教学课件：第一章-海上钻井工艺技术介绍.ppt

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1、第一章第一章 海上钻井工艺技术海上钻井工艺技术1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置1.2 海上套管程序海上套管程序1.3 海上井控技术海上井控技术1.4 海上固井技术海上固井技术1.5 海上泥浆技术海上泥浆技术1.6 海上完井与测试海上完井与测试1.7 双梯度钻井介绍双梯度钻井介绍1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置1.1.海上钻井平台的分类海上钻井平台的分类桩基式平台固定式 重力式平台张力式平台绷绳塔式平台自升式钻井平台 海洋钻井平台 底撑式平台 坐底式平台移动式浮式钻井船 浮动式平台半潜式平台1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置1.1.海上钻井平台的分类海上钻井平台的分类钻井船

2、钻井船自升式平台自升式平台固定式平台固定式平台陆地钻机陆地钻机半潜式平台半潜式平台1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置2.2.海上井口分类海上井口分类水上井口水上井口：防喷器在水面以上防喷器在水面以上，适用于，适用于固定式平台固定式平台、底撑式平台底撑式平台；水下井口水下井口：防喷器在水面以下防喷器在水面以下，适用于，适用于浮动平台浮动平台。陆上钻井井口 浮动平台井口自升平台井口1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置3.3.水上井口装置水上井口装置固定式平台固定式平台比比陆上陆上平台平台井口多了两样：井口多了两样：固定平台有固定平台有隔水管隔水管，陆上没有；陆上没有；固定平台一般有固定平

3、台一般有泥泥线支撑器线支撑器，这样可，这样可以将套管的重量交以将套管的重量交给泥线支撑器承受。给泥线支撑器承受。陆上钻井井口自升式平台1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置3.3.水上井口装置水上井口装置自升式自升式与与固定式固定式平台的井平台的井口的区别：口的区别：自升式的套管只下到自升式的套管只下到泥线泥线悬挂器悬挂器，泥线悬挂器以上，泥线悬挂器以上没有套管。因为完井后，没有套管。因为完井后，平台要撤走，泥线悬挂器平台要撤走，泥线悬挂器以上也要撤走。采油时可以上也要撤走。采油时可将各层套管回接到采油平将各层套管回接到采油平台上。台上。固定式平台则用固定式平台则用泥线支撑泥线支撑器器。套管

4、重量由泥线支撑。套管重量由泥线支撑器承担，但套管长度仍然器承担，但套管长度仍然要延长到平台上。要延长到平台上。1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置3.3.水上井口装置水上井口装置泥线支撑器泥线支撑器固定平台固定平台的井口有两种的井口有两种：无泥线支撑器的：水深比较浅时可无泥线支撑器的：水深比较浅时可以不要；以不要；有泥线支撑器的。有泥线支撑器的。泥线支撑器的作用是将各层套泥线支撑器的作用是将各层套管的重量支撑在管的重量支撑在 泥线上，这样泥线上，这样可减轻平台负担。可减轻平台负担。泥线支撑器以上的套管在下入泥线支撑器以上的套管在下入时就与支撑器螺纹连接。时就与支撑器螺纹连接。以后以后也不卸

5、掉，也不存在回接问题也不卸掉，也不存在回接问题。1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置3.3.水上井口装置水上井口装置泥线悬挂器泥线悬挂器一种是一种是需要回接的泥线悬挂器需要回接的泥线悬挂器，用于，用于底底撑式平台钻井撑式平台钻井。在悬挂器上有不同的两。在悬挂器上有不同的两个螺纹：送入螺纹和回接螺纹。有专用个螺纹：送入螺纹和回接螺纹。有专用的送入工具和回接工具。钻杆带下送工的送入工具和回接工具。钻杆带下送工具，将套管下入并座挂；注完水泥后，具，将套管下入并座挂；注完水泥后，将下送工具起出。在上了采油平台后，将下送工具起出。在上了采油平台后，再进行回接。再进行回接。一种是一种是不需要回接的泥线

6、悬挂器不需要回接的泥线悬挂器，用于，用于浮动平台钻井浮动平台钻井。在固完水泥后，倒出送。在固完水泥后，倒出送入工具。再下入密封部分。入工具。再下入密封部分。1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置3.3.水上井口装置水上井口装置泥线支撑器泥线支撑器和和泥线悬挂器泥线悬挂器的区别：的区别：泥线支撑器泥线支撑器用于用于固定式固定式钻井平台，钻井平台，泥线悬挂器泥线悬挂器用于用于移动移动式式钻井平台；钻井平台；泥线支撑器泥线支撑器的套管挂之间的套管挂之间仅存在悬挂关系仅存在悬挂关系，即内层套管，即内层套管悬挂于外层套管的座环上，两层套管之间的悬挂于外层套管的座环上，两层套管之间的密封在在平密封在在平

7、台上的套管头处台上的套管头处；而泥线悬挂器的套管挂之间；而泥线悬挂器的套管挂之间不仅存在不仅存在悬挂关系悬挂关系，而且两层套管的，而且两层套管的密封也在悬挂器处密封也在悬挂器处。1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置4.4.水下井口装置水下井口装置组成结构组成结构导引系统：导引系统：作用：井口基点；引导井口装置其他部分的安装、作用：井口基点；引导井口装置其他部分的安装、连接和拆卸；引导钻具准确入井；连接和拆卸；引导钻具准确入井；包括：井口盘，导引架，导引绳及其张紧系统；包括：井口盘，导引架，导引绳及其张紧系统；防喷器系统：防喷器系统：作用：井眼压力控制；核心作用：井眼压力控制；核心包括：万能

