海洋技術第三章海洋石油

海洋石油資源開發(fā)技術第一節(jié)海洋石油的開發(fā)和技術特點第二節(jié)探尋海底石油的方法第三節(jié)海洋石油鉆井裝置第四節(jié)鉆井技術及發(fā)展動向第五節(jié)采油平臺與采油工藝

石油:又稱原油，是從地下深處開采的棕黑色可燃粘稠液體。

石油主要是各種烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物。石油是古代海洋或湖泊中的生物經(jīng)過漫長的演化形成的混合物，與煤一樣屬于化石燃料。石油的性質因產地而異，密度為0.8~1.0克/立方厘米，粘度范圍很寬，凝固點差別很大（30~-60°C），沸點范圍為常溫到500°C以上，可溶于多種有機溶劑，不溶于水，但可與水形成乳狀液。通過提煉，石油可以制成很多產品:發(fā)電廠用的燃料輕型車用的汽油卡車和火車用的柴油飛機用的航空汽油房屋取暖用的燃料油很多其他材料也來自于石油產品:塑料織布的材料

(例如:聚酯纖維)日用化學品

染料關于石油我們還知道些什么？

2007年全球石油探明儲量為1686億噸,世界海洋石油資源量占全球石油資源總量的34％，據(jù)統(tǒng)計，全球海洋石油蘊藏量約1000多億噸，其中已探明儲量的為380億噸；目前全球已有100多個國家在進行海上石油勘探，其中對深海海底勘探的有50多個國家。預計在本世紀，海底油氣開發(fā)將從淺海大陸架延伸到千米水深的海區(qū)。在人類對石油等不可再生資源的需求越來越大的情況下，海洋成為人類對石油需求的希望所在。法新社制作的石油儲量大國排名表，形象地展示了全球資源分布情況

海洋石油的開發(fā)和技術特點海洋石油的開發(fā)1.陸地上的石油已基本耗盡到目前為止，絕大部分已開采石油來自陸上，石油為不可再生資源，因為開采量遠遠大于自然增長量，石油資源開始呈現(xiàn)枯竭的趨勢。2.開發(fā)海上石油勢在必行緩解世界石油供不應求的狀況創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益海洋石油的開發(fā)3.開發(fā)海上石油從1897年就已開始海底石油開采，可追溯到19世紀末，1897年，美國開始在加利福尼亞的圣巴巴臘海峽鉆井；1947年，美國在墨西哥灣鉆出第一口商業(yè)性油井，這是淺海開發(fā)石油的起點。從此，海底采油技術不斷發(fā)展。1973年，爆發(fā)第四次中東戰(zhàn)爭，阿拉伯石油禁運和不斷上漲的油價，使得海底開采石油的利潤大大提高?，F(xiàn)在，海底油氣資源勘探、開發(fā)，已成為沿海國家的重要經(jīng)濟活動內容，成為某些國家的經(jīng)濟支柱。海洋石油的開發(fā)4.開發(fā)技術日臻完善上世紀40年代之前，海洋石油勘探開發(fā)處于初始階段，主要采用土木工程技術建造木結構平臺和人工島，只能在近岸的海邊和內湖開發(fā)石油資源，作業(yè)水深低于10m。50~60年代，隨著世界經(jīng)濟復蘇，海洋油氣勘探開發(fā)迅速發(fā)展，出現(xiàn)了移動式鉆井裝置、浮式生產系統(tǒng)及海底生產系統(tǒng)，作業(yè)海域范圍不斷擴大，水深不斷加大，至60年代末，作業(yè)水深已超過200m，勘探開發(fā)領域開始向大陸架深水區(qū)延伸。70-80年代，隨著平臺和鉆井技術的發(fā)展，海洋油氣勘探開發(fā)水域范圍進一步擴大，作業(yè)水深超過500m，成功開發(fā)了北海和墨西哥灣大陸架深水區(qū)油氣資源。90年代，成功解決了溫帶海域油氣開采面臨的鉆井、采油、集輸和存儲等技術問題，而且高寒水域的平臺和管線技術難題也取得重大突破，海洋油氣勘探開發(fā)取得巨大進步，作業(yè)水深不斷刷新，1999年已近2000m，作業(yè)范圍已從北海、墨西哥灣等傳統(tǒng)地區(qū)擴展到西非、南美及澳大利亞大陸架等海域。海洋石油的開發(fā)2000年我國海上油產量1600萬噸，在南海創(chuàng)造了7個世界第一。第一個20口井全部采用水平井進行油氣開發(fā)；第一個使用水下臥式采油樹；第一個應用電潛泵技術采油；第一個采用溫式電接頭技術；第一次開創(chuàng)無人潛水作業(yè)油田；第一次應用水下跨接管連接技術；第一次采用即獨立又集中的多功能液壓系統(tǒng)。5.我國石油生產取得飛速發(fā)展海洋石油的開發(fā)海洋石油開發(fā)技術特點（一）技術密集①在勘探方法上：多纜多震源勘探技術、數(shù)字電纜、高分辨處理技術；②在鉆井方面：小井眼、小曲率半徑水平鉆井技術；③在測井方面：數(shù)控成像技術、大容量傳輸系統(tǒng)。④在海洋工程建設方面：深水油井開發(fā)已發(fā)展到1000m，并形成一套完整的水平生產系統(tǒng)。深海生產平臺自動操縱裝置。（二）資金密集①勘探費用是陸地的幾倍；②一口井要上千萬美元；③一座中心平臺要上億美元；④水深約增加100m，投資增加1倍。海洋石油開發(fā)技術特點（三）風險大①失誤多；②周期長，從勘探到開發(fā)約需5～10年；③海洋條件惡劣。海洋石油開發(fā)技術特點探尋海洋石油的方法一、海洋石油的生成無機生油說

