完整版海上钻井工艺技术

海上完井工艺技术和完井理念介绍1、 序言海上油气田完井是海上油气田开发中的一个重要环节，它是衔接海上钻井、工程和采油采气工艺，而又相对独立的系统工程。

它涉及油藏、钻井、海洋工程、采油采气等诸多专业，涵盖上述各个专业的有关内容。

作为油气井投产前的最后一道工序，完井工作的优劣直接影响到海上油气田开发的经济效益。

中国海洋油田的完井自1967年海一平台试采开始，至今已有三十多年的历史。

自1982年中国海洋石油总公司成立以来，近海油气田完井技术就伴随着油田开发进入了快速发展阶段，效果是显而易见的。

1986年海上油气年产当量1000×104吨，1997年油气年产当量超过2000×104吨，预计2005年达4000×104吨（见下图），目前近海自营油田和合作油田开发正处于迅速发展阶段。

在中国近海已投产的24个油气田的整个开发过程中，总体上说完井是非常成功的，绝大多数油气田的可采储量有较大幅度增长，在高速开采下保持油气产量的稳定和增长，达到了配产要求。

根据中海油开发计划，2003-2005年期间，中海油将新增开发井760口，可见完井工作量将是非常大的。

2001年中国海洋石油在海外上市，成立了中海石油（中国）有限公司，提出要争创国际一流能源公司，提高竞争力，公司在多方面加大了科研投入。

就完井生产而言，成立了专门的提高采收率项目组，紧密围绕提高采收率和油井产能，按计划尝试了各种完井新工艺，收到了明显的效果；在此过程中，完井理念也在不断发生变化，从开始传统50010001500200025003000350040004500200020012002200320042005时间(年)油气当量 ( 万方 )的“满足油藏和生产需要，实现采油气要求”，发展到如今的“更好的为油藏和生产服务，以获取最高的最经济有效的油气采收率为目标”，积极探索与油藏更适应的新型完井工艺、方法。

例如：一次多层负压射孔、一次多层砾石充填防砂完井、膨胀筛管防砂完井、裸眼+优质筛管适度防砂完井等。

第十章海上钻井特殊工艺和装置第一节水下井口装置一、水下井口装置的功用组成1、功用隔绝海水、引入钻具、导出泥浆适应升沉、漂移和摇摆的工作环境控制井口2、组成导向装置套管头组防喷器组隔水管柱连接器其它二、水下井口装置各部的作用井口盘：其作用是固定海底井口位置，确定一个开钻基点，并承受井口的重量导引架：其作用是引导其它水下工具就位导引绳张紧器：其作用是保持导引绳的张力恒定，使其不受平台升沉的影响套管头组：其作用是悬持套管连接器：其作用是便于某些水下器具间的快速连接与拆卸防喷器组：其作用在于开启和封闭井口，以便处理和控制井内复杂情况，防止井喷球形、挠性接头：其作用是使隔水管适应钻井船的摇摆、漂移运动，防止隔水管弯曲隔水管: 其主要作用是隔绝海水、导引钻具，造成泥浆的回路.防止隔水管因自重压弯的四种方法：平衡锤法用漂浮材料装同心充气筒隔水管张紧器伸缩隔水管：其作用是适应钻井船的升沉运动，使水下器具不受钻井船上下升沉的影响。

第二节 升沉补偿装置一、使用伸缩钻杆1、结构2、位置：安装于钻铤的上面3、原理4、使用伸缩钻杆的优缺点优：结构简单，维修方便，价格便宜，能基本满足钻井的要求缺：钻压不能调节，承载条件恶劣，增加防喷器的磨损，难以准确确定井深二、钻柱升沉补偿装置1、位置：在游车与大钩之间2、结构组成：液缸活塞（杆）储能器锁紧装置空气动力储罐3、工作原理当平台上升时，游车带动液缸上行，链条因液缸上行而放松，链条放松后，来自链轮及活塞杆的载荷减小，失去平衡，因而活塞下端液体压力大于活塞杆上外载荷，于是，液体压力推动活塞上行，固定在活塞杆上的链轮也随之上升，这样就可使链条继续保持张紧状态，大钩处于基本无运动。

