石油机械专业基础知识免券课件.ppt

1、2011.10.14石油设备范畴石油钻井设备；采油设备；油气集输设备（地面工程或海洋工程）；压裂酸化设备；修井设备；注水注气设备等。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术2.2.海洋石油钻井工程技术海洋石油钻井工程技术3.3.海洋油气田开发概况及我国的石油战略海洋油气田开发概况及我国的石油战略 汇报提纲1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 钻井工程钻井工程的第一的第一道工序道工序。主。主要包要包括：括：v 修公路修公路 v 平

2、井平井场、打场、打水泥基础水泥基础 v 钻井设钻井设备搬运、安备搬运、安装装v 井口准备井口准备 v 备足钻井所需要的各种工具、器备足钻井所需要的各种工具、器材材1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 钻钻井井是进行钻井生产取得进尺的唯一过是进行钻井生产取得进尺的唯一过程。程。全井钻井过全井钻井过程的程的主要工序为主要工序为：v 第第一次开钻一次开钻，下表层套，下表层套管；管；v 第二次开钻第二次开钻，从表层套管内用小一些的钻头往下钻进；，从表层套管内用小一些的钻头往下钻进；如如地层情况不复杂，可直接钻到预定井深完井；若遇地层情况不复杂，可直接钻到预定井深完井；若遇到复到

3、复杂地层，用泥浆难以控制时，便要起杂地层，用泥浆难以控制时，便要起钻，下钻，下技术套技术套管（中管（中间套间套管）；管）；v 第第三次开钻三次开钻，从技术套管内，从技术套管内用小用小一些的钻一些的钻头继头继续钻进续钻进。依依上述同样道理，或可一直钻达预定井深，或再下第二层上述同样道理，或可一直钻达预定井深，或再下第二层套管，再进行第四次、第五次开钻。最后，钻完全井深，下油套管，再进行第四次、第五次开钻。最后，钻完全井深，下油层套管，进行固井完井作层套管，进行固井完井作业。业。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 表表层套层套管管封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂地层封隔地表

4、浅水层及浅部疏松和复杂地层；安；安装井口、悬挂和支撑后续各层套管。装井口、悬挂和支撑后续各层套管。根根据钻井的目的层深度和地表状况而定，一般为上百米甚据钻井的目的层深度和地表状况而定，一般为上百米甚至上千至上千米。米。油层套管油层套管用以保护生产层，提供油气生产通道。下深用以保护生产层，提供油气生产通道。下深位置由目的层位置及完井方式而定。位置由目的层位置及完井方式而定。技技术套术套管管位于表层套管内的套管位于表层套管内的套管。主。主要用来封隔不要用来封隔不同同压压力层系或易漏、易塌、易卡等井下复杂地层力层系或易漏、易塌、易卡等井下复杂地层。可。可以是一层、以是一层、两层或更多层（深井、超深井

5、、地质情况复杂两层或更多层（深井、超深井、地质情况复杂）。）。井身结井身结构构指下入一口井的套管层数、尺寸、规格、长指下入一口井的套管层数、尺寸、规格、长度以及各层套管相应的钻头直径和钻进深度、各层套管外的水度以及各层套管相应的钻头直径和钻进深度、各层套管外的水泥上返高度等等。泥上返高度等等。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 接单根接单根在钻进过程中，随着岩石的破碎，井眼在不断加深在钻进过程中，随着岩石的破碎，井眼在不断加深，因此钻柱也需要及时接长。钻柱主要由钻杆组成，每当井眼，因此钻柱也需要及时接长。钻柱主要由钻杆组成，每当井眼加深了一根钻杆的长度时，就向钻柱中接

6、入一根钻杆，此过程加深了一根钻杆的长度时，就向钻柱中接入一根钻杆，此过程叫做接单根。叫做接单根。起钻起钻需要更换钻头时，便将井中的钻柱全部起出。需要更换钻头时，便将井中的钻柱全部起出。v将方钻杆将方钻杆-水龙头置于大鼠洞中；水龙头置于大鼠洞中；v将钻将钻杆按立根（杆按立根（2-3根钻杆的整体）卸开；根钻杆的整体）卸开；v更换钻头更换钻头。下钻下钻更更换钻换钻头后，将立根连接起来，最后连接方钻杆头后，将立根连接起来，最后连接方钻杆-水龙水龙头。头。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 裸眼完井裸眼完井指根据地质条件与井身结构、钻具来源等决指根据地质条件与井身结构、钻具来源