8、防喷器，闸板防喷器，剪切防喷器，包括：万能防喷器，闸板防喷器，剪切防喷器，四通及放喷压井管线；防喷器井下控制系统；四通及放喷压井管线；防喷器井下控制系统；隔水管系统：隔水管系统：作用：隔离海水；形成泥浆循环通道；作用：隔离海水；形成泥浆循环通道；包括：隔水管；伸缩隔水管；挠曲接头及球接头；包括：隔水管；伸缩隔水管；挠曲接头及球接头；张紧绳及张紧系统；张紧绳及张紧系统；快速连接器：快速连接器：快速连接和拆卸上述三部分快速连接和拆卸上述三部分。球接头1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置4.4.水水下下井井口口装装置置导导引引系系统统井口盘用水泥浇铸成井口盘用水泥浇铸成钢钢骨水泥结构骨水泥结构；

9、送入井口盘应该有送入井口盘应该有临时临时导引绳导引绳；用临时导引绳将导引架用临时导引绳将导引架及导管送入并座位；及导管送入并座位；导引架有导引架有永久导引绳永久导引绳，然后割断临时导引绳；然后割断临时导引绳；导引绳需有导引绳需有张紧装置张紧装置。1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置4.4.水下井口装置水下井口装置防喷器系统防喷器系统在地面上组装成为一个整体。利用在地面上组装成为一个整体。利用导引绳整体下入，并通过快速连接导引绳整体下入，并通过快速连接器与导引系统连接器与导引系统连接。防喷器控制系统：防喷器控制系统：液液控制系统；电液控制系统；气动控制系统；闸板防喷器原理：闸板防喷器原理：半

10、封式；全封式半封式；全封式万能防喷器：万能防喷器：可封闭钻铤，钻杆，套管，电缆，钢丝绳，甚至全封；作用原理：活塞上行，挤压橡胶“南瓜芯子”，改变封闭尺寸。封闭尺寸：2800。1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置4.4.水水下下井井口口装装置置隔隔水管系统水管系统伸缩隔水管由伸缩隔水管由内管内管和和外管外管组组成。伸缩距，成。伸缩距，要根据浪高和要根据浪高和潮差决定。潮差决定。隔水管单根。隔水管单根。1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置4.4.水水下下井井口口装装置置隔隔水水管系统管系统隔水管连接隔水管连接：弹性：弹性开口钢圈，在连接开口钢圈，在连接时会自动张开。卸时会自动张开。卸开时需

11、要用螺钉从开时需要用螺钉从外向里顶。外向里顶。“O”形密封圈。形密封圈。1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置4.4.水下井口装置水下井口装置隔水管系统隔水管系统隔水管连接作业隔水管连接作业1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置4.4.水水下下井井口口装装置置液液压压快速连接器快速连接器用途：快速连接或用途：快速连接或脱开防喷器与隔水脱开防喷器与隔水管的连接，防喷器管的连接，防喷器与导向系统的连接。与导向系统的连接。液压推动：活塞向液压推动：活塞向上，则脱开；活塞上，则脱开；活塞向下，则连接。向下，则连接。第一章第一章 海上钻井工艺技术海上钻井工艺技术1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装

12、置1.2 海上套管程序海上套管程序1.3 海上井控技术海上井控技术1.4 海上固井技术海上固井技术1.5 海上泥浆技术海上泥浆技术1.6 海上完井与测试海上完井与测试1.7 双梯度钻井介绍双梯度钻井介绍1.2 海上套管程序海上套管程序1.1.海上套管程序的系列化海上套管程序的系列化由于井口装置的防喷器体积很大，一般一个平台只由于井口装置的防喷器体积很大，一般一个平台只搞一套防喷器组。每个钻井平台根据自己的特点，搞一套防喷器组。每个钻井平台根据自己的特点，选定一套适应防喷器组的套管程序，以后就基本上选定一套适应防喷器组的套管程序，以后就基本上不再改变。不再改变。海上石油工程的国际合作很紧密，往往

13、采用较统一海上石油工程的国际合作很紧密，往往采用较统一的套管系列。的套管系列。1.2 海上套管程序海上套管程序2.2.导管井段的施工导管井段的施工固定、底撑式平台固定、底撑式平台桩入法桩入法用打桩机将导管打入海底泥线以下一定深度。用打桩机将导管打入海底泥线以下一定深度。主要是起隔水管的作用；主要是起隔水管的作用；适应适应水深较浅水深较浅。主要用于固定平台。主要用于固定平台。钻入法钻入法先用钻柱带钻头钻进，钻出井眼；先用钻柱带钻头钻进，钻出井眼；起钻后下导管到预定井深；起钻后下导管到预定井深；用钻杆插入法进行固井；用钻杆插入法进行固井；适用于适用于水深较深水深较深海域；海域；固定、底固定、底撑式

