龍DE船人·海工教程

1、.龍DE船人海工教材1龍船論壇網(wǎng)址2第一節(jié) 海洋石油工業(yè)概況一.海洋石油工業(yè)的發(fā)展史海洋石油開發(fā)是從1987年美國在加利福利亞州西海岸 架 木質(zhì)棧橋打井開始的。六十年代進(jìn)入飛躍發(fā)展階段：3第一節(jié) 海洋石油工業(yè)概況1984年海上十大產(chǎn)油國：英 國 11700萬噸 沙 特 11250萬噸 美 國 8900萬噸 墨西哥 8600萬噸 委內(nèi)瑞拉 5625萬噸 挪 威 3275萬噸 埃 及 2515萬噸 印 尼 2210萬噸 馬來西亞 1870萬噸 巴 西 1725萬噸1958年起有十多個(gè)國家對我國沿海進(jìn)行了多次大規(guī)模的地質(zhì)調(diào)查和勘探我國自己也對沿海有關(guān)海域進(jìn)行了勘探開發(fā)4第一節(jié) 海洋石油工業(yè)概況二.海

2、洋石油資源地質(zhì)學(xué)家 L.G.威克斯估計(jì) 海洋石油有2500億噸由第九屆世界石油會(huì)議資料 水深小于200M的海上油田已證實(shí)儲量為280億噸近海雜志1974年估計(jì) 海上石油儲量為213億噸 天然氣13.5億聯(lián)合國資料 水深超過200M的深海區(qū) 石油與天然氣儲量相當(dāng)于3100億噸石油5第二節(jié) 海洋鉆井的主要特點(diǎn)一.海洋鉆井的主要特點(diǎn)要有堅(jiān)不可摧的井場要有隔水、引導(dǎo)、防噴系統(tǒng)、套管頭要有定們系統(tǒng)和升沉補(bǔ)償裝置先進(jìn)的交通、通訊及良好的生活保障有一套防腐措施和設(shè)備普遍采用叢式井（定向井）技術(shù)井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，套管尺寸大，層次多注意安全遵守海洋法“渤海7號”打的井30”導(dǎo)管 50M20”表面導(dǎo)管 445M13

3、” 1775米技術(shù)套管 9 ” 2505米技術(shù)套管 7” 尾管 3500米6第二節(jié) 海洋鉆井的主要特點(diǎn)二.海上投資海上石油投資是較大的海上油氣田開發(fā)費(fèi)用隨水深增加而增加 墨西哥海上油田開發(fā)費(fèi)用 水深 30M 比陸地油田高1倍 水深 180M 比陸地油田高1-2.5倍 水深 300M 比陸地油田高2-8倍開發(fā)費(fèi)用這么大，為什么各石油公司還要把錢往水里扔呢？海上每米進(jìn)尺的探明儲量比陸上高27倍海上每噸儲量的探明成本比陸上低6.7-23倍7第二節(jié) 海洋鉆井的主要特點(diǎn)三.海洋石油勘探開發(fā)的幾項(xiàng)最高紀(jì)錄最深的海洋鉆井 鉆于路易斯安那西三角27區(qū)塊 6983M最深的海上采油井 位于路易斯安那州近海 深度6

4、173米鉆井最大水深 1983年美國東海 水深2386米水深最大的固定平臺 殼牌石油公司建于墨西哥灣的Cogac 平臺 水深312.5M最重的鉆采平臺 雪弗龍公司的北海Ninian混凝土平臺 重達(dá)60多萬噸 高167M鉆井最多的平臺 加利福利亞圣巴巴拉海峽的Gilda平臺 可鉆96口井最大、產(chǎn)量最高的海上油田 1951年在沙特發(fā)現(xiàn)的S afaniyah油田 最大油輪 55萬噸I法國）8第二章 海上鉆井裝置海上鉆井平臺應(yīng)滿足下面三個(gè)條件適應(yīng)海洋鉆井區(qū)域環(huán)境且安全成本較低滿足鉆井、采油、測試等各項(xiàng)作業(yè)的要求9第二章 海上鉆井裝置海上鉆井平臺的分類10第二章 海上鉆井裝置 優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性好海面氣象條件