認為石油中的碳氫化合物是由無機化學作用形成的。探尋海洋石油的方法一、海洋石油的生成有機生油說認為碳氫化合物是由生物遺體變成的。在過去的地質時期里，江河帶來的大量泥沙不斷堆積在海盆、湖沼底部，一些動植物尸體也隨著一起被埋葬。生物遺體的分解使泥沙富含有機質而形成有機淤泥。由于沉積加厚、溫度、壓力、細菌、催化劑、放射性物質的協(xié)同作用，使有機質變成碳氫化合物，即原始油氣。探尋海洋石油的方法一、海洋石油的生成形成石油的條件1.有大量的生物遺體；2.要有利于石油富集的地質構造；3.要有能夠儲集石油的地層和保護石油不跑掉的蓋層。生油理論指導了油、氣的尋找和勘探。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法一般來說，探尋海底油氣資源要經(jīng)過地質調查、地球物理勘探及鉆探幾個階段。而地球物理勘探方法是探尋海底石油的主要方法。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（一）首先對海區(qū)進行廣泛的地質調查海洋地質調查是應用地質、地球物理、地球化學等理論和各種手段探測海底地形、地質構造、海底巖石、沉積物以及海底礦產。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（一）首先對海區(qū)進行廣泛的地質調查地質調查的兩種主要方式：①路線調查－－是在未經(jīng)調查的海區(qū)，為了了解地質情況，布設幾條線而進行調查。②面積調查－－是按任務規(guī)定的成圖的比例尺，在調查海區(qū)設定間距的測網(wǎng)或測線進行調查。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（一）首先對海區(qū)進行廣泛的地質調查利用回聲探測儀和旁側聲納調查海底地形地貌；用拖網(wǎng)、抓斗以及柱狀取樣器和海洋鉆探等獲取沉積物和巖石樣品；用地層剖面儀了解沉積地層分布、厚度及其構造特征；用地震、重力、磁力以及地熱等地球物理方法，探測海底地質構造及礦產資源。在個別地區(qū)還通過潛水器、水下電視、照相等方法直接觀測海底沉積物及其動態(tài)和地貌形態(tài)等。目前調查內容和手段：探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探在對海區(qū)進行廣泛的地質調查后，對重點海區(qū)進行海上石油地球物理勘探，圈出沉積盆地的范圍，了解地層厚度、巖性和構造狀況。海上石油地球物理勘探，為應用物理學原理研究海底地質構造，尋找海底油氣田和某些海底沉積礦床的方法。最常用的方法有三種，即重力、磁力和地震勘探。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探地震勘探：分為反射法和折射法兩種。它的原理是利用人工激發(fā)的地震波在彈性不同的地層內的傳播規(guī)律來勘探地下的地質情況。在地面某處激發(fā)的地震波向地下傳播時，遇到不同彈性的地層分界面就會產生反射波或折射波返回地面，用專門的儀器可記錄這些波，分析所得記錄的特點，如波的傳播時間、振動形狀等，通過專門的計算或儀器處理，能較準確地測定這些界面的深度和形態(tài)，判斷地層的巖性，是勘探含油氣構造甚至直接找油的主要物探方法。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探-----地震勘探炸藥氣槍法電火花法反射法折射法地震法探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探------地震勘探氣槍法是利用壓縮空氣迅速釋放作為動力的一種非炸藥震源，它利用氣槍將高壓空氣在極短的瞬間送入水中，形成氣泡，氣泡在水中發(fā)生膨脹與收縮相交替的振蕩，即造成地震振動。電火花法是電能震源的一種。它利用電容器將所儲藏的電能加到預先放置于水中的電極上，由于放電效應產生火花，造成振動。通常在淺海地震勘探，特別是連續(xù)地層剖面儀中應用。但是，這種震源的地震能量并不高，為了改善其缺點，可改用多電極組合放電法，爆炸線法，火焰噴射器法等多種形式。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----地震勘探

