第六讲海上钻井平台
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钻井平台各系统简介不知道从什么时候起,石油的价格节节攀升。
能源越来越紧张的今天,很多国家把目光从陆地转向了海洋。
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。
在几十米甚至上3~4000米深的海底钻一口井并不是一件容易的事,因为在海上环境的复杂多变以及恶劣。
经常要承受巨浪和暴风的袭击。
而钻井又要保持一个相对稳定的作业环境。
才能把一根根长长的钻杆钻进海底。
钻井平台从近海到深海,主要可以分为座底式,自升式,半潜式、钻井船等。
座底式是指,平台的结构直接座在海床上,几乎和陆上钻井没多大区别。
所以它们的可钻探深度很有限。
只能在几十米的水深的浅海区域作业。
自升式,又叫jack-up。
顾名思义,这种平台可以象千斤顶一样可以升降它的高度。
它典型的特征就式3-4条腿。
高高的绗架结构。
上面安装又齿条。
平台本体安装有齿轮。
它们一起啮合,传动。
在到达钻井区域的时候,腿就慢慢的伸到海床上。
平台就靠这几条腿站在海里了。
因为考虑到拖航的稳性,腿不能太长。
所以这种平台一般在120~150米水深的近海区作业。
半潜式,最新的已经到了第6代了。
这种平台综合了钻井船和坐底式驳船的优点,是漂浮在海面上的。
这样的话,它们就可以在更深的水域工作了;船体灌放水,可以调节吃水深度,保持船体稳定。
塔的下部是相当容积的浮筒,上面是若干个中空的立柱,支撑着上部平台平台上面是全部的钻井装备和必要的生活设施。
整个平台靠浮筒浮在水面。
它们带有2~3级动态定位系统,海底声纳定位系统,卫星定位系统等来保证平台的相对稳定的坐标。
它们有各种位移补偿装置来补偿海况带来的不稳定状况。
钻井船,钻井船是设有钻井设备,能在水面上钻井和移位的船,也属于移动式(船式)钻井装置。
较早的钻井船是用驳船、矿砂船、油船、供应船等改装的,现在已有专为钻井设计的专用船。
目前,已有半潜、坐底、自升、双体、多体等类型。
钻井船在钻井装置中机动性最好,但钻井性能却比较差。
钻井船与半潜式钻井平台一样,钻井时浮在水面。
关于海洋钻井平台..................................................................................................... - 5 -关于海洋钻井平台(1)............................................................................................ - 5 -海洋钻井平台的现状 .. (5)关于海洋钻井平台(2)............................................................................................ - 5 -海洋钻井平台的发展史 . (5)关于海洋钻井平台(3)............................................................................................ - 6 -半潜式平台系统 . (6)关于海洋钻井平台(4)............................................................................................ - 7 -压载系统. (7)关于海洋钻井平台(5)............................................................................................ - 8 -消防系统. (8)海洋钻井平台(6)................................................................................................. - 10 -舱底水系统. (10)关于海洋钻井平台(7).......................................................................................... - 11 -海水冷却系统 (11)关于海洋钻井平台(8).......................................................................................... - 12 -淡水冷却系统 (13)关于海洋钻井平台(9).......................................................................................... - 13 -燃油系统.. (13)关于海洋钻井平台(10)........................................................................................ - 14 -润滑油系统L UB. OIL SYTEM. . (14)关于海洋钻井平台(11)........................................................................................ - 15 -主机排烟系统E NGINE EXHAUST SYSTEM (15)关于海洋钻井平台(12)........................................................................................ - 16 -废油系统,WASTE OIL AND SLUDGE SYSTEM (16)关于海洋钻井平台(13) .......................................................................................... - 16 -透气溢流系统VENT AND OVERFLOW SYSTEM, .. (16)关于海洋钻井平台(14)........................................................................................ - 17 -测深系统SOUNDING SYSTEM.. (17)关于海洋钻井平台(15)........................................................................................ - 17 -起动空气系统,STARTING AIR SYSTEM (17)平台压缩空气系统 (18)关于海洋钻井平台(17) .......................................................................................... - 19 -饮用水系统,POTABLE WATER SYSTEM. .. (19)关于海洋钻井平台(18)........................................................................................ - 20 -淡水系统.. (20)关于海洋钻井平台(19)........................................................................................ - 20 -生活水排放系统SANITARY DISCHAREGE SYSTEM .. (20)关于海洋钻井平台(20)........................................................................................ - 20 -盐水系统,BRINE SYSTEM (20)关于海洋钻井平台(21)........................................................................................ - 21 -基油系统,BASE OIL SYSTEM 。
第一章 海上钻井平台与三用拖轮简介一、海上钻井平台简介(一)自升式钻井平台(Jack up rig )(图1-1-1):由平台、桩腿和升降机构组成,平台能沿桩腿升降,一般无自航能力。
工作时桩腿下放插入海底,平台被抬起到离开海面的安全工作高度,并对桩腿进行预压,以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷,完井后平台降到海面,拔出桩腿并全部提起,整个平台浮于海面,由拖轮拖到新的井位。
(二)半潜式钻井装置(Semi-submersible drilling rig )(图1-1-2):一船情况下半潜式钻井装置由8个锚缆系泊,每个角两根锚缆。
二、海上系泊系统简介(一)悬链锚腿系泊浮筒(CALM buoy ):由4根或多根锚缆以相同的夹角系固,通常锚缆均有一定的悬垂度,船舶通过一根系泊缆系在浮筒上随风旋转。
(二)单锚腿系泊浮筒(SALM buoy ):通过一根锚缆将浮筒系到海底的锚点上,此锚点可以是重力式的或是打桩式的。
(三)转塔系泊系统(Turret mooring system )(图1-2-1):此系统常用于在恶劣天气下FPSO 或FSO 的系泊,使用多根锚缆接到转台上,FPSO 或PSO 在风流的作用下绕转台旋转。
(四)多点系泊系统(Spread mooring system ):在海况较好的情况下用于FPSO 和FSO 的系泊,通常将锚缆直接连到船舶的船首和船尾。
随着海洋石油由浅海至深海的开发,系泊系统也逐渐发生变化。
水深越深锚链的悬垂长度也越长,锚链的重量也在相应的增加,最后平台将难以承受如此大的重量。
为解决此问题,开始由单纯的锚链系泊变成锚链与钢缆的组合,把锚链铺在海底,在其两端接上钢缆,其中一端接锚另一端接平台,在悬垂的地方换上钢缆,相比锚链而言轻了一些。
但在一些超深的水域钢缆的重量也已超过平台的承受能力,为解决此问题更先进的系泊技术出现了:将钢缆换成合成纤维缆,区别在于图(1-2-1)锚缆有一定的悬垂度,并且在海底有一定的水平长度,图(1-2-3)为绷腿系泊系统(taut leg mooring system ),其系泊锚缆与海底有一定的角度,它承受水平与垂直方向的分力。
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。
海洋钻井平台组成及功能关于海洋钻井平台半潜式的系统,总的来说,平台的系统有点和普通的船舶相似,它们是:1,压载系统,ballast system2,消防系统,fifi system ,包含fire water system , water mist system , deluge system, foam system, co2 extinguishsystem, water spray system 按照每个平台基本设计的不同,会有其中的几个。