从而不影响钻压变化，保持正常钻井。

平台下沉时，正与上述相反，原理相同。

4、钻压的调节正常钻井时，向上力=向下力w P PA b =+2即，则PA w P b 2−=则5、存在的问题大钩还有少许位移原因工作缸中液体的摩擦影响机械摩擦影响活塞下端液体压缩气罐中气体，使之压缩膨胀对压力的影响n n V P V P 2211=三、死绳恒张力装置1972年研制成功1、结构:主要由定滑轮组、动滑轮组、液缸、高低压储能器、控制台等组成2、死绳恒张力装置工作原理死绳自天车引出后，先经过一个传感滑轮，将拉力大小变成电信号，输送到电控系统和指重表。

海上钻探技术措施第一篇：海上钻探技术措施近岸海上钻探施工方法的探讨1海上钻探的类型和施工基理海上钻探分漂浮式和架空式二类。

漂浮式钻场以船筏为主，也包括浮箱与油桶等。

钻架的固定及钻孔定位较复杂，在施工过程也会受到海水潮汐的起落、风浪等影响。

海底表层一般为淤泥或其它沉积物，易受水流和水压影响，由于岩芯易流失，对这些地层的触探试验，取原状土样等比较严格，故在保证钻孔质量方面尤其重要。

我院于20世纪80年代进行海上钻探，到目前已在北部湾施工完成多个代表项目，施工部份项目及完成孔数、工作量见表l。

2钻探用船的选择根据钻孔深度及使用的钻探设备大小来选择，并按海上海水流速、水深和浪、潮汐大小而定，船只可选木质、钢质、单或双体船、油桶等，同时应考虑在钻进和起下套管的动载荷达到一定的安全系数，海上钻探船的选择可参照表2。

3钻探设备选用和安装 3.1钻探设备的选用我院从事的海上钻探都是工程地质钻探，施工孔深一般在50m以内，口径要求φ150mm，终孔为φ110mm，由于海上施工，钻场易受水流及风浪等影响，而且要求采用静压法取原状土样，故选用的钻探设备功率一般要求大些。

钻机：中日技术合作合浦南流江出海口滩涂钻探选用XU600型，其它工程用CY100型和150型。

水泵：XU600型钻机配用BW250/50往复式泥浆泵，CY-100型和150型钻机配用BW-160往复式泥浆泵；④用泥浆钻进时可作泥浆回收引流管。

可见选用和下好保护套管及为重要。

(3)如遇到风浪较大侵袭时，应将保护套管接长，防止钻船颠簸上升时套管被基台和船体压断，同时在保护套管下部系上绳子和浮标作标志，遇套管在水中断折时便于打捞。

136西部探矿工程2008年第9期5．2加设保护孔口套管的活动导向管加设保护活动导向管的作用是在施工中因受潮汐和风浪影响，造成钻船起落不定，使出露的套管接长和拆卸增加麻烦，用活动保护导向管来保证套管在随潮汐起落时都能够在活动导向管内，不致影响钻进施工时离开孔位。

海洋石油工程钻井工艺工程海洋钻井前先将钻井机械装在定位于海中的平台，钻井工艺基本上与陆地钻井相同。

但由于钻井装置和海底井口之间存在着不断动荡的海水，因此海上钻井具有特殊性。

一钻井平台的选择钻井平台主要分为活动式平台，固定式平台，半固定的张力腿式平台，拉索塔式平台其主要依据是水深，海底地质条件，海洋环境，钻井类型，后勤运输条件等活动式平台，由于机动性能好,故一般均用于钻井。

