第四章 海上钻井设备概述

海上钻井知识点总结一、海上钻井的流程海上钻井的流程主要包括勘探、设计、准备、钻井、完井和生产等环节。

在勘探阶段，需要通过地质勘探和地球物理勘探等手段确定潜在油气储量的位置和规模。

在设计阶段，需要进行钻井方案设计、设备选型、工程规划等工作。

准备阶段包括海上钻井平台的布置、设备安装和人员培训等。

钻井阶段是指利用钻井设备在海底进行钻探作业，此外，还需要进行岩心采集、地层测试和井筒完整性检查等工作。

完井阶段是指进行井筒的封堵、固定和完井液体的加压等工作。

生产阶段是指进行油气的生产和输送。

二、海上钻井的设备海上钻井需要用到的设备包括钻井平台、钻机、固井设备、管线和控制系统等。

钻井平台通常有浮式平台和半潜式平台等多种类型，不同的平台适用于不同的水深和海况。

钻机是海上钻井的主要设备，通常分为机械式钻机和电动式钻机两种，它们可以实现旋转、下压和转动等功能。

固井设备用于进行井孔固定和封堵等作业，通常包括固井泵、固井管道和固井液体等。

管线和控制系统用于进行油气输送和控制井口动作。

三、海上钻井的安全海上钻井的安全是至关重要的，任何安全事故都可能导致人员伤亡和环境污染。

为了确保安全，海上钻井需要严格遵守相关的安全规程和操作规范，包括进行安全培训、定期演练和设备检修等工作。

此外，还需要对钻井平台和设备进行定期维护和检查，确保其状态良好。

另外，还需要建立健全的安全管理体系和应急预案，以应对突发情况。

四、海上钻井的环保海上钻井的环保问题也备受关注，钻井作业可能会产生废水、废气和废渣等污染物，对海洋生态环境造成危害。

因此，海上钻井需要遵守严格的环保法规和标准，采取有效的污染控制措施，包括废水处理、废气净化和废渣处理等。

同时，还需要开展环境影响评价，以评估钻井活动对周边环境的影响和风险。

五、海上钻井的技术挑战海上钻井的技术挑战主要包括水深、海况、地质条件和油气层压力等方面。

随着海上油气勘探的不断深入，水深和井深也在不断增加，钻井设备和技术面临更高的要求。

海上钻井知识点总结图解一、海上钻井的概述海上钻井是指在海洋中进行的石油和天然气勘探的行为。

海上钻井通常会利用专门的船舶和平台进行，有时也会利用陆地设备来进行海上的钻井活动。

海上钻井通常会选择在陆地附近的沿海地区设立，这样可以减少物资和人员的运输成本。

二、海上钻井的准备工作1. 海上地质勘探在进行海上钻井之前，首先需要进行海底地质勘探工作。

这包括使用声纳，地震测量等手段，对海底形态和沉积物进行详细的调查和分析。

这些数据对于确定钻井地点和设计钻井方案非常重要。

2. 钻井平台的选择钻井平台是进行海上钻井的重要设备，其选择将直接影响到钻井作业的效率和安全性。

常见的海上钻井平台包括半潜式钻井平台、合肋钻井平台和钻井船等，每种平台都有其适用的环境和作业条件。

3. 钻井设备的准备在进行海上钻井作业之前，需要确保钻井设备的完好和准备工作。

这包括检查钻井管、扩大器、钻头等设备，确保其符合技术要求和安全规定。

4. 海上钻井作业的公共设施海上钻井作业需要船舶和平台上的人员有一个良好的生活和工作环境，因此需要准备好公共设施如餐厅、医务室、住所等，以确保人员的生活和工作安全。

三、海上钻井的作业流程1. 钻井井位的确定在进行海上钻井作业之前，需要确定钻井井位。

这需要根据地质勘探数据，选择合适的位置进行钻井。

这一过程需要考虑到海床情况、地震活动、海流等因素。

2. 钻井管的安装一般情况下，海上钻井作业会选择使用海底定位装置来固定钻井平台或船舶的位置，然后通过下沉钻井管的方式来进行钻井作业。

3. 钻井作业在确定好井位和安装好钻井管后，就可以开始进行实际的钻井作业。

这个阶段主要包括设置井口设备、进行钻井、取心和记录等操作。

4. 钻井液的应用在进行钻井作业时，需要使用钻井液来冷却钻头、防止井壁塌方以及输送钻屑等。

正确选择和应用钻井液是海上钻井作业的关键环节之一。

5. 钻井井筒的评价和固定在完成钻井作业之后，需要对钻井井筒进行评价，确定油气资源的储量和品质，然后再进行井筒的固定，以确保后续可以顺利进行生产作业。

contents •钻井设备概述•钻机设备介绍•钻具介绍•钻井泵介绍•辅助设备介绍•钻井设备的发展趋势及展望•钻井设备的应用案例分析目录01陆地钻机主要用于地质勘探、油气开发和地下水开采等领域；而海洋钻机则主要用于海洋油气开发等领域。