地震勘探原理示意圖

地震波遇到地層(速度與密度的乘積有差異)的分界面時，通常會發(fā)生反射；同時另一部分地震波還會繼續(xù)向下傳播，碰到相似的地層界面后還會產生反射和透射，即一部分地震波的能量反射回地面，另一部分繼續(xù)向下傳播。與此同時，地面上精密的儀器把來自各個地層分界面的反射波引起地面振動的情況記錄下來。然后根據(jù)地震波從地面開始向下傳播的時刻和地層分界面反射波到達地面的時刻，得出地震波從地面向下傳播到達地層分界面，又反射回地面的總時間，再用別的方法測定出地震波在巖層中傳播的速度，最后就可得到地層分界面的埋藏深度了。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----地震勘探

地震勘探原理示意圖

沿著地面上的一條測線，一段一段地進行觀測，對觀測結果進行處理后，就可得到形象地反映地下巖層分界面埋藏深度起伏變化的資料－地震剖面圖。在一個可能有油氣的地區(qū)（稱為工區(qū)）內，布置多條測線，形成測線網(wǎng)，并在多條測線上進行這種觀測之后，可得到地下地層起伏的完整概念，再綜合其它物探方法和地質、鉆井等各方面的資料，進行去偽存真，去粗取精，由此及彼，由表及里的分析、研究，就能查明可能儲存油氣的地質構造，最后確定鉆探的井位。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----地震勘探三個環(huán)節(jié)首先是野外工作。這個階段的任務是地質和其它物探工作初步確定的有含油氣希望的地區(qū)，布置測線，人工激發(fā)地震波，并用野外地震儀把地震波傳播的情況記錄下來。

探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----地震勘探三個環(huán)節(jié)

其次是室內資料處理。它的任務是根據(jù)地震波的傳播理論，利用計算機對野外取得的資料進行各種處理和加工，去除各種噪聲，突出有效信號，得到反映地下地質構造的大概形態(tài)的地震剖面以及相關的地震波速度資料。