3,舱底水系统,bilge system4,海水冷却系统,sea water cooling system5,淡水冷却系统,fresh water cooling system6,燃油系统,fuel oil system7,润滑油系统,lub oil system8,主机排烟系统,exhaust system9,废油系统,waste oil and sludge system10,透气溢流系统,vent and overflow system11,测深系统,souding system 包含manual soundIng system 或者remote sounding system12,启动空气系统,starting air system13,平台空气系统,rig air system14,仪表与控制空气系统, instrument air system15,饮用水系统,potable system16,生活水排放系统,sanitary discharege system17,生活水供给系统,sanitary supply system18,盐水系统,brine system19,钻井水液系统,drill water system20,钻井基油系统,base oil system21,泥浆供给系统,mud supply system22,高压泥浆排出系统,mud discharge system23,泥浆处理系统,mud process system24,泥浆真空系统,mud vacuum system25,井口控制系统,subsea control system26,分流器,高压管系系统,hp manifold and diverter system 27,灌井系统,trip tank system28,除气系统,mud gas separator system29,测井系统,well test system30,隔水套管张紧系统,riser tensioner system31,液压系统,hydaulicoil system32,泥浆混合系统,mud mixing system33,散货系统,包含bulk cement system 以及bulk mud system34,高压冲洗系统,high pressure washing down system35,甲板泄水系统,deck drain system36,快关阀系统,quick closing vavle system37,切屑处理系统,cutting handling system38,直升机加油系统,helicopter refueling system39,排舷外系统,overboard discharge system40,刹车冷却系统,brake cooling system41,呼吸空气系统,breath air system42,推进器系统,包含thruster hydraulic oil and lub oil system43,泥坑冲洗系统,mud pit washing system1、压载系统它的作用就是使平台能够相对自由的吃水,保持在深海中的稳性。
在石油钻井领域中,目前国际上对深水的定义不尽相同:2002年在巴西召开的世界石油大会上提出将400 m作为划分深水的标志线口;Shell及BP公司规定水深超过500 m是深水;全球主要深水钻井承包商之一的Oceaneering公司认为水深超过910 m才属于深水;我国目前采用的深水标准是500 m。
由于全球对原油的消耗量不断增长,陆上和浅水区域的原油产量已不能满足需求,因此深水油气勘探与开发引起各国的高度重视。
而随着深水油气勘探开发受到重视,全球深水钻井装备、深水钻井高新技术研究与应用得到了快速发展,深水钻井关键技术不断取得突破。
1 深水钻井技术的挑战与发展状况1.1 深水钻井技术的挑战水深带来的挑战。
随着水深的增加,钻具、钻井液、隔水管用量和海洋环境复杂性都相应增加,这对平台承载能力、钻机载荷、甲板空间等提出了更高的要求。
随着工作水深的增加,作为深水油气开发的主要装备——浮式钻井平台已经开发出了六代产品。
工作水深从几百米增加到超过3 000 m;载荷也从几千吨增加到上万吨。
另外,随着水深的增加,隔水管需要具备更大的抗挤压能力,对钻井液、完井液的流变性也提了新的要求,同时,海底的所有装备也要承受更低的温度和更高的压力。
风浪流带来的挑战。
深水环境的风浪流会引起钻井船的移位,导致隔水管发生变形和涡激振动,因此对其疲劳强度设计提出了更高的要求。
环境载荷超出隔水管作业极限载荷时,需要断开隔水管系统和水下防喷器的连接。
悬挂隔水管的动态压缩也可能造成局部失稳,增大隔水管的弯曲应力和碰撞月池的可能性。
强烈的海洋风暴对钻井平台具有灾难性的破坏作用,因此深水钻井对海洋风暴的预测及钻井平台快速撤离危险海域提出了更严格的要求。
低温带来的挑战。
海水温度随水深增加而降低,海底温度(即使在热带)一般为4℃左右,有些地区达 3℃,海水的低温可以影响到海底泥线以下约数百米的岩层。
低温带来的问题主要包括:海水低温环境使隔水管中的钻井液流变性发生变化,可使钻井液的黏度和密度增大。
海洋钻井平台简介海洋钻井平台(drilling platform)是主要用于钻探井的海上结构物。
平台上装钻井、动力、通讯、导航等设备,以及安全救生和人员生活设施,是海上油气勘探开发不可缺少的手段。
主要分为移动平台和固定式平台两大类。
其中按结构又可分为:(1)移动式平台:坐底式平台、自升式平台、钻井船、半潜式平台、张力腿式平台、牵索塔式平台(2)固定式平台:导管架式平台、混凝土重力式平台、深水顺应塔式平台坐底式钻井平台坐底式钻井平台又叫钻驳或插桩钻驳,适用于河流和海湾等30m 以下的浅水域。