7、等决定钻井时采用何种规格的钻头、钻铤和钻杆、方钻杆配合起来定钻井时采用何种规格的钻头、钻铤和钻杆、方钻杆配合起来组成钻组成钻柱。柱。作用：作用：(1)起起下钻头下钻头；(2)施施加钻压加钻压；(3)传传递动力递动力；(4)输输送钻井液送钻井液；(5)进进行特殊作业：挤水泥、处理井下事故行特殊作业：挤水泥、处理井下事故等等。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 固固井就是向井内下入一定尺寸

8、的井就是向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注入水泥浆，把套套管串，并在其周围注入水泥浆，把套管固定管固定在在井壁上，避免井壁坍塌。井壁上，避免井壁坍塌。固固井工作包括井工作包括：套：套管柱设计、下管柱设计、下套管、注水泥套管、注水泥。下套管类下套管类似于下似于下钻，但在井口要钻，但在井口要使用一些专用工具使用一些专用工具，如在，如在套管柱上要套管柱上要加加引引鞋、套管鞋、回压阀、阻流环、扶正鞋、套管鞋、回压阀、阻流环、扶正器器等附等附加装加装置。置。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 注注水水泥流程：泥流程：下下套管至预定深度套管至预定深度装水泥头、循环泥浆、接地

9、面管线装水泥头、循环泥浆、接地面管线打隔离液打隔离液注水泥注水泥顶胶塞顶胶塞替泥浆替泥浆碰压碰压注水泥结束、候注水泥结束、候凝凝。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 完完井是井是钻井工程的最后环钻井工程的最后环节。节。完井完井固固井井后，油层被水泥和套管封固着，必须设法使后，油层被水泥和套管封固着，必须设法使油气层与井筒沟通油气层与井筒沟通。射孔完井射孔完井在油在油层套层套管内下管内下入射孔枪，发射子弹射穿套入射孔枪，发射子弹射穿套管、水泥环和油层，使油管、水泥环和油层，使油层通层通过这些弹孔孔过这些弹孔孔道道与油井与油井相连；相连；1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术

10、钻井工艺、设备及钻井新技术 射孔完井射孔完井在油在油层套层套管内下管内下入射孔枪，发射子弹射穿套入射孔枪，发射子弹射穿套管、水泥环和油层，使油管、水泥环和油层，使油层通层通过这些弹孔孔过这些弹孔孔道道与油井与油井相连；相连；1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 射孔完井射孔完井1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 高能复合射孔对压实带的破除常规射孔压实带示意图裸眼完井裸眼完井油层不封固，直接与油层不封固，直接与油井油井相连；相连；1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 射射孔与裸眼复合完井孔与裸眼复合完井有有的厚油层虽然适合

11、裸眼完井，的厚油层虽然适合裸眼完井，但上部如有气顶、水层或需要分层开发的油层时，也可将技术但上部如有气顶、水层或需要分层开发的油层时，也可将技术套管下过油层界面，使其封隔油层上部，然后再对下部油层进套管下过油层界面，使其封隔油层上部，然后再对下部油层进行裸眼完井，开采期间有必要时，再射开其中已封隔的上部含行裸眼完井，开采期间有必要时，再射开其中已封隔的上部含油层油层段段。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 割缝衬割缝衬管及复合完井管及复合完井1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 直裸眼直裸眼井分层改造一体化完井井分层改造一体化完井下入下入：一：

12、一只只或几只遇油膨胀封隔或几只遇油膨胀封隔器器 分分层压裂滑层压裂滑套套 永永久封隔器（或悬挂器久封隔器（或悬挂器）等等完井工具对该井裸眼井段实现分层设置完井工具对该井裸眼井段实现分层设置，满足分多层独立进行酸压改造，以达到，满足分多层独立进行酸压改造，以达到不同储集类型储层都有产能贡献不同储集类型储层都有产能贡献增大增大采收采收率的目率的目的的。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 常常用的钻井液为泥用的钻井液为泥浆。浆。钻井液的作钻井液的作用用钻井过程钻井过程中冲洗井底、携带岩屑、保护中冲洗井底、携带岩屑、保护井壁、冷却钻头、平衡底层压力等。井壁、冷却钻头、平衡底层

13、压力等。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 井漏井漏当井眼中泥浆液柱压力大于地层压力时，就会引当井眼中泥浆液柱压力大于地层压力时，就会引起泥浆漏失起泥浆漏失。造造成井漏的更具体的原因可能有成井漏的更具体的原因可能有：l 钻钻遇疏松地层，开泵过猛而憋漏遇疏松地层，开泵过猛而憋漏；l 钻钻遇渗透性地层（砂岩）发生渗透性漏失遇渗透性地层（砂岩）发生渗透性漏失；l 钻钻遇地层断裂带（石灰岩大溶洞）发生井遇地层断裂带（石灰岩大溶洞）发生井漏。漏。井井漏会使循环失漏会使循环失灵；严重污染油层。灵；严重污染油层。井塌井塌钻进时，井内泥浆的失水进入岩石颗粒之间，降钻进时，井内泥浆的失