探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----地震勘探三個環(huán)節(jié)最后一個階段是地震資料的解釋。由于地下地質構造的復雜性，地震剖面上的許多現(xiàn)象，既可能反映地下的真實情況，也可能具有某些假象。地震資料的解釋工作，就是要運用地震波傳播理論，綜合地質、鉆井和它物探資料，對地震剖面進行深入的分析研究，對各反射層相當于什么層位作出正確的判斷，對地下地質構造的特點作出說明，繪制出反映主要目的層位的構造圖，最后對有希望含有油氣的構造，提出鉆探井位。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----地震勘探探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----重力勘探利用重力儀和扭稱等精密儀器，探測地殼中各種巖體和礦產密度差異而引起的重力變化，進而了解礦體的分布情況和地質構造的一種方法。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----重力勘探原理它是以牛頓萬有引力定律為基礎的。只要勘探地質體與其周圍巖體有一定的密度差異，就可以用精密的重力測量儀器（主要為重力儀和扭秤）找出重力異常。然后，結合工作地區(qū)的地質和其他物探資料，對重力異常進行定性解釋和定量解釋，便可以推斷覆蓋層以下密度不同的礦體與巖層埋藏情況，進而找出隱伏礦體存在的位置和地質構造情況。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----重力勘探條件應用重力勘探的條件是﹕被探測的地質體與圍巖的密度存在一定的差別﹔被探測的地質體有足夠大的體積和有利的埋藏條件﹔干擾水平低。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----重力勘探條件應用重力勘探的條件是﹕被探測的地質體與圍巖的密度存在一定的差別﹔被探測的地質體有足夠大的體積和有利的埋藏條件﹔干擾水平低。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----重力勘探解決任務研究地殼深部構造﹔研究區(qū)域地質構造﹐劃分成礦遠景區(qū)﹔掩蓋區(qū)的地質填圖﹐包括圈定斷裂﹑斷塊構造﹑侵入體等﹔廣泛用于普查與勘探可燃性礦床(石油﹑天然氣﹑煤)﹐查明區(qū)域構造﹐確定基底起伏﹐發(fā)現(xiàn)鹽丘﹑背斜等局部構造﹔普查與勘探金屬礦床(鐵﹑鉻﹑銅﹑多金屬及其他)﹐主要用于查明與成礦有關的構造和巖體﹐進行間接找礦﹔也常用于尋找大的﹑近地表的高密度礦體﹐并計算礦體的儲量﹔工程地質調查﹐如探測巖溶﹐追索斷裂破碎帶等。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----重力勘探探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----磁力勘探自然界的巖石和礦石具有不同磁性，可以產生各不相同的磁場，它使地球磁場在局部地區(qū)發(fā)生變化，出現(xiàn)地磁異常。利用儀器發(fā)現(xiàn)和研究這些磁異常，進而尋找磁性礦體和研究地質構造的方法稱為磁法勘探。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----磁力勘探原理由于地球本身就是個大磁體，所以對磁力的預測值應進行校正，求出只與巖石礦物磁性有關的磁力異常。一般鐵磁性礦物含量愈高，磁性愈強。在油氣田區(qū)，由于烴類向地面滲漏而形成還原環(huán)境，可把巖石或土壤中的氧化鐵還原成磁鐵礦，用高精度的磁力儀可以測出這種磁異常，從而與其它勘探手段配合，發(fā)現(xiàn)油氣田。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----磁力勘探磁力勘探包括地面磁測、航空磁測、海洋磁測和井中磁測等。磁力勘探也要根據(jù)地質要求部署測線，測量測線上各點的磁力值，并據(jù)此編制磁力異常圖。磁力勘探在確定火成巖分布和區(qū)域地質結構上有較好的效果。精密磁力勘探可以確定地質構造，和地震勘探尋找圈閉，有異曲同工之妙。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----磁力勘探探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----電法勘探是根據(jù)巖石和礦石電學性質（如導電性、電化學活動性、電磁感應特性和介電性，即所謂“電性差異”）來找礦和研究地質構造的一種地球物理勘探方法。它是通過儀器觀測人工的、天然的電場或交變電磁場，分析、解釋這些場的特點和規(guī)律達到找礦勘探的目的。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----電法勘探電法勘探分為兩大類。研究直流電場的，統(tǒng)稱為直流電法，包括有電阻率法、充電法、自然電場法和直流激發(fā)極化法等；研究交變電磁場的，統(tǒng)稱為交流電法，包括有交流激發(fā)極化法、電磁法、大地電磁場法、無線電波透視法和微波法等。按工作場所的差別，電法勘探又分為地面電法、坑道和井中電法、航空電法、海洋電法等。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探----電法勘探探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（二）地球物理勘探地震勘探、重力勘探、磁力勘探均已獲得廣泛應用，在實際測量中互相配合，取長補短，但以地震勘探為主。在地震勘探中，高分辨率、三維地震成像和多波段等新的勘探方法將占主導地位。航空地震勘探方法也將出現(xiàn)。目前用的較少的電法勘探將具有較大的發(fā)展前景。探尋海洋石油的方法二、探尋海洋石油的方法（三）鉆探鉆探就是用鉆機按一定設計角度和方向向地下鉆孔，通過取出孔內的巖心、巖屑或在孔內下入測試的儀器，以了解地下的巖層、礦產、地下水或地質構造等。在海上打多口探井，通過每口井中所取巖心樣品的分析，來搞清海底地層的巖性、油層的分布和厚度等情況，就能通過各種方法計算出海底石油的儲量來。海洋石油鉆井裝置海洋平臺是高出海面且具有水平臺面的一種海洋工程結構,為在海上進行鉆井、采油、集運、觀測、導航、施工等活動提供生產和生活設施。海洋平臺(offshoreplatform)是海上石油開發(fā)必要的裝置，在勘探階段一般用鉆井船打探井以摸清石油儲量，一旦認為有開采價值則需設置一些海洋平臺進行鉆井與采油作業(yè)。包括鉆井平臺和生產平臺海洋石油鉆井裝置