坐底式平台特别适合于浅海(10米左右及岸边的潮间区)油田的钻井和采油工作。

自升式平台和半潜式平台主要是供钻井之用，当油田的规模很小而又不宜设置固定式平台时，也可做采油用。

活动式平台整体稳定性较差，对地基及环境条件有一定的要求。

固定式平台整体稳定性好，刚度较大，受季节和气候的影响较小,抗风暴的能力强。

缺点是机动性能差,一经下沉定位固定，则较难移位重复使用。

桩基平台属钻井、采油平台,工作水深一般在十余米到200米的范围内（个别平台超过300米）,是目前世界上使用最多的一种平台。

从设计理论和建造技术来衡量，它都是一种最成熟和最通用的平台型式。

钢筋混凝土重力式平台是70年代初开始发展起来的一种新型平台结构，目前主要用于欧洲的北海油田。

这种平台具有钻井、采油、储油等多种功能，水深在200米以内均可采用，最佳水深为100～150米。

半固定的张力腿式平台及拉索塔式平台是两种适合于大深度海域（200米以上）的平台结构。

是近年来发展起来的新结构型式，具有明显的优点。

但仍处于研究试制的阶段。

活动式平台，由于机动性能好,故一般均用于钻井。

坐底式平台特别适合于浅海(10米左右及岸边的潮间区)油田的钻井和采油工作。

自升式平台和半潜式平台主要是供钻井之用，当油田的规模很小而又不宜设置固定式平台时，也可做采油用。

活动式平台整体稳定性较差，对地基及环境条件有一定的要求。

固定式平台整体稳定性好，刚度较大，受季节和气候的影响较小,抗风暴的能力强。

缺点是机动性能差,一经下沉定位固定，则较难移位重复使用。

海上钻井工艺技术1海上钻井工艺技术第一节海上钻井井口装置第二节海洋钻井过程升沉补偿装置第三节海上钻井设备的特殊问题第四节各次开钻的施工及井口安装2第一节海上钻井井口装置海上井口装置的主要功用：1、安装防喷器，控制井口，实现防喷、放喷和压井；2、将平台井口和海底井口连接起来，引导钻具进入井眼，并隔绝海水，在钻柱外形成环形空间，以便在钻进时循环钻井液。

3第一节海上钻井井口装置一、水上井口装置1、水上井口装置与陆上井口装置的区别：（1）水上井口装置有一个长长的隔水管，穿过整个海水层（2）水上井口装置的隔水导管上有一个泥线支撑器（悬挂器），而陆上没有。

5第一节海上钻井井口装置一、水上井口装置所谓“泥线”，就是海水与海底交界之处，即海底的表层处。

此处乃是一层淤泥，所以称为泥线。

6第一节海上钻井井口装置泥线支撑器的作用:(固定平台钻井)将各层套管的重量悬挂在泥线处。

这样可以大大减轻固定平台的承重。

每层套管下入时，利用套管挂悬挂在上一层套管的座环上。

泥线支撑器以上的套管延长到平台上。

7第一节海上钻井井口装置泥线悬挂器的作用:(移动平台钻井)泥线悬挂器的作用也是悬挂各层套管柱的重量。

每层套管下入时，利用套管挂悬挂在上一层套管的座环上。

悬挂器以上，是通过一个下入工具与钻柱连接，钻柱延长到平台上。

在注水泥固井之后，将钻柱倒开并起出来，这样在泥线悬挂器之上是没有套管的。

钻完井后，平台可以移走，泥线以上的海水中没有套管。

8第一节海上钻井井口装置泥线支撑器与泥线悬挂器区别1.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；2.泥线支撑器的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平台上套管头处。

而泥线悬挂器的套管挂之间不仅存在悬挂关系，而且两层套管之间的密封在悬挂器处。

9第一节海上钻井井口装置二、水下井口装置1、水下井口装置的使用背景及特点2、水下井口装置的系统组成10第一节海上钻井井口装置1、水下井口装置的使用背景及特点井口装置具有补偿浮动钻井平台随海水运动产生的6个自由度的运动。

一、多梯度钻井技术多梯度钻井（Multi-Gradient Drilling是基于空心球双梯度钻井技术的原理，在其基础上改进形成的技术，该技术未实际应用，仍处于一种概念中。

多梯度钻井，是将轻质介质在海底以下环空中一点或多点注入，在返回环空中产生多个压力梯度。

采用双梯度钻井，井眼压力曲线是从海底延伸的直线；采用多梯度钻井，井眼压力是以注入点为节点的多条曲线。

多梯度钻井能比双梯度钻井更好的匹配海底地层的压力间隙，使井底压力在较长的距离内介于地层压力和破裂压力之间。

双梯度钻井多梯度钻井优点：①因为没有钻井液的稀释，可以达到较高的HGS（空心玻璃球）浓度，50%~60%；②钻井液返回海面后不必分离HGS，可重新循环；③如果不考虑环空内岩屑的重量，隔水管内钻井液密度和钻杆内钻井液密度相等，不会产生U型管效应；④设备所占空间少，系统操作和控制相对简单。

