海洋钻井工程详解

- 1 -第一章 海洋钻井工程概述人们普遍认为，石油与天然气是由古时生物遗体逐渐沉积后形成的。

随着沉积物的堆积，地层加厚，压力和温度增加，有机物便在适宜的温度、压力条件下，经过复杂的物理化学变化，转变为石油或天然气。

石油、天然气都很容易流动，它们并不是想象中储藏在地下巨大的湖泊和洞穴中，而是储藏在沉积岩的孔隙中，沉积岩的孔隙对于油气来说是可渗透的，只有当石油、天然气运移并积聚起来才可能形成有工业价值的油、气藏。

大多数石油储藏在地层的圈闭内，每个圈闭上部的盖层对于下面的流体是不可渗透的，如图1-1所示。

井，是人类探查地下资源并将它们采出地面的主要通道。

石油工人怎么知道在何处钻井呢？一般来说，这是地质师的工作，石油地质师通过物探测量获得地下岩石特性的资料（如图1-2所示），然后经过地质分析，确定可能存在油气的圈闭，据此选择合适的井位。

但为了详细掌握地下的地质资料，必须通过钻井来获得，因此，海洋钻井是海洋石油、天然气勘探和开发极其重要的一环。

海洋钻井是围绕井的建设而实施地表（油藏）图1-1 石油与天然气储集示意图- 2 -的耗资巨大的技术密集型工程，钻井过程中，为取全取准各项地质资料所开展的工作叫做录井，主要有岩屑录井、岩心录井、和钻时录井等。

海上钻井平台是海洋钻井采用的主要设备，安装在钻井平台上进行钻井作业的设备称为钻机，如图1-3所示。

下面将扼要介绍海洋钻井工程的基本知识。

爆破发射反射物探车/检波图1-2 物探地震资料收集示意图钻 杆水龙管转 盘绞 车图1-3 海洋钻井常用钻机示意图1、自升式钻井平台自升式钻井平台结构特点是桩腿可以升降，平台做成船形。

当桩腿伸向海底时，平台可以沿桩腿上升到最大潮水位和最大波高以上，如同陆地上固定式平台那样进行钻井作业。

钻完井后，平台下降到水面，借助平台浮力拔出桩腿并向上举升，又可运移到新的井位。

如图1-4所示。

图1-4 自升式平台工作示意图1－自升式平台；2－桩腿；3－直升飞机桩腿的数目最少为三根，桩腿的结构一般为三角形断面的桁架结构。

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。

概念：1.做底式钻井平台:指一种具有沉垫或称浮箱的钻井平台，它利用充水排气或排水充气方式使平台坐入海底或是浮出海面。

2.自升式钻井平台：具有3-4个可自行升降桩腿的钻井平台。

3.绷绳塔式钻井平台:绷绳塔式钻井平台是指平台由塔架支撑，塔架用钢桩打入海底，并用钢绳作为绷绳向四面八方的海底拉紧，固定于海底。

4.张力腿式钻井平台:利用绷紧状态下的锚索产生的拉力与平台的剩余浮力相平衡的钻井平台或生产平台。

5. 重力式钻井平台：借助于其本身的重量直接稳定地坐在海底,从而与海底牢固联结。

6. 桩基式钻井平台：桩基式平台是靠向海底打桩，将平台与海底牢牢地固定。

7. 破损稳定性：破损稳定性是指平台局部性的破坏之后仍然具有足够的稳性保证不翻船。

8. 海流：具有相对稳定速度的海水运动。

9.平台：从事海上油气勘探开发的各种海上建筑物的统称。

10..海水流速：指单位时间内洋流流动的距离(厘米/秒)。

11.可燃冰：又称天然气水合物，指在高压低温条件下由气体与水相互作用形成的白色固态结晶物质，分子式为CH4.8H2O。

12.波压：波浪作用在静止、直立于海水中的平面物体上的正压力。

13. 动力定位系统：依靠平台上的动力系统抵抗外力的影响，自动的保持平台在海上的位置。

14.海雾：由于海洋条件影响而形成的雾。

15.浮动平台的倾侧：浮动平台在海上运动时，浮轴偏离铅垂线，称为倾侧。

16. 船井井口：船体上的一个允许钻柱通过并且能够安装井口装置的贯通上下的开口。

17. 潮流：海水的周期性流动。

18. 浮动平台的静稳性：即静力稳定性，在一定外力作用下，平台将倾侧一定的角度。

外力若减小，则倾侧角度将随之减小。

当外力减至零时，平台将回到正浮状态。

18. 浮动平台的静稳性：即静力稳定性，在一定外力作用下，平台将倾侧一定的角度。

外力若减小，则倾侧角度将随之减小。

当外力减至零时，平台将回到正浮状态填空：水下井口装置的引导系统包括井口盘、引导架、引导绳、张紧装置。

海洋工程中深海钻探技术的分析与应用随着科技的不断发展，人类对海洋资源的探索也越来越深入，深海钻探技术作为其中的重要一环，更是引起了人们的广泛关注。

本文将从深海钻探技术的原理、应用、挑战和前景等方面进行论述，以期为大家对该领域有更深入的了解。

一、深海钻探技术的原理深海钻探技术的原理在于，通过将钻头伸入海底并旋转，将海底岩石打碎，使钻孔不断向深处延伸，并取得岩心样品来分析岩石构成和化学性质等信息。

具体而言，深海钻探技术是通过钻井平台、钻杆、钻头、钻井液、泥浆泵和管柱等装备从海面到海底，钻进海底岩层内部，通过旋转钻头、压缩钻进的岩层等一系列步骤完成深海钻探作业。

二、深海钻探技术的应用1. 科学研究领域深海钻探技术在海洋科学研究领域发挥着重要作用。

它可以获取到海底地质、地球物理、生物学、化学等多方面的信息，为科学家解读地球历史、研究地球变迁提供了有力的证据。

2. 海上油气勘探领域深海钻探技术在海上油气勘探领域也被广泛应用。

通过深海钻探技术可以获得海底沉积物和地层构造等信息，帮助石油勘探人员分析油气藏分布、性质和构造等，为勘探工作提供重要数据支撑。

三、深海钻探技术面临的挑战深海钻探技术虽然在实践中发挥了重要作用，但也面临着一些挑战。

主要包括：1. 钻探成本高深海钻探技术需要使用昂贵的海洋科学、海洋工程设备，这使得钻探成本很高，因此只有少数发达国家能够承担。

2. 钻探深度受限制深海钻探技术在钻探深度上受到很大的限制，这主要是由于海床水压极高，钻探设备承受不了太大的压力。

因此，深海钻探技术目前只能在约4000米深度的海底进行。

3. 环境保护难度大深海钻探技术还面临环境保护难度大的问题。

在钻孔过程中，钻井液和泥浆等有毒化学物质的排放会对海洋环境造成一定程度的影响。

四、深海钻探技术的前景尽管深海钻探技术面临着一系列的挑战，但在未来，随着人类不断加强对海洋资源的探索，深海钻探技术仍将有广阔的发展前景。

1. 新技术的应用随着科技的不断发展，包括遥感技术、海底探测技术、海底车技术等在内的新技术的出现，将有望为深海钻探技术的应用提供更先进、更高效的技术支持。

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。