14、平台的撑式平台的导导管管就可以起到就可以起到隔水管隔水管的作用。的作用。1.2 海上套管程序海上套管程序2.2.导导管管井井段段的的施施工工浮浮动动式式平台（常规法）平台（常规法）第一步第一步：送下井口盘。送下井口盘。用钻柱带伸缩钻杆，用钻柱带伸缩钻杆，带送入工具。送到带送入工具。送到海底后，钻柱正转，海底后，钻柱正转，即可脱开送入工具。即可脱开送入工具。井口盘上带临时导井口盘上带临时导引绳。引绳。起钻。起钻。1.2 海上套管程序海上套管程序2.2.导导管管井井段段的的施施工工浮浮动动式式平台（常规法）平台（常规法）第二步：第二步：钻孔。钻孔。依靠临时导引绳下钻，依靠临时导引绳下钻，使钻头准确

15、进入井口盘；使钻头准确进入井口盘；钻柱上带伸缩钻杆；钻柱上带伸缩钻杆；用海水用海水“有进无出有进无出”法法钻出钻出36“的井眼；钻完的井眼；钻完后立即用高粘度泥浆替后立即用高粘度泥浆替入。防止海水浸泡井眼入。防止海水浸泡井眼垮塌。垮塌。起钻。起钻。导向臂导向臂1.2 海上套管程序海上套管程序2.2.导导管管井井段段的的施施工工浮浮动动式式平平台台（常规法）（常规法）第三步：第三步：下导管，注水泥下导管，注水泥导管导引架（带永久导引绳）导管导引架（带永久导引绳）送入接头伸缩钻杆钻杆；送入接头伸缩钻杆钻杆；依靠临时导引绳引导导管准确进依靠临时导引绳引导导管准确进入井眼；入井眼；当导向架坐在井口盘上

16、时，即可当导向架坐在井口盘上时，即可注水泥固井；注水泥固井；水泥浆从管串内注入，泥浆返至水泥浆从管串内注入，泥浆返至海底；海底；倒开送入接头，循环冲洗井口，倒开送入接头，循环冲洗井口，起钻候凝；起钻候凝；1.2 海上套管程序海上套管程序2.2.导导管管井井段段的的施施工工浮浮动动式式平平台台（常规法）（常规法）第四步：第四步：安装隔水管系统安装隔水管系统隔水管系统：隔水管隔水管系统：隔水管弯曲接头（球接头或挠弯曲接头（球接头或挠性接头）伸缩隔水管性接头）伸缩隔水管防喷头喇叭口；防喷头喇叭口；利用永久导向绳导引下利用永久导向绳导引下入；入；利用快速连接器，与导利用快速连接器，与导管头准确快速连接

17、。管头准确快速连接。1.2 海上套管程序海上套管程序2.2.导导管管井井段段的的施施工工浮浮动动式式平平台台（喷射法）（喷射法）第一步：常规法中前三步合为第一步：常规法中前三步合为一步一步将导管下入海中；将导引架固定将导管下入海中；将导引架固定在导管头上；从导管内下钻；在导管头上；从导管内下钻；钻柱：钻头钻铤带扶正器送钻柱：钻头钻铤带扶正器送入接头伸缩钻杆钻杆；入接头伸缩钻杆钻杆；下钻到海底；喷射钻进；下钻到海底；喷射钻进；停钻；注水泥浆；泥浆和多余的停钻；注水泥浆；泥浆和多余的水泥浆从导管头处返至海底；水泥浆从导管头处返至海底；正转钻柱，倒开送入接头；上提正转钻柱，倒开送入接头；上提钻柱并循

18、环冲洗导管头处；钻柱并循环冲洗导管头处；起钻，侯凝；起钻，侯凝；1.2 海上套管程序海上套管程序2.2.导导管管井井段段的的施施工工浮浮动动式式平平台（喷射法）台（喷射法）第二步第二步安装隔水管系统：隔水管安装隔水管系统：隔水管弯曲接头（球接头或挠性接弯曲接头（球接头或挠性接头）伸缩隔水管防喷头头）伸缩隔水管防喷头喇叭口；喇叭口；依靠永久导引绳下入；依靠永久导引绳下入；依靠快速连接器，准确快速依靠快速连接器，准确快速地与导管头连接；地与导管头连接；此法可以省去井口盘。此法可以省去井口盘。1.2 海上套管程序海上套管程序3.3.表层套管井段的施工表层套管井段的施工浮动式平台浮动式平台第一步：钻出

19、表层井眼第一步：钻出表层井眼钻具结构：钻具结构：26“钻头钻铤伸缩钻杆钻杆钻头钻铤伸缩钻杆钻杆依靠隔水管系统下钻；依靠隔水管系统下钻；可能的话，用海水钻进；必要时可用泥浆钻进；可能的话，用海水钻进；必要时可用泥浆钻进；钻完表层井眼后，向井内打入泥浆；钻完表层井眼后，向井内打入泥浆；起钻时注意防止抽吸；特别注意是否有气侵现起钻时注意防止抽吸；特别注意是否有气侵现象象（可通过水下电视观察）（可通过水下电视观察）；1.2 海上套管程序海上套管程序3.3.表层套管井段的施工表层套管井段的施工浮动式平台浮动式平台第二步：表层套管固井第二步：表层套管固井依靠隔水管系统下入套管；依靠隔水管系统下入套管；套管

