海上石油钻井技术

海上石油钻井技术

海上石油钻井是在大陆架海区,为普查勘探海底石油和天然气而进行的钻探工程。钻探深度一般为几千米。目前,最深的海上石油钻井可达6000多米。

海上石油钻井与陆地相比,主要有四点不同:一是如何在水面之上平稳地立起井架,并要经受得住风浪的袭击;二是在转盘至海底之间,如何建立一个特殊的井口装置,把海水与井筒隔绝开来;三是海洋钻井直井少斜井多,在海上钻井,必须有保证钻机等钻井设备正常工作的海洋钻井平台;四是海洋钻井费用高,要比陆地钻井高3~10倍。

海上石油钻井装置按其结构特点可分为固定式和移动式两类。前者包括桩基式平台和重力式平台两种;后者又分为座式平台和浮动式平台。底座式平台包括自升式平台和沉浮式平台;浮动式平台包括浮式钻井船和半潜式钻井平台两种。在使用浮动式钻井平台钻井时,平台井口和海底井口是固定不动的。这种井口装置类似于陆上钻井导管的加长,用以隔绝海水,连接海底井口和平台井口,造成钻井液返回的通路。这种固定不动的井口导管,可以用打桩的办法打入海底一定深度,或者在海底钻出一定深度的井眼,然后下入导管,并与平台基础构架坚固在一起,从而达到能够正常钻井的要求。

在使用浮动式平台钻井时,井口装置就比较复杂。由于海水的运动,整个钻井装置就会发生升降、平移、摇摆活动。这样,平台井口与海底井口之间,即产生相对运动。因此,这种井口装置必须装有能够伸缩和弯曲的部件,也能随着水面和水下两个井口的相对运动而活动着,否则就不能适应正常钻井的需要。

这种井口装置,主要由三个系统组成。

(1)导引系统。包括井口盘、导引架以及导引绳张紧机构等。导引系统的作用是引导井下装置和其他部件对正,以便安装和拆卸;引导钻具和其他下井工具进入海底井口。

(2)防喷器系统。海上钻井的安全防火是非常重要的。为了安全钻井,一般要求装有3个防喷器:一个钻杆防喷器,一个全闭式防喷器,一个万能防喷器;或者用两个钻杆防喷器,一个全闭式防喷器。防喷器形状闸门安装在近海海底的水域中,不在平台上,所以必须遥控。在钻井过程中,因为每次固井要换井口,或因改变钻具尺寸需要换防喷器芯子等。为了拆装方便迅速,而且当水深超过潜水员的潜深能力时,仍能准确拆装,所以需要有遥控连接器或快速接卸器等部件。

(3)隔水管系统。隔水管系统装在防喷器的上部,由隔水管、伸缩管、变曲接头和隔水管张紧器等组成。其作用是隔绝海水,导引钻具入井,形成钻井液回路,并且承受浮动式平台的升降、平移运行。其中伸缩隔管和弯曲接头就是分别解决升降、平移运行的装置。隔水管张紧器是防止隔水管在海浪、潮流的作用下产生弯曲,以免影响它的寿命和工作。因此,要有较大的张紧力来维持隔水管正常的工作状态。

以上三个系统的完整装置,就构成了海洋钻井特殊的水下井口装置。

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