第一章_海上钻井工艺技术.

1.1 海上钻井井口装置
4. 水下井口装置—防喷器系统
– 在地面上组装成为一个整体。利用 导引绳整体下入，并通过快速连接 器与导引系统连接。
–
– –
防喷器控制系统：液液控制系统； 电液控制系统；气动控制系统；
闸板防喷器原理：半封式；全封式 万能防喷器：
»
»
可封闭钻铤，钻杆，套管，电缆， 钢丝绳，甚至全封；
第一章 海上钻井工艺技术
1.1 海上钻井井口装置 1.2 海上套管程序 1.3 海上井控技术
1.4 海上固井技术
1.5 海上泥浆技术
1.6 海上完井与测试
1.7 双梯度钻井介绍
1.1 海上钻井井口装置
1. 海上钻井平台的分类
桩基式平台 重力式平台
固定式
张力式平台
绷绳塔式平台
海洋钻井平台 移动式
自升式钻井平台
» 井喷的气体混在海水中，会使海水密度大大减 小，浮力大大下降，导致平台倾翻； » 井喷着火后，整个平台将烧掉并翻沉；将造成 重大海难事故。 » 井喷后，油气水及井内泥浆，将喷入大海中， 造成严重海洋污染。 » 对油层的损害； » 造成巨大的资金损失。
1.3 海上井控技术
3. 防喷器组
– – 万能防喷器：两个，可以抱紧任何尺寸的管柱，甚至全封。 双联半封防喷器：两组
1.1 海上钻井井口装置
4. 水下井口装置——组成结构
– 导引系统：
» » 作用：井口基点；引导井口装置其他部分的安装、 球接头 连接和拆卸；引导钻具准确入井； 包括：井口盘，导引架，导引绳及其张紧系统； 作用：井眼压力控制；核心 包括：万能防喷器，闸板防喷器，剪切防喷器， 四通及放喷压井管线；防喷器井下控制系统； 作用：隔离海水；形成泥浆循环通道； 包括：隔水管；伸缩隔水管；挠曲接头及球接头； 张紧绳及张紧系统； 快速连接和拆卸上述三部分。
1.2 海上套管程序
2. 导管井段的施工—浮动式 平台（常规法） – 第二步：钻孔。
» 依靠临时导引绳下钻， 使钻头准确进入井口盘； 钻柱上带伸缩钻杆； » 用海水“有进无出”法 钻出36“的井眼；钻完 后立即用高粘度泥浆替 入。防止海水浸泡井眼 垮塌。
» 起钻。
导向臂
1.2 海上套管程序
2. 导 管 井 段 的 施 工 — 浮 动 式 平 台 （常规法） – 第三步：下导管，注水泥
– 固定平台的井口有两种：
» » 无泥线支撑器的：水深比较浅时可 以不要； 有泥线支撑器的。
–
泥线支撑器的作用是将各层套 管的重量支撑在 泥线上，这样 可减轻平台负担。 泥线支撑器以上的套管在下入 时就与支撑器螺纹连接。以后 也不卸掉，也不存在回接问题。
–
1.1 海上钻井井口装置
3. 水上井口装置—泥线悬挂器
– 一种是需要回接的泥线悬挂器，用于底 撑式平台钻井。在悬挂器上有不同的两 个螺纹：送入螺纹和回接螺纹。有专用 的送入工具和回接工具。钻杆带下送工 具，将套管下入并座挂；注完水泥后， 将下送工具起出。在上了采油平台后， 再进行回接。 – 一种是不需要回接的泥线悬挂器，用于 浮动平台钻井。在固完水泥后，倒出送 入工具。再下入密封部分。
1.1 海上钻井井口装置
3. 水上井口装置
– 泥线支撑器和泥线悬挂器的区别：
» 泥线支撑器用于固定式钻井平台，泥线悬挂器用于移动 式钻井平台； » 泥线支撑器的套管挂之间仅存在悬挂关系，即内层套管 悬挂于外层套管的座环上，两层套管之间的密封在在平 台上的套管头处；而泥线悬挂器的套管挂之间不仅存在 悬挂关系，而且两层套管的密封也在悬挂器处。
开口钢圈，在连接
时会自动张开。卸 开时需要用螺钉从
外向里顶。“O”
形密封圈。
1.1 海上钻井井口装置
4. 水下井口装置—隔水管系统 – 隔水管连接作业
1.1 海上钻井井口装置
4. 水下井口装置 — 液压 快速连接器 – 用途：快速连接或 脱开防喷器与隔水 管的连接，防喷器 与导向系统的连接。 液压推动：活塞向 上，则脱开；活塞 向下，则连接。
第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 第六次 36" 30" 26" 20" 171/2" 133/8" 121/4" 95/8" 81/2" 7" 6" 41/2"