14、水进入岩石颗粒之间，降低了岩石的胶结力，有些岩层如黏土、页岩、泥岩等，经泥浆低了岩石的胶结力，有些岩层如黏土、页岩、泥岩等，经泥浆浸泡后发生膨胀、剥落掉块，从而导致井壁不稳固和坍塌，严浸泡后发生膨胀、剥落掉块，从而导致井壁不稳固和坍塌，严重的井塌可能引起落石卡钻重的井塌可能引起落石卡钻。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 井喷井喷当钻遇高压油气水层时，由于油气水的压力大于当钻遇高压油气水层时，由于油气水的压力大于钻井液柱压力，地层中流体喷出地面或流入井内的现象钻井液柱压力，地层中流体喷出地面或流入井内的现象。失失控的井喷是恶性事故控的井喷是恶性事故。引引起井喷的原因有

15、起井喷的原因有：l 地地层压力掌握不准层压力掌握不准；l 泥泥浆密度偏低浆密度偏低；l 井井内泥浆液柱高度降低内泥浆液柱高度降低；l 起钻时的抽吸作用；起钻时的抽吸作用；l 其其他措施不当等他措施不当等。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 井喷的危害井喷的危害l 井喷极易导致着火井喷极易导致着火人员安全、设备毁坏、大量耗费油气资源、报废油气井人员安全、设备毁坏、大量耗费油气资源、报废油气井1957-1981年，川渝油气田井喷年，川渝油气田井喷48次，着火次，着火31次，烧次，烧毁钻机毁钻机18台台,伤亡伤亡158人，人，33口井放空天然气口井放空天然气49亿方，报亿方

16、，报废井废井14口，喷空钻井液口，喷空钻井液998万元。万元。2003年重庆开县年重庆开县“罗罗16H”井喷，死亡井喷，死亡243人，党纪人，党纪政纪处分政纪处分165人，刑事处理人，刑事处理6人。人。l 井喷后压井井喷后压井造成井下复造成井下复杂，对产层损害严重；杂，对产层损害严重；l 失控着火打乱正常生产秩序；失控着火打乱正常生产秩序；l 严重的环境污染。严重的环境污染。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 卡钻卡钻在钻井过程中因地质因素、钻井液性能不好、技在钻井过程中因地质因素、钻井液性能不好、技术措施不当等原因，使钻具在井内长时间不能自由活术措施不当等原因，使钻

17、具在井内长时间不能自由活动。动。l 沉砂卡沉砂卡钻钻 l 落石卡钻、井塌卡落石卡钻、井塌卡钻钻l 缩径卡缩径卡钻钻 l 泥饼卡钻泥饼卡钻l 键槽卡钻键槽卡钻 1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 1）旋转系统）旋转系统作用：旋转钻具；作用：旋转钻具；组成组成：转盘、水龙头；：转盘、水龙头；1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 2）循）循环系环系统统作用：循环钻井液；作用：循环钻井液；组成：组成：钻井泵、钻井泵、地面高压管汇、地面高压管汇、钻井液固控设备；钻井液固控设备；1.1.钻井工艺

18、、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 3）起升系统）起升系统作用作用：起下钻具、下套管、控制钻进；起下钻具、下套管、控制钻进；组成：绞车、井架、天车、游车、大钩、钢丝绳等；组成：绞车、井架、天车、游车、大钩、钢丝绳等；1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 水龙头水龙头旋转系统、循环系统、起升系统的交汇点。旋转系统、循环系统、起升系统的交汇点。水龙头水龙头上接起升系统上接起升系统（悬（悬挂在大钩挂在大钩上），上），下连旋转系统下连旋转系统（连接方钻杆），连接方钻杆），鹅颈管与循环系统相连鹅颈管与循环系统相连（高压泥浆经鹅颈管进（高压泥浆经鹅颈管进入冲管、中心管，最

19、后进入方钻杆）。入冲管、中心管，最后进入方钻杆）。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 4）动力系统）动力系统作用：作用：为上述三大机组提供动力；为上述三大机组提供动力；组成：组成：内燃机、交直流电动机及辅助设备；内燃机、交直流电动机及辅助设备；1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 5）传）传动系动系统统作作用：用：连接发动机与工作机，实现从驱动设备到工作机组连接发动机与工作机，实现从驱动设备到工作机组的能量传递、分配及运动方式的转换；的能量传递、分配及运动方式的转换；组成：机械传动（液力传动、并车、分动、变速等）；组成：机械传动（液力传动、并车

