海洋钻井海上钻井工艺技术教材课件

海洋钻井工程海洋钻井工程1教师：赵万春教师：赵万春 专业：油气井工程专业：油气井工程 海洋钻井工程海洋钻井工程2第一节第一节第一节第一节 海上钻井井口装置海上钻井井口装置海上钻井井口装置海上钻井井口装置 海上井口装置的主要功用：海上井口装置的主要功用：海上井口装置的主要功用：海上井口装置的主要功用：1 1、安装防喷器，控制井口，实现防喷、放喷和、安装防喷器，控制井口，实现防喷、放喷和、安装防喷器，控制井口，实现防喷、放喷和、安装防喷器，控制井口，实现防喷、放喷和压井；压井；压井；压井；2 2、将平台井口和海底井口连接起来，引导钻具、将平台井口和海底井口连接起来，引导钻具、将平台井口和海底井口连接起来，引导钻具、将平台井口和海底井口连接起来，引导钻具进入井眼，并隔绝海水，在钻柱外形成环形空间，进入井眼，并隔绝海水，在钻柱外形成环形空间，进入井眼，并隔绝海水，在钻柱外形成环形空间，进入井眼，并隔绝海水，在钻柱外形成环形空间，以便在钻进时循环钻井液。以便在钻进时循环钻井液。以便在钻进时循环钻井液。以便在钻进时循环钻井液。第二章第二章 海上钻井工艺技术海上钻井工艺技术海洋钻井工程海洋钻井工程3第二章第二章 海上钻井工艺技术海上钻井工艺技术 1 1、水上井口装置与陆上井口装置的区别：、水上井口装置与陆上井口装置的区别：、水上井口装置与陆上井口装置的区别：、水上井口装置与陆上井口装置的区别：（1 1）水上井口装置有一个长长的隔水管，）水上井口装置有一个长长的隔水管，）水上井口装置有一个长长的隔水管，）水上井口装置有一个长长的隔水管，穿过整个海水层穿过整个海水层穿过整个海水层穿过整个海水层 （2 2）水上井口装置的隔水导管上有一个）水上井口装置的隔水导管上有一个）水上井口装置的隔水导管上有一个）水上井口装置的隔水导管上有一个泥线泥线泥线泥线支撑器（悬挂器），而陆上没有。支撑器（悬挂器），而陆上没有。支撑器（悬挂器），而陆上没有。支撑器（悬挂器），而陆上没有。一、水上井口装置一、水上井口装置海洋钻井工程海洋钻井工程4第二章第二章 海上钻井工艺技术海上钻井工艺技术 将各层套管的重量悬挂在泥线处。这样可以将各层套管的重量悬挂在泥线处。这样可以将各层套管的重量悬挂在泥线处。这样可以将各层套管的重量悬挂在泥线处。这样可以大大减轻固定平台的承重。每层套管下入时，利大大减轻固定平台的承重。每层套管下入时，利大大减轻固定平台的承重。每层套管下入时，利大大减轻固定平台的承重。每层套管下入时，利用套管挂悬挂在上一层套管的座环上。泥线支撑用套管挂悬挂在上一层套管的座环上。泥线支撑用套管挂悬挂在上一层套管的座环上。泥线支撑用套管挂悬挂在上一层套管的座环上。泥线支撑器以上的套管延长到平台上。器以上的套管延长到平台上。器以上的套管延长到平台上。器以上的套管延长到平台上。泥线支撑器的作用泥线支撑器的作用泥线支撑器的作用泥线支撑器的作用:(:(固定平台钻井固定平台钻井固定平台钻井固定平台钻井 )海洋钻井工程海洋钻井工程5第二章第二章 海上钻井工艺技术海上钻井工艺技术 泥线悬挂器的作用也是悬挂各层套管柱的重量。每泥线悬挂器的作用也是悬挂各层套管柱的重量。每泥线悬挂器的作用也是悬挂各层套管柱的重量。每泥线悬挂器的作用也是悬挂各层套管柱的重量。每层套管下入时，利用套管挂悬挂在上一层套管的座环上。层套管下入时，利用套管挂悬挂在上一层套管的座环上。层套管下入时，利用套管挂悬挂在上一层套管的座环上。层套管下入时，利用套管挂悬挂在上一层套管的座环上。悬挂器以上，是通过一个下入工具与钻柱连接，钻柱延悬挂器以上，是通过一个下入工具与钻柱连接，钻柱延悬挂器以上，是通过一个下入工具与钻柱连接，钻柱延悬挂器以上，是通过一个下入工具与钻柱连接，钻柱延长到平台上。在注水泥固井之后，将钻柱倒开并起出来，长到平台上。在注水泥固井之后，将钻柱倒开并起出来，长到平台上。在注水泥固井之后，将钻柱倒开并起出来，长到平台上。在注水泥固井之后，将钻柱倒开并起出来，这样在泥线悬挂器之上是没有套管的。钻完井后，平台这样在泥线悬挂器之上是没有套管的。钻完井后，平台这样在泥线悬挂器之上是没有套管的。钻完井后，平台这样在泥线悬挂器之上是没有套管的。钻完井后，平台可以移走，泥线以上的海水中没有套管可以移走，泥线以上的海水中没有套管可以移走，泥线以上的海水中没有套管可以移走，泥线以上的海水中没有套管。泥线悬挂器的作用泥线悬挂器的作用泥线悬挂器的作用泥线悬挂器的作用:(:(移动平台钻井移动平台钻井移动平台钻井移动平台钻井 )海洋钻井工程海洋钻井工程6第二章第二章 海上钻井工艺技术海上钻井工艺技术 1.1.泥线支撑器用于固定式钻井平台，泥线悬挂泥线支撑器用于固定式钻井平台，泥线悬挂泥线支撑器用于固定式钻井平台，泥线悬挂泥线支撑器用于固定式钻井平台，泥线悬挂器用于移动式钻井平台；器用于移动式钻井平台；器用于移动式钻井平台；器用于移动式钻井平台；2.2.泥线支撑器的内层套管悬挂于外层套管的座泥线支撑器的内层套管悬挂于外层套管的座泥线支撑器的内层套管悬挂于外层套管的座泥线支撑器的内层套管悬挂于外层套管的座环上。两层套管之间的密封在平台上套管头处。而环上。两层套管之间的密封在平台上套管头处。而环上。两层套管之间的密封在平台上套管头处。而环上。两层套管之间的密封在平台上套管头处。而泥线悬挂器的套管挂之间不仅存在悬挂关系，而且泥线悬挂器的套管挂之间不仅存在悬挂关系，而且泥线悬挂器的套管挂之间不仅存在悬挂关系，而且泥线悬挂器的套管挂之间不仅存在悬挂关系，而且两层套管之间的密封在悬挂器处。两层套管之间的密封在悬挂器处。两层套管之间的密封在悬挂器处。两层套管之间的密封在悬挂器处。