在平臺和海底井口之間，都有立管相通，平臺一般都高出水面，能夠避開波浪的沖擊，形式有三邊形、四邊形或多邊形，有上下兩層甲板或單層甲板，供安裝與存儲鉆井或采油的設備用。風浪中的海洋平臺海洋石油鉆井裝置鉆井平臺建造的發(fā)展趨勢作業(yè)的水深由淺入深離岸的距離由近而遠經(jīng)受的風浪由小而大由固定式發(fā)展到移動式海洋石油鉆井裝置一、固定式鉆井平臺1.棧橋式鉆井平臺：用棧橋與岸連接的平臺。2.帶附屬船式固定平臺：鉆井設在平臺上，其他附屬設備、重要物資和生活區(qū)設在船上。3.自載式固定平臺：所有設備都安裝在平臺上。海洋石油鉆井裝置二、活動式鉆井平臺1、座底式鉆井平臺：這是一種只用于淺水區(qū)域并漸趨淘汰的舊式平臺。下部為一大型浮力沉墊，上部為鉆井平臺，中間用支柱聯(lián)結。在沉墊浮于水面的狀態(tài)拖往作業(yè)海域，定位后灌注壓載水坐落海底，平臺上面甲板露出水面一定高度進行作業(yè)。鉆井結束以后排水，上浮，拖移，作業(yè)水深最大不超過50m。海洋石油鉆井裝置二、活動式鉆井平臺1、座底式鉆井平臺從穩(wěn)性和結構方面看，作業(yè)水深不但有限，而且也受到海底基礎(平坦及堅實程度)的制約。所以這種平臺發(fā)展緩慢。我國渤海沿岸的勝利油田、大港油田和遼河油田等向海中延伸的淺海海域，潮差大而海底坡度小，對于開發(fā)這類淺海區(qū)域的石油資源，坐底式平臺仍有較大的發(fā)展前途。海洋石油鉆井裝置二、活動式鉆井平臺

