域 ，其 ３ １ ０
力 ，Ｉ Ｃ （ ＡＤ 国际 钻 井 承 包 商 协会 ） 召 开 了 专 门 的
ＳＯ Ｂ Ｐ学 术讨论 会 ，并 于 ２ ０ ０ ４年 １ 发布 了 Ｓ Ｏ ２月 ＢＰ 钻井 技术 设计 指 南 ¨ 。 深水 Ｓ Ｏ Ｂ Ｐ系统 钻井 的一 般 程 序 为 ｊ ：采用 喷 射方 式下 入 导管 （ 径一 般 为 ７ ２ ０或 ９ ４ ４ｍｎ） 直 ６． １ ． ＇ １ 到设 计位 置 ，该 导管 对水 下井 口及 后 续套 管柱起 支 撑 作 用 ；然 后 采 用 无 隔 水 管 钻 井 方 式 继 续 钻
“海洋石油981”
人民网上海5月23日电（记者王静）今天，我国海洋工程装备制造业标志性工程、国家科技重大专项标志性装备之一的3000米深水半潜式钻井平台“海洋石油981”在上海举行成果汇报会暨命名仪式，这标志着由中国海洋石油总公司和中船集团共同携手打造的当今世界上最先进的第六代深水半潜式钻井平台即将投入使用。
“海洋石油981”是我国首座自主设计、建造的第六代深水半潜式钻井平台，最大作业水深3000米，钻井深度可达12000米，平台自重超过3万吨；从船底到钻井架顶高度为136米，相当于45层楼高。
“海洋石油981”的建成，填补了我国在深水钻井大型装备上的空白，使我国深水油气资源的勘探开发能力和大型海洋装备建造水平跨入世界先进行列。
“海洋石油981”由中国海油全额投资60亿元建造，它整合了全球一流的设计理念和一流的装备，是世界上首次按照南海恶劣海况设计，能抵御200年一遇的台风；选用DP3动力定位系统，1500米水深内锚泊定位。
中国海油拥有该船型自主知识产权，详细设计由中国船舶集团708所完成，中船集团上海外高桥造船有限公司承建，2008年4月28日开工建造。
该平台入级CCS（中国船级社）和ABS（美国船级社）双船籍。
长期以来，受技术水平和装备能力所限，我国海洋石油开发只能在500米水深以内的近海进行。
“十一五”期间，中国海油大力推动深水发展战略，斥巨资打造包括深水半潜式钻井平台、深水铺管起重船在内的一批大型深水工程装备，对于加速进军深海海洋工程装备开发、提升深水作业能力、实现国家能源战略、维护国家权益等都具有重要的战略意义。
深水半潜式钻井平台“海洋石油981”的命名和建成，标志着我国在海洋工程装备领域已经具备了自主研发能力和国际竞争能力。
相关链接“海洋石油981”的6个世界首次1、首次采用200年一遇的风浪参数加上南海内波作为设计条件，大大提高了平台抵御灾害能力。
2、首次采用3000米水深范围DPS3动力定位、1500米水深范围锚泊定位的组合定位系统，这是优化的节能模式。
钻井的八大件
钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升，下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过刹车机构控制钻具的送进速度，将钻具重量的一部分作为钻压施加到钻头上实现破碎岩层。
旋转系统是转盘钻机的典型系统，其作用是驱动钻具旋转以破碎岩层，旋转系统包括转盘、水龙头、钻具。
在钻井现场我们观察到的钻具包括：方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器以及配合接头等。
其中钻头是直接破碎岩石的工具，有刮刀钻头，牙轮钻头、金刚石钻头等类型。
钻铤的重量和壁厚都很大，用来向钻头施加钻压，的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。
动力设备。
钻机的动力设备有柴油机、交流电机、直流电机，我们在钻井现场观察到的是柴油机动力。
起升系统、循环系统和旋转系统是钻机的三大工作机组，用来提供动力，它们协调工作即可完成钻井作业，为了向这些工作机组提供动力，钻机需要配备动力设备。
柴油机适应于在没有电网的偏远地区打井，交流电机依赖于工业电网或者是需要柴油机发出交流电，直流电机需要柴油机带动直流发电机发出直流电，目前更常用的情况是柴油机带动交流发电机发出交流电，再经可控硅整流，将交流电变成直流电。
传动系统。
传动系统将动力设备提供的力和运动进行变换，然后供钻井操作场所。
井架用来安装天车、悬挂游车、大钩、水龙头和钻具，承受钻井工作载荷，排放立根；底座用来安装动力机组、绞车、转盘、支撑井架，借助转盘悬持钻具，提供转盘和地面之间的高度空间，以安装必要的防喷器和便于泥浆循环。
辅助设备。
为了保证钻井的安全和正常进行，钻机还包括其他的辅助设备，如防止井喷的防喷器组，为钻井提供照明和辅助用电的发电机组，提供压缩空气的空气压缩设备以及供水、供油设备等。
深水钻井技术装备现状及发展趋势
２１ ０ １年 ３月
石
油
钻
探
技
术
Ｖｏ１ ３ ＮＯ． ．９ ２
Ｍ ａｒ ２ １ ．， ０ｌ
Ｐ ＥＴＲＯＩ ＥＵＭ ＤＲＩ Ｉ ＩＩ ＮＧ ＴＥＣＨＮＩ ＱＵＥ Ｓ
． 深 水 钻 井技 术 专 题 ．
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ — ８ ０ ２ １ ． ２ ０ ２ ｏ：０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ １０ ９ ． ０ １ ０ ． ０ ｓ
深 水 钻 井 技 术 装 备 现 状 及 发 展 趋 势
孙 宝 江 曹 式 敬 李 昊 尚 占魁
（ ．中 国石 油 大 学 （ 东 ）石 油 工 程学 院 ， １ 华 山东 青 岛 ２ ６ ５ ；．中海 油 田服 务 股 份有 限公 司 钻井 事水 钻 井技 术 面 临 的挑 战及 目前 国外 该 技 术 和 关 键 装 备 的发 展 状 况 ， 绍 了我 国 目前 深 水 钻 井技 术 装 备 发 展 现 介
状， 并就 我 国加 快 深 水 油 气勘 探 开发 提 出 了一 些 探 索 性 的观 点 和 建议 。
关 键词 ： 水 钻 井 ； 井 船 ； 井平 台 ； 井液 ； 泥浆 ；水合 物 ；隔水 管 深 钻 钻 钻 水 中 图分 类 号 ： ５ ＴＥ ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ １ ０ ９ （ ０ １ ０ — ０ ８ ０ １ ０— ８ ０ ２ １ ）２ ００ — ８
（ ．Ｃ ｌｅ ｆ Ｐｅｒ ｌｕ Ｅｎ ｎ ｅ ｉｇ， ｈ ｎ ｉ ｅｓｔ ｆ Ｐｅｒ ｌｕ ， ｎ ｄ ｏ， ｈ ｎ ｏ ｇ， ６ ５ ５ １ ｏ ｌｇｅ ｔｏ ｅ ｍ ｇｉ ｅｒｎ Ｃ ｉ ａＵｎ ｖ ｒｉｙ ｏ ｔｏ ｅ ｍ Ｑｉ ｇ ａ Ｓ ａ ｄ ｎ ２ ６ ５ ， ｏ Ｃ ｉ ａ； ．Ｄｒｌｉ ｇＤｅ ａ ｔ ｎ ｆ ｉａ Ｏｉｆｉｌ ｅ ｖ ｃｓＬｉ ｔｄ， ｈｎ ２ ｉｌｎ ｐ ｒｍｅ ｔｏ Ｃｈ ｎ ｌ ｅｄ Ｓ ｒ ｉｅ ｍｉｅ ＣＮＯＯＣ， ｉｉｇ， ０ １ ９ Ｃｈ ｎ ） Ｂｅｊ ｎ １ １ ４ ， ｉａ
