《海洋鉆井工程》-西油院王林老師講稿(幻燈片)

1、主講教師：王 林第一章 緒論第一節(jié) 海洋石油工業(yè)概況一.海洋石油工業(yè)的發(fā)展史海洋石油開發(fā)是從1987年美國(guó)在加利福利亞州西海岸 架 木質(zhì)棧橋打井開始的。六十年代進(jìn)入飛躍發(fā)展階段：時(shí)間海洋石油產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量六十年代初 1.94億噸11%1971年4.57億噸18.70%1975年4.13億噸15.70%1983年7.09億噸26%第一節(jié) 海洋石油工業(yè)概況1984年海上十大產(chǎn)油國(guó)：英 國(guó) 11700萬(wàn)噸 沙 特 11250萬(wàn)噸 美 國(guó) 8900萬(wàn)噸 墨西哥 8600萬(wàn)噸 委內(nèi)瑞拉 5625萬(wàn)噸 挪 威 3275萬(wàn)噸 埃 及 2515萬(wàn)噸 印 尼 2210萬(wàn)噸 馬來(lái)西亞 1870萬(wàn)噸 巴 西 17

2、25萬(wàn)噸1958年起有十多個(gè)國(guó)家對(duì)我國(guó)沿海進(jìn)行了多次大規(guī)模的地質(zhì)調(diào)查和勘探我國(guó)自己也對(duì)沿海有關(guān)海域進(jìn)行了勘探開發(fā)第一節(jié) 海洋石油工業(yè)概況二.海洋石油資源地質(zhì)學(xué)家 L.G.威克斯估計(jì) 海洋石油有2500億噸由第九屆世界石油會(huì)議資料 水深小于200M的海上油田已證實(shí)儲(chǔ)量為280億噸近海雜志1974年估計(jì) 海上石油儲(chǔ)量為213億噸 天然氣13.5億聯(lián)合國(guó)資料 水深超過(guò)200M的深海區(qū) 石油與天然氣儲(chǔ)量相當(dāng)于3100億噸石油3M第二節(jié) 海洋鉆井的主要特點(diǎn)一.海洋鉆井的主要特點(diǎn)要有堅(jiān)不可摧的井場(chǎng)要有隔水、引導(dǎo)、防噴系統(tǒng)、套管頭要有定們系統(tǒng)和升沉補(bǔ)償裝置先進(jìn)的交通、通訊及良好的生活保障有一套防腐措施和設(shè)備

3、普遍采用叢式井（定向井）技術(shù)井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，套管尺寸大，層次多注意安全遵守海洋法“渤海7號(hào)”打的井30”導(dǎo)管 50M20”表面導(dǎo)管 445M13 ” 1775米技術(shù)套管 9 ” 2505米技術(shù)套管 7” 尾管 3500米8583第二節(jié) 海洋鉆井的主要特點(diǎn)二.海上投資海上石油投資是較大的海上油氣田開發(fā)費(fèi)用隨水深增加而增加 墨西哥海上油田開發(fā)費(fèi)用 水深 30M 比陸地油田高1倍 水深 180M 比陸地油田高1-2.5倍 水深 300M 比陸地油田高2-8倍開發(fā)費(fèi)用這么大，為什么各石油公司還要把錢往水里扔呢？海上每米進(jìn)尺的探明儲(chǔ)量比陸上高27倍海上每噸儲(chǔ)量的探明成本比陸上低6.7-23倍第二節(jié) 海洋鉆

4、井的主要特點(diǎn)三.海洋石油勘探開發(fā)的幾項(xiàng)最高紀(jì)錄最深的海洋鉆井 鉆于路易斯安那西三角27區(qū)塊 6983M最深的海上采油井 位于路易斯安那州近海 深度6173米鉆井最大水深 1983年美國(guó)東海 水深2386米水深最大的固定平臺(tái) 殼牌石油公司建于墨西哥灣的Cogac 平臺(tái) 水深312.5M最重的鉆采平臺(tái) 雪弗龍公司的北海Ninian混凝土平臺(tái) 重達(dá)60多萬(wàn)噸 高167M鉆井最多的平臺(tái) 加利福利亞圣巴巴拉海峽的Gilda平臺(tái) 可鉆96口井最大、產(chǎn)量最高的海上油田 1951年在沙特發(fā)現(xiàn)的S afaniyah油田 最大油輪 55萬(wàn)噸I法國(guó)）第二章 海上鉆井裝置海上鉆井平臺(tái)應(yīng)滿足下面三個(gè)條件適應(yīng)海洋鉆井區(qū)域