20、、分动、变速等）；电传电传动（交流变频传动动（交流变频传动VFD）；）；液压传动液压传动1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 6）控）控制系制系统统作用：指挥各系统协调工作；作用：指挥各系统协调工作；组成：组成：钻机控制系统（机械控制、电控、液控、气控及混钻机控制系统（机械控制、电控、液控、气控及混合控制）、随钻测量系统（合控制）、随钻测量系统（MWD）、各种钻井仪）、各种钻井仪表、马达控制中心等；表、马达控制中心等；1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 7）底）底 座座作用：承载安装各工作机组；作用：承载安装各工作机组；组组成：钻台底座（承载井

21、架、转盘、绞车、立根盒、井口成：钻台底座（承载井架、转盘、绞车、立根盒、井口工具等）；工具等）；机房底机房底座（座（承承载动力机组、传动系统设备）；载动力机组、传动系统设备）；汽车底盘（车装钻汽车底盘（车装钻机）机）拖车底盘（拖挂钻拖车底盘（拖挂钻机）机）要要求有足够的高求有足够的高度、面积和度、面积和刚刚性；性；1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 8）井）井控系统控系统作用：控制井喷；作用：控制井喷；组成：组成：各种防喷器（单闸板、双闸板、环形防喷器各种防喷器（单闸板、双闸板、环形防喷器）、四、四通、液压控制系统、通、液压控制系统、放喷管汇放喷管汇等；等；1.1.钻

22、井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 8）井）井控系统控系统环形防环形防喷喷器器1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 8）井）井控系统控系统单闸板单闸板防喷防喷器器1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 8）井）井控系统控系统双闸板双闸板防喷防喷器器1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 8）井）井控系统控系统剪切防剪切防喷喷器器1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 8）井）井控系统控系统旋转防旋转防喷喷器器1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 8）井）井控系控系统

23、统防防喷喷器组器组1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 9）辅）辅助设备助设备作用作用：为钻机各工作机组正常工作配备的必要的辅助设备：为钻机各工作机组正常工作配备的必要的辅助设备；组组成：空气压缩机、空气净化系统、储气罐、辅成：空气压缩机、空气净化系统、储气罐、辅助发助发电机电机组、井场电路设备、辅助起重设备、活动房、油水组、井场电路设备、辅助起重设备、活动房、油水罐、保温罐、保温设备设备等；等；1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 10）钻台操作设）钻台操作设备备作用作用：用于钻台上起下钻具、排放钻具的专用工具；：用于钻台上起下钻具、排放钻具的

24、专用工具；组组成成：三吊一卡（吊环、吊卡、吊钳、卡瓦）、：三吊一卡（吊环、吊卡、吊钳、卡瓦）、液气大钳（钻杆钳、套管钳）、液气大钳（钻杆钳、套管钳）、铁钻工、铁钻工、自动卡瓦、自动吊卡、自动卡瓦、自动吊卡、钻杆排放装置、钻杆排放装置、二层台液压排放装置等。二层台液压排放装置等。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 铁钻工铁钻工1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 钻机八大件钻机八大件井架、天车、游车、大钩、水龙头、转盘、绞车、泥浆泵。井架、天车、游车、大钩、水龙头、转盘、绞车、泥浆泵。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术

25、按钻井深度分类按钻井深度分类浅井钻机浅井钻机 （1500m）；）；中深井钻机（中深井钻机（15003200m）；）；深井钻深井钻机机 （32005000m）；）；超超深井钻深井钻机机（5000m）；）；按主传动副类型分类按主传动副类型分类皮带钻机（胶带并车传动）；皮带钻机（胶带并车传动）；链条钻链条钻机（机（链链条并条并车传动车传动）；）；齿轮钻机（齿轮齿轮钻机（齿轮-万向轴并车传动）万向轴并车传动）按驱动设备类型分类按驱动设备类型分类机械驱动钻机（机械驱动钻机（MD）;电驱动钻机电驱动钻机（ED）。）。按使用地区和用途分按使用地区和用途分类类陆地钻机、海洋钻机陆地钻机、海洋钻机、沙漠钻机、沙