20、内部应事先装好套管内部应事先装好水下释放法固井水下释放法固井的胶塞；的胶塞；套套管管下下完完后后，接接上上送送入入接接头头，再再接接伸伸缩缩钻钻杆杆，再再接接钻钻杆杆；下下钻钻，直直到到套套管管头头坐坐在在导导管管头头上上（泥线悬挂器部分）；（泥线悬挂器部分）；下下表表套套过过程程中中很很容容易易卡卡套套管管。要要注注意意下下钻钻时时一一次次接接一一个个单单根根，万万一一遇遇卡卡可可接接上上方方钻钻杆杆冲冲洗洗循循环；环；进行水下释放法注水泥固井；起钻候凝；进行水下释放法注水泥固井；起钻候凝；1.2 海上套管程序海上套管程序3.3.表层套管井段的施工表层套管井段的施工浮动式平台浮动式平台第三步

21、：装防喷器第三步：装防喷器拆拆卸卸原原30“的的隔隔水水管管系系统统；下下入入163/4”20”防防喷器组；再下入相应隔水管系统。喷器组；再下入相应隔水管系统。1.2 海上套管程序海上套管程序4.以后各层套以后各层套管井段的施工管井段的施工浮动式平台浮动式平台一种方法是：一种方法是：20“和和133/8“两套防喷器两套防喷器，先用20“防喷器，在下完133/8”套管后再更换用133/8“防喷器。此法需要有两套防喷器组，再往下，95/8”套管井段和7”套管井段，井口装置不再有问题。但若井眼再小（6“）要换小钻杆时，还需更换防喷器。这样，平台上要备三套防喷器。还有一种方法是：还有一种方法是：163

22、/4和和6“两套防喷器两套防喷器，用163/4“防喷器，则171/2“钻头下不去，需要用“可张钻头”；再往下，95/8“套管井段和7”套管井段，井口装置不再有问题。但若井眼再小（6“），用小钻杆时，则更换6”防喷器。1.2 海上套管程序海上套管程序4.以以后后各各层层套套管管井井段段的的施施工工浮浮动动式平台式平台第一章第一章 海上钻井工艺技术海上钻井工艺技术1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置1.2 海上套管程序海上套管程序1.3 海上井控技术海上井控技术1.4 海上固井技术海上固井技术1.5 海上泥浆技术海上泥浆技术1.6 海上完井与测试海上完井与测试1.7 双梯度钻井介绍双梯度钻井介

23、绍1.3 海上井控技术海上井控技术1.1.海上地层破裂压力特点海上地层破裂压力特点 海上钻井中，容易发生地地层层破破裂裂而而井井漏漏，导导致致井井内内压压力力下下降降而井喷而井喷。地层破裂压力Gf 以常用的Eaton 公式表示：在陆上：在海上：Po上覆地层压力；上覆地层压力；Pp地层孔隙压力；地层孔隙压力；岩石泊松比。岩石泊松比。1.3 海上井控技术海上井控技术2.2.海上井控特点海上井控特点海上发生海上发生井喷的潜在危井喷的潜在危井喷的潜在危井喷的潜在危险比陆上钻井要大险比陆上钻井要大险比陆上钻井要大险比陆上钻井要大：地层破裂压力小，易压漏地层破裂压力小，易压漏地层而发生井漏并导致井地层而发

24、生井漏并导致井喷；喷；海底地层中往往存在浅气海底地层中往往存在浅气层，容易发生井喷；层，容易发生井喷；钻浅气层钻浅气层(表层套管井段表层套管井段)时，井口装置简易，还没时，井口装置简易，还没有防喷器。有防喷器。1.3 海上井控技术海上井控技术2.2.海上井控特点海上井控特点海上发生海上发生井喷的后果比陆上要严重得多井喷的后果比陆上要严重得多：井喷的气体混在海水中，会使海水密度大大减井喷的气体混在海水中，会使海水密度大大减小，浮力大大下降，导致平台倾翻；小，浮力大大下降，导致平台倾翻；井喷着火后，整个平台将烧掉并翻沉；将造成井喷着火后，整个平台将烧掉并翻沉；将造成重大海难事故。重大海难事故。井喷

25、后，油气水及井内泥浆，将喷入大海中，井喷后，油气水及井内泥浆，将喷入大海中，造成严重海洋污染。造成严重海洋污染。对油层的损害；对油层的损害；造成巨大的资金损失。造成巨大的资金损失。1.3 海上井控技术海上井控技术3.3.防喷器组防喷器组万能防喷器：万能防喷器：两个两个，可以抱紧任何尺寸的管柱，甚至全封。双联半封防喷器：双联半封防喷器：两组两组每组由两个防喷器上下重叠组成。两个防喷器同时动作。因为可能碰到接头，所以两个同时动作可起到保险作用。必要时，在发生溢流、井喷的情况下，两组防喷器可强行起钻。全封防喷器：全封防喷器：一个，一个，可在井内没有钻柱的情况下封井。剪切全封防喷器：剪切全封防喷器：一

