海洋钻井工程PPT讲义共105页

海洋风能开发
利用海洋丰富的风能资源，建设海上 风电场，为可再生能源产业提供支持 。
海洋波浪能开发
利用海洋波浪的能量，研发波浪能发 电技术，为偏远岛屿和海上设施提供 电力。
海洋科学研究
海洋地质研究
通过钻井获取海底地层样本，研究海洋地质构造、沉积物分布和地球物理特征 。
海洋生物研究
利用钻井技术获取海底沉积物和岩心样本，研究海洋生物群落、生态系统和古 生物遗迹。
包括半潜式和浮式钻井平 台，可在不同水深作业， 灵活性高。
人工岛
在近岸浅水区建造的人工 岛屿，用于支持钻井作业 。
海洋钻井设备与工具
钻机
泥浆泵
井口装置
防喷器
用于破碎海底岩层，形 成钻孔。
将钻屑从钻孔中排出。
用于控制和密封钻孔的 设备。
在钻井过程中控制井内 压力，防止井喷。
海洋钻井工程设计
地质勘探
智能化与自动化
自动化钻井系统
通过自动化控制系统，实现钻井设备的远程监控和操作，减少人 工干预和操作风险。
智能化钻井决策支持系统
利用人工智能技术，开发智能化的钻井决策支持系统，提供实时钻 井优化方案和风险预警。
智能化钻井装备
研发智能化的钻井装备，如智能钻头、智能稳定器等，提高钻井过 程的稳定性和安全性。
海洋钻井工程技 术简介
目录
• 海洋钻井工程概述 • 海洋钻井工程技术 • 海洋钻井工程应用 • 海洋钻井工程挑战与解决方案 • 未来海洋钻井工程技术展望
01
海洋钻井工程概述
海洋钻井工程定义
01
海洋钻井工程是指利用钻井技术 ，在海洋环境中进行石油、天然 气等资源的勘探和开发的过程。
02
海洋钻井工程涉及多个学科领域 ，包括地质学、地球物理学、海 洋工程学、石油工程学等。

CHAPTER
泥浆组成与功能
泥浆组成
由钻屑、粘土、水和各种添加剂组成，具有悬浮钻屑、冷却钻头 、润滑钻具和平衡地层压力等功能。
泥浆类型
分为水基泥浆、油基泥浆和气体泥浆，根据不同地层和钻井条件选 择合适的泥浆类型。
泥浆性能要求
需要具备良好的流变性、稳定性、滤失性、润滑性和抗温性等性能 ，以确保钻井过程的顺利进行。
作业能力
最大作业水深达300米，钻井深度超过10000米。
作业海域
主要作业于全球海域。
技术特点
采用先进的动力系统和推进器，确保在各种海况 下稳定作业；配备先进的导航和定位系统，确保 精确定位；同时具备优良的储油和运输能力，可 实现采油、运输一体化作业。
谢谢
THANKS
工作原理
应用场景
适用于深海和超深海区域的钻井作业 。
通过调整平台下部的浮力，实现平台 的升降和平衡。
钻井船
特点
钻井船是一种移动式海上钻井设 备，可以在不同海域进行钻井作
业。
工作原理
通过船体自身的动力系统，实现船 体的移动和定位。
应用场景
适用于深海和超深海区域的钻井作 业。
动力定位系统
1 2 3
特点
该自升式钻井平台属于大型深水型， 具备钻井、生产、生活、动力等设施 。
作业海域
主要作业于南海、东海等深海区域。
作业能力
最大作业水深达300米，钻井深度超 过10000米。
技术特点
采用高强度钢材料，配备先进的升降 系统、稳定系统和动力系统，确保在 复杂海况下安全作业。
某半潜式钻井平台应用案例
平台类型
02 钻井平台
CHAPTER
自升式钻井平台
特点