5、對鉆井工作影響小如有工業(yè)性油氣，可很快轉(zhuǎn)換成采油平臺固定式與移動(dòng)式平臺比較情況 缺點(diǎn)：不能夠移動(dòng)和重復(fù)使用造價(jià)較高，其成本隨水深增加而急劇增加11第一節(jié) 導(dǎo)管架樁基平臺一.結(jié)構(gòu)組成12導(dǎo)管架：導(dǎo)管架的作用支承上部結(jié)構(gòu)作為打樁定位和導(dǎo)向的工具將平臺上面的負(fù)荷比較均勻地傳遞到樁上可安裝系靠船的設(shè)備可作為安裝上部結(jié)構(gòu)時(shí)的臨時(shí)工作平臺第一節(jié) 導(dǎo)管架樁基平臺13第一節(jié) 導(dǎo)管架樁基平臺樁：用于承愛平臺的垂直重量及水平環(huán)境推力支承樁磨擦樁上部結(jié)構(gòu)：由承愛作業(yè)機(jī)械（機(jī)器）和其它載荷的各類桁架及平臺甲板組成。上層平臺：用作安放井架、絞車、鉆具堆放場地及宿舍等下層平臺：安放泥漿泵、泥漿池、防噴器、發(fā)電房、固井設(shè)備

6、、倉庫等14二.導(dǎo)管架的運(yùn)送、就位及安裝第一節(jié) 導(dǎo)管架樁基平臺15第一節(jié) 導(dǎo)管架樁基平臺提升法：水深30M以內(nèi)滑入法+起重機(jī)：水深30-70M滑入法+控制壓載機(jī)： 水深70-120M浮運(yùn)法：水深120M以上打樁：少則四根，多則十必根，打入深度少則50M，多則幾百米鋪設(shè)平臺上部結(jié)構(gòu)整體鋪設(shè)分塊鋪設(shè)井架的移位166M2M6M2M井架的移位1284567931011121314161517第二節(jié) 其它固定式平臺重力式平臺張力（腿）式平臺繃?yán)K塔架式平臺18重力式平臺 七十年代初出現(xiàn)，它完全借助于其本身的重量直接穩(wěn)定地座在海底混凝土重力式平臺鋼質(zhì)重力式平臺平臺由沉墊、立柱、甲板三部分組成沉墊有多種形式：

7、圓形、六角形、正方形立柱有：三腿、四腿、獨(dú)腿等幾種甲板有鋼持和混凝土兩 種19混凝土重力式平臺康迪普型平臺此種平臺1973年出現(xiàn)。塞爾默型平臺20混凝土重力式平臺與導(dǎo)管架平臺相比，具有以下優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)：不需打樁 具有相當(dāng)?shù)馁A油能力 節(jié)省鋼材，防火、防腐性較好，維 修費(fèi)用低，壽命長缺：對地質(zhì)條件要求高 出現(xiàn)缺陷后修復(fù)較困難21鋼質(zhì)重力式平臺1971年意大利首造，水深90米，稱洛安高平臺整個(gè)平臺由沉箱、支承框架、甲板三部分組成，沉箱可作貯油罐 重量比混凝土輕預(yù)制過程中對水哉要求不高拖船馬力小對地基承載力要求不高 貯油量 用鋼多，易腐蝕優(yōu)缺22張力（腿）式平臺 英國北海Hutton油田首次于生產(chǎn)中使用此