26、个一个在井内有钻柱时出现井喷，流体从钻柱内喷出时，可用剪切防喷器将钻杆挤扁，封住内孔。在发生风暴的特殊时刻，平台要迅速撤离，可用剪切防喷器将钻杆剪断。1.3 海上井控技术海上井控技术3.3.防喷器组防喷器组万能防喷器：万能防喷器：两两个个双联半封防喷器：双联半封防喷器：两组两组全封防喷器：全封防喷器：一一个个剪切全封防喷器：剪切全封防喷器：一个一个1.3 海上井控技术海上井控技术4.4.海上井喷事故的处理海上井喷事故的处理应急措施应急措施防止着火防止着火：停止所有发：停止所有发动机，切断和隔离所有动机，切断和隔离所有可燃物品；可燃物品；组织组织各方人员进行各方人员进行抢险抢险，尽快制止井喷；尽

27、快制止井喷；若着火若着火，要保护人员安要保护人员安全，有序撤离，并组织全，有序撤离，并组织灭火灭火。1.3 海上井控技术海上井控技术4.4.海上井喷事故的处理海上井喷事故的处理灭火技术：灭火技术：最有效的是爆炸灭火最有效的是爆炸灭火。设法将炸药包用钢丝绳设法将炸药包用钢丝绳输送到火焰的上部，利用爆炸时大量消耗氧气，输送到火焰的上部，利用爆炸时大量消耗氧气，并产生的局部真空，消除燃烧条件而灭火。并产生的局部真空，消除燃烧条件而灭火。潜水员水下灭火潜水员水下灭火。潜水员在水下套管上开孔并潜水员在水下套管上开孔并引出管线，将流体有控制的引出并燃烧，逐渐引出管线，将流体有控制的引出并燃烧，逐渐减小喷出

28、。减小喷出。救援井技术救援井技术。通过救援井注入重泥浆，进行压。通过救援井注入重泥浆，进行压井。或引流。井。或引流。1.3 海上井控技术海上井控技术4.4.海上井喷事故的处理海上井喷事故的处理灭火技术灭火技术救援井技术救援井技术4轨迹形状：三段式或四轨迹形状：三段式或四段式；段式；4考虑风向。考虑风向。4事故井轨迹的数据齐全事故井轨迹的数据齐全否？否？4距离近则直接压裂；距距离近则直接压裂；距离远可用定向射孔或井离远可用定向射孔或井底爆炸，进行连通。底爆炸，进行连通。1.3 海上井控技术海上井控技术5.5.浅层气问题浅层气问题浅气层的存在，是海上钻井的一个浅气层的存在，是海上钻井的一个重要特点

29、。这是与海底沉积有关。重要特点。这是与海底沉积有关。钻进浅气层时，往往是简易井口装钻进浅气层时，往往是简易井口装置，没有防喷器系统，所以井喷难置，没有防喷器系统，所以井喷难以控制。以控制。钻进浅气层时若发生井喷，很可能钻进浅气层时若发生井喷，很可能使海水气化，密度降低，浮力下降，使海水气化，密度降低，浮力下降，使平台倾翻。使平台倾翻。对付的方法：在井口装置的最顶端对付的方法：在井口装置的最顶端(伸缩隔水管顶端伸缩隔水管顶端)装一个装一个转喷器转喷器。上返的泥浆从侧口引出；上返的泥浆从侧口引出；引出的泥浆可以将气体分离并引出的泥浆可以将气体分离并燃烧，而泥浆被除砂。燃烧，而泥浆被除砂。第一章第一

30、章 海上钻井工艺技术海上钻井工艺技术1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置1.2 海上套管程序海上套管程序1.3 海上井控技术海上井控技术1.4 海上固井技术海上固井技术1.5 海上泥浆技术海上泥浆技术1.6 海上完井与测试海上完井与测试1.7 双梯度钻井介绍双梯度钻井介绍1.4 海上固井技术海上固井技术1.1.陆上固井工艺陆上固井工艺 打前置液打前置液 注水泥浆注水泥浆 压顶胶塞压顶胶塞 替钻井液替钻井液 碰碰 压压1.4 海上固井技术海上固井技术2.2.海上固井存在的问题海上固井存在的问题泥线悬挂器以上直至平台都在海水中，一般没有套泥线悬挂器以上直至平台都在海水中，一般没有套管，是用钻杆

31、送入，这样就不具备陆上固井方法所管，是用钻杆送入，这样就不具备陆上固井方法所需的条件；需的条件；钻杆将套管送入到预定位置后，钻杆将套管送入到预定位置后，注水泥时，如何将注水泥时，如何将胶塞释放？胶塞释放？胶塞直径与套管内径相等。胶塞直径总胶塞直径与套管内径相等。胶塞直径总是大于钻杆内径。不可能通过钻杆释放胶塞。是大于钻杆内径。不可能通过钻杆释放胶塞。3.解决方法解决方法管内插入法管内插入法：适用于：适用于浅层大尺寸浅层大尺寸套管套管水下释放法水下释放法：适用于：适用于深层小尺寸深层小尺寸套管套管1.4 海上固井技术海上固井技术4.4.管内插入法管内插入法由于由于导管导管和和表层套管表层套管直径