此外，根据使用目的和钻探对象，钻井设备还可分为石油钻井设备、地质钻井设备、水文钻井设备等。

根据钻探深度和规模，钻井设备可分为陆地钻机和海洋钻机两大类。

钻井设备的发展历程02钻机的组成01020304钻机主机辅助设备传动系统控制系统井口装置钻头泥浆泵发电机组钻机的主要部件钻机的操作流程准备工作安装钻机调试设备完成作业开始钻井监控数据03稳定器泥浆泵按用途分类可分为整体式钻具、分体式钻具、可调式钻具等。

按结构分类按材质分类确保钻具无损伤、无裂纹、连接部位紧固可靠。

使用前检查操作要求使用过程中监控使用后保养操作人员需经过专业培训，熟悉钻具结构、性能及操作规程。

密切关注钻进状态，发现异常及时停钻检查。

清洗、检查、润滑、存放干燥处。

钻具的使用注意事项04钻井泵的组成01020304钻井泵是一种往复泵，通过柱塞在缸套内作往复运动来吸入和排出流体。

当柱塞向后运动时，缸套内压力降低，流体被吸入；当柱塞向前运动时，缸套内压力增加，流体被排出。

通过多个柱塞的往复运动，可以实现大量流体的吸入和排出。

钻井泵的工作原理钻井泵的分类及特点05作用组成特点030201绞车组成泥浆泵主要由泵头、泵缸、传动轴、吸入管等组成。

作用泥浆泵是钻井设备中的重要组成部分，主要用于向钻头输送高压泥浆，以保持钻头的冷却和清洗。

特点泥浆泵的泵头和泵缸是整个泥浆泵的关键部分，其材料和性能对泥浆泵的使用寿命和效率有重要影响。

泥浆泵组成特点作用顶部驱动装置06高效节能钻井设备智能化技术应用高效节能化自动化钻井技术自动化钻井技术是未来钻井设备的重要发展方向之一。

通过自动化技术，可以实现钻井设备的远程控制、自动化操作等功能，提高钻井作业的效率和安全性。

钻井装置海上钻井的工艺技术与陆地上钻井基本相同，只不过多了一套特殊的井口装置，以便隔离海水。

目前的钻井方法主要还是旋转钻井，利用钻头旋转破碎岩石，形成井身；利用钻杆将钻头送到井底；利用顶驱（大钩）、游车、天车、绞车起下钻杆；利用顶驱（转盘及水龙头）或井底钻具带动钻头，钻杆旋转；利用泥浆泵循环泥浆带出井底的岩屑。

原钻井装置按照不同的功能分为八大部件（绞车、井架、天车、游动滑车、大钩、转盘、水龙头及泥浆泵）。

现由于安装了顶驱取代了大钩、水龙头、转盘的功能，故平台上无大钩及水龙头。

现对钻井装置的进行论述一、钻井装置的组成1、起升系统设备起升系统设备是由绞车、井架、天车、游车、顶驱及钢丝绳等组成。

起升系统设备的主要功用是起下钻具、控制钻区送钻、更换钻头和下套管等。

有时还要处理井下复杂情况和辅助起升重物。

2、旋转系统设备旋转系统设备是由顶驱（转盘）和井下钻具（井下动力钻具）钻头等组成。

该设备的主要功用是带动井下钻具、钻头旋转、破碎岩石（钻井）及连接起升系统和泥浆循环系统。

3、灌浆循环系统设备该系统主要是由泥浆泵、地面高压（低汇）管汇、立管、水龙带、泥浆净化、泥浆配制设备及井下钻具、钻头等组成，主要功用是利用泥浆或其它流体冷却钻头，冲洗井底带出岩屑，以利正常钻进。

打定向时，在涡轮钻井中以担负着给涡轮钻具传递动力的任务。

4、动力驱动设备海洋石油钻机全部采用柴油机为动力。

平台是五台柴油机带动交流发电机，发出的交流电经过可控硅整流装置变成直流电。

这样的驱动称为交——直流电驱动。

使各工作机组实现无级变速，简化了庞大的联动机构。

5、控制系统设备为了解决指挥各机组协调进行工作，钻机控制系统共分三大部分。

即气控系统、机械控制、电控系统。

气控制系统由司钻控制阀，气动离合器、继气器、刹车气缸及其他阀件等组成。

机械控制系统设备有手柄、踏板、杠杆及各种机械离合器。

电控制设备有变阻器、电阻器、继电器、录井仪等。

整个控制系统的功用是根据钻井工艺的要求，使每台工作机操作时反应迅速。

海洋石油工程海上石油生产设施石油工程学院第四章海上石油生产设施第二节固定平台生产系统第一节海洋采油概述第三节浮式生产系统第四节水下生产系统第五节海上生产系统的选择第六节海洋修井用特殊机具第三节浮式生产系统一、浮式生产系统的典型类型二、采油立管系统三、定位系统四、浮式生产系统的油气水处理系统五、浮式采油系统的优点浮式生产系统的典型类型这是70年代以来发展较快的一种生产系统。