主要装置：随钻分离注入装置(安装在钻杆和钻杆之间连接)，井下安全阀，钻井液处理装置。

其中钻井液处理装置包括：振动筛、泥浆池、输送泵和旋流分离器、钻井液存储池和泥浆泵等。

实现方法及过程：采用井下喷射接头是最为经济和适宜的。

HGS先经钻杆泵送到海底，然后经随钻分离注入短节从钻井液中分离出来，注入井眼环空，分离后不含HGS的钻井液通过钻头后进入井眼环空。

采用该方法，HGS的注入点位置随钻进不断变化，井眼环空将产生一条变化的压力梯度曲线。

原理：在实际钻井中，空心球和钻井液按照一定的比例在海面的泥浆池混合，通过泥浆泵和钻杆进入井下，到达随钻分离注入装置，随钻分离装置将空心球和钻井液分离开来，钻井液通过注入模块返回钻柱内继续循环，轻质空心球通过空心球注入模块进入井眼环空，与从井底返回的钻井液混合，形成新的钻井液和空心球混合物，降低钻井液密度，在井眼环空中形成两个密度梯度，当在钻杆中连接多个随钻分离注入装置，就会在井眼环空中形成多个不同的环空压力梯度，实现多梯度钻井。

井底压力计算：H表示水深，h(t)表示海底到井底的距离，则钻井的总深度D为：D =H+h(t) 根据钻井实际的需要可以设置一个或多个注入点，这些注入点位置可以固定，也可以随钻柱移动而移动。

第三章海上钻井工艺技术§3-1 井口装置一、井口装置的组成Array 1.导引系统2.隔水管系统3.防喷器系统4.套管悬挂系统5.水下电视、机械人等水下监视及维修设备。

104二、井口装置的作用1.隔绝海水形成海底井口至平台间的通道，以便导入钻具，循环泥浆。

2.补偿运动隔水管能上下伸缩，并能倾斜一定角度，以补偿浮动平台或船的升沉、平移和摇摆运动。

3.控制井口防喷和压井等。

三、井口分类1．水上井口防喷器在水面以上，适用于底撑式平台；2．水下井口防喷器在水面以下，适用于浮动平台。

//////////////陆上钻井井口固定平台井口自升平台井口浮动平台井口105106 四、套管悬挂位置1． 悬挂在平台上适用平台：导管架钻井平台特点：利用导管隔绝海水，其余类似于陆上钻井。

2．悬挂在海底泥线支撑器上将各层套管的重量支撑在泥线上，可减轻平台负荷。

五、泥线悬挂器的类型1．需要回接的泥线悬挂器2． 不需要回接的泥线悬挂器用水下采油树采油107§3—2 导引系统1．井口盘作用：座于海底，确定井位，并固定水下井口。

结构：由钢板和钢筋焊接而成，中间灌注混凝土。

外径可达3ｍ，内径约0.75ｍ，高0.75ｍ左右。

2. 导管及导向架导管头：挂在井口盘上；导管：直径约0.75ｍ；长约30～60ｍ；每根长15ｍ或20ｍ。

导向架：焊在导管上头组成：四个支柱，支柱上栓有导向绳作用：引导防喷器组就位；引导套管及套管头就位。

图2-5 导引架安置过程108导引装置全图109 3．导引绳张紧器作用：使导引绳长度随平台的升沉而伸缩工作原理:浮动平台下沉→导引绳张力减小→通过上滑轮传递到活塞上的力小于液缸中的压力→活塞上移→上下滑轮间距增加→张紧绳恢复到恒定张力。

平台上升→导引绳张力增加→上滑轮传递到活塞上的力大于液缸中的压力→活塞下行→上下滑轮间距缩短→张紧绳恢复到张紧状态张紧器布置图110§3—3 隔水管系统隔水管系统包括隔水管、伸缩隔水管、球接头和隔水管张紧装置等。