泥线支撑器与泥线悬挂器区别泥线支撑器与泥线悬挂器区别泥线支撑器与泥线悬挂器区别泥线支撑器与泥线悬挂器区别 海洋钻井工程海洋钻井工程7第二章第二章 海上钻井工艺技术海上钻井工艺技术二、水下井口装置二、水下井口装置1、水下井口装置的使用背景及特点、水下井口装置的使用背景及特点2、水下井口装置的系统组成、水下井口装置的系统组成3、本节重点、本节重点海洋钻井工程海洋钻井工程8第二章第二章 海上钻井工艺技术海上钻井工艺技术1 1、水下井口装置的使用背景及特点、水下井口装置的使用背景及特点、水下井口装置的使用背景及特点、水下井口装置的使用背景及特点 井口装置具有补偿浮动钻井平台随海水运动产生的井口装置具有补偿浮动钻井平台随海水运动产生的井口装置具有补偿浮动钻井平台随海水运动产生的井口装置具有补偿浮动钻井平台随海水运动产生的6 6个自由度的运动。补偿升沉运动的伸缩部件，补偿平移和个自由度的运动。补偿升沉运动的伸缩部件，补偿平移和个自由度的运动。补偿升沉运动的伸缩部件，补偿平移和个自由度的运动。补偿升沉运动的伸缩部件，补偿平移和摇摆运动的弯曲部件（挠性接头或球接头）。摇摆运动的弯曲部件（挠性接头或球接头）。摇摆运动的弯曲部件（挠性接头或球接头）。摇摆运动的弯曲部件（挠性接头或球接头）。伸缩部件和弯曲部件存在密封问题，只能承受低压。伸缩部件和弯曲部件存在密封问题，只能承受低压。伸缩部件和弯曲部件存在密封问题，只能承受低压。伸缩部件和弯曲部件存在密封问题，只能承受低压。防喷器系统必须放置在这些部件的下面，因为防喷器防喷器系统必须放置在这些部件的下面，因为防喷器防喷器系统必须放置在这些部件的下面，因为防喷器防喷器系统必须放置在这些部件的下面，因为防喷器关闭时防喷器以下将是高压。关闭时防喷器以下将是高压。关闭时防喷器以下将是高压。关闭时防喷器以下将是高压。海洋钻井工程海洋钻井工程9固固定定钻钻井井平平台台浮浮式式钻钻井井平平台台水上井口装置水上井口装置水下井口装置水下井口装置升升沉沉平平移移摇摇摆摆海洋钻井工程海洋钻井工程10 水下井口装置通常水下井口装置通常是在地面上预制成三大是在地面上预制成三大组合组合导引系统，防喷导引系统，防喷器系统和隔水管系统器系统和隔水管系统。在海上作业时，用快速在海上作业时，用快速连接器将两个组合连接连接器将两个组合连接起来。起来。水下安装要水下安装要有一套远有一套远程遥控操作系统程遥控操作系统。必要。必要时还要有潜水作业装置时还要有潜水作业装置或水下机器人操作。或水下机器人操作。导导引引系系统统防防喷喷器器系系统统隔隔水水管管系系统统水下井口装置示意图水下井口装置示意图海洋钻井工程海洋钻井工程11(1)导引系统导引系统2、水下井口装置的系统组成、水下井口装置的系统组成(2)防喷器系防喷器系统统(3)隔水管系隔水管系统统海洋钻井工程海洋钻井工程12(1)导引系统导引系统2、水下井口装置的系统组成、水下井口装置的系统组成导引系统包括：导引系统包括：井口盘、导引架、导引绳及其张紧装置。井口盘、导引架、导引绳及其张紧装置。导引系统是整个水下井口装置的基础。导引系统是整个水下井口装置的基础。海洋钻井工程海洋钻井工程13 井口盘是第一个井口盘是第一个被安放在海底的圆饼被安放在海底的圆饼形部件。中心开孔，形部件。中心开孔，孔内有与送入钻具配孔内有与送入钻具配合的合的“J”槽。用于确槽。用于确定井位，并固定水下定井位，并固定水下井口。井口。海洋钻井工程海洋钻井工程14 井口盘上一般有两条临时井口盘上一般有两条临时导引绳。导引绳。在平台上，将井口盘与其在平台上，将井口盘与其送入工具连接，送入工具上接送入工具连接，送入工具上接钻柱，不断接长钻柱就可将井钻柱，不断接长钻柱就可将井口盘下放到海底，倒转钻柱可口盘下放到海底，倒转钻柱可退出送入工具，并起出钻柱。退出送入工具，并起出钻柱。井口盘依靠巨大的重量固定在井口盘依靠巨大的重量固定在海底，这就确定了海底井口的海底，这就确定了海底井口的位置。位置。井口盘及送入工具井口盘及送入工具海洋钻井工程海洋钻井工程15 导引架结构：导引架结构：导引架结构：导引架结构：有四个导有四个导有四个导有四个导引柱，每根柱上有一根永久引柱，每根柱上有一根永久引柱，每根柱上有一根永久引柱，每根柱上有一根永久导引绳。导引绳。导引绳。导引绳。有的导引架上还固定有有的导引架上还固定有有的导引架上还固定有有的导引架上还固定有水下摄影或水下电视系统。水下摄影或水下电视系统。水下摄影或水下电视系统。水下摄影或水下电视系统。导引架固定在导管上，并随导引架固定在导管上，并随导引架固定在导管上，并随导引架固定在导管上，并随导管一起下入。下入时，依导管一起下入。下入时，依导管一起下入。下入时，依导管一起下入。下入时，依靠井口盘上的临时导引绳，靠井口盘上的临时导引绳，靠井口盘上的临时导引绳，靠井口盘上的临时导引绳，准确进入井口盘的内孔，并准确进入井口盘的内孔，并准确进入井口盘的内孔，并准确进入井口盘的内孔，并将导引架坐在井口盘上。然将导引架坐在井口盘上。然将导引架坐在井口盘上。然将导引架坐在井口盘上。然后将井口盘上临时导引绳割后将井口盘上临时导引绳割后将井口盘上临时导引绳割后将井口盘上临时导引绳割断。井口盘和导引架固定后断。井口盘和导引架固定后断。井口盘和导引架固定后断。井口盘和导引架固定后就成为一口井永久组成部分。就成为一口井永久组成部分。就成为一口井永久组成部分。就成为一口井永久组成部分。导引架安装过程导引架安装过程海洋钻井工程海洋钻井工程16 永久导引绳的一端固定在导引永久导引绳的一端固定在导引柱上，另一端固定在平台上。柱上，另一端固定在平台上。由于平台随海水运动有上下升由于平台随海水运动有上下升沉运动，所以导引绳将忽紧忽松。沉运动，所以导引绳将忽紧忽松。松弛时显然起不到导引作用，张力松弛时显然起不到导引作用，张力太大，又有可能将张紧绳拉断。所太大，又有可能将张紧绳拉断。所以需要有恒张力装置来张紧导引绳。以需要有恒张力装置来张紧导引绳。导引绳也是利用气液弹簧原理提供导引绳也是利用气液弹簧原理提供恒张力的。导引绳通过复滑轮系统恒张力的。导引绳通过复滑轮系统缩短气液弹簧的液缸活塞行程。缩短气液弹簧的液缸活塞行程。