钻机模块介绍

海洋模块钻机设计之系统与设备2海洋模块钻机介绍一、钻井方法的介绍顿钻钻井法（或冲击钻井法）旋转钻井法（1）转盘旋转钻井法（2）井下动力钻具旋进钻井法（钻井液驱动）a.涡轮钻具钻井b.螺杆钻具钻井（容积式井下动力钻具）（3）顶驱旋转钻井法（不用转盘和方钻杆）顶驱钻井系统是一套安装于井架内部空间、由游车悬持的顶部驱动钻井装置。常规水龙头与钻井马达相结合，并配备一种结构新颖的钻杆上卸扣装置（Pipehander），从井架空间上部直接旋转钻柱，并沿井架内专用导轨向下松劲，可完成旋转钻井、倒划眼、循环钻井液、接钻杆（单根、立根）、下套管和上卸管柱丝扣等各种钻井操作。试验研究中的新钻井方法熔化及气化法、热裂胀法、化学反应法和机械诱导应力法、激光钻井3海洋模块钻机介绍二、常规钻井技术及新技术喷射式钻井采用喷射式钻头，钻井液通过具有特殊形状和结构的小尺寸喷嘴，形成高速射流，射向井底，充分利用高速射流的水力作用，破碎岩石、清除岩屑，和机械破碎相结合，以提高机械钻速和钻头进尺；平衡压力钻井平衡钻井：钻井过程中保持井内钻井液动压力与地层孔隙压力相等；常规定向钻井常规定向钻井是水平井、大位移井、多支侧钻井技术的基础；4海洋模块钻机介绍钻井新技术（1）欠平衡钻井技术钻进过程中保持钻井液柱静压头施加的井底压强地与井孔的地层压强，容许地层流体进入井内，循环出井，并在地面上得到处理和控制。（2）深井、超深井钻机技术（3）水平井技术（4）小井眼钻井技术（5）连续柔管钻井技术目前海上常采用：顶部驱动旋转钻井法+平衡钻井技术5海洋模块钻机介绍三、钻井工艺过程1、井身结构(WellStructure)与钻具组合(BottomHoleAssembly)（1）井身结构：下入井中的套管层数、尺寸、规格和长度以及各层套管相应的钻头直径。①导管(Conductor)：防止地表土层垮塌，引导钻头入井，并导引上返的钻井液流入净化系统。通常下入的深度为30~50m。②表层套管(SurfaceString)：加固上部疏松岩层的井壁，封住淡水砂层、砾石层或浅气层；安装井控设备并支撑后下入的技术套管重量。一般深度为100m，最深可达300~400m。③技术套管(IntermediateString/ProtectionString)：位于表层套管以内的套管，为了隔绝上部的高压油、气、水层或漏失层及坍塌层。深井、超深井及地质情况复杂时，需下若干层技术套管。④油层套管(ProductionString)：下入井内的最后一层套管，形成坚固的井筒，使生产的油或气由井底沿这层套管流至井口。6海洋模块钻机介绍在各层套管与井壁的环形空间，都应注入水泥加固（固井）；（2）钻具组合：合理的钻具组合是确保优质快速钻井的重要条件。制定钻机标准系列时，应根据与系列井深L相应的标准井身结构与钻具组合，来确定钻机的有关基本参数。2、钻前准备3、钻进(Drilling)根据不同的地层情况、钻进深度、钻头类型等，使钻头转速n（r/min）、钻压P（t）、泵流量Q（L/min）和泥浆性能各自都处于最佳参数值，以获得最快的钻进速度。4、固井(Cementing)在井眼内下入一层套管，并在套管与井壁的环形空间里灌注水泥浆进行封固。5、完井(WellCompletion)合理的井底结构应保证：油层具有最大的渗透面；油藏与油井有最好的流通性；能防止油、气、水互窜；对多层油井，能保证各油层互不窜通，以便进行7海洋模块钻机介绍分层开采。当下油层套管固井后，油层为水泥和套管封固，必须设法使油层与井筒沟通，普遍采用射孔完井法。对于岩石比较坚硬和稳定的油（气）层，在没有油、气、水互相干扰的情况下，可不采用将油（气）层用水泥封固的完井方法，而采用裸眼完井法、贯眼完井法、衬管完井法等方法来完井。射孔完井法(PerforationCompletion)：钻开整个油层后，下油层套管注水泥，再下射孔枪，发射子弹射穿套管、水泥环和油层，使油层与油井通过这些弹孔孔道相连通。水平井施工动画89海洋模块钻机介绍四、海上钻井装置的选择1、海上钻井装置（1）固定式海洋钻井平台（2）移动式海洋钻井装置（3）钻采平台上的模块钻机（PY4-2/5-1）10海洋模块钻机介绍D）人工岛：工作水深小于10m的海滩和浅海地区A）钢桩固定钻井平台：工作水深一般小于300mB）导管架式固定钻井平台：工作水深一般小于150mC）混凝土重力平台：工作水深一般小于200mE）张力腿平台：工作水深可大于300m固定式海洋钻井平台11海洋模块钻机介绍座底式钻井平台（胜利3号——6000m）12海洋模块钻机介绍自升式钻井平台（南海1号——6000m）13海洋模块钻机介绍半潜式钻井平台（勘探三号——6000m，工作水深35~200m）14海洋模块钻机介绍钻井船（塘鹅号）15海洋模块钻机介绍移动式海洋钻井平台及工作水深16海洋模块钻机介绍17海洋模块钻机介绍钻采平台上的模块钻机（PY4-2/5-1）18海洋模块钻机介绍2、海上钻井装置选择依据海上钻井装置的选择是一个涉及面很广的问题，需要综合考虑各种因素，概括起来有以下几方面：钻井作业要求，是钻勘探井还是生产井，是直井还是丛式井以及完井方式等；作业海区的环境条件，包括：水深、风、波、潮流等海况，海底地质条件及离岸距离等；经济因素，主要指各种装置的建造成本、租金及操作费用；可供选择的钻井装置及其技术性能、使用条件。