2、自升式鉆井平臺：屬于接地式平臺。它是在方駁式船體（平臺）的邊角處裝3-4或更多根樁腿，每一根樁腿可利用液壓或齒輪齒條裝置各自相對于船體上下移動。移航時，所有樁腿全部升至最高點，拖至井位后，將樁腿放下插人海底，再將船身舉升到一定高度進行作業(yè)。鉆井完畢，將船體降至水面提供浮力，再把樁腿拔起升高即可拖航。海洋石油鉆井裝置二、活動式鉆井平臺

2、自升式鉆井平臺：自升式鉆井平臺移動方便，作業(yè)穩(wěn)定，效率高，成本低，發(fā)展較快，目前約占全世界鉆井平臺總數(shù)的一半。但自升式鉆井平臺的作業(yè)水深也受到限制。最大水深一般在90-100m。世界上自升平臺樁腿最長為154m，最大作業(yè)水深為120m。海洋石油鉆井裝置二、活動式鉆井平臺

2、自升式鉆井平臺：海洋石油鉆井裝置二、活動式鉆井平臺

2、自升式鉆井平臺：自升式平臺有自航、助航和非自航之分，但大多數(shù)為非自航。平臺形狀有三角形平臺(三根樁腿)、矩形平臺(一般為四根樁腿)和五角形平臺(五根樁腿)等。為了在較深水域和環(huán)境惡劣的海況下工作時減少平臺所受的力，最佳的自升式平臺應是單樁腿平臺。歐洲北海使用的自升式平臺大都是單樁腿的自升式平臺。海洋石油鉆井裝置二、活動式鉆井平臺3、半潛式鉆井平臺半潛式鉆井平臺一下部為幾個船形或圓柱形浮體，由它提浮力。浮體通過若干根立柱與水面以上的平臺聯(lián)結。工作時浮體潛沉于水下一定深度。由于穿過水面的立柱截面較小，沉于水中的浮體受波浪的擾動力也較小，而被托出水面的平臺幾乎不受波浪的侵襲，從而使平臺在水中維持相對平穩(wěn)的狀態(tài)而便于鉆探作業(yè)。海洋石油鉆井裝置二、活動式鉆井平臺3、半潛式鉆井平臺半潛式鉆井平臺最大工作水深約500m，最大排水量已達3萬多噸，約占全世界鉆探船總數(shù)的30％左右。半潛式鉆井平臺海洋石油鉆井裝置二、活動式鉆井平臺4、鉆井船漂浮于水面進行作業(yè)的鉆井船。由于鉆井作業(yè)對船體運動的限制很嚴格，升沉不得大于1-1.5m，水平偏移不得大于水深的5％-6%，因此，盡可能保持船位是關鍵。按結構鉆井船分單體船和雙體船兩種。鉆井船的定位方式有多種，拋出6-12只錨的多錨定位，由船中部所開阱穴拉出鋼纜拋錨，由可旋轉轉盤上裝置多臺錨絞車控制船位的中心錨泊定位。先進的動力定位可使船在風、浪等外力作用下的運動幅度降到最小程度。海洋石油鉆井裝置二、活動式鉆井平臺4、鉆井船世界上最大的鉆井船是韓國“深海探索者”號，造價2億美元，長216m，寬42m，載重10.3萬噸，可在3000m水深作業(yè)。建造石油鉆井平臺價格很貴，一般5500萬～2億美元。鉆井技術及發(fā)展動向一、鉆井技術（一）鉆井設備陸上鉆井架用于陸上鉆井鉆井船鉆井船和半潛式鉆井平臺用于水深100ft到5000+ft情況的鉆井半潛式鉆井平臺自升式鉆井平臺用于水深15ft到+/-350ft情況的鉆井內陸駁船鉆井架用于水深8ft到30ft情況的鉆井鉆井技術及發(fā)展動向一、鉆井技術（一）鉆井設備