5、環(huán)境且安全成本較低滿足鉆井、采油、測(cè)試等各項(xiàng)作業(yè)的要求第二章 海上鉆井裝置海上鉆井平臺(tái)的分類根基式平臺(tái)重力式平臺(tái)張力式平臺(tái)固定式座底式平臺(tái)自升式平臺(tái)著底式半潛式平臺(tái)浮式鉆井船浮動(dòng)工移動(dòng)式海上鉆井裝置第二章 海上鉆井裝置固定式與移動(dòng)式平臺(tái)比較情況第一節(jié) 導(dǎo)管架樁基平臺(tái)一.結(jié)構(gòu)組成導(dǎo)管架：導(dǎo)管架的作用支承上部結(jié)構(gòu)作為打樁定位和導(dǎo)向的工具將平臺(tái)上面的負(fù)荷比較均勻地傳遞到樁上可安裝系靠船的設(shè)備可作為安裝上部結(jié)構(gòu)時(shí)的臨時(shí)工作平臺(tái)第一節(jié) 導(dǎo)管架樁基平臺(tái)第一節(jié) 導(dǎo)管架樁基平臺(tái)樁：用于承愛平臺(tái)的垂直重量及水平環(huán)境推力支承樁磨擦樁上部結(jié)構(gòu)：由承愛作業(yè)機(jī)械（機(jī)器）和其它載荷的各類桁架及平臺(tái)甲板組成。上層平臺(tái)：用作

6、安放井架、絞車、鉆具堆放場(chǎng)地及宿舍等下層平臺(tái)：安放泥漿泵、泥漿池、防噴器、發(fā)電房、固井設(shè)備、倉(cāng)庫(kù)等二.導(dǎo)管架的運(yùn)送、就位及安裝第一節(jié) 導(dǎo)管架樁基平臺(tái)第一節(jié) 導(dǎo)管架樁基平臺(tái)6M2M6M2M井架的移位12845679310111213141615第二節(jié) 其它固定式平臺(tái)重力式平臺(tái)混凝土重力式平臺(tái)混凝土重力式平臺(tái)鋼質(zhì)重力式平臺(tái)優(yōu)缺張力（腿）式平臺(tái)繃?yán)K塔架式平臺(tái)第三節(jié) 移動(dòng)式鉆井平臺(tái)移動(dòng)式鉆井平臺(tái)分類座底式鉆井平臺(tái)座底式鉆井平臺(tái)自升式鉆井平臺(tái)德朗1號(hào)結(jié)構(gòu)組成樁腿柱型桁架型矩形三角形四邊形圓筒形升降機(jī)構(gòu)升降機(jī)構(gòu)齒輪齒條式電動(dòng)升降裝置自升式平臺(tái)的安置與撤離自升式平臺(tái)的安置與撤離o自升式平臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺半潛式

7、鉆井平臺(tái)半潛式鉆井平臺(tái)o半潛式鉆井平臺(tái)45o半潛式鉆井平臺(tái)優(yōu)缺點(diǎn)浮式鉆井船第一艘浮式鉆井船是1953年改裝下水的船體有單船體和雙船體人們采取克服船體運(yùn)動(dòng)對(duì)鉆 井 影 響 的 措 施浮式鉆井平臺(tái)優(yōu)缺點(diǎn)第三章 移動(dòng)式鉆井平臺(tái)的錨泊定位系統(tǒng)第一節(jié) 錨泊定位概述第一節(jié) 錨泊定位概述錨系的分類平臺(tái)對(duì)錨系的要求自升式平臺(tái)半潛式平臺(tái)錨泊系統(tǒng)的布錨方式第二節(jié) 錨泊系統(tǒng)的靜力分析懸鏈線方程0cos)cos()(TddTT0sin)sin()(wdlTddTT0cos)sindTdTd很小時(shí)，1cosdddsin忽略 ，則dTd0sincoswdldTdT由得)cos(sin1dTwdldT上式代入得懸鏈線方程)

8、cos(sincossindTwdldTsincossincos2dTwdl )sincos(sinsincos2wdlTd)cos(sincos22wdlwdlcos懸鏈線方程由得ddTTsincos上式代入得0sinsincos2wdldTdTdlwwdldTsin)sinsincos(2又dldxcosdldysinbbaaoTTTcoscos懸鏈線方程即懸鏈線的水平張力相等由和式，得wdydT在a,b段上積分baTTywdyT0wyTTab由式得 代入式得coswtddl懸鏈線方程cossinwtddy由于 代入上式得cosoTTdwTdyocossin積分dwTdybaoy20cos