坐底式平台有两个船体,上船体又叫工作甲板,安置生活舱室和设备,通过尾郡开口借助悬臂结构钻井;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。
这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。
所以这种平台发展缓慢。
然而我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,对于开发这类浅海区域的石油资源,坐底式平台仍有较大的发展前途。
80年代初,人们开始注意北极海域的石油开发,设计、建造极区坐底式平台也引起海洋工程界的兴趣。
目前已有几座坐底式平台用于极区,它可加压载坐于海底,然后在平台中央填砂石以防止平台滑移,完成钻井后可排出压载起浮,并移至另一井位。
图为胜利二号坐底式钻井平台。
自升式钻井平台由平台自升式钻井平台由平台、桩腿和升降机构组成,平台能沿桩腿升降,一般无自航能力。
工作时桩腿下放插入海底,平台被抬起到离开海面的安全工作高度,并对桩腿进行预压,以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。
完井后平台降到海面,拔出桩腿并全部提起,整个平台浮于海面,由拖轮拖到新的井位。
1953年美国建成第一座自升式平台,这种平台对水深适应性强,工作稳定性良好,发展较快,约占移动式钻井装置总数的1/2。
海上钻井平台概述海上钻井平台主要用于钻探井的海上结构物。
上装钻井、动力、通讯、导航等设备,以及安全救生和人员生活设施。
海上油气勘探开发不可缺少的手段。
主要有自升式和半潜式钻井平台。
①自升式钻井平台由平台、桩腿和升降机构组成,平台能沿桩腿升降,一般无自航能力。
1953年美国建成第一座自升式平台,这种平台对水深适应性强,工作稳定性良好,发展较快,约占移动式钻井装置总数的1/2。
工作时桩腿下放插入海底,平台被抬起到离开海面的安全工作高度,并对桩腿进行预压,以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。
完井后平台降到海面,拔出桩腿并全部提起,整个平台浮于海面,由拖轮拖到新的井位。
②半潜式钻井平台上部为工作甲板,下部为两个下船体,用支撑立柱连接。
工作时下船体潜入水中,甲板处于水上安全高度,水线面积小,波浪影响小,稳定性好、自持力强、工作水深大,新发展的动力定位技术用于半潜式平台后,工作水深可达900~1200米。
半潜式与自升式钻井平台相比,优点是工作水深大,移动灵活;缺点是投资大,维持费用高,需有一套复杂的水下器具,有效使用率低于自升式钻井平台。
海上钻井平台主要特点和火灾危险性1.结构复杂,火灾蔓延快。
海上钻井平台内部结构十分复杂,为了满足生产、生活的需要,往往将一个大空间在分成多个房间,造成内部舱室紧凑、走道宽度狭小,层间高度低矮,楼梯坡度较大,出入口小,一旦发生火灾,极易造成火势迅速扩大蔓延。
2.可燃物较多,火灾荷载大。
由于平台舱室在装饰装修过程中,大量使用了可燃材料。
平台在生产过程中,需要使用大量油料;在试油期间,排放石油、天然气等易燃易爆物品,扩大了平台危险区,遇到火源极易引起火灾。
3.电机设备多,用电量大。
平台各种类型的钻井电机及生产辅助设备繁多,生活电器集中安放,部分电器线路还敷设嵌置在装饰层中,一旦电机设备、生活电器发生故障或电线超荷载、短路等,很容易造成火灾。
4.人员密集,相对孤立,易造成重大伤亡。
平台职工居住十分密集,外协人员还不时上平台,居住拥挤,且对平台通道不熟悉。
钻井平台科技名词定义中文名称:钻井平台英文名称:drilling platform;drilling unit定义:进行钻井作业的平台。
所属学科:船舶工程(一级学科) ;海洋油气开发工程设施与设备(二级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片钻井平台随着人类对油气资源开发利用的深化,油气勘探开发从陆地转入海洋。
因此,钻井工程作业也必须在灏翰的海洋中进行。
在海上进行油气钻井施工时,几百吨重的钻机要有足够的支撑和放置的空间,同时还要有钻井人员生活居住的地方,海上石油钻井平台就担负起了这一重任。
由于海上气候的多变、海上风浪和海底暗流的破坏,海上钻井装置的稳定性和安全性更显重要。
目录[隐藏]简介世界海洋钻井平台发展简史[编辑本段]简介分类海洋钻井平台(drilling platform)是主要用于钻探井的海上结构物。
平台上装钻井、动力、通讯、导航等设备,以及安全救生和人员生活设施,是海上油气勘探开发不可缺少的手段。
主要分为移动式平台和固定式平台两大类。
其中按结构又可分为:(1)移动式平台: 坐底式平台、自升式平台、钻井船、半潜式平台、张力腿式平台、牵索塔式平台(2)固定式平台:导管架式平台、混凝土重力式平台、深水顺应塔式平台固定式钻井平台大都建在浅水中,它是借助导管架固定在海底而高出海面不再移动的装置,平台上面铺设甲板用于放置钻井设备。
支撑固定平台的桩腿是直接打入海底的,所以,钻井平台的稳定性好,但因平台不能移动,故钻井的成本较高。
为解决平台的移动性和深海钻井问题,又出现了多种移动式钻井平台,主要包括:坐底式钻井平台、自升式钻井平台、钻井浮船和半潜式钻井平台。
坐底式钻井平台又叫钻驳或插桩钻驳,适用于河流和海湾等30m以下的浅水域。
坐底式平台有两个船体,上船体又叫工作甲板,安置生活舱室和设备,通过尾郡开口借助悬臂结构钻井;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。