3、海上钻井装置选择程序在渤海海域：钻井船作业+修井机模块在东、南海海域：钻修机模块19海洋模块钻机介绍20海洋模块钻机介绍五、海洋模块钻机1、钻机型式及基本参数（行业标准：SY/T5609-1999）（1）钻机型式柴油机驱动;电驱动：交流变频驱动(AC-GTO-AC),直流电驱动(AC-SCR-DC);液压驱动;表示方法：ZJ70/4500DB70——名义钻深：4-1/2”钻杆7000m4500——最大钩载：4500kNDB——交流变（B）频电（D）动钻机DZ——直（Z）流电（D）动钻机JD——交（J）流电（D）动钻机21海洋模块钻机介绍钻机级别基本参数30/170040/225050/315070/450090/675090/5850*120/9000名义钻深范围（114mm）钻杆/m1600~30002500~40003500~50004500~70005000~80007500~12000最大钩载/kN(tf)1700(170)2250(225)3150(315)4500(450)6750(675)9000(900)绞车最大输入功率/kW(HP)400~550(550~750)735(1000)1100(1500)1470(2000)2210(3000)2940(4000)提升系统绳数钻井绳数8810101212最大绳数101012121616钢丝绳直径/mm32(1-1/4“)32(1-1/4“)35(1-3/8”)38(1-1/2”)42(1-5/8”)52(2”)可配置每台钻井泵功率/kW(HP)735(1000)96013001180(1600)1470(2000)转盘开口名义直径/mm445,520,700700(27-1/2”);950(37-1/2”);1260(49-1/2”)钻台高度/m5,6,7.57.5,9,10.5,12井架各级钻机均采用可提升28m立根的井架，对15、20两级钻机也可采用提升19m的可伸缩式井架（2）钻机基本参数（钻机新行业标准：SY/T5609-1999）22海洋模块钻机介绍SY/T5609-1999ThetypesandbasicparametersforoildrillingrigsSY/T5170-1998SpecificationforwireropeforpetroleumandgasplantSY/T5527-2001MainhoistingequipmentfordrillingrigSY/T5323-92Kill&chokemanifoldSY/T5244-91DrillingfluidmanifoldSafetyrulesforoffshorefixedplatform(PRCEconomyandTradeCommittee2000)SY/T5033.1~2-92SurfaceBOPandBOPcontrolunitAPI4FSpecificationfordrillingandwellservicingstructuresAPI6AValvesandwellheadequipmentAPI7SpecificationforrotarydrillingequipmentAPI7FSpecificationforchainsandsprocketsAPI8CSpecificationfordrillingproductionandhoistingequipmentAPI9ASpecificationforwireropeAPI16ASpecificationfordrillthroughequipmentAPI16CSpecificationforchokeandkillsystemsAPI16DSpecificationforcontrolsystemsfordrillingwellcontrolequipmentAPIRP16ERecommendedpracticefordesignofcontrolsystemsfordrillingwellcontrolequipmentAPIRP53RecommendedpracticeforblowoutpreventionsystemsAPIRP64Recommendedpracticesfordivertersystemsequipmentandoperations（3）钻机标准/规范23海洋模块钻机介绍2、石油钻机的组成（顶驱钻井系统）旋转设备：为了转动井中钻具，带动钻头破碎岩石转盘和水龙头，顶驱钻井装置循环系统设备：为了及时清洗井底、携带岩屑、保护井壁钻井液循环设备，如钻井泵、地面高压管汇（泥浆高压管汇、立管管汇）、钻井液净化及调配装置（固控设备）等起升系统设备：为了起下钻具、下套管，控制钻压及钻头钻进等钻井绞车、辅助刹车、游动系统（钢丝绳、天车、游动滑车及大沟）、井架（热镀锌低合金钢制造）、起下操作的井口工具及机械化设备（吊环、吊卡、卡瓦、动力大钳或“铁钻工”、立根移运机构）动力驱动系统设备：为钻机相关设备提供动力柴油发电机组及供油设备、或交流/直流电动机及其供电、保护、控制设备等传动系统设备：连接动力机与工作机，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24海洋模块钻机介绍包括减速、并车、转向、倒转及变速机构控制系统和监测仪表显示：为了指挥各机组协调的工作机械控制、气控、电控、液控和电/气/液混合控制钻井仪表，随钻测量系统（MWD——MeasurementwhileDrilling）：监测显示地面有关系统设备工况，测量井下参数实现井眼轨迹控制井控系统：控制井筒压力与地层压力的平衡井口防喷设备（防喷器组及控制装置、起吊/卸放装置）、液压站、压井/阻流高压管汇、泥浆/气分离器钻机底座及滑移系统辅助设备供气设备、辅助发电设备、钻鼠洞设备、辅助起重设备、工作间/控制间/储藏间等、固井设备、测井设备、录井设备顶驱钻井系统示意图IntegratedSwivelwithGooseneckandS-PipeassemblyPipeHandlingSystem(Make-upandBreak-outThreadConnectionofDrillPineorCollar)ElevatorandElevatorLinksTorqueWrench26海洋模块钻机介绍2.1旋转设备（RotaryEquipment）2.1.1顶驱系统（TopDriveSystem）生产厂家：挪威MH、美国Varco、加拿大Tesco和CARRIG公司、北石驱动类型：液压马达顶驱、A