５１卷增刊１（总第１９１期）
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Ｖｏｌ ５１
Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ
Ｉ（Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．１９１）
２０１０年８月
ＳｍＰＢＵＩＬＤＩＮＧ ＯＦ ＣＨＩＮＡ
Ａｕｇ．２０１０
文章编号：１０００－４８８２（２０１０）Ｓ１－０１２１－０５
半潜式平台钻井水下设备组成及工作原理
田
新
（友联船厂（蛇口）有限公司，深圳５１８０５４）
摘
要
介绍了半潜式海洋钻井平台上的钻井水下设备的组成和主要功能，分析了海洋钻井的基本程序和各
部分的工作原理．重点介绍了套管系统和ＢＯＰ系统．阐述了我国海洋钻井技术取得的进展，它与世界先
进水平还存在着较大差距；进一步指出赶超世界先进水平的方向．
关
键
词：半潜平台；水下设备；套管；ＢＯＰ
中图分类号：Ｕ６７４．３８１
文献标识码：Ａ
０引
言
地球表面约７０％的面积被海洋覆盖，海洋中蕴藏着极为丰富的石油与天然气资源。现代技术的发 展给人类勘察与开发海洋资源提供了很多先进技术，方法和装备。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，由于海洋石油工业向深水，超深水和深井，超深井发展，适 应这一发展需求的半潜式钻井平台得到了越来越广泛的应用。半潜平台的抗风能力强，适应的水深范
围广，装载量大，广泛应用于海洋石油资源的钻探，开采等作业。最新型的深海钻井平台（第六代） 的工作水深已超过３０００ｍ，钻井深度超过１２０００ｍ，甲板可变载荷达到１０００ｔ，配置了双井架或一个半
井架，并且钻井作业系统高度自动化和智能化。
钻井水下设备是平台钻井装置的关键配套设备，有别于陆上钻井的是半潜平台的井口设备转移剑 海底。去年勘探三号和南海四号半潜平台相继来到蛇口友联船厂进行修理。在这段时间，作者有机会 在现场对钻井设备学习，分析钻井水下设备的组成与功能，从而更加深入了解半潜平台的工作原理和
钻井程序，并为日后海洋工程的维修积累了经验。
１钻井水下设备的组成
水下设备的组成如图１所示，从下而上依次进行介绍。
（１）井口总成。包括井口盘，套管头组和永久导向架。
（２）防喷器组。包括液压连接器，闸板ＢＯＰ，环形ＢＯＰ，海底蓄能器组，压井／放喷阀及相应管
线，液压连接器及管线等。
收稿日期：２００９－１２－２２；修改稿收稿日期：２０１０－０６－０７
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（３）隔水管系统。包括下隔水管组，隔水管和滑动接头。
（４）泥浆出Ｅｌ管组。包括上球接头，分流器，泥浆出１２１管，分流器和泥浆出口管液压执行器及控
制管线。
（５）７５０ ｍｍ锁销连接器组。
厂一］
１．伸缩隔水管；
２．隔水管；
３．下隔水管组；
４．防喷器组；
５．套管头；
６－导向架；
７－井１２１盘
图ｌ海洋浮式钻井水下设各
２水下设备的主要功能
（１）从井口到钻台构成一个隔绝海水的通道，经由这条通道可起下各种钻探工具，送入与导出钻
井液。
（２）由ＢＯＰ组，压井／放喷阀门与管线及其控制系统对海底井口和井内压力实行控制。
（３）通过上下挠性接头（或球接头）、滑动短接、张紧系统的偏斜和伸缩补偿，来适应平台的升
程和潮差，纵横摇动与平移的随机，综合运动状态下进行钻井作业。
（４）在井口装置与ＢＯＰ组及ＢＯＰ组与隔水管系统之间采用液压连接器，在紧急状况下实现平台
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与隔水管系统快速脱开；在钻井过程遇到超出允许状态的恶劣海况的条件下，切断井内钻杆或套管，
使平台安全撤离井位。
．
（５）承托海底各型套管和ＢＯＰ组，保持密封；为下一步的平台回接、钻井和采油，提供连接条件。
（６）在平台综合运动状态下张紧入水的缆绳和隔水管，保持其安全。
３套管头与套管
套管头也叫井口头，其作用是在钻井中支持防喷器组，在注水泥同井时悬挂套管，且在钻进和开
采中将各层套管柱之间密封。浮式钻井平台典型钻井结构与泥线悬挂系统如图２所示。
ＩＯ
１－液压连接器；
２－ＡＸ密封环；３－套管头（井口头）；４－套管密封；
５?导管：
６．表层套管；７．技术套管（１）；８－技术套管（２）；
９－生产套管；
１０．套管挂
图２浮式钻井平台典型钻井结构与泥线悬挂系统
海底套管系统由套管头、表层套管、技术套管、生产套管、套管密封等组成。下套管时，最后一
节连接上一只套管挂，并在固井前永久性地悬挂在套管头处，泥浆回经套管挂上的凹槽返回。一般水