–
开钻次数 钻头 套管
1.2 海上套管程序
2. 导管井段的施工—固定、底撑式平台
固定、底 撑式平台的导 管就可以起到 隔水管的作用。
» 钻具结构：26“ 钻头＋钻铤＋伸缩钻杆＋钻杆
» 依靠隔水管系统下钻；
» 可能的话，用海水钻进；必要时可用泥浆钻进； 钻完表层井眼后，向井内打入泥ห้องสมุดไป่ตู้；
» 起钻时注意防止抽吸；特别注意是否有气侵现 象（可通过水下电视观察）；
1.2 海上套管程序
3. 表层套管井段的施工—浮动式平台 – 第二步：表层套管固井
–
桩入法
» » » » 用打桩机将导管打入海底泥线以下一定深度。 主要是起隔水管的作用； 适应水深较浅。 主要用于固定平台。 先用钻柱带钻头钻进，钻出井眼； 起钻后下导管到预定井深； 用钻杆插入法进行固井； 适用于水深较深海域；
–
钻入法
» » » »
1.2 海上套管程序
2. 导管井段的施工—浮动式 平台（常规法） – 第一步：送下井口盘。 » 用钻柱带伸缩钻杆， 带送入工具。送到 海底后，钻柱正转， 即可脱开送入工具。 » 井口盘上带临时导 引绳。 » 起钻。
–
防喷器系统：
» »
–
隔水管系统：
» »
–
快速连接器：
»
1.1 海上钻井井口装置
4. 水下井口装置—导引系 统
– – – – 井口盘用水泥浇铸成钢 骨水泥结构； 送入井口盘应该有临时 导引绳； 用临时导引绳将导引架 及导管送入并座位； 导引架有永久导引绳， 然后割断临时导引绳；
–
导引绳需有张紧装置。
陆上钻井井口
自升平台井口
浮动平台井口
1.1 海上钻井井口装置
3. 水上井口装置
– 固定式平台比陆上 平台井口多了两样：
»
»
固定平台有隔水管，
陆上没有； 固定平台一般有泥
线支撑器，这样可
以将套管的重量交 给泥线支撑器承受。 陆上钻井井口
1.1 海上钻井井口装置
3. 水上井口装置
– 自升式与固定式平台的井 口的区别：
1.2 海上套管程序
3. 表层套管井段的施工—浮动式平台 – 第三步：装防喷器
» 拆卸原 30“ 的隔水管系统；下入 163/4” ～ 20” 防 喷器组；再下入相应隔水管系统。
1.2 海上套管程序
4. 以后各层套管井段的施工—浮动式平台
– 一种方法是：20“和133/8“两套防喷器，先用20“防 喷器，在下完133/8”套管后再更换用133/8“防喷器。 此法需要有两套防喷器组，再往下，95/8”套管井 段和7”套管井段，井口装置不再有问题。但若井 眼再小（6“）要换小钻杆时，还需更换防喷器。 这样，平台上要备三套防喷器。 还有一种方法是：163/4和6“两套防喷器，用163/4“ 防喷器，则171/2“钻头下不去，需要用“可张钻头 ”；再往下，95/8“套管井段和7”套管井段，井口 装置不再有问题。但若井眼再小（6“），用小钻 杆时，则更换6”防喷器。
底撑式平台
坐底式平台
浮式钻井船
浮动式平台
半潜式平台
1.1 海上钻井井口装置
1. 海上钻井平台的分类
钻井船 半潜式平台 自升式平台 固定式平台 陆地钻机
1.1 海上钻井井口装置
2. 海上井口分类
–
–
水上井口：防喷器在水面以上，适用于固定式平台、 底撑式平台；
水下井口：防喷器在水面以下，适用于浮动平台。
地层破裂压力Gf 以常用的Eaton 公式表示：
Gf Pp Po Pp H 1 H
在陆上： Po s H
在海上： P H W W o s y s H s y W
Po—上覆地层压力； Pp—地层孔隙压力； —岩石泊松比。
–
1.2 海上套管程序
4. 以后各层套管井段的施工 — 浮动 式平台
第一章 海上钻井工艺技术
1.1 海上钻井井口装置 1.2 海上套管程序 1.3 海上井控技术
1.4 海上固井技术
1.5 海上泥浆技术
1.6 海上完井与测试
1.7 双梯度钻井介绍
1.3 海上井控技术
1. 海上地层破裂压力特点
海上钻井中，容易发生地层破 裂而井漏，导致井内压力下降 而井喷。