26、漠钻机、斜井钻斜井钻机、机、丛式井钻机丛式井钻机等。等。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 根据油田要求和境外石油勘探开发的需要，1995年中石油胜利油田钻机方案定型会议关于我国发展钻机的意见：v2000m及以下级别钻机，要大力提高运移性；v3000m及以下级别钻机，发展机械驱动钻机为主；v4000m级别钻机，发展电驱动和机械驱动两种级别的钻机；v6000m及以上级别钻机，发展电驱动钻机为主。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 ZJ 60 L型名义钻井深度6000m，链条传动钻机ZJ 60 DS型名义钻井深度6000m，电驱动沙漠钻机ZJ 7

27、0 D名义钻井深度7000m，交流变频电驱动钻机ZJ 15 X型名义钻井深度1500m，斜井钻机ZJ 10 B型名义钻井深度1000m，轻便钻机ZJ 20 DY型名义钻井深度2000m，电液驱动钻机1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 1.绞车、转盘可实现无级调速，调速范围宽；2.电机短时增矩达1.52倍以上，提高提升能力和处理事故能力；3.具有恒功率宽调速特性，大大简化了钻机机械结构；4.具有转盘扭矩限制功能，防止钻具扭断；5.交流变频技术对电机具有安全保护功能；6.具有软启动功能，可降低供电电源容量；1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 7.

28、带载情况下可平稳启动、制动和调速；下钻时可实现对电网的能量反馈，减少制动装置损耗，节约能源；8.易于实现钻机的自动化、智能化和对外界变化的自适应控制；9.价格便宜；维护费用低；使用安全可靠，易于操作管理；10.体积小、容量大，安装、拆卸、搬迁方便灵活。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 目前中石油共有钻机1000多部，从1999年开始至2008年10年间共更新了大约90%的钻机，2009年基本没有更新，10年、11年有少量钻机更新。中石化目前拥有钻机大约600多台。更新情况与中石油差不多。宝鸡厂、宏华厂、二机厂、四机厂等四家，年生产各类钻机能力大约500台左右。各油田

29、生产厂家，生产少量钻机。地方生产厂家生产小型钻机，销给民间机构或个人。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 2010年8月份中石油钻机在用情况1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 序号序号单位名称单位名称钻机数量钻机数量停用数量停用数量1大庆161822辽河41153吉林47124长庆15225西南8356冀东2817华北3338新疆8869大港40810塔里木78111青海31012吐哈37013玉门100 829135软管石油钻软管石油钻机机1991年开始工业应用，并打出了1062米水平井。1997年壳牌公司在北海应用软管钻井技术在垂深386

30、0米处成功进行了侧钻，创造了利用软管钻井技术侧钻垂深的最大记录。优越性：与常规钻机钻井相比，节约费用25%40%；不停泵接钻杆，起下钻可连续循环泥浆，避免了因接钻杆可能引起的卡钻、井喷等事故，提高了钻井作业的安全性；连续软管可内置电缆，实现随钻测量和闭环钻井；占用场地面积小；软管尺寸小，特别适用于钻小井眼井；钻井设备安装、拆卸、搬运相对简便快捷。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 套管套管石油钻石油钻机机拖车钻机，采用顶驱装置，通过套管传递扭矩，并带动安装在套管底部钻具组上的钻头旋转钻进。钻头固定在一个专用钻具组的前部，钻具组锁定在套管底部，并用钢丝绳与钻台上起下钻头

31、的专用绞车相连，当需要换钻头时，将锁定装置打开，利用绞车将钻具起出，更换新钻头后，再用绞车将钻具送入井底，锁定在套管底部。操作非常方便迅速；钻头为可以收缩的扩孔钻头，钻进时扩孔钻头张开。钻机的钻进过程就是下套管的过程，套管下到井里不再提起，完钻后即可进行固井。优点：简化了钻机结构；节省材料费用；起下钻速度快；套管始终留在井内，减少了井壁坍塌、键槽等事故的发生；3000米井可节省成本30%以上。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 小井眼小井眼石石油钻油钻机机小井眼：全井90%以上的井段直径小于7in，或70%以上的井段直径小于5in；对水平井为水平段直径小于6in。小井

32、眼钻井可降低油气勘探和开发成本、提高经济效益、减小环境污染。优点：节省泥浆、钻头、钻杆、套管、柴油等费用；减小场地，提高钻井和起下钻速度；减小装机功率，减轻环境污染；用于打加密井，可采储量将增加50%。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 顶部驱动技术是转盘钻机问世以来的几项重大变革之一。液压盘式刹车、液压钻井泵、交流变频驱动、顶部驱动1981年12月Varco-BJ公司研制的Top Drive System投入使用，以后逐渐被石油钻井界所采用。目前海上平台或钻井船几乎全部装备了顶驱，陆地钻机正陆续装备顶驱。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术