导引绳张紧系统导引绳张紧系统海洋钻井工程海洋钻井工程17 （2）防喷器系统）防喷器系统 防喷器系统是水下井口装置的核心部分防喷器系统是水下井口装置的核心部分。包括：包括：万能防喷器万能防喷器 剪切闸板防喷器剪切闸板防喷器 半封闸板防喷器半封闸板防喷器 全封闸板防喷器全封闸板防喷器 四通及压井防喷管线四通及压井防喷管线 防喷器控制操作系统等。防喷器控制操作系统等。海洋钻井工程海洋钻井工程18海洋钻井工程海洋钻井工程19 防喷器组一般采防喷器组一般采用用 35 个防喷器，个防喷器，通过连接器与套管连通过连接器与套管连在一起。整个防喷器在一起。整个防喷器组外面有框架，框架组外面有框架，框架的套管套在导向绳的套管套在导向绳 上上.水下井口防喷器组水下井口防喷器组海洋钻井工程海洋钻井工程20防喷器系统各组分部件防喷器系统各组分部件 最顶部是两个万能防最顶部是两个万能防最顶部是两个万能防最顶部是两个万能防喷器喷器喷器喷器(也称为多效能防喷器，也称为多效能防喷器，也称为多效能防喷器，也称为多效能防喷器，或球形防喷器或球形防喷器或球形防喷器或球形防喷器)。优点：优点：优点：优点：万能防喷器可万能防喷器可万能防喷器可万能防喷器可以抱紧任何尺寸的钻柱，以抱紧任何尺寸的钻柱，以抱紧任何尺寸的钻柱，以抱紧任何尺寸的钻柱，可抱紧钻铤，钻杆本体或可抱紧钻铤，钻杆本体或可抱紧钻铤，钻杆本体或可抱紧钻铤，钻杆本体或接头，套管，电缆，钢丝接头，套管，电缆，钢丝接头，套管，电缆，钢丝接头，套管，电缆，钢丝绳，甚至可以全封。绳，甚至可以全封。绳，甚至可以全封。绳，甚至可以全封。缺点：缺点：缺点：缺点：万能防喷器万能防喷器万能防喷器万能防喷器承承承承受压力的能力有限受压力的能力有限受压力的能力有限受压力的能力有限，不能，不能，不能，不能承受很高的压力。所以，承受很高的压力。所以，承受很高的压力。所以，承受很高的压力。所以，万能防喷器仅仅在闸板防万能防喷器仅仅在闸板防万能防喷器仅仅在闸板防万能防喷器仅仅在闸板防喷器不能起作用的时候使喷器不能起作用的时候使喷器不能起作用的时候使喷器不能起作用的时候使用。用。用。用。112344海洋钻井工程海洋钻井工程21防喷器系统各组分部件防喷器系统各组分部件 半封闸板防半封闸板防半封闸板防半封闸板防喷器是防喷器的喷器是防喷器的喷器是防喷器的喷器是防喷器的主要部分主要部分主要部分主要部分。在出现井喷在出现井喷在出现井喷在出现井喷溢流时，它溢流时，它溢流时，它溢流时，它可以可以可以可以抱紧钻杆本体，抱紧钻杆本体，抱紧钻杆本体，抱紧钻杆本体，封闭钻杆外环形封闭钻杆外环形封闭钻杆外环形封闭钻杆外环形空间空间空间空间。通过上下。通过上下。通过上下。通过上下两个半封闸板防两个半封闸板防两个半封闸板防两个半封闸板防喷器的配合，喷器的配合，喷器的配合，喷器的配合，可可可可以在井喷溢流情以在井喷溢流情以在井喷溢流情以在井喷溢流情况下，强行起钻况下，强行起钻况下，强行起钻况下，强行起钻。112344海洋钻井工程海洋钻井工程22防喷器系统各组分部件防喷器系统各组分部件 全封闸全封闸全封闸全封闸板防喷器，板防喷器，板防喷器，板防喷器，是当井内没是当井内没是当井内没是当井内没有钻柱并需有钻柱并需有钻柱并需有钻柱并需要关井时使要关井时使要关井时使要关井时使用。用。用。用。112344海洋钻井工程海洋钻井工程23防喷器系统各组分部件防喷器系统各组分部件剪切闸板防喷器的使用环境：剪切闸板防喷器的使用环境：剪切闸板防喷器的使用环境：剪切闸板防喷器的使用环境：(1)1)在井内有钻柱，遇到在井内有钻柱，遇到在井内有钻柱，遇到在井内有钻柱，遇到台风或其他紧急情况，需要台风或其他紧急情况，需要台风或其他紧急情况，需要台风或其他紧急情况，需要立即撤离平台，又来不及起立即撤离平台，又来不及起立即撤离平台，又来不及起立即撤离平台，又来不及起钻，这时使用剪切闸板迅速钻，这时使用剪切闸板迅速钻，这时使用剪切闸板迅速钻，这时使用剪切闸板迅速将井内钻柱剪断，平台即可将井内钻柱剪断，平台即可将井内钻柱剪断，平台即可将井内钻柱剪断，平台即可撤离。撤离。撤离。撤离。(2)(2)发生井喷事故，井发生井喷事故，井发生井喷事故，井发生井喷事故，井喷流体从钻柱内孔喷出，此喷流体从钻柱内孔喷出，此喷流体从钻柱内孔喷出，此喷流体从钻柱内孔喷出，此时为了紧急控制，使用剪切时为了紧急控制，使用剪切时为了紧急控制，使用剪切时为了紧急控制，使用剪切闸板迅速将钻杆挤扁，封住闸板迅速将钻杆挤扁，封住闸板迅速将钻杆挤扁，封住闸板迅速将钻杆挤扁，封住内孔，制止井喷。内孔，制止井喷。内孔，制止井喷。内孔，制止井喷。112344海洋钻井工程海洋钻井工程24 压井和放压井和放压井和放压井和放喷管线，自四喷管线，自四喷管线，自四喷管线，自四通接出，一直通接出，一直通接出，一直通接出，一直延伸到平台上。延伸到平台上。延伸到平台上。延伸到平台上。压井放喷压井放喷压井放喷压井放喷管线应该具有管线应该具有管线应该具有管线应该具有补偿平台运动补偿平台运动补偿平台运动补偿平台运动的功能，所以的功能，所以的功能，所以的功能，所以要要要要有伸缩管或有伸缩管或有伸缩管或有伸缩管或高压软管高压软管高压软管高压软管部分。部分。部分。部分。112456防喷器系统各组分部件防喷器系统各组分部件海洋钻井工程海洋钻井工程25 为起下方便，在地为起下方便，在地为起下方便，在地为起下方便，在地面上将防喷器系统的各面上将防喷器系统的各面上将防喷器系统的各面上将防喷器系统的各部分组合成一个整体。部分组合成一个整体。部分组合成一个整体。部分组合成一个整体。防喷器框架有四个导向防喷器框架有四个导向防喷器框架有四个导向防喷器框架有四个导向筒，四根永久导向绳分筒，四根永久导向绳分筒，四根永久导向绳分筒，四根永久导向绳分别穿入其中，引导防喷别穿入其中，引导防喷别穿入其中，引导防喷别穿入其中，引导防喷器系统准确地下放并与器系统准确地下放并与器系统准确地下放并与器系统准确地下放并与导引系统上快速连接器导引系统上快速连接器导引系统上快速连接器导引系统上快速连接器连接连接连接连接。