8、平臺，1983年安裝，84年投產(chǎn)張力式平臺主要由甲板、立柱（大浮體）、纜索及系纜樁組成它是今后深水用主要平臺優(yōu)點(diǎn)：受力合理、用鋼少、成本低、適用于深水、對海洋環(huán)境適應(yīng)性大23繃?yán)K塔架式平臺研究證明：繃?yán)K塔架式平臺最經(jīng)濟(jì)的工作水深范圍在40480米之間與鋼質(zhì)樁基相比，優(yōu)點(diǎn)如下節(jié)省鋼材（成本低）井口裝置可設(shè)置于水面上24第三節(jié) 移動(dòng)式鉆井平臺1949年出現(xiàn)第一臺移動(dòng)式鉆井裝置“環(huán)球鉆機(jī)40”，它是一臺座底式鉆井平臺1953年出現(xiàn)第一臺自升式鉆井平臺1953年出現(xiàn)了浮式鉆井船1961年出現(xiàn)了半潛式鉆井平臺25移動(dòng)式鉆井平臺分類座底式鉆井平臺自升式鉆井平臺半潛式鉆井平臺浮式鉆井平臺26座底式鉆井平臺結(jié)

9、構(gòu)組成沉墊浮工作平中間支撐27座底式鉆井平臺優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：鉆井時(shí)固定牢靠不受海洋環(huán)境的影響完井后移動(dòng)靈活缺點(diǎn)：工作高度恒定，不能調(diào)節(jié)對海底地基要求高工作水深較淺28自升式鉆井平臺德朗1號29結(jié)構(gòu)組成自升式平臺由工作平臺、樁腿和升降機(jī)構(gòu)組成工作平臺的形狀有三角形、四邊形、五角形等多種形狀30樁腿樁腿數(shù)目有3,4,5,6,12,14,18腿等多種樁腿直徑從兩米多到十多米不等樁腿外形樁腿箱和底墊柱型桁架型矩形三角形四邊形圓筒形31升降機(jī)構(gòu)升降機(jī)構(gòu)的作用是升降平臺和拔樁。它分為兩類：一類是孔穴插銷液壓升降裝置，另一類是齒輪齒條式電動(dòng)升降裝置孔穴插銷液壓升降裝置32升降機(jī)構(gòu)齒輪齒條式電動(dòng)升降裝置33自升式

10、平臺的安置與撤離降下平臺固定活動(dòng)部件，關(guān)閉密封艙門，注意天氣預(yù)報(bào)，檢查升降機(jī)構(gòu)拋錨 下降速度1ft/min拔起樁腿沖樁 迅速同時(shí)提樁 固樁拖航拖航方式有串聯(lián)和并聯(lián)34自升式平臺的安置與撤離壓載壓載有兩種：一種是靠自身重量壓載，另一種是壓載艙壓載升起平臺平臺縱向和橫向傾斜不能大于1平臺離開水面高度一般在618m之間o35自升式平臺的優(yōu)缺點(diǎn)對水深適應(yīng)性強(qiáng)無樁腳底墊時(shí)，用鋼量少，造價(jià)較低在出現(xiàn)意外的高海浪時(shí)，平臺可增大離水面的距離樁腳插入海底時(shí)，有良好的搞側(cè)向移動(dòng)性平臺離開水面后，可維修整個(gè)船體樁腿下部有底墊時(shí)，容易造成整個(gè)裝置的飄浮不適于更深海域拖航時(shí)，易遭風(fēng)暴的襲擊優(yōu)缺36半潛式鉆井平臺37半潛

11、式鉆井平臺結(jié)構(gòu)組成沉墊浮箱其外形有矩形、魚雷形、潛艇形及上下平坦、左右兩側(cè)為橢圓等多種形式上部平臺其外形有三角形、矩形、五角形、八角形、十字形及中字形等多種形式立柱立柱個(gè)數(shù)有3，4，5，6，8個(gè)等拋錨作業(yè)用得較多的是45 夾角類對稱（1-52-6，4-8，3-7）拋錨o38半潛式鉆井平臺45o39半潛式鉆井平臺優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性好移動(dòng)靈活兼有底座式平臺的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)：造價(jià)高凈負(fù)荷能力小航行速度較低40浮式鉆井船第一艘浮式鉆井船是1953年改裝下水的船體有單船體和雙船體41增設(shè)升沉補(bǔ)償裝置采取定位（拋錨或動(dòng)力定位）措施中心拋錨以減少搖擺采用鉆桿自動(dòng)排放架設(shè)置減搖艙、減搖罐采用雙體船型，增加橫搖周期人