32、较大，直径较大，一般采用插入法。一般采用插入法。(固定或底撑固定或底撑式平台导管用打桩法则不固井式平台导管用打桩法则不固井)过程：过程：套管用钻杆送到预定位置套管用钻杆送到预定位置后后 通过钻杆通过钻杆注水泥浆注水泥浆 将送将送入接头倒开，上提钻柱到海底高入接头倒开，上提钻柱到海底高度度 循环泥浆冲走多余的水泥循环泥浆冲走多余的水泥浆浆 起出钻杆后在套管头上安起出钻杆后在套管头上安装防喷器系统（固导管时无）和装防喷器系统（固导管时无）和隔水管系统。隔水管系统。插入法固井插入法固井不存在碰压不存在碰压。1.4 海上固井技术海上固井技术5.5.水下释放法水下释放法套管下入过程套管下入过程a.先将预

33、定长度套管下完，接上先将预定长度套管下完，接上 套管头，坐在转盘上；套管头，坐在转盘上；b.将复合胶塞与送入工具连接，再将复合胶塞与送入工具连接，再将送入工具的螺纹与套管头旋接；将送入工具的螺纹与套管头旋接；c.送入工具上面接钻柱；送入工具上面接钻柱；d.继续接长钻柱，下钻使套管头坐继续接长钻柱，下钻使套管头坐在海底的上层套管内的斜坡上；在海底的上层套管内的斜坡上；e.钻柱坐在井口，上接水泥头；钻柱坐在井口，上接水泥头；f.循环泥浆，准备固井。循环泥浆，准备固井。1.4 海上固井技术海上固井技术5.5.水下释放法水下释放法固井工艺过程固井工艺过程a.循环泥浆，清循环泥浆，清洗井眼；洗井眼；b.

34、释放橡胶球释放橡胶球(球球的直径与钻杆的直径与钻杆内径相当内径相当)，注，注水泥浆，推着水泥浆，推着球向下行走；球向下行走；ba1.4 海上固井技术海上固井技术5.5.水下释放法水下释放法固井工艺过程固井工艺过程c.橡胶球堵死心管，橡胶球堵死心管，压力上升，剪断销压力上升，剪断销钉，下胶塞下行；钉，下胶塞下行；d.下胶塞与承托环相下胶塞与承托环相碰，中心管上升，碰，中心管上升，露出孔眼；水泥浆露出孔眼；水泥浆从孔眼中进入承托从孔眼中进入承托环以下，并返至套环以下，并返至套管外面管外面cd1.4 海上固井技术海上固井技术5.5.水下释放法水下释放法固井工艺过程固井工艺过程e.直到水泥浆注完直到水

35、泥浆注完后，释放撞击塞，后，释放撞击塞，然后替入泥浆；然后替入泥浆；e1.4 海上固井技术海上固井技术5.5.水下释放法水下释放法固井工艺过程固井工艺过程f.撞击塞下行，堵住循环撞击塞下行，堵住循环通道，压力上升，剪断通道，压力上升，剪断上塞销钉，上塞下行，上塞销钉，上塞下行，推动水泥浆继续返至环推动水泥浆继续返至环形空间；形空间；g.上塞继续下行，最终与上塞继续下行，最终与下塞相碰，实现下塞相碰，实现碰压碰压.f g第一章第一章 海上钻井工艺技术海上钻井工艺技术1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置1.2 海上套管程序海上套管程序1.3 海上井控技术海上井控技术1.4 海上固井技术海上固井

36、技术1.5 海上泥浆技术海上泥浆技术1.6 海上完井与测试海上完井与测试1.7 双梯度钻井介绍双梯度钻井介绍1.5 海上钻井液技术海上钻井液技术1.1.海上钻井液类型海上钻井液类型海水钻井液海水钻井液海上钻井中，海水是取之不尽用之不竭的，而淡海上钻井中，海水是取之不尽用之不竭的，而淡水却是非常宝贵的。所以，水却是非常宝贵的。所以，一般情况下使用海水一般情况下使用海水作为钻井液的分散介质。作为钻井液的分散介质。海水取样：不同海域海水的组分不同，所以应在海水取样：不同海域海水的组分不同，所以应在井位附近的海域取样，化验，作配浆和处理实验。井位附近的海域取样，化验，作配浆和处理实验。不得用盐水代替海

37、水进行实验。不得用盐水代替海水进行实验。配浆所需要的粘土，应该是能够抗盐的粘土，或配浆所需要的粘土，应该是能够抗盐的粘土，或是经过改性处理的粘土。是经过改性处理的粘土。用于海水泥浆的处理剂，应该是经过实验能在海用于海水泥浆的处理剂，应该是经过实验能在海水中起作用的处理剂。水中起作用的处理剂。1.5 海上钻井液技术海上钻井液技术1.1.海上钻井液类型海上钻井液类型低毒油包水乳化泥浆低毒油包水乳化泥浆在某些地层不适合用海水泥浆（页岩水化垮塌，压差卡钻，在某些地层不适合用海水泥浆（页岩水化垮塌，压差卡钻，井温很高，地层水污染，等），或保护油层需要，或高难井温很高，地层水污染，等），或保护油层需要，或