防喷器系统防喷器系统海洋钻井工程海洋钻井工程26 防喷器系统的控制操作防喷器系统的控制操作防喷器系统的控制操作防喷器系统的控制操作通常是用电力、气动和通常是用电力、气动和通常是用电力、气动和通常是用电力、气动和液压系统组成液压系统组成液压系统组成液压系统组成。液压管线汇集起来形成。液压管线汇集起来形成。液压管线汇集起来形成。液压管线汇集起来形成“管束管束管束管束”，捆绑在防喷器框架上，引向平台的软管绞车上。液捆绑在防喷器框架上，引向平台的软管绞车上。液捆绑在防喷器框架上，引向平台的软管绞车上。液捆绑在防喷器框架上，引向平台的软管绞车上。液压能量由平台上的储能器提供。平台上的控制部分，压能量由平台上的储能器提供。平台上的控制部分，压能量由平台上的储能器提供。平台上的控制部分，压能量由平台上的储能器提供。平台上的控制部分，一般有电动和气动控制系统。电动控制简单、迅速，一般有电动和气动控制系统。电动控制简单、迅速，一般有电动和气动控制系统。电动控制简单、迅速，一般有电动和气动控制系统。电动控制简单、迅速，所以一般情况下尽可能使用电动控制。在发生井喷所以一般情况下尽可能使用电动控制。在发生井喷所以一般情况下尽可能使用电动控制。在发生井喷所以一般情况下尽可能使用电动控制。在发生井喷的情况下，不允许使用电的时候，就要使用气动控的情况下，不允许使用电的时候，就要使用气动控的情况下，不允许使用电的时候，就要使用气动控的情况下，不允许使用电的时候，就要使用气动控制系统。制系统。制系统。制系统。海洋钻井工程海洋钻井工程27 （3 3）隔水管系统）隔水管系统）隔水管系统）隔水管系统 隔水管系统处在防喷器系统的上面。隔水管系统处在防喷器系统的上面。隔水管系统处在防喷器系统的上面。隔水管系统处在防喷器系统的上面。1)1)主要作用：主要作用：主要作用：主要作用：引导钻具入井，隔绝海水，形成泥浆循环的回路。引导钻具入井，隔绝海水，形成泥浆循环的回路。引导钻具入井，隔绝海水，形成泥浆循环的回路。引导钻具入井，隔绝海水，形成泥浆循环的回路。隔水管系统还要承受浮动平台的升沉和平移运动。隔水管系统还要承受浮动平台的升沉和平移运动。隔水管系统还要承受浮动平台的升沉和平移运动。隔水管系统还要承受浮动平台的升沉和平移运动。2)2)隔水管系统包括：隔水管系统包括：隔水管系统包括：隔水管系统包括：伸缩隔水管，隔水管，弯曲接头，张紧装置等。伸缩隔水管，隔水管，弯曲接头，张紧装置等。伸缩隔水管，隔水管，弯曲接头，张紧装置等。伸缩隔水管，隔水管，弯曲接头，张紧装置等。海洋钻井工程海洋钻井工程28 伸缩隔水管：伸缩隔水管：伸缩隔水管：伸缩隔水管：处在井口装置的最处在井口装置的最处在井口装置的最处在井口装置的最顶端，由内管和外管组顶端，由内管和外管组顶端，由内管和外管组顶端，由内管和外管组成。内管可在外管内轴成。内管可在外管内轴成。内管可在外管内轴成。内管可在外管内轴向滑动，从而补偿钻井向滑动，从而补偿钻井向滑动，从而补偿钻井向滑动，从而补偿钻井平台的升沉运动。平台的升沉运动。平台的升沉运动。平台的升沉运动。一般一般长约长约 15 16m。伸缩行。伸缩行程程10m。根据我国沿海。根据我国沿海的潮差及波高情况，行的潮差及波高情况，行程以长程以长 14m 为宜。为宜。海洋钻井工程海洋钻井工程29 隔水管：隔水管：隔水管系统的主体，使用隔水管系统的主体，使用16-24英寸直英寸直径的钢管做成，单根长度一般为径的钢管做成，单根长度一般为15-16米，米，两端有公母接头。单根之间依靠公母接头两端有公母接头。单根之间依靠公母接头配合连接，连接时只要将母接头套入公接配合连接，连接时只要将母接头套入公接头并下压，公接头上的钢圈即可进入母接头并下压，公接头上的钢圈即可进入母接头的槽内并互相锁紧。头的槽内并互相锁紧。海洋钻井工程海洋钻井工程30 隔隔隔隔水水水水管管管管的的的的长长长长度度度度取取取取决决决决于于于于海海海海水水水水的的的的深深深深度度度度。显显显显然然然然在在在在海海海海水水水水很很很很深深深深的的的的情情情情况况况况下下下下，隔隔隔隔水水水水管管管管系系系系统统统统的的的的重重重重量量量量将将将将很很很很大大大大。在在在在自自自自重重重重作作作作用用用用下下下下，隔隔隔隔水水水水管管管管可可可可能能能能被被被被压压压压弯弯弯弯；另另另另外外外外，隔隔隔隔水水水水管管管管在在在在海海海海水水水水中中中中受受受受到到到到海海海海水水水水运运运运动动动动的的的的作作作作用用用用，要要要要承承承承受受受受很很很很大大大大的的的的横横横横向向向向力力力力，也也也也会会会会使使使使隔隔隔隔水水水水管管管管弯弯弯弯曲曲曲曲。所所所所以以以以隔隔隔隔水水水水管管管管系系系系统统统统需需需需要要要要张张张张紧紧紧紧。隔隔隔隔水水水水管管管管系系系系统统统统的的的的张张张张紧紧紧紧装装装装置置置置，原原原原理理理理上上上上与与与与导导导导引引引引绳绳绳绳的张紧相同，但需要的张紧力更大。的张紧相同，但需要的张紧力更大。的张紧相同，但需要的张紧力更大。的张紧相同，但需要的张紧力更大。海洋钻井工程海洋钻井工程31 一一般般当当工工作作水水深深超超过过 3l m 时时，应应有有张张紧紧器器使使其其承承受受拉拉力力，还还可可以以在在管管外外加加浮浮室室以以增增加加浮浮力力。对对于于工工作作水水深深超超过过 250m 的的隔隔水水管管柱柱必必须须另另外外进进行行设设计计。一一般般隔隔水水管管的的临临界压弯长度可按下式计算：界压弯长度可按下式计算：海洋钻井工程海洋钻井工程32 海海海海水水水水越越越越深深深深，隔隔隔隔水水水水管管管管越越越越重重重重，则则则则需需需需要要要要的的的的张张张张紧紧紧紧力力力力越越越越大大大大。