海洋钻井平台简介
海洋钻井平台简介海洋钻井平台（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。
主要分为移动平台和固定式平台两大类。
其中按结构又可分为：（1）移动式平台：坐底式平台、自升式平台、钻井船、半潜式平台、张力腿式平台、牵索塔式平台（2）固定式平台：导管架式平台、混凝土重力式平台、深水顺应塔式平台坐底式钻井平台坐底式钻井平台又叫钻驳或插桩钻驳，适用于河流和海湾等30m 以下的浅水域。
坐底式平台有两个船体，上船体又叫工作甲板，安置生活舱室和设备，通过尾郡开口借助悬臂结构钻井；下部是沉垫，其主要功能是压载以及海底支撑作用，用作钻井的基础。
两个船体间由支撑结构相连。
这种钻井装置在到达作业地点后往沉垫内注水，使其着底。
因此从稳性和结构方面看，作业水深不但有限，而且也受到海底基础(平坦及坚实程度)的制约。
所以这种平台发展缓慢。
然而我国渤海沿岸的胜利油田、大港油田和辽河油田等向海中延伸的浅海海域，潮差大而海底坡度小，对于开发这类浅海区域的石油资源，坐底式平台仍有较大的发展前途。
80年代初，人们开始注意北极海域的石油开发，设计、建造极区坐底式平台也引起海洋工程界的兴趣。
目前已有几座坐底式平台用于极区，它可加压载坐于海底，然后在平台中央填砂石以防止平台滑移，完成钻井后可排出压载起浮，并移至另一井位。
图为胜利二号坐底式钻井平台。
自升式钻井平台由平台自升式钻井平台由平台、桩腿和升降机构组成，平台能沿桩腿升降，一般无自航能力。
工作时桩腿下放插入海底，平台被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。
完井后平台降到海面，拔出桩腿并全部提起，整个平台浮于海面，由拖轮拖到新的井位。
1953年美国建成第一座自升式平台，这种平台对水深适应性强，工作稳定性良好，发展较快，约占移动式钻井装置总数的1／2。
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。
钻井的八大件
钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。
钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出，经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化循环系统。
循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。
钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出，经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。
动力设备。
钻机的动力设备有柴油机、交流电机、直流电机，我们在钻井现场观察到的是柴油机动力。
起升系统、循环系统和旋转系统是钻机的三大工作机组，用来提供动力，它们协调工作即可完成钻井作业，为了向这些工作机组提供动力，钻机需要配备动力设备。
柴油机适应于在没有电网的偏远地区打井，交流电机依赖于工业电网或者是需要柴油机发出交流电，直流电机需要柴油机带动直流发电机发出直流电，目前更常用的情况是柴油机带动交流发电机发出交流电，再经可控硅整流，将交流电变成直流电。
传动系统。
传动系统将动力设备提供的力和运动进行变换，然后传递和分配给各工作机组，以满足各工作机组对动力的不同需求。
传动系统一般包括减速机构、变速机构、正倒车机构等。
由柴油机直接驱动的钻井多采用统一驱动的形式，6．水龙头16．指重表26．节流管汇36．储水罐7．吊卡17．司钻控制台27．泥浆-天然气分离器37．发电机8．方钻杆18．井场值班室28．脱气装置38．防喷器组9．方钻杆补心19．水龙带29．泥浆储备池10．方补心20．蓄能装置30．泥浆池1.钻井上所说的一开，二开，三开是什么意思？怎么区分？（1）第一次开钻（一开）：1.钻表层，下表层套管，固井；2.装井口；3.试压；4.防喷设备的安装。
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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。
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深水钻井装备
水下井口选用考虑因素
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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
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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。
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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
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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。
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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。
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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。
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深水钻井装备
一、海洋钻机与陆地钻机的区别
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深水钻井装备
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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。
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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。
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四、钻井水下装置
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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
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四、钻井水下装置
1.钻井导向装置 钻井导向装置的作用
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。
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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 。
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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。
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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。
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深水钻井装备
一、海洋钻机与陆地钻机的区别
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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。
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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。
不同，与之配套的装 置也需随之变化。
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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。
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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。
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
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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
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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
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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。
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深水钻井装备
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。
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一、海洋钻机与陆地钻机的区别
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
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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。
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。
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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。
和横荡运动。
常用的定位方法有锚泊定位和动力定位两种。
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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
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深水钻井装备
二、钻井平台的定位问题
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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。
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三、升沉补偿
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。
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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。
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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。
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四、钻井水下装置
导向锁张紧器
隔水管张紧器
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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。
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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。