38、高难度井减小摩阻需要，应该采用度井减小摩阻需要，应该采用低毒油包水乳化泥浆低毒油包水乳化泥浆。在海上出于环保要求，在海上出于环保要求，不允许使用陆上钻井常用的柴油不允许使用陆上钻井常用的柴油作作为油基泥浆的连续相。因为柴油中含有大量（为油基泥浆的连续相。因为柴油中含有大量（3050%）可导致海洋生物死亡的芳烃。可导致海洋生物死亡的芳烃。低毒油包水乳化泥浆的低毒油包水乳化泥浆的基油基油，一般采用的是经过精制的矿一般采用的是经过精制的矿物油，俗称白油。物油，俗称白油。为了适应泥浆的需要，还要对白油的粘为了适应泥浆的需要，还要对白油的粘度、密度，闪点等进行筛选。度、密度，闪点等进行筛选。添加剂也要经

39、过严格实验，最后选定。添加剂也要经过严格实验，最后选定。钻井液配置后，须按有关规定，作毒性试验。钻井液配置后，须按有关规定，作毒性试验。1.5 海上钻井液技术海上钻井液技术2.2.深海条件下的钻井液深海条件下的钻井液低温低温对泥浆性能的影响：对泥浆性能的影响：深海条件下，海底温度很低（深海条件下，海底温度很低（10C）。）。低温使进入泥浆中的气体发生霜冻低温使进入泥浆中的气体发生霜冻，生成霜冻化合，生成霜冻化合物，使泥浆严重胶凝，中断循环；最终导致波动压物，使泥浆严重胶凝，中断循环；最终导致波动压力增高，把地层压裂而出现井漏。力增高，把地层压裂而出现井漏。解决办法：研究和应用解决办法：研究和应

40、用可防止霜冻的泥浆可防止霜冻的泥浆；尽可能；尽可能保持循环，不要停止循环。保持循环，不要停止循环。固相控制问题：固相控制问题：低温使泥浆粘度增高，流动性降低，岩屑清除困难；低温使泥浆粘度增高，流动性降低，岩屑清除困难；加强泥浆管理和性能测试；增强固控设备的能力；加强泥浆管理和性能测试；增强固控设备的能力；第一章第一章 海上钻井工艺技术海上钻井工艺技术1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置1.2 海上套管程序海上套管程序1.3 海上井控技术海上井控技术1.4 海上固井技术海上固井技术1.5 海上泥浆技术海上泥浆技术1.6 海上完井与测试海上完井与测试1.7 双梯度钻井介绍双梯度钻井介绍1.6

41、海上完井和测试海上完井和测试1.海上井口完成方法海上井口完成方法海上油井的井底完成法与陆上油井相同。井口完成法有区别。井口完成法有两种：水面完井法：水面完井法：采油树在水面以上的平台上采油树在水面以上的平台上。优点：安装、操作、管理、拆换等作业较方便；技术难优点：安装、操作、管理、拆换等作业较方便；技术难度小；与陆上差不多。度小；与陆上差不多。缺点：要有采油平台和井口保温措施；设备腐蚀严重；缺点：要有采油平台和井口保温措施；设备腐蚀严重；妨碍水面交通。妨碍水面交通。水下完井法：水下完井法：采油树在水面以下的海底采油树在水面以下的海底。优点：不需建采油平台；水下自然保温；不妨碍水面交优点：不需建

42、采油平台；水下自然保温；不妨碍水面交通和捕捞作业；通和捕捞作业；缺点：安装、操作、管理、拆换等作业难度大；修井难缺点：安装、操作、管理、拆换等作业难度大；修井难度大；装置复杂。度大；装置复杂。1.6 海上完井和测试海上完井和测试2.井口完成方法的选择井口完成方法的选择固定平台钻井，以后钻井平台转为采油平台，所以都使用水面完井法；移动式平台打的探井，如果发现有油，早期只能先报废，然后再上固定平台，打生产井。井口需要封死。后期有了重导技术和水下完井技术，探井也可以进行开采。可根据采油方法，选择井口完成方法。采用水面完井法采用水面完井法：海底井口用可回接的泥线悬挂海底井口用可回接的泥线悬挂器完成，以

43、后回接到固定式采油平台上；或用软器完成，以后回接到固定式采油平台上；或用软管回接到浮式采油平台上。管回接到浮式采油平台上。水下完井法水下完井法：必须采用水下采油法：必须采用水下采油法。1.6 海上完井和测试海上完井和测试3.海上油井测试的特点海上油井测试的特点固定平台和底撑平台与固定平台和底撑平台与陆上钻井相同；陆上钻井相同；浮动平台的测试工具有浮动平台的测试工具有特点：特点：用钻杆送入后，坐在海用钻杆送入后，坐在海底井口上；而不是悬吊底井口上；而不是悬吊在浮动平台上。在浮动平台上。测试中，是依靠改变环测试中，是依靠改变环空的泵压，而不是依靠空的泵压，而不是依靠钻柱的提升和下放，控钻柱的提升和

44、下放，控制主控阀的开关。制主控阀的开关。1.6 海上完井和测试海上完井和测试4.测试油气的处理测试油气的处理海上环境保护的要求：油气不能落入海中；油气不能落入海中；必须必须100%地燃烧；地燃烧；1.6 海上完井和测试海上完井和测试4.测试油气的处理测试油气的处理海上安全的要求：巨大的燃烧器巨大的燃烧器（一天可燃烧一天可燃烧2000方原油）：方原油）：将井内出来的油气，经过与空气混合，从燃烧将井内出来的油气，经过与空气混合，从燃烧器喷出，形成雾化并燃烧；器喷出，形成雾化并燃烧；防止燃烧热向周围辐射，有一套喷水系统，形防止燃烧热向周围辐射，有一套喷水系统，形成一个水雾屏蔽，将热隔离在一个水雾筒内