此此此此张张张张紧紧紧紧力力力力最最最最终终终终要要要要施施施施加加加加到到到到浮浮浮浮动动动动钻钻钻钻井井井井平平平平台台台台上上上上，增增增增大大大大平平平平台台台台的的的的吃吃吃吃水水水水量量量量。为为为为了了了了减减减减小小小小张张张张紧紧紧紧力力力力，可可可可在在在在隔隔隔隔水水水水管管管管管管管管外外外外面面面面贴贴贴贴上上上上一一一一层层层层厚厚厚厚厚厚厚厚的的的的泡泡泡泡沫沫沫沫塑塑塑塑料料料料，或或或或隔隔隔隔水水水水管管管管外外外外系系系系以以以以铝铝铝铝制制制制浮浮浮浮筒筒筒筒（筒筒筒筒内内内内充充充充以以以以高高高高压压压压气气气气体体体体），以以以以便便便便增增增增大大大大在在在在海水中的浮力，减轻隔水管系统的重量。海水中的浮力，减轻隔水管系统的重量。海水中的浮力，减轻隔水管系统的重量。海水中的浮力，减轻隔水管系统的重量。海洋钻井工程海洋钻井工程33 弯曲接头：弯曲接头：弯曲接头：弯曲接头：挠性接头，挠性接头，挠性接头，挠性接头，球接头球接头球接头球接头。弯曲接头处在隔水管系统的。弯曲接头处在隔水管系统的。弯曲接头处在隔水管系统的。弯曲接头处在隔水管系统的最下端。最下端。最下端。最下端。弯曲接头的作用弯曲接头的作用弯曲接头的作用弯曲接头的作用 补偿钻井平台的平移和摇摆运补偿钻井平台的平移和摇摆运补偿钻井平台的平移和摇摆运补偿钻井平台的平移和摇摆运动。动。动。动。海洋钻井工程海洋钻井工程34 此此接接头头装装在在隔隔水水管管柱柱的的下下部部，允允许许弯弯成成一一定定角角度度，以以使使隔隔水水管管适适应应浮浮动动钻钻井井平平台台或或船船的的摇摇摆摆、平平移等运动。目前常用的有以下几种结构形式：移等运动。目前常用的有以下几种结构形式：球形挠性接头球形挠性接头l）压力平衡式球形挠性接头）压力平衡式球形挠性接头 海洋钻井工程海洋钻井工程35 通通过过球球的的转转动动来来适适应应浮浮船船的的转转动动。一一般般允允许许转转动动的的角角度度是是10度度 ，许许用用载载荷荷是是 370t，可可与与直直径径 406.4 609.6mm 直直径径的的隔隔水水管管配配合合使使用用。压压力力平平衡衡式式就就是是用用海海水水压压力力或或泥泥浆浆压压力力来来平平衡衡球球接接触触面面处处所所承承受受的的向向下下压压力力或或向向上上拉拉力力。海海水水或或泥泥浆浆进进人人液液缸缸推推动动活活塞塞、加加压压油油液液，送送入入球球接接触触面面处处，既既可可实实现现平衡，还可进行润滑。平衡，还可进行润滑。海洋钻井工程海洋钻井工程36 2）多球式挠性接头）多球式挠性接头 也也是是采采用用压压力力平平衡衡原原理理只只是是将将单单球球改改成成三三个个球球。整整个个接接头头分分成成三三段段，每每段段一一个个球球，允允许许转转动动角角度度为为3度度，相相对对于于钻钻杆杆的的曲曲率率半半径径约约11m。由由于于采采用多球，大大降低了每个球体的磨损。用多球，大大降低了每个球体的磨损。海洋钻井工程海洋钻井工程37 上上下下各各有有一一个个轴轴承承及及转转环环。隔隔水水管管柱柱的的拉拉力力通通过过上上转转环环，由由上上轴轴承承承承受受，压压力力由由下下轴轴承承承承受受，中中间间为为球球体体。泥泥浆浆压压力力通通过过球球体体可可部部分分导导给给转转环环。球球体体本本身身不不承承受受轴轴向向载载荷荷，只只起起封封严严泥泥浆浆作作用用。此此种种挠挠性性接接头头许许用用载载荷荷可可达达560t。专专门门用用于于工工作作水水深深达达 1800m 的的深深水水中中，允允许许转转动动角角度度10度度。3）万能挠性接头）万能挠性接头海洋钻井工程海洋钻井工程38 （4 4）快速连接器）快速连接器）快速连接器）快速连接器 快快快快速速速速连连连连接接接接器器器器是是是是连连连连接接接接水水水水下下下下井井井井口口口口装装装装置置置置各各各各大大大大系系系系统统统统之之之之间间间间的的的的重重重重要要要要工工工工具具具具。由由由由于于于于这这这这种种种种连连连连接接接接是是是是在在在在水水水水下下下下，距距距距离离离离遥遥遥遥远远远远，所所所所以以以以要要要要求求求求结结结结构构构构简简简简单单单单，动动动动作作作作迅迅迅迅速速速速，连连连连接接接接可可可可靠靠靠靠。如如如如图图图图所所所所示示示示为为为为液液液液压压压压卡卡卡卡块块块块式式式式连连连连接接接接器器器器，由由由由卡卡卡卡块块块块、卡卡卡卡爪爪爪爪及及及及液液液液压压压压缸缸缸缸、活活活活塞塞塞塞等等等等组组组组成成成成。卡卡卡卡块块块块与与与与液液液液缸缸缸缸活活活活塞塞塞塞连连连连为为为为一一一一起起起起，活活活活塞塞塞塞上上上上下下下下运运运运动动动动则则则则卡卡卡卡块块块块也也也也上上上上下下下下运运运运动动动动。卡卡卡卡块块块块向向向向下下下下则则则则推动卡爪抱紧下连接件。推动卡爪抱紧下连接件。推动卡爪抱紧下连接件。推动卡爪抱紧下连接件。海洋钻井工程海洋钻井工程39 一一般般均均用用液液压压张张紧紧器器，装装在在钻钻台台腿腿上上。有有导导向向绳绳张张紧紧器器及及隔隔水水管管张张紧紧器器两两种种，分分别别用用以以张张紧紧导导向向绳绳及及隔隔水水管管。利利用用高高压压气气液液储储能能器器的的液液压压推推动动活活塞塞，随随平平台台的的升升沉沉而而放放长长或或收收短短钢钢丝丝绳绳，以以保保持持导导向向绳绳及及隔隔水水管管的的张张力力恒恒定定。以以下下二二图图分分别别为为导导向向绳绳张张紧紧器器及及隔隔水水管管张张紧紧器器的布置图。的布置图。张紧器张紧器海洋钻井工程海洋钻井工程40海洋钻井工程海洋钻井工程41第二节第二节 海洋钻井过程升沉补偿装置海洋钻井过程升沉补偿装置一、钻柱升沉运动的补偿措施一、钻柱升沉运动的补偿措施 这种办法是在这种办法是在钻柱的钻铤上方钻柱的钻铤上方加一根可伸缩的钻杆。加一根可伸缩的钻杆。伸缩钻杆由内、外管组成，沿轴向可作相对运动，行程一伸缩钻杆由内、外管组成，沿轴向可作相对运动，行程一般为般为 2m。当平台上下升沉运动时，伸缩钻杆的内管随伸。