12、們采取克服船體運(yùn)動(dòng)對鉆井影響的措施42浮式鉆井平臺優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：適用于較深的海域移動(dòng)性能好造價(jià)較低，易維護(hù)船速高缺點(diǎn)：對風(fēng)浪極為敏感、穩(wěn)定性差被迫停工率高43第三章 移動(dòng)式鉆井平臺的錨泊定位系統(tǒng)錨泊定位系統(tǒng)錨系的組成錨系的分類平臺對錨系的要求錨泊系統(tǒng)的布錨方式第一節(jié) 錨泊定位概述44第一節(jié) 錨泊定位概述錨泊定位系統(tǒng)它是在海底設(shè)置固定的基底設(shè)備，用錨泊線將水面系留物（平臺）與基底設(shè)備聯(lián)系起來，從而限制系留物（平臺）的漂移錨系的組成它是由錨、錨鏈（錨纜）、錨機(jī)、錨架、錨浮標(biāo)等組成45錨系的分類移動(dòng)性錨系暫時(shí)性錨系永久性錨系46平臺對錨系的要求要滿足升船前的錨泊定位要求要滿足錨泊定位后的移船就位要求要

13、滿足拖航過程中對錨泊的要求定位要求最大漂移半徑56%水深常為漂移半徑23%水深拖航與就位的要求控制平臺的漂移確保平臺的生存拖航時(shí)，與自升平臺相同移船就位的要求自升式平臺半潛式平臺47錨泊系統(tǒng)的布錨方式臨時(shí)錨泊定位錨泊48第二節(jié) 錨泊系統(tǒng)的靜力分析懸鏈線它是一種具有均質(zhì)、完全柔性而無延伸的鏈或索自由懸掛于兩點(diǎn)上所形成的曲線懸鏈線方程49懸鏈線方程很小時(shí)，忽略 ，則由得上式代入得50懸鏈線方程51懸鏈線方程由得上式代入得又52懸鏈線方程即懸鏈線的水平張力相等由和式，得在a,b段上積分由式得 代入式得53懸鏈線方程由于 代入上式得積分54懸鏈線方程同理由和式得由式得55懸鏈線方程注意：a 點(diǎn)并未與海

14、底相切56錨泊線靜力分析以并將代入 則可得如下的公式單一成分錨泊線57錨泊線靜力分析單一成分錨泊線以上公式共有七個(gè)變量： 、 、 、 、 、 和如果已知 、 和錨泊線上端所受的水平力 （ ）便可由上述公式求出 、 、 、若已知 、 、 則可求出最大外力 及 、 、若所受外力 ，則錨泊線未全部提起若 ，則錨泊線全部提起且下端傾角必大于零則可根據(jù) 、 、 計(jì)算出實(shí)際提起的懸垂長度 及其它參數(shù)這時(shí)應(yīng)根據(jù)公式至計(jì)算各相關(guān)參數(shù)58錨泊線靜力分析二成分錨泊線59錨泊線靜力分析二成分錨泊線(21)注意各符號的意義便得(22)(23)60錨泊線靜力分析二成分錨泊線(24)(26)(25)上面九個(gè)公式中共有十四