我国海洋钻井发展简况及现状
目前中国正在设计、建造的超深水钻井平台（船）主要有： 1. 由708所与上海外高桥造船厂设计、建造3000米工作水深的半潜
式钻井平台。 2. 中国船舶重工集团公司大连造船新厂建造了4艘超深水半潜式钻
井平台。 3. 由上海船厂与美国Frontter公司开始建造4-5万吨动力定位深水钻
移动式钻井平台——坐底式
坐底式钻井平台 单立柱坐底式钻井平台
坐底式钻井平台: 有两个船体，上船体又叫工作甲 板，安置生活舱室和设备；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。
该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。所以该平台发展缓慢。然而中国渤海沿岸 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，对于开发此类浅 海区域的石油资源，坐底式钻井平台仍有较大的发 展前途。
固定式钻井平台的主要类型
➢ 按导管架结构分：直桩式、直桩-斜桩式、联结式。 ➢ 按桩柱结构分：木桩、钢桩、混凝土。混凝土桩要先预制好，
再在海上打桩。现在的钢管桩都要在管中加注混凝土。 ➢ 按打桩的设施分：带桩架、不带桩架。 ➢ 按设备布置分：带浮船、不带浮船。 ➢ 按照结构特点分：导管架式钻井平台、重力式钻井平台、张
美国Transocean公司，是全球最大的海上和深海钻井承包商. 拥有 的深海钻井装置占全球总数的约30%。名列前5位的深海钻井承包商均 是美国公司。拥有的深海钻井装置占全球总数的70%。其次是挪威。
目前，我国只有中海油田服务股份有限公司（COSL）一家真正参 与国际钻井平台市场竞争，但仍以浅海和中深海钻井平台为主，虽然 目前已开始深海钻井平台的建造，但我国海洋钻井装备的发展已落后 于美国、挪威、巴西等国家。

制定完善的安全管理制度，确保员工严格遵 守安全操作规程。
应急预案
制定应急预案，提高应对突发事件的能力， 减少事故损失。
环境保护
加强环境保护意识，采取有效措施减少对环 境的污染和破坏。
04
海上钻井平台的挑战与前 景
面临的挑战
环境因素
海上钻井平台面临复杂多变的 海况、气候等环境因素，需要 具备较高的稳定性和适应性。
设备安装与调试
完成平台设备的安装 与调试，确保各项功 能正常运作。
验收与试运行
对安装完成的平台进 行验收和试运行，确 保满足使用要求。
关键技术及难点
大规模预制模块技术
大型浮吊与吊装技术
实现大型海上钻井平台的模块化设计和制 造，提高建造效率。
解决大型模块的吊装问题，确保模块的精 准对接和固定。
基础结构设计技术
人员管理
合理配置人员，加强人员培训和考核，提高员工技能 和素质。
设备维护与检修
定期维护
制定设备维护计划，定期对钻井平台进行全面 检查和维护。
故障诊断与修复
及时发现和修复设备故障，确保设备正常运行 和生产安全。
备件管理
建立备件管理制度，确保备件充足、质量可靠，满足设备维修需求。
安全管理与环境保护
安全制度
防腐蚀与防海洋生物附着技术
合理设计基础结构，确保平台在恶劣海况 下的稳定性和安全性。
采取有效措施防止平台受到海洋腐蚀和生 物附着的影响，延长平台使用寿命。
03
海上钻井平台的运营与维 护
运营管理
运营计划
制定详细的运营计划，包括钻井平台的生产目标、作 业计划和资源调配等。
生产管理
优化生产流程，提高生产效率，确保钻井平台按时完 成作业任务。

•第二节 其它固定式平 台
ä 重力式平台 ä 张力（腿）式平台 ä 绷绳塔架式平台
PPT文档演模板
《海洋钻井工程》西油院王林老师讲 稿
重力式平台
七十年代初出现，它完全借助于其本身 的重量直接稳定地座在海底
ä 混凝土重力式平台
ä 钢质重力式平台
ä 平台由沉垫、立柱、甲板三部分组成
ä 沉垫有多种形式：圆形、六角形、正方形
PPT文档演模板
《海洋钻井工程》西油院王林老师讲 稿
•第二节 海洋钻井的主要特 点
•一.海洋钻井的主要特点
•要有坚不可摧的井场 •要有隔水、引导、防喷系统、套管头 •要有定们系统和升沉补偿装置
•“渤海7号”打的 井
•30”导管 50M
•先进的交通、通讯及良好的生活保障 •有一套防腐措施和设备 •普遍采用丛式井（定向井）技术 •井身结构复杂，套管尺寸大，层次多 •注意安全 •遵守海洋法
• 水深 30M 比陆地油田高1倍
• 水深 180M 比陆地油田高1--2.5倍
• 水深 300M 比陆地油田高2--8倍
•开发费用这么大，为什么各石油公司还要把钱往水里扔呢？
•
海上每米进尺的探明储量比陆上高27倍
•
海上每吨储量的探明成本比陆上低6.7--23倍
PPT文档演模板
《海洋钻井工程》西油院王林老师讲 稿
缺点：
不能够移动和 重复使用
造价较高，其 成本随水深增 加而急剧增加
PPT文档演模板
《海洋钻井工程》西油院王林老师讲 稿
•.
•
第
一
节
导一 管结
架构
桩组
基 平
成
台
PPT文档演模板
《海洋钻井工程》西油院王林老师讲 稿