当平台上下升沉运动时，伸缩钻杆的内管随伸缩钻杆以上的钻柱作轴向运动，而与伸缩钻杆外管相连的缩钻杆以上的钻柱作轴向运动，而与伸缩钻杆外管相连的钻艇则基本不作升沉运动因而可保持钻压恒定，同时还钻艇则基本不作升沉运动因而可保持钻压恒定，同时还可避免平台上升时提起钻艇，平台下沉时压弯钻柱。可避免平台上升时提起钻艇，平台下沉时压弯钻柱。1、增加伸缩钻杆、增加伸缩钻杆海洋钻井工程海洋钻井工程42（1）钻压不能调节）钻压不能调节 增增加加伸伸缩缩钻钻杆杆后后，钻钻压压大大小小取取决决于于伸伸缩缩钻钻杆杆以以下下的的钻钻铤铤部分重量。因而不能随岩层的变化调节钻压。部分重量。因而不能随岩层的变化调节钻压。（2）承载条件恶劣）承载条件恶劣 伸伸缩缩钻钻杆杆既既承承受受泥泥浆浆的的高高压压，传传递递钻钻柱柱的的扭扭矩矩；又又承承受受因因内外管周期性轴向运动所引起的交变载荷，承载条件十分恶劣。内外管周期性轴向运动所引起的交变载荷，承载条件十分恶劣。（3）不利于特殊作业）不利于特殊作业 当当不不压压井井钻钻井井时时关关防防喷喷器器后后，由由于于伸伸缩缩钻钻杆杆以以上上的的钻钻柱柱随随船船体体升升沉沉做做周周期期性性上上下下运运动动，使使防防喷喷器器的的芯芯子子反反复复摩摩擦擦，对对于作业不利。于作业不利。伸缩钻杆存在的问题伸缩钻杆存在的问题 海洋钻井工程海洋钻井工程432、增设升沉补偿装置、增设升沉补偿装置海洋钻井工程海洋钻井工程44 升升沉沉补补偿偿装装置置一一般般采采用用液液压压传传动动。如如在在游游动动滑滑车车与与大大钩钩间间装装设设双双液液缸缸，缸缸体体与与游游动动滑滑车车相相连连。当当平平台台升升沉沉时时，游游动动滑滑车车带带动动液液缸缸的的缸缸体体作作周周期期性性上上下下运运动动；而而活活塞塞与与大大钩钩则则基基本本保保持持不不动动。这这时时、整整个个钻钻柱柱的的重重量量由由活活塞塞下下面面的的液液压压所所支支承承。液液体体压压力力可可保保持持恒恒定定，也也可可根根据据需要调节，以控制钻柱的拉力，随时调节井底钻压。需要调节，以控制钻柱的拉力，随时调节井底钻压。海洋钻井工程海洋钻井工程45二、升沉补偿装置的结构类型与工作原理二、升沉补偿装置的结构类型与工作原理（1）结构结构 l）液缸液缸 两个液缸用上框架与游动滑车相连，随平台升沉而上两个液缸用上框架与游动滑车相连，随平台升沉而上下运动。下运动。2）活塞活塞 两个液缸中的活塞通过活塞杆与固定在大钩上的下框两个液缸中的活塞通过活塞杆与固定在大钩上的下框架连接，大钩载荷由架连接，大钩载荷由 活塞下面的液压所支承。活塞下面的液压所支承。1、游动滑车与大钩间装设的升沉补偿装置游动滑车与大钩间装设的升沉补偿装置海洋钻井工程海洋钻井工程463）储能器）储能器 储储能能器器与与液液缸缸相相通通。储储能能器器中中有有活活塞塞，其其下下端端的的液液体体通通过过软软管管与与液液缸缸相相通通；其其上上端端的的气气体体通通过过管管线线与与储储气气罐罐相相通通。这这样样，液液缸缸中中液液体体压压力力由由储储能能器器中中气气体体压压力力所所决决定定。调节气体压力即可以改变液体压力。调节气体压力即可以改变液体压力。4）锁紧装置）锁紧装置 用用以以将将上上下下两两个个框框架架锁锁紧紧成成一一体体，从从而而使使游游动动滑滑车车与与大钩连接在一起，进行起下钻工作。大钩连接在一起，进行起下钻工作。海洋钻井工程海洋钻井工程47（2）工作原理）工作原理 1）正常钻井时：大钩悬挂的钻柱总重量）正常钻井时：大钩悬挂的钻柱总重量 Q，井底钻压，井底钻压W和补偿装置的液缸中的液压和补偿装置的液缸中的液压 PL 间的平衡关系式如下：间的平衡关系式如下：将将 Q q L 代入式（代入式（l 一一 I）中，则可得）中，则可得 式中式中 q每米钻柱的重量，每米钻柱的重量，N/m;L钻柱的全长，钻柱的全长，m;Ap补偿装置的液缸中的活塞面积，补偿装置的液缸中的活塞面积，m2 海洋钻井工程海洋钻井工程48上式说明：上式说明：（1）为为了了保保持持钻钻压压，只只要要保保持持液液缸缸中中的的液液体体压压力力 PL为为一一定定位位值值即即可可；而而为为了了调调节节钻钻压压，只只要要调节储能器中进气压力即可。调节储能器中进气压力即可。（2）为为了了实实现现自自动动送送进进，只只要要调调节节液液缸缸中中液液体体压压力力 PL，使使2PLAp 略略小小于于整整个个钻钻柱柱的的悬悬重重，并并使使液液缸缸中中活活塞塞行行程程大大于于升升沉沉位位移即可。移即可。海洋钻井工程海洋钻井工程492、天车上装设的升沉补偿装置、天车上装设的升沉补偿装置（1）结构结构（1）浮动天车浮动天车（2）主气缸主气缸 它它是是支支持持浮浮动动天天车车用用的的，相相当于大型弹簧，共四个。当于大型弹簧，共四个。（3）液缸液缸 共两个。共两个。（4）储能器）储能器 它它安安装装在在井井架架上上，有有管管路路与与四四个个主主气气缸缸相相通通，用用以以调调节节主主气气缸中的气体压力。缸中的气体压力。海洋钻井工程海洋钻井工程50（2）工作原理）工作原理 l）补补偿偿升升沉沉由由浮浮动动天天车车来来实实现现补补偿偿 当当浮浮动动平平台台上上升升或或下下降降时时井井架架沿沿轨轨道道上上下下运运动动，主主气气缸缸中中气气体体压压缩缩或或膨膨胀胀，相相当当于于一一个个大大弹弹簧簧，而而天天车车及及大大钩钩基基本本保保持持不不动动，于于是是升沉运动得以补偿。升沉运动得以补偿。2）控控制制钻钻压压 司司钻钻利利用用甲甲板板上上的的调调压压阀阀，控控制制自自空空气气罐罐至主气缸系统的空气压力，使井底钻压调至合适值至主气缸系统的空气压力，使井底钻压调至合适值 3）自自动动送送进进 正正常常钻钻井井时时，将将气气缸缸中中气气压压调调节节到到略略低低于于大大钩钩上上载载荷荷，于于是是，浮浮动动天天车车在在大大钩钩载载荷荷带带动动下下，沿沿轨轨道道下下行行，实实现现自自动动进进尺尺。