泥塞位于套管头上，用遥控开启，用钻杆拄从平台而至套管头之间泵送水泥浆。各层套管密封件用遥
控方法下入并安装可靠，并且要备有特殊测试器具，以便对套管密封进行遥测
。钻井过程中依次下入 海底的是７５０ ｍｍ导管，表层套管，技术套管和生产套管。７５０ ｍｍ导管的作用是为了与海床结构形成 一体，以支撑套管头组和防喷器组；表层套管（５００ ｒａｍ）用丁封固弱【司结层，下入泥线以下约３００ ｍ；技
术套管用于封闭相对低压的地层，从而使泥线以下１０００ ｍ的压力层得到控制。以Ｓｈａｆｆｅｒ
４８０ ｍｍ ６．８９
ＭｐａＢＯＰ装于由Ｖｅｔｃｏ组套的钻井水下设备（井口为ｓＧ一５型套管头组）为例，常用的钻井程序是：
（１）下入井口盘：
（２）钻９００ ｍｍ井眼，下７５０ ｍｍ导管并固井；
（３）钻６５０ ｍｍ井眼，下５００ｍｍ套管，同井并下入安装防喷器组和隔水管系统；
（４）钻４４０ ｍｍ井眼，下３３０ ｍｍ技术套管并固井；
（５）钻３２０ ｍｍ（或３１０ ｍｍ）井眼，下２４５ ｍｍ技术套管并固井；
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（６）钻２１６ ｍｍ井眼，下１８０ ｍｍ生产套管并固井；
（７）试油，封井，加盖防腐帽，回收隔水管系统与ＢＯＰ组等。
４防喷器及其控制
防喷器（Ｂｌｏｗｏｕｔ Ｐｒｅｖｅｎｔｅｒｓ，简称ＢＯＰ）是为承压状态下关闭井口而设计的，是油气钻井过程井控 装置的关键组成部分。为保持井的安全和对井的连续控制，适应井内不同尺寸的钻具和使流入井筒里 的地层流体也能循环出来，要同时使用几种类型的防喷器；在海上作业时为了备用，同一类型的防喷
器也要有两台或更多台，把几台组装在一起称为防喷器组（ＢＯＰ
Ｓｔａｃｋ）。
ＢＯＰ组通常应根据油藏工程设计和钻井设计的要求进行选择。从下而上包括：①一台套管头连接 器（将ＢＯＰ组与井口套管头连接一起）；②三台钻杆闸板ＢｏＰ；③一台全封闭剪切闸板ＢＯＰ（也有在两 台双闸板ＢＯＰ组下再多装一台单闸板ＢＯＰ的）；④一台环形（或球形）ＢＯＰ；⑤顶部为供下隔水管组的 液压连接器和另一台环形ＢＯＰ联结的上接头。防喷器组示意图如图３所示。
图３防喷器组不意图
１．套管；２．泥线；
３－套管头：４．液压连接器；５．双闸板防喷器；６．双闸板防喷器；
．
７．环形防喷器：８－液压连接器；９．环形防喷器；１０．球接头或挠性接头；ｌ ｌ－卡紧器
通常，水深≤５００ ｍ，ＢＯＰ组与隔水管系统的各种液压控制系统大都是通过与ＢＯＰ组相连的软管束
从船上施行控制的
。在这些软管中包括若干引导软管和一条主要供液软管。控制ＢＯＰ组需要非常有效 的液压系统，其目的是保证在尽可能短的时间内实现ＢＯＰ组上的任一功能，这就需要高流速大排量， 以操纵闸板和环形ＢＯＰ实现其主要功能。在≥３００ １１１的水域，为缩短ＢＯＰ的关闭时间，将部分蓄能器 置于海底，其液量足可供一台环形ＢＯＰ开闭一次，并加５０％的备用系数。现用的控制系统有三种基本
型式：液．液、电．液和用于应急的声学控制系统。
５
结语
近３０多年来，我国己在渤海，东海，南海等近海域开展了大规模海上油气勘探与开发工作，取得
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田新：半潜式平台钻井水下设备组成及工作原理
了极大的成就。虽然海上石油天然气钻井工程技术也取得了很大的进步，但与国际先进水平仍有差距。
代表现代高新钻井的技术包括：顶部驱动，ＭＷＤ／ＬＷＤ随钻测量系统，导向马达，高寿命ＰＤＣ钻头， 优质钻井液，盘刹配合计算机仪表监控自动化的给进技术等。高新技术、新工艺、新方法、新材料和
新装备的广泛应用，是我国海洋钻井事业迅速发展的关键，也是赶超世界先进水平的基础。
参考文献：
【ｌ】
席家珍．海上钻探的现状与发展川．石油钻探技术，１９８５（４）．
【２】席家珍．海底ＢＯＰ控制系统【Ｊ】．石油钻探技术，１９８４（４）．
【３】刘广志，汤风林．特种钻探工艺学【Ｍ】．上海：上海科学出版社，２００５．１２．
Ｃｏｍｐｏｓｔｉｏｎ ｏｆ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ
ｉｎ Ｓｅｍｉ—ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ Ｏｆｆｓｈｏｒｅ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｒｉｇ ａｎｄ
ＴＩＡＮＸｉｎ
Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ
（Ｙｏｕｌｉａｎ Ｄｏｃｋｙａｒｄｓ（Ｓｈｅｋｏｕ）Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ
Ａｂｓｔｒａｅｔ
５１
８０５４，Ｃｈｉｎａ）
Ｃｏｍｐｏｓｔｉｍ ａｎｄ ｍａｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｉｎ
ａ
ｓｅｍｉ－ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ
ｒｉｇ
ａｒｅ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｏｃｅａｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｐｒｏｇｒａｍｓ ａｎｄ ｂａｓｉｃ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｐａｒｔ
ｓ ａｒｅ
ａｎｇｌｙｇｅｄ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃａｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ＢＯＰ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ．Ｉｔ ｉｓ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｉｓ
ａ
ｂｉｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ
ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｈｉｎａ’Ｓ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ ａｄｖａｎｃｅｄ ｌｅｖｅｌ，ｗｉｔｈ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｗａｙ ｔｏ ｃａｔｃｈ ｕｐ ｉｓ
ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｅｍｉ—ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｒｉｇ；ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｃａｓｉｎｇ；ＢＯＰ
作者简介
田新男，
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１９８４年生，学士．主要从事船舶及海洋工程的修造设计工作．
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半潜式平台钻井水下设备组成及工作原理
作者：
作者单位： 刊名：
英文刊名：
年，卷(期)： 被引用次数：
田新 ， TIAN xin
友联船厂(蛇口)有限公司,深圳,518054
中国造船
SHIPBUILDING OF CHINA 2010，51(z1) 0次
参考文献(3条)
1. 席家珍 海上钻探的现状与发展 1985(4)
2. 席家珍 海底BOP控制系统 1984(4)
3. 刘广志 . 汤风林 特种钻探工艺学 2005
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1.期刊论文 栾苏 . 于兴军 . Luan Su . Yu Xingjun 深水平台钻机技术现状与思考 - 石油机械 2008,36(9)
介绍了深水平台钻机的关键设备--绞车、井架、管子处理设备、转盘、顶驱、钻井泵、升沉补偿装置的技术和特点.对全球深水平台钻机的数量、分 布以及设计、制造公司的情况进行了统计.分析了我国深水平台钻机的技术现状,并指出了其与国外的差距.提出应开展深水平台钻机作业流程、水下设备 、绞车、钻井泵、转盘等常规设备的海洋化、升沉补偿装置、定位系统、集成控制技术等方面的研究,以促进我国深水平台钻机的发展,适应市场需求.
本文链接： https://www.doczj.com/doc/db12955993.html,/Periodical_zgzc2010z1023.aspx
授权使用：中国石油大学（华东）图书馆(zgsydxhdtsg)，授权号：f6ac8a51-75f9-409e-b6ff-9eb5010bd6c6
下载时间：2011年3月29日
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