一套可以使我們鉆入地層的特殊設備。

一套鉆井設備由很多不同的部分組成:

井架，地基，起重設備，發(fā)電機，鉆桿，鋼罐，泵，巖石碎屑處理設備，還有很多其他部件。你知道有的鉆井設備可以鉆探到地下6英里（9.7公里）深的地方嗎？

那比珠穆朗瑪峰的高度還要大！鉆井技術及發(fā)展動向一、鉆井技術（一）鉆井設備這幅圖畫的是鉆井設備上的起重設備.這個設備被用來提升和放下鉆柱的。鉆柱是一根根10米(30ft)長的鉆桿連接起來組成的。鉆柱鉆頭起重設備由以下部分組成:天車,游動滑車,游動鋼絲繩,和一個用來起降游動鋼絲繩的絞車。井架底座井架待用鉆桿鉆井技術及發(fā)展動向一、鉆井技術（二）鉆井方法打井時：①在海底井口安置套框。②鉆桿（空心帶鉆頭）由打樁機經(jīng)套管打入海底。③傳動鉆桿連接于鉆桿頂端方孔。④當鉆深超出一根鉆桿深度時，再接上一根傳動鉆桿。直至鉆至所需深度為止。⑤鉆完取上鉆桿時，反序拉上拆下。套管則留在海中。鉆井技術及發(fā)展動向一、鉆井技術（二）鉆井方法鉆柱在地表被驅動旋轉，帶動井眼底部的鉆頭旋轉。鉆頭上的“牙齒”把巖石磨成碎屑。鉆井泥漿被泵入鉆桿內部，從鉆頭的噴嘴流入環(huán)形空間。環(huán)形空間是鉆桿和井壁之間的空間泥漿將巖屑循環(huán)帶到地表，在那里這些巖屑被移除。

鉆井技術及發(fā)展動向鉆井的工序首先用大鉆頭鉆一小段井眼然后鋼制的套管被下入井中，并用水泥固定套管的外側，防止井眼塌陷。0’200’下一步，一個小一些的鉆頭在第一個套管內部開鉆。這個鉆頭從上一個套管的底部鉆出一個新的井眼。200’0’500’然后在這個新的井眼中也下套管，并用水泥固定。鉆井技術及發(fā)展動向如前，再鉆一個更小的井眼，再下相應的套管，防止塌陷。PreparedbyTomSheeran