作用原理：活塞上行，挤压橡胶 “南瓜芯子”，改变封闭尺寸。
»
封闭尺寸：Φ280～0 。 。
1.1 海上钻井井口装置
4. 水下井口装置—隔 水管系统
–
伸缩隔水管由
内管和外管组
成。伸缩距，
要根据浪高和 潮差决定。 – 隔水管单根。
1.1 海上钻井井口装置
4. 水下井口装置 — 隔水 管系统 – 隔水管连接：弹性
» » » » 导管＋导引架（带永久导引绳） ＋送入接头＋伸缩钻杆＋钻杆； 依靠临时导引绳引导导管准确进 入井眼； 当导向架坐在井口盘上时，即可 注水泥固井； 水泥浆从管串内注入，泥浆返至 海底；
»
倒开送入接头，循环冲洗井口， 起钻候凝；
1.2 海上套管程序
2. 导管井段的施工—浮动式平台 （常规法） – 第四步：安装隔水管系统 » 隔水管系统：隔水管＋ 弯曲接头（球接头或挠 性接头）＋伸缩隔水管 ＋防喷头＋喇叭口；
1.2 海上套管程序
2. 导管井段的施工 — 浮动式平 台（喷射法） – 第二步
» 安装隔水管系统：隔水管＋ 弯曲接头（球接头或挠性接 头）＋伸缩隔水管＋防喷头 ＋喇叭口； » 依靠永久导引绳下入； » 依靠快速连接器，准确快速 地与导管头连接； » 此法可以省去井口盘。
1.2 海上套管程序
3. 表层套管井段的施工—浮动式平台 – 第一步：钻出表层井眼
» 依靠隔水管系统下入套管；
» 套管内部应事先装好水下释放法固井的胶塞；
» 套管下完后，接上送入接头，再接伸缩钻杆， 再接钻杆；下钻，直到套管头坐在导管头上 （泥线悬挂器部分）； » 下表套过程中很容易卡套管。要注意下钻时一 次接一个单根，万一遇卡可接上方钻杆冲洗循 环； » 进行水下释放法注水泥固井；起钻候凝；
» » 每组由两个防喷器上下重叠组成。两个防喷器同时动作。因为可能 碰到接头，所以两个同时动作可起到保险作用。 必要时，在发生溢流、井喷的情况下，两组防喷器可强行起钻。
– –
全封防喷器：一个，可在井内没有钻柱的情况下封井。 剪切全封防喷器：一个
» » 在井内有钻柱时出现井喷，流体从钻柱内喷出时，可用剪切防喷器 将钻杆挤扁，封住内孔。 在发生风暴的特殊时刻，平台要迅速撤离，可用剪切防喷器将钻杆 剪断。
–
第一章 海上钻井工艺技术
1.1 海上钻井井口装置 1.2 海上套管程序 1.3 海上井控技术
1.4 海上固井技术
1.5 海上泥浆技术
1.6 海上完井与测试
1.7 双梯度钻井介绍
1.2 海上套管程序
1. 海上套管程序的系列化
– 由于井口装置的防喷器体积很大，一般一个平台只 搞一套防喷器组。每个钻井平台根据自己的特点， 选定一套适应防喷器组的套管程序，以后就基本上 不再改变。 海上石油工程的国际合作很紧密，往往采用较统一 的套管系列。
» 利用永久导向绳导引下 入；
» 利用快速连接器，与导 管头准确快速连接。
1.2 海上套管程序
2. 导 管 井 段 的 施 工 — 浮 动 式 平 台 （喷射法） – 第一步：常规法中前三步合为 一步
»
»
» »
» »
将导管下入海中；将导引架固定 在导管头上；从导管内下钻； 钻柱：钻头＋钻铤带扶正器＋送 入接头＋伸缩钻杆＋钻杆； 下钻到海底；喷射钻进； 停钻；注水泥浆；泥浆和多余的 水泥浆从导管头处返至海底； 正转钻柱，倒开送入接头；上提 钻柱并循环冲洗导管头处； 起钻，侯凝；
1.3 海上井控技术
2. 海上井控特点
– 海上发生井喷的潜在危 险比陆上钻井要大：
» 地层破裂压力小，易压漏 地层而发生井漏并导致井 喷； 海底地层中往往存在浅气 层，容易发生井喷； 钻浅气层(表层套管井段) 时，井口装置简易，还没 有防喷器。
» »
1.3 海上井控技术
2. 海上井控特点 – 海上发生井喷的后果比陆上要严重得多：
» 自升式的套管只下到泥线 悬挂器，泥线悬挂器以上 没有套管。因为完井后， 平台要撤走，泥线悬挂器 以上也要撤走。采油时可 将各层套管回接到采油平 台上。 固定式平台则用泥线支撑 器。套管重量由泥线支撑 器承担，但套管长度仍然 要延长到平台上。
自升式平台
»
1.1 海上钻井井口装置
3. 水上井口装置—泥线支撑器