33、动力驱动装置电动或液压，经齿轮减速，提供动力；倾 斜 装 置气动或液动，接单根、取立根；管子处理装置由扭矩钳、内防喷控制阀、执行机构组成，扭矩钳在液压作用下，可在任何时候及位置完成上卸扣；扭矩管、平衡系统、冷却系统扭矩管即导轨，扶正并将反扭矩传递给井架底座；平衡系统采用双液压平衡液缸，作用类似于大钩弹簧；冷却系统提供冷却空气；控制系统；钻井液循环系统。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 v 安全的操作系统人身和钻井安全采用立根钻进，接单根次数减少，倾斜装置可使吊环吊卡摆至小鼠洞或二层台指梁，减少了作业者的危

34、险程度；起下钻遇阻，可以开泵循环、旋转钻柱进行划眼作业；下套管遇阻可迅速接上大小头，边循环边旋转变下放；顶驱内的防喷阀及执行机构，发现井涌时可立即执行井控动作；设备安全上扣平稳，避免上扣过盈或不足；设定钻井最大扭矩，超过此值，马达立即停止，调整参数后再正常钻进。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻井工艺、设备及钻井新技术 v 节约辅助钻进时间，提高钻井效率立根钻井节约辅助时间，减少了每次接单根后重新调整工具面角的时间，提高了取芯收获率，可减少钻井时间1030%；v 特别适用于定向井、水平井定向井、水平井提钻时阻力大，可倒划眼；v 安装维护简单、操作方便灵活。1.1.钻井工艺、设备及钻井新技术钻

35、井工艺、设备及钻井新技术 1.1.钻井设备及钻井新技术钻井设备及钻井新技术2.2.海洋石油钻井工程技术海洋石油钻井工程技术3.3.海洋油气田开发概况及我国的石油战略海洋油气田开发概况及我国的石油战略汇报提纲海洋钻井与陆地钻井最显著的不同是一切活动皆发生在空间有限的钻井平台上，而单个井筒内的钻井工艺与陆地没有很大差别。2.2.海海洋石油钻井工程技术洋石油钻井工程技术 2.1 海洋钻井作业程序海洋钻井作业程序2.2 海洋石油钻井装置海洋石油钻井装置2.3 海洋石油钻井工艺技术海洋石油钻井工艺技术2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术 2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术 海洋

36、环境调查海洋环境调查至少在钻井作业开始前做完井场调查（或委托专业服务方如海洋勘察测绘中心进行井场调查），井场自然地理环境主要包括水深、气温、降水、风、雾、海浪、潮汐、海流、风暴潮、海冰、地震等。调查报告为钻井平台能否于该井位钻井施工提供依据，便于钻井部门平台选型及进行钻井平台的适应性评价。2.1 2.1 海洋钻井作业程序海洋钻井作业程序2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术 工程地质调查工程地质调查 海底地形地貌；浅地层结构（海底电火花浅层地震、海底底质冲击抓样、浅层气）；海底地基调查。平台拖航就位平台拖航就位 移动式钻井装置多半为非自航式，需要另外的拖轮牵行拖航及就位。2.1 2.

37、1 海洋钻井作业程序海洋钻井作业程序2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术 钻井工程施工钻井工程施工海洋钻井方式分为固定平台钻井和浮式钻井两类。固定式钻井平台与坐底式、自升式钻井平台都是固定于海底的，其钻井方法除有隔水管外，与陆上钻井方法大体相同。2.1 2.1 海洋钻井作业程序海洋钻井作业程序2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术 2.1 2.1 海洋钻井作业程序海洋钻井作业程序钻井工程施工钻井工程施工浮式钻井使用水下器具。2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术 2.1 2.1 海洋钻井作业程序海洋钻井作业程序完井完井海洋石油生产井完钻后，为开采井中油气，进行完

38、井；将井中替换为完井液、射孔、下入生产管柱以及安装井口采油树，开启采油树阀门可进行油气生产，此过程为完井。2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术 弃井弃井海洋石油钻井弃井分为临时性弃井与永久性弃井。由于作业的需要（如预钻开发井）或某种原因（如因作业区天气、海况等影响钻井平台安全，平台撤离井位），井眼会被临时弃井。对于临时性弃井，当作业条件成熟时，平台被拖回井位复位，回接井眼，恢复钻井作业。如钻井因工程或地质原因等报废等需要永久性弃井。弃井作业涉及到注水泥塞、导管套管切割回收、井口盘的回收、井口防喷器与隔水管的拆除、水下井口保护等。2.1 2.1 海洋钻井作业程序海洋钻井作业程序2.1