– 灭火技术： » 最有效的是爆炸灭火。设法将炸药包用钢丝绳 输送到火焰的上部，利用爆炸时大量消耗氧气， 并产生的局部真空，消除燃烧条件而灭火。 » 潜水员水下灭火。潜水员在水下套管上开孔并 引出管线，将流体有控制的引出并燃烧，逐渐 减小喷出。 » 救援井技术。通过救援井注入重泥浆，进行压 井。或引流。
– 隔水管系统：
» 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；
– 快速连接器：
» 快速连接和拆卸上述三部分。
1.1 海上钻井井口装置
• 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；
1.2 海上套管程序
• 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
• 导管井段的施工—浮动式平台 （常规法）
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
• 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。
» 对油层的损害； » 造成巨大的资金损失。

7.1.1 海洋石油钻井平台的组成
1.动力设备 （1）钻井用动力设备； （2）船用航行动力设备（轮机）； （3）浮动定位动力设备； （4）桩脚升降用动力设备； （5）辅助工作用动力设备。 2.钻井设备
除陆上钻井用到的绞车、转盘、井架和钻井泵等，此外还有一些特殊设备，主要包括： （1）升沉补偿装置； （2）钻井水下设备； （3）钻杆排放装置。
井机械设备。 固定式钻井平台使用后，往往因无法搬走而被遗留下来。
（1）导管架固定平台的结构组成 主要由导管架、桩柱、顶部设施组成。其中导管架是平台的支撑部分，是整个平台的关键组
件。 （2）导管架固定平台的特点
优点是：稳定性好，海面气象条件对钻井作业的影响小。 缺点是：不能移运，造价高。故一般不宜用于水深较深的海域。 2.移动式钻井平台
2
第2页/共14页
7.其它设备 主要包括：潜水作业设备、直升机等运输设备、救生艇等安全、防火设备，海水淡化装置、供
水设备，其它生活辅助设备等。
7.1.2 海洋石油钻井设备的特殊问题
1.船体定位问题 2.升沉运动补偿问题 3.装设水下设备问题 4.防腐问题
3
第3页/共14页
7.1.3 海洋钻井平台的分类
（4）步行式钻井平台 步行式钻井平台由内船体、外船体、步行机械等组成。 特点：适用于水深为6～6.8米的浅水及潮间带，运移能好，既能自行又能拖行；步行速度慢
（50～60m），使用受作业区地质条件限制，适用于泥砂质软土海底，坡度小于1/2000，平台 结构较复杂。
7
第7页/共14页
（5）浮式钻井船 浮式钻井船主要由船体和定位设备两部分组成。可利用改装的普通轮船或专门设计的船体作
台两部分组成。工作时桩腿插入海底，搬迁时从海底提出。 优点：对水深适应性强，稳定性好。 缺点：工作水深受桩腿的限制，不适合于深水，搬迁时易受风暴袭击而受到破坏。

配制适合不同地质条件的钻井液，满足钻孔过程 中的需求，同时保障钻孔的安全和稳定。
防喷器系统
防喷器系统概述
防喷器系统是用于控制和防止钻孔中气体、液体喷出的设备。
防喷器系统组成
防喷器系统主要由防喷器、控制柜、液压管线等组成。
防喷器系统功能
在钻孔过程中控制和防止气体、液体喷出，保障人员安全和环境清 洁。
海洋石油钻井设备精讲课件
目 录
• 海洋石油钻井设备概述 • 海洋石油钻井设备的组成与功能 • 海洋石油钻井设备的操作与维护 • 海洋石油钻井设备的选型与配置 • 海洋石油钻井设备的安全与环保 • 海洋石油钻井设备的未来发展与趋势
contents
01
海洋石油钻井设备概述
定义与分类
定义
海洋石油钻井设备是指在海洋上 进行石油钻探所需的设备和装置， 包括钻井平台、钻机、井口装置、 泥浆循环系统等。
05
海洋石油钻井设备的安全 与环保
安全防护措施
设备安全设计
确保设备设计符合安全 标准，减少潜在的安全 隐患。
安全操作规程
制定详细的安全操作规 程，规范操作人员的行 为，降低操作风险。
定期维护与检查
对设备进行定期维护和 检查，确保设备处于良 好状态，预防事故发生。
环保要求及排放标准
环保法规遵循 确保海洋石油钻井设备符合国家和国际的环保法规要求。
检查液压油是否清洁、充足，如有问题及时更换液压油。
电气故障
检查电气设备是否正常工作，如有问题及时维修或更换。
04
海洋石油钻井设备的选型 与配置
选型原则
适用性
根据钻井的深度、地质条件和工程要求，选择能够满足钻井需求 的设备型号。
可靠性
选择性能稳定、故障率低的设备，确保钻井作业的连续性和安全性。