9、sin)cos1cos1(abowTy)11(22abotgtgwT懸鏈線方程同理由和式得由式得dwTdxocos1dwTdxbaoycos10)1ln()1ln(22aabbotgtgtgtgwTx)()(11abotgshtgshwT懸鏈線方程注意：a 點(diǎn)并未與海底相切dwTdlo2cos1dwTdlbaol20cos1)(abotgtgwTl錨泊線靜力分析0aoaTT以并將bbTT yh xs 代入 則可得如下的公式oTwltg22)(ooTwlwhTT)()(11tgshwTTwlshwTsooo1)(1111)(22oooooTwschwTtgwTTwlwTh單一成分錨泊線錨泊線靜力

10、分析單一成分錨泊線以上公式共有七個(gè)變量： 、 、 、 、 、 和woTlTsh如果已知 、 和錨泊線上端所受的水平力 （ ）oThw便可由上述公式求出 、 、 、lTs若已知 、 、 則可求出最大外力 及 、 、mQhwlTs若所受外力 ，則錨泊線未全部提起mQQ 若 ，則錨泊線全部提起且下端傾角必大于零mQQ lhwQ則可根據(jù) 、 、 計(jì)算出實(shí)際提起的懸垂長(zhǎng)度 及其它參數(shù)這時(shí)應(yīng)根據(jù)公式至計(jì)算各相關(guān)參數(shù)錨泊線靜力分析二成分錨泊線錨泊線靜力分析二成分錨泊線( (2121)注意各符號(hào)的意義oTQ 便得Qlwlwtg)(22111Qlwtg2222222112211)(QlwlwlwlwQT)()(

11、211111tgshtgshwQs)(2122tgshwQs( (2222)21sss( (2323)錨泊線靜力分析二成分錨泊線( (2424)( (2626)( (2525)21hhh11221211tgtgwQh)11(2212tgwQh上面九個(gè)公式中共有十四個(gè)變量：11h21w1lQ1s2w2lTsh2s2hQ1w1l2w2lh若已知 、 、 、 、 便可計(jì)算出保懸鏈線下端張力水平時(shí)，其上端所能承受的最大水平外力 及其他參數(shù)（采用迭代法，先假設(shè)一個(gè) 值）mQ錨泊線靜力分析二成分錨泊線若已知 ， ， ， 和預(yù)張力 ，則可能出現(xiàn)多種情況：1w1l2whpT若 ，則有三種情況：hl 11l沒有

12、被完全提起1l恰好被完全提起2l1l不僅 全部提起且 被部分提起以上三種情況應(yīng)根據(jù)公式 來(lái)進(jìn)一步判斷 的大小hwQT1hwTQp1錨泊線靜力分析二成分錨泊線0Q0Q表明水平外力為零，錨泊線自由下垂為正常情況，這時(shí)進(jìn)一步比較 與 的大小122wQTp1l注：211(QlwT若 ，表明 未全部提起，這時(shí)預(yù)緊狀態(tài)下懸鏈線長(zhǎng)度1122lwQTp1l若 ，表明 長(zhǎng)度不足，下段 也要提起一部分，按至(26(26)式用迭代法先假設(shè)一個(gè) 進(jìn)行計(jì)算1122lwQTp1l2l2l2l注意：實(shí)際下段長(zhǎng)度 應(yīng)大于假設(shè)的2l若01hwTQp所給條件有矛盾（加大 ）pT錨泊線靜力分析二成分錨泊線若 ，則有以下幾種情況：hl 11l2l 時(shí)，若 ，恰好提起hl 101hwTQp1l0Q所給條件有矛盾0Q正常 （按二成分計(jì)算） 時(shí)，若 ，所給條件有矛盾hl 10)(121lhwhwTQp0Q所說(shuō)明水平外力為零，錨泊線自由下垂，全部 提起和部分 （其長(zhǎng)度 ）0Q正常 說(shuō)明 被斜提起一部分（用二成分 按迭代法先假設(shè)一個(gè)2l2l12lhl第四章 海上鉆井特殊工藝和裝置第一節(jié) 水下井口裝置水下井口裝置的功 用 用