39、 海洋钻井作业程序海洋钻井作业程序2.2 海洋石油钻井装置海洋石油钻井装置2.3 海洋石油钻井工艺技术海洋石油钻井工艺技术2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术 2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术2.2 2.2 海洋石油钻井装置海洋石油钻井装置海洋钻井装置分类海洋钻井装置分类固定式钻井装置固定式钻井装置移动式钻井装置移动式钻井装置钢质导管架平台钢质导管架平台坐底式钻井平台坐底式钻井平台自升式钻井平台自升式钻井平台半潜式钻井平台半潜式钻井平台钻井船钻井船钻井驳、内陆驳钻井驳、内陆驳钻井模块钻井模块重力式混凝土平台重力式混凝土平台2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术

40、技术1平台空间要求紧凑；2海上用钻机都采用电传动系统；3设备配备齐全，对井控BOP系统和泥浆固控系统要求高；4设备载荷余量大如3台泥浆泵；5独有的液压升沉补偿系统保证钻压；6特殊的井架结构及安装整体焊接塔架、无绷绳、游系滑轨；7应急发电系统；8半潜式钻井平台的钻台侧配备ROV升降装置；9配备能控制整个钻台面的旋转吊车两台，一般3050t/台；10引导钻具进出井眼的导向臂装置；11钻井平台特有的锚机系统；海洋钻机的特殊要求海洋钻机的特殊要求2.2 2.2 海洋石油钻井装置海洋石油钻井装置2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术一种有沉垫（浮箱）的移动平台，利用其浮体（沉垫或稳定立柱）灌水

41、下沉，用几个立柱支承固定高度的上层平台进行作业，当作业完成后，排除浮体（潜体）中的水而起浮，转移到另一个作业点。2.2 2.2 海洋石油钻井装置海洋石油钻井装置坐底式钻井平台坐底式钻井平台2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术坐底式钻井平台坐底式钻井平台主要优点：主要优点：钻井时固定可靠，完井后搬运灵活钻井时固定可靠，完井后搬运灵活主要缺点：主要缺点：工作平台高度恒定不能调节；工作水深较浅，一般小于工作平台高度恒定不能调节；工作水深较浅，一般小于30m30m2.2 2.2 海洋石油钻井装置海洋石油钻井装置2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术2.2 2.2 海洋石油钻井装置

42、海洋石油钻井装置胜利三号胜利三号坐底式钻井平台坐底式钻井平台坐底式钻井平台坐底式钻井平台我国我国六十年代初起步，六十年代初起步，现有现有7座坐底式平台，在浅座坐底式平台，在浅海石油开发中发挥了重要作海石油开发中发挥了重要作用，并培养和锻炼了一支设用，并培养和锻炼了一支设计、建造、操作和管理的队计、建造、操作和管理的队伍。伍。应用应用渤海沿岸的胜利油渤海沿岸的胜利油田、大港油田和辽河油田等。田、大港油田和辽河油田等。2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术2.2 2.2 海洋石油钻井装置海洋石油钻井装置坐底式钻井平台坐底式钻井平台“中油海中油海3号号”坐底式钻井坐底式钻井平台是目前世界上

43、最大的坐底平台是目前世界上最大的坐底式钻井平台，也是我国自主设式钻井平台，也是我国自主设计的新一代钻井平台，主要用计的新一代钻井平台，主要用于浅海作业。平台作业水深于浅海作业。平台作业水深10米，最大钻井深度可达米，最大钻井深度可达7000米，米，上层甲板设有可供上层甲板设有可供 90人居住的人居住的生活楼，生活楼顶部为直升机生活楼，生活楼顶部为直升机平台。平台。2007年年6月抵达冀东南堡月抵达冀东南堡油田投入使用。油田投入使用。2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术“胜利胜利2号号步行坐底式钻井平台步行坐底式钻井平台“胜利胜利2号号”步行坐底式钻井平步行坐底式钻井平台为极浅海步行

44、式钻井平台，属于台为极浅海步行式钻井平台，属于世界首创项目，目前世界也仅此一世界首创项目，目前世界也仅此一座。该步行坐底式钻井平台为水陆座。该步行坐底式钻井平台为水陆两栖式，最小作业水深为两栖式，最小作业水深为0m，最，最大作业水深为大作业水深为6.8m，适合我国沿海，适合我国沿海滩海和极浅海区石油钻探。滩海和极浅海区石油钻探。“胜利胜利2号号”钻井平台被评为钻井平台被评为1992年全国十大科技成果第二名；年全国十大科技成果第二名；1995年获国家发明二等奖。年获国家发明二等奖。2.2 2.2 海洋石油钻井装置海洋石油钻井装置坐底式钻井平台坐底式钻井平台2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程