45、；成一个水雾屏蔽，将热隔离在一个水雾筒内；为了助燃和控制燃烧方向，有一个巨大的风扇为了助燃和控制燃烧方向，有一个巨大的风扇吹风。吹风。足够长的燃烧臂足够长的燃烧臂，伸出平台以外很远；伸出平台以外很远；考虑风向变化考虑风向变化，一个平台上要有两套相反方向的一个平台上要有两套相反方向的燃烧臂；燃烧臂；1.6 海上完井和测试海上完井和测试4.测试油气的处理测试油气的处理第一章第一章 海上钻井工艺技术海上钻井工艺技术1.1 海上钻井井口装置海上钻井井口装置1.2 海上套管程序海上套管程序1.3 海上井控技术海上井控技术1.4 海上固井技术海上固井技术1.5 海上泥浆技术海上泥浆技术1.6 海上完井与测

46、试海上完井与测试1.7 双梯度钻井介绍双梯度钻井介绍1.7 双梯度钻井介绍双梯度钻井介绍1.双梯度钻井的原理双梯度钻井的原理双梯度钻井是一种控制压力钻井技术控制压力钻井技术,其主要思想是:隔水管内充满海水(或不使用隔水管),采用海底泵和小直径采用海底泵和小直径回流管线旁路回输钻井液回流管线旁路回输钻井液；或在隔水管中注入低密度介质在隔水管中注入低密度介质(空心微球、低密度流体、气空心微球、低密度流体、气体体),降低隔水管环空内返回流体的密度降低隔水管环空内返回流体的密度,使之与海水相当；使之与海水相当；在整个钻井液返回回路中保持双密度钻井液体系，有效控保持双密度钻井液体系，有效控制井眼环空压力

47、、井底压力制井眼环空压力、井底压力，克服深水钻井中遇到的问题，实现安全、经济的钻井。泥浆密度可调范围变小；隔水导管中的泥浆柱重量(即隔水管余量)很大隔水管的环空携岩困难1.7 双梯度钻井介绍双梯度钻井介绍常规钻井和双梯度钻井钻井液静水压力曲线对比压力深度海底破裂压力地层压力常规钻井钻井液静水压力双梯度钻井钻井液静水压力海水静压力1.7 双梯度钻井介绍双梯度钻井介绍2.双梯度钻井的优点及存在的问题双梯度钻井的优点及存在的问题优点增加钻井液密度的可调范围，减少套管层数增加钻井液密度的可调范围，减少套管层数，节省了套管及下套管的时间和固井时间，从而缩短了建井周期，节约了钻井成本1.7 双梯度钻井介绍

48、双梯度钻井介绍降低了环空流动摩阻降低了环空流动摩阻，同时也解决了泥浆在隔水导管内返解决了泥浆在隔水导管内返速过低和岩屑携带方面的问题速过低和岩屑携带方面的问题等可降低深水钻井作业对钻井平台和钻机等钻井装备的要求可降低深水钻井作业对钻井平台和钻机等钻井装备的要求平台紧急撤离时更为安全平台紧急撤离时更为安全，出现井喷等较大事故的可能性出现井喷等较大事故的可能性及对海洋环境污染的可能性也大大降低及对海洋环境污染的可能性也大大降低；可减少泥浆的用量可减少泥浆的用量，使成本降低从理论上讲，双梯度钻井技术对水深没有限制双梯度钻井技术对水深没有限制，能够在任何水深中进行钻探1.7 双梯度钻井介绍双梯度钻井介

49、绍存在的问题相关技术不成熟，会带来一定的作业风险检测和处理井涌会有一些困难检测和处理井涌会有一些困难，会出现井控等安全方面的问题1.7 双梯度钻井介绍双梯度钻井介绍3.双梯度钻井的实现方法双梯度钻井的实现方法不同实现方法的分类海底钻井液举升钻井双梯度钻井双密度钻井使用隔水管无隔水管1.7 双梯度钻井介绍双梯度钻井介绍海底钻井液举升钻井主要有：SMD(Subsea Mudlift Drilling)海底钻井液举升系统DeepVision海底泵系统SSPS(Subsea Pumping System)海底泵系统1.7 双梯度钻井介绍双梯度钻井介绍双密度钻井主要有：Maurer空心微球双梯度钻井系统

50、LSU隔水管气举系统LSU隔水管气举系统本章重点本章重点1.水水上上井井口口装装置置和和水水下下井井口口装装置置的的组组成成、适适用用平平台类型及区别。台类型及区别。2.不同类型平台的各次开钻的施工及井口安装。不同类型平台的各次开钻的施工及井口安装。3.海上井控的特点。海上井控的特点。4.管内插入法和水下释放法的施工工艺过程。管内插入法和水下释放法的施工工艺过程。5.双梯度钻井的原理、优点和实现方法双梯度钻井的原理、优点和实现方法人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读