当当浮浮动动天天车车下下行行至至最最低低点点时时，司钻即放松绞车滚筒上钢趁绳使浮动天车上行司钻即放松绞车滚筒上钢趁绳使浮动天车上行至最高点，然后再继续自动进尺。至最高点，然后再继续自动进尺。海洋钻井工程海洋钻井工程514）防防止止事事故故 当当大大钩钩载载荷荷突突然然减减少少或或主主气气缸缸严严重重漏漏气气时时，可可借借助助液液缸缸支支持持着着钻钻柱柱重重量量，并并使使其其减减速速，以以防防止止事事故故，保证安全。保证安全。5）绳绳索索作作业业 绳绳索索作作业业时时，可可另另加加一一根根传传感感绳绳，使使其其一一端端固固定定在在隔隔水水导导管管上上，另另一一端端自自井井架架外外边边引引至至浮浮动动天天车车上上，经经滑滑轮轮后后，再再连连到到钻钻台台的的滚滚筒筒上上。这这样样，传传感感绳绳随随钻钻台台运运动动而而放放松松或或缠缠紧紧。浮浮动动天天车车在在恒恒定定气气压压下下随随之之相相应应地地补补偿偿运动，即可实现绳索作业时的升沉补偿。运动，即可实现绳索作业时的升沉补偿。6）起起下下钻钻作作业业 起起下下钻钻时时，用用锁锁紧紧装装置置将将浮浮动动天天车车锁锁住住，使浮动天车不随起下钻柱而上下滑行。使浮动天车不随起下钻柱而上下滑行。海洋钻井工程海洋钻井工程523、死绳上装设的升沉补偿装置、死绳上装设的升沉补偿装置（1）结构结构 1）定滑轮组）定滑轮组 2）动滑轮组）动滑轮组 3）液缸）液缸 4）高压储能器）高压储能器 5）低压储能器）低压储能器 6）控制台）控制台 海洋钻井工程海洋钻井工程53（2）工作原理）工作原理 借借助助调调节节储储能能器器中中气气压压来来改改变变死死绳绳拉拉力力。再再通通过过死死绳绳上上拉拉力力的的改改变变来来调调节节及及保保持持井井底底钻钻压压。此此外外，还还可可通通过过液液压压推推动动活活塞塞移移动动来来调调节节钢丝绳的有效长度。钢丝绳的有效长度。海洋钻井工程海洋钻井工程54 综合上述，死绳上装设的升沉补偿装置，由于需装综合上述，死绳上装设的升沉补偿装置，由于需装综合上述，死绳上装设的升沉补偿装置，由于需装综合上述，死绳上装设的升沉补偿装置，由于需装设传感信号和传令等电控制系统，结构比较复杂，所以设传感信号和传令等电控制系统，结构比较复杂，所以设传感信号和传令等电控制系统，结构比较复杂，所以设传感信号和传令等电控制系统，结构比较复杂，所以应用较少。天车上装设的升沉补偿装置虽然占用甲板面应用较少。天车上装设的升沉补偿装置虽然占用甲板面应用较少。天车上装设的升沉补偿装置虽然占用甲板面应用较少。天车上装设的升沉补偿装置虽然占用甲板面积小，而且管线短，密封少，不需用高压胶管，有不少积小，而且管线短，密封少，不需用高压胶管，有不少积小，而且管线短，密封少，不需用高压胶管，有不少积小，而且管线短，密封少，不需用高压胶管，有不少长处，但因需特制大尺寸井架及天车，故应用也不广泛。长处，但因需特制大尺寸井架及天车，故应用也不广泛。长处，但因需特制大尺寸井架及天车，故应用也不广泛。长处，但因需特制大尺寸井架及天车，故应用也不广泛。目前应用较多的是目前应用较多的是目前应用较多的是目前应用较多的是在游动滑车与大钩在游动滑车与大钩在游动滑车与大钩在游动滑车与大钩间装设的升沉间装设的升沉间装设的升沉间装设的升沉补偿装置，它不需要特制井架及天车，游动滑车及大钩补偿装置，它不需要特制井架及天车，游动滑车及大钩补偿装置，它不需要特制井架及天车，游动滑车及大钩补偿装置，它不需要特制井架及天车，游动滑车及大钩也是通用的。但其缺点是液缸密封多，液压油漏失问题也是通用的。但其缺点是液缸密封多，液压油漏失问题也是通用的。但其缺点是液缸密封多，液压油漏失问题也是通用的。但其缺点是液缸密封多，液压油漏失问题严重，管路长，摩擦损失大等，还有待进一步改进。严重，管路长，摩擦损失大等，还有待进一步改进。严重，管路长，摩擦损失大等，还有待进一步改进。严重，管路长，摩擦损失大等，还有待进一步改进。海洋钻井工程海洋钻井工程55第三节第三节 海上钻井设备的特殊问题海上钻井设备的特殊问题v一、保持定位一、保持定位问题 （1）锚泊定位）锚泊定位（2）动力定位。）动力定位。v二、升沉二、升沉运运动补偿问题 在海上进行浮动钻井在海上进行浮动钻井 时，钻井船除时，钻井船除 前后左右发生摇摆前后左右发生摇摆外，还将产生上下升沉运动，导致井架及大钩外，还将产生上下升沉运动，导致井架及大钩 悬吊着的整悬吊着的整个钻柱周期性地上下运动。不利个钻柱周期性地上下运动。不利 于于 钻进因此，必须解决钻进因此，必须解决钻柱上下运动的补偿问题。钻柱上下运动的补偿问题。海洋钻井工程海洋钻井工程56 海海上上钻钻井井采采用用水水下下井井口口时时，井井口口在在海海底底，需需要要在在海海底底井井口口与与水水 上上 甲甲板板间间装装设设套套隔隔绝绝海海水水、适适应应摇摇摆摆、控控制制井井口口的装置，这套装置统称为钻井用水下井口设备。的装置，这套装置统称为钻井用水下井口设备。v三、装三、装设钻井用水下井口井用水下井口设备问题 海海洋洋钻钻井井设设备备处处于于海海上上腐腐蚀蚀性性强强的的大大气气中中，还还有有一一部部分分构构件件浸浸人人海海水水中中，由由于于海海水水对对它它产产生生强强烈烈电电化化学学和和化学腐蚀，因此浸入海水中的构件的寿命显著降低。化学腐蚀，因此浸入海水中的构件的寿命显著降低。v四、防止海水腐四、防止海水腐蚀问题海洋钻井工程海洋钻井工程57我国常用的耐海水腐蚀的金属材料是：我国常用的耐海水腐蚀的金属材料是：（1 1）高合金钢）高合金钢 （2 2）低合金钢）低合金钢 （3 3）复合合金钢）复合合金钢目前主要防腐措施有：目前主要防腐措施有：1 选择耐腐蚀的材料选择耐腐蚀的材料2 设计合理的结构设计合理的结构 如如将将外外形形设设计计成成流流线线形形，易易腐腐蚀蚀处处适适当当加加厚厚；尽尽量量采采用用等等强强度度设设计计；采采用用不不同同材材料料的的铆铆接接件件及及焊焊接接件件，以以消消除除有有害害的的阴阴极极接接触触等。等。