它以移动式浮体为主体，在其上放置生产和处理设施，收集、计量和处理来自海底井的油气。

这种生产系统的出现，不仅加快了海上油气田的开发速度，而且可作为“早期生产系统”以降低开发费用，及早回收投资。

使过去用固定平台开发不经济的边际油田也能开发利用。

浮式生产系统的典型类型十多年来，这种系统得到了不断地完善和提高。

根据浮体型式的不同，逐步形成了以下几种类型浮式生产系统：(1)以半潜式平台为主体的浮式生产系统；(2)以油轮为主体的浮式生产系统；(3)以张力腿平台为主体的浮式生产系统；(4)以自升式平台为主体的浮式生产系统；浮式生产系统的典型类型1. 以半潜式平台为主体的浮式生产系统该种生产系统的主要特点是把采油设备(采油树等)、注水(气)设备和油气水处理等设备，安装在一艘经改装(或专建的)半潜式钻井船上。

它需另一油轮完成装油和卸油的功能。

油气从海底井经采油立管(刚性或柔性管)上至半潜式钻井船(常用锚链系泊)的处理设施，分离处理后经海底输油管线和单点系泊系统，进人贮油轮，再经穿梭油轮运走。

这种生产系统的优点是:稳定性好，可适用于恶劣的海况条件。

其缺点是甲板面积小，承载能力低，改装时间长，成本高。

浮式生产系统的典型类型以半潜式平台为土体的浮式生产系统浮式生产系统的典型类型2. 以油轮为主体的浮式生产系统该种生产系统的主要特点是把生产设备、注水(气)设备和油气水处理等设备安装在一艘具有贮油和卸油功能的油轮上。

油气从海底井出来后，经采油立管(刚性或柔性管)上至系泊于单点系泊之上的油轮，分离处理后，贮存在油轮的油舱内，经穿梭油轮运走。

第四章海洋钻井设备概述陆上钻井时，钻机等设备都安装在地面上的底座上；在海上钻井时，不可能将钻井设备安放在海里，因此就需要一个安放钻井设备等的场所，这个场所就是海洋钻井平台。

§4-1海上钻井平台的类型与性能一、海上钻井平台的分类（一）按运移性可分为两类：1、固定式钻井平台2、移动式钻井平台（坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、浮式钻井船、步行式、气垫式）（二）按钻井方式分可分为：1、浮动式（浮式）钻井用的平台：半潜式、浮船、张力腿式2、稳定式（稳式）钻井用的平台：固定、自升、坐底二、海上钻井平台的结构及特点1、固定式钻井平台它是从海底架起的一个高出水面的构筑物，上面铺设平台，用以放置钻井机械设备，提供钻井作业场所及工作人员生活场所。

（1）结构组成：a、导管架这是整个平台的支撑部分，是用钢管焊接而成的一个空间钢架结构。

它的制造工艺复杂，就拿两管相交处的相贯线的加工来说，一般的切割工艺都不能满足要求，必须用数控切割机床进行加工，这就需要先求出相贯线方程，输入机床的控制台，方可进行切割。

再如管节点的焊接，必须采用手工电弧焊，多层多道焊接，焊完后需进行超声波无损探伤，如发现夹渣或焊不透，必须刨掉重焊，一次返工后仍不合格，则这个管节点就得报废。

也许有人认为这样的要求太苛刻了，但这并不过分。

因为导管架大部分浸于海水中，受到海洋环境载荷的作用，很容易产生腐蚀疲劳破坏，管节点是导管架的薄弱点，这个课题在世界范围内，已进行了多年研究。

86年国家经委组织了国内一些科研机构对这个问题进行了研究，我室也有幸参与了这一科研工作，做了大量的实验研究，到目前为止，这个问题还没彻底解决。

1）管节点导管架的薄弱环节是管节点，管节点的类型有许多种，如下图所示。

由两根正交的管子构成的管节点叫做T型管节点。

如撑杆与主管以锐角相交，该连接称为Y型节点。

如果两根撑杆都在弦管的一侧，即每根撑杆的中心线与弦管的轴线形成锐角，该连接称为K 型节点。