15、個(gè)變量：若已知 、 、 、 、 便可計(jì)算出保懸鏈線下端張力水平時(shí)，其上端所能承受的最大水平外力 及其他參數(shù)（采用迭代法，先假設(shè)一個(gè) 值）61錨泊線靜力分析二成分錨泊線若已知 ， ， ， 和預(yù)張力 ，則可能出現(xiàn)多種情況：若 ，則有三種情況：沒有被完全提起恰好被完全提起不僅 全部提起且 被部分提起以上三種情況應(yīng)根據(jù)公式 來進(jìn)一步判斷 的大小62錨泊線靜力分析二成分錨泊線表明水平外力為零，錨泊線自由下垂為正常情況，這時(shí)進(jìn)一步比較 與 的大小注：若 ，表明 未全部提起，這時(shí)預(yù)緊狀態(tài)下懸鏈線長度若 ，表明 長度不足，下段 也要提起一部分，按至(26)式用迭代法先假設(shè)一個(gè) 進(jìn)行計(jì)算注意：實(shí)際下段長度 應(yīng)大

16、于假設(shè)的若所給條件有矛盾（加大 ）63錨泊線靜力分析二成分錨泊線若 ，則有以下幾種情況： 時(shí)，若 ，恰好提起所給條件有矛盾正常 （按二成分計(jì)算） 時(shí)，若 ，所給條件有矛盾所說明水平外力為零，錨泊線自由下垂，全部 提起和部分 （其長度 ）正常 說明 被斜提起一部分（用二成分 按迭代法先假設(shè)一個(gè)64第四章 海上鉆井特殊工藝和裝置水下井口裝置升沉補(bǔ)償裝置鉆井施工和水下井口安裝繩索作業(yè)及完井方法65第一節(jié) 水下井口裝置水下井口裝置的功用及組成水下井口裝置各部件的作用66水下井口裝置的功用用組成功用隔絕海水適應(yīng)升沉、漂移和搖 擺的工作環(huán)境控制井口組成導(dǎo)向裝置套管頭組防噴器組隔水管柱連接器其它67水下井口

17、裝置各部的作用井口盤：其作用是固定海底井口位置，確定一個(gè)開鉆基點(diǎn)，并承受井口的重量導(dǎo)引架：其作用是引導(dǎo)其它水下工具就位68水下井口裝置各部的作用導(dǎo)引繩張緊器：其作用是保持導(dǎo)引繩的張力恒定，使其不受平臺升沉的影響套管頭組：其作用是懸持套管連接器：其作用是便于某些水下器具間的快速連接與拆卸69水下井口裝置各部的作用防噴器組：其作用在于開啟和封閉井口，以便處理和控制井內(nèi)復(fù)雜情況，防止井噴球形、撓性接頭：其作用是使隔水管適應(yīng)鉆井船的搖擺、漂移運(yùn)動(dòng)，防止隔水管彎曲70水下井口裝置各部的作用隔水管 其主要作用是隔絕海水、導(dǎo)引鉆具，造成泥漿的回路防止隔水管因自重壓彎的四種方法：平衡錘法用漂浮材料裝同心充氣筒

18、防水管張緊器伸縮隔水管：其作用是適應(yīng)鉆井船的升沉運(yùn)動(dòng)，使水下器具不受鉆井船上下升沉的影響。71第二節(jié) 升沉補(bǔ)償裝置使用伸縮鉆桿鉆柱升沉補(bǔ)償裝置死繩恒張力補(bǔ)償裝置天車恒張力補(bǔ)償裝置72使用伸縮鉆桿結(jié)構(gòu)位置 安裝于鉆鋌的上面原理使用伸縮鉆桿的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)：結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，價(jià)格便宜，能基本滿足鉆井的要求 缺：鉆壓不能調(diào)節(jié) 承載條件惡劣 增加防噴器的磨損 難以準(zhǔn)確確定井深73鉆柱升沉補(bǔ)償裝置73年研制成功位置：在游車與大鉤之間結(jié)構(gòu)組成：液缸活塞（桿）儲能器鎖緊裝置工作原理74鉆柱升沉補(bǔ)償裝置鉆壓的調(diào)節(jié) 正常鉆井時(shí)，向上力=向下力 即 則存在的問題 大鉤還有少許位移 原因工作缸中液體的摩擦影響機(jī)械摩擦影響活塞下端液體壓縮氣罐中