海洋钻井工程海洋钻井工程58 （1 1）外加金属镀层的保护层。）外加金属镀层的保护层。（2 2）外加非金属涂层作为保护层。）外加非金属涂层作为保护层。（3 3）电化学防腐。常用阴极保护法。）电化学防腐。常用阴极保护法。3 采用先进的防腐工艺采用先进的防腐工艺我国常用的防腐工艺是：我国常用的防腐工艺是：海海洋洋钻钻井井装装备备与与结结构构承承受受严严重重的的波波浪浪力力，风风力力、海海流流力力和和冰冰力力等等海海洋洋环环境境载载荷荷的的作作用用，因因此此在在强强度度设设计，设备选择，估算寿命时，均需考虑这些承载特点。计，设备选择，估算寿命时，均需考虑这些承载特点。v五、抵抗海洋五、抵抗海洋环境境载荷荷问题海洋钻井工程海洋钻井工程59三、浮动平台定位三、浮动平台定位 1 1、“定位定位定位定位”的含义的含义的含义的含义 浮动平台航行定位。浮动平台航行定位。浮动平台航行定位。浮动平台航行定位。浮动平台钻井定位。浮动平台钻井定位。浮动平台钻井定位。浮动平台钻井定位。浮动平台漂移定位浮动平台漂移定位浮动平台漂移定位浮动平台漂移定位 前两种是导航定位，后一种是防止平台漂移采取的前两种是导航定位，后一种是防止平台漂移采取的方法是锚泊定位或自动动力定位。方法是锚泊定位或自动动力定位。海洋钻井工程海洋钻井工程60 2 2、漂移率、漂移率、漂移率、漂移率 漂移率：是指平台横向漂移量漂移率：是指平台横向漂移量漂移率：是指平台横向漂移量漂移率：是指平台横向漂移量A A与平台所在位置的水深与平台所在位置的水深与平台所在位置的水深与平台所在位置的水深h h的比的比的比的比值，以值，以值，以值，以 表示。即表示。即表示。即表示。即=A/=A/h h。3 3、对平台定位的要求、对平台定位的要求、对平台定位的要求、对平台定位的要求 在工作期间，必须做到在工作期间，必须做到5，最好做到，最好做到10%时，钻井平台必须与隔水管、井口装置脱开，处时，钻井平台必须与隔水管、井口装置脱开，处在撤离状态在撤离状态。4 4、浮动平台的定位方法、浮动平台的定位方法、浮动平台的定位方法、浮动平台的定位方法 浮动平台定位的方法有两种：锚泊定位，自动动力浮动平台定位的方法有两种：锚泊定位，自动动力 定位定位。海洋钻井工程海洋钻井工程615 5、锚泊定位系统、锚泊定位系统、锚泊定位系统、锚泊定位系统 （1）扩展锚系扩展锚系扩展锚系扩展锚系 定义：定义：定义：定义：海上钻井平台必须采用海上钻井平台必须采用多根锚缆多根锚缆多根锚缆多根锚缆不同不同方向扩展方向扩展进行系泊进行系泊进行系泊进行系泊。这种系泊方法。这种系泊方法称作扩展锚系称作扩展锚系称作扩展锚系称作扩展锚系。类型：类型：类型：类型：常见的扩展锚系型式：常见的扩展锚系型式：八点锚系、九八点锚系、九八点锚系、九八点锚系、九点锚系、十点锚系点锚系、十点锚系点锚系、十点锚系点锚系、十点锚系。锚系型式选择：根据风浪荷载的方向、大小及锚系型式选择：根据风浪荷载的方向、大小及锚系型式选择：根据风浪荷载的方向、大小及锚系型式选择：根据风浪荷载的方向、大小及出现的频率和平台形状出现的频率和平台形状出现的频率和平台形状出现的频率和平台形状。海洋钻井工程海洋钻井工程62 所有锚系锚缆分布相对于平台纵轴是对称的。所有锚系锚缆分布相对于平台纵轴是对称的。平台对来自平台对来自平台对来自平台对来自船头方向的风浪抵抗能力较强船头方向的风浪抵抗能力较强船头方向的风浪抵抗能力较强船头方向的风浪抵抗能力较强。对来自两侧方向的风浪的抵抗。对来自两侧方向的风浪的抵抗能力较弱，而且平台两侧的挡风面积也较大，所以能力较弱，而且平台两侧的挡风面积也较大，所以两侧要布置两侧要布置两侧要布置两侧要布置较大的锚系拉力较大的锚系拉力较大的锚系拉力较大的锚系拉力。还有一种扩展锚系，还有一种扩展锚系，用锚缆作锚索用锚缆作锚索用锚缆作锚索用锚缆作锚索，所有锚缆都集中缠绕，所有锚缆都集中缠绕在井口的专用转盘上，称为旋转锚系。钻井平台可以旋转而不在井口的专用转盘上，称为旋转锚系。钻井平台可以旋转而不影响锚索。这样钻井平台就可以随时旋转到使船头始终对准风影响锚索。这样钻井平台就可以随时旋转到使船头始终对准风向或有利的海况方向。向或有利的海况方向。海洋钻井工程海洋钻井工程63 6 6、动力定位系统、动力定位系统、动力定位系统、动力定位系统 （1 1 1 1）定义：）定义：）定义：）定义：动力定位系统是依靠平台上的动力系统抵抗外力的动力定位系统是依靠平台上的动力系统抵抗外力的影响，自动地保持平台在海上的位置。影响，自动地保持平台在海上的位置。初期动力定位做法是人工观察或雷达监测平台位移，初期动力定位做法是人工观察或雷达监测平台位移，人工手动操作推进器。现已发展为从测量位移到操作推人工手动操作推进器。现已发展为从测量位移到操作推进器，实现完全自动化。进器，实现完全自动化。现在动力定位系统不仅用在钻现在动力定位系统不仅用在钻现在动力定位系统不仅用在钻现在动力定位系统不仅用在钻井平台定位，而且用到其它海上作业船的定位井平台定位，而且用到其它海上作业船的定位井平台定位，而且用到其它海上作业船的定位井平台定位，而且用到其它海上作业船的定位。海洋钻井工程海洋钻井工程64 （2 2）组成）组成）组成）组成 动力定位系统由三部分组成：动力定位系统由三部分组成：位置测量系统，计算机控制系统，推进器系统位置测量系统，计算机控制系统，推进器系统位置测量系统，计算机控制系统，推进器系统位置测量系统，计算机控制系统，推进器系统。位置测量系统的作用，是测量平台相对于海底井口的位置位置测量系统的作用，是测量平台相对于海底井口的位置变化；变化；计算机系统根据测量的位置变化，计算并确定推进器的工计算机系统根据测量的位置变化，计算并确定推进器的工作方案，并发出控制指令；作方案，并发出控制指令；推进器系统的任务是依照计算机的指令推动平台回到原始推进器系统的任务是依照计算机的指令推动平台回到原始位置。位置。海洋钻井工程海洋钻井工程