45、技术技术2.2 2.2 海洋石油钻井装置海洋石油钻井装置国外国外1933年年“盖娜松号盖娜松号”首座坐底式钻井平台问世，首座坐底式钻井平台问世，50年代建造了近年代建造了近30座各类坐底式平台。座各类坐底式平台。50年代末，坐底式平台的作业水深已达到年代末，坐底式平台的作业水深已达到27.43m（90ft）。）。1963年出现了一座大型坐底式平台，其作业水深达年出现了一座大型坐底式平台，其作业水深达53.34m（175ft）。）。19731974年间，原油价格暴涨，年间，原油价格暴涨，70年代后期又建造了一些坐底式平台。年代后期又建造了一些坐底式平台。根据根据2011年年10月月Rigzone

46、网站网站统计资料，国外目前在用的坐统计资料，国外目前在用的坐底式钻井平台共底式钻井平台共5座。座。应用应用暂时没有合同暂时没有合同2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术2.2 2.2 海洋石油钻井装置海洋石油钻井装置941941钻井平台钻井平台自升式钻井平台工作时，先由拖轮拖至井位，抛锚定位，自升式钻井平台工作时，先由拖轮拖至井位，抛锚定位，通过桩腿升降装置将桩腿插入海底，进行预压后，再用升降通过桩腿升降装置将桩腿插入海底，进行预压后，再用升降装置把船体上升到海面以上一定高度，便可开钻。装置把船体上升到海面以上一定高度，便可开钻。“勘探2号”自升式钻井平台 自升式钻井平台自升式钻井平

47、台2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术2.2 2.2 海洋石油钻井装置海洋石油钻井装置主要优点主要优点：造价低；机动性好；稳定性好。造价低；机动性好；稳定性好。主要缺点主要缺点：工作水深受腿长的限制，不适合深水，拖航时易受风暴袭击而受：工作水深受腿长的限制，不适合深水，拖航时易受风暴袭击而受到破坏。到破坏。独立桩腿自升式钻井平台独立桩腿自升式钻井平台 据据RigzoneRigzone网站网站20112011年年1010月的统计资料，自升式钻井平台月的统计资料，自升式钻井平台 555 555 座，占全座，占全部海洋钻井装置（部海洋钻井装置（13241324座）的座）的 41.92%4

48、1.92%，比例远远超过其它类型。近，比例远远超过其它类型。近2020年建造年建造的自升式钻井平台的数量占该型总数的的自升式钻井平台的数量占该型总数的90%90%，是自升式钻井平台建造的黄金时，是自升式钻井平台建造的黄金时期。期。完成一个井位的钻井作业后，船体降完成一个井位的钻井作业后，船体降至海面，拔起桩腿并将其升至拖航位置，至海面，拔起桩腿并将其升至拖航位置，整个平台可以拖到新井位。沉垫自升式平整个平台可以拖到新井位。沉垫自升式平台则以沉箱的形式坐于海底。台则以沉箱的形式坐于海底。2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术2.2 2.2 海洋石油钻井装置海洋石油钻井装置我国我国我国自

49、升式钻井平台共我国自升式钻井平台共40座。座。中海油（中海油（CNOOC）27座座，作业水深范围，作业水深范围40 m122 m，最大钻井深度范围，最大钻井深度范围6,000 m9,144 m。中石化（中石化（SINOPEC）6座座，作业水深范围，作业水深范围20 m90 m，最大钻井深度范围，最大钻井深度范围5,000 m6,096 m。中国石油集团海洋工程有限公司（中国石油集团海洋工程有限公司（CPOE）7座座，作业水深范围，作业水深范围0 m8 m，最大钻井深，最大钻井深度：度：4,500 m，主要用于滩浅海钻井。，主要用于滩浅海钻井。海洋石油海洋石油941（我国自升式钻井平台之最）（我

50、国自升式钻井平台之最），作业水深范围，作业水深范围40 m122 m，最大钻井深，最大钻井深度范围度范围6,000 m9,144 m。应用应用黄海、东海和南海有大量的海域是属于黄海、东海和南海有大量的海域是属于90 m120 m水深的区域水深的区域。自升式钻井平台自升式钻井平台2.2.海海洋石油钻井洋石油钻井工程工程技术技术2.2 2.2 海洋石油钻井装置海洋石油钻井装置国外国外1954年第一个自升式钻井平台年第一个自升式钻井平台“迪龙一号迪龙一号”问世，问世，目前全球自升式目前全球自升式平台钻机包括在建的共有平台钻机包括在建的共有555座，其中签约在用的座，其中签约在用的327座座；作业水深