鉆井技術及發(fā)展動向用這種方法，井眼分段鉆進，直到目標儲層被鉆穿。這時候，地質專家必須確定目標儲層是否含有油氣。如果測井結果很好，我們在生產層段下最后一次的套管,用水泥固定。然后在井眼內用射孔槍進行射孔，擊穿生產層段部分的井壁套管。在井眼里放入生產油管,用封隔器把生產層段和上部的套管空間分隔開。油管封隔器最后，這口井的流體被采到地面的管線，這些管線把井和地面的生產設備連接起來。地面的生產設備將生產出的流體中的油、水、氣分離分離器油水氣注意：鉆桿內是空心的，泥漿從桿中向上流出，再由泥漿泵加壓倒注回鉆頭，使鉆頭冷卻并帶走鉆屑。泥漿由鉆桿與井壁之間和鉆桿與隔水管間的環(huán)形空間返回到平臺上，平臺上的震動篩和除氣器，除去天然氣和砂屑，再由泥漿泵打入鉆管循環(huán)使用。傳動鉆桿的下端有一段伸縮桿，再接一個防偏鉆桿，然后才接鉆頭。鉆井技術及發(fā)展動向一、鉆井技術（二）鉆井方法鉆井技術及發(fā)展動向一、鉆井技術（二）鉆井方法泥漿作用潤滑和冷卻鉆頭將鉆屑由井下帶上水面對井底施加壓力保護井壁配制泥漿有專門科學和技術鉆井技術及發(fā)展動向一、鉆井技術（三）定向鉆井不是單一的垂直向下而是具有某種既定方向的斜井，以開采海底下更大范圍的石油。原因：①擴大采油范圍；②避開建筑設施或不利地質構造;③斷鉆后不能直鉆;④發(fā)生井噴起火，在遠離火區(qū)打井目前定向斜井的角度已超過90°，最大可達150.5°。這種技術需要特殊的工具和測斜儀器。鉆井技術及發(fā)展動向二、發(fā)展動向（一）鉆井計算機仿真技術內容：①深井、定向井、叢式井、水平井及大位移延伸井的鉆進過程仿真；②鉆井地面設備行為仿真；③鉆井液、完井液性能分析處理的仿真；④固井、完井的仿真；⑤鉆井定額數(shù)據(jù)庫及管理系統(tǒng)的仿真。鉆井技術及發(fā)展動向二、發(fā)展動向（二）水平鉆井技術①擴大采油范圍；②可立體多層開采；③產生油路延伸通道；④可以多個油層中采油；⑤減少油層中的殘留石油。鉆井技術及發(fā)展動向二、發(fā)展動向（三）超深井石油鉆機將投入使用，鉆井水深增加世界上鉆井水深超過1000m的鉆井船共18艘，最大鉆井水深2600m，最大鉆井深度1000m。技術：①發(fā)展了充氣或浮力隔水管設備；②聲學控制重返井口技術。此外：鉆井設備將向浮動化、大型化方向發(fā)展采油平臺與采油工藝一、采油平臺采油平臺－－又稱生產平臺，為專門從事海上油、氣等生產性的開采、處理、貯藏、監(jiān)控、測量等作業(yè)的平臺。采油平臺與采油工藝一、采油平臺種類固定式采油平臺張力腿平臺牽索塔平臺浮式采油系統(tǒng)海底采油裝置人工島嶼采油平臺與采油工藝一、采油平臺（一）固定式采油平臺（最常用）（1）鋼導管架樁基平臺（樁基式）樁式平臺是由承臺(上部甲板)和樁基構成，按樁的材質又分為木樁平臺、鋼樁平臺和鋼筋混凝土樁平臺。20世紀40年代末出現(xiàn)了鋼管架平臺，它是先在陸上用鋼管焊成一個錐臺形空間框架，然后駁運或浮運至海上現(xiàn)場，就位后將鋼樁從導管內打入海底，再在頂部安裝甲板而成。鋼質導管架式平臺自1947年第一次被用在墨西哥灣6m水深的海域以來，發(fā)展十分迅速，到1978年，其工作水深已達312m。據(jù)報道，高度為486m的巨型導管架式平臺將安置于墨西哥灣411m水深的海域內。采油平臺與采油工藝（1）鋼導管架樁基平臺（樁基式）優(yōu)點：重量輕，建造速度快。缺點：造價高。建造一座鉆井水深為10－20m的固定式平臺要用上千噸鋼材，隨著水深的增加，所需的鋼材也成倍增加。海水對鋼材的腐蝕也是需要解決的問題。用途：開采大中型海洋油田。（2）鋼筋混凝土重力平臺（重力式）重力式平臺是靠平臺自身重量穩(wěn)坐在海底堅實土層之上。這種平臺的底部是一個或多個鋼筋混凝土沉箱組成的基座，基座上有鋼立柱或鋼筋混凝土立柱支撐上部甲板。由于整個結構比較大，一般先在岸邊開挖的泥塢中建造基座，再拖往有掩護的深水區(qū)接高，然后浮運至現(xiàn)場，加載下沉。目前這種平臺一般是作為海底貯油罐或用于鉆采海底石油。其主要特點是抵御風暴及波浪襲擊的能力強，結構耐久和維護費用低，但需開挖岸邊塢坑，并要有近岸深水施工水域，結構高度因此受到限制。采油平臺