海洋钻井手册-深水钻井

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1、目录第一节定义与特点1一、深水定义1二、深水环境特点1二、深水地质特点1三、深水钻井特点3第二节深水钻井装置5一、深水钻井装置选择的一般性原则5二、主要钻井设备选择原则81.深水钻机系统选择82深水钻井隔水管选择与设计9(1)深水钻井隔水管部件的选择9（2）隔水管选择的其他要求10(3)隔水管串配置要求11(4)隔水管初步配置分析11(5)隔水管系统正常作业要求12(6)测试作业时隔水管要求13(7)隔水管应急脱离的回弹133深水钻井防喷器14(1)深水防喷器组14(2)深水防喷器组配置考虑的因素14三、深水钻井配套装置及工具151.深水水下井口的选择152.钻具选择

2、考虑因素163.遥控水下机器人（ROV）164.供应船选择的要求16第三节深水钻井设计17一.深水钻井设计的依据17二.深水钻井设计的前期准备工作17三.深水钻井的设计要点191.井身结构设计192.喷射下导管203.钻井液214.固井235.测试246.弃井257.其它技术措施25第四节深水钻井特殊作业28一.深水钻井平台就位281.动力定位浮式平台的就位282.锚链定位的预抛锚作业30二.深水无隔水管钻井作业32三.隔水管安装作业371.隔水管和防喷器组安装作业要求372.隔水管作业指南编写要求373.作业准备384.隔水管安装作业程序385.安装与起升过程中的加

3、速度控制396.隔水管悬挂操作程序397.钻井作业期间的隔水管操作39四.深水钻井井控40五.深水钻井特殊的应急程序461.隔水管紧急解脱462.液压张力器失效503.浮力损失504.动力定位钻井装置的应急处理50钻井手册第一节定义与特点一、深水定义对于钻井作业而言,定义水深500m以内海域为常规水深，水深500-1500m海域为深水，水深大于1500m则称为超深水。二、深水环境特点深水环境特点包括水深、海底低温以及风浪流等。(1)水深水深增加，需要更长的隔水管和钻杆，耗费更多的泥浆，更高压力等级的设备，隔水管与BOP的重量和尺寸大大增加，所以必须具有足够的甲板负荷和

4、甲板空间以便储存所有的隔水管、钻杆、套管以及其他散料等，满足钻井施工要求，更大的作业设备，满足设备移运的需要。另一方面，水深增加，加上深水恶劣的作业环境，使得起下隔水管、套管和钻杆会耗费很长时间，钻井非生产时间增多，对设备的可靠性要求高，深水钻井作业日费高，所以要求必须提高作业效率，减少非生产钻井时间，降低钻井费用。选择深水钻井装置、设备和技术时都要进行水深校核。(2)海底低温随着水深的增加,钻井环境的温度越来越低,给钻井作业带来很多问题。如在低温下,钻井液的粘度和切力大幅度上升,会出现显著的胶凝现象,而且增加形成天然气水合物的可能性。在钻井液设计和固井水泥浆设计中都

5、要考虑海水温度的影响，特别是海底的低温环境和海水的冷却作用。(3)风、浪、流等风浪流等环境条件对钻井装置的选择以及钻井作业有重要影响，特别是钻井装置定位系统以及隔水管等水下系统。选择深水钻井装置、设备和技术时都要对风、浪、流等进行校核。在开钻前考虑飓风或者热带风暴等因素的影响，并在设计阶段纳入应急计划，对于我国南海而言，特有的内波流以及季风气候的影响也须在钻井设计中考虑，要选择合适的作业环境窗口或采取特殊的控制措施和应急程序。二、深水地质特点深水地质特点包括浅层疏松的地层和不稳定的海床、水合物、低的破裂压力梯度和浅层水流等。(1)浅层疏松的地层和不稳定的海床越过大陆架

6、后，水深陡然增加，例如大陆坡区域，海床的坡度非常大。海床的不稳定和大的坡度都促使海底极易形成滑坡和泥石流，滑坡快速沉积形成较厚、松软、高含水且未胶结的地层。深水中通常遇到的海底疏松海床给钻井作业带来很大的困难，特别是对深水钻井导管和水下井口系统的设计与施工带来挑战。51钻井手册(2)浅层水流浅层水流主要是由于地层快速沉积造成的，在河流相沉积的地区更为普遍。目前已经确认四种发生浅水流的机理：①高压砂体；②诱导储能，即人为引发的地层能量的储集；③诱导裂缝，即人为引起的地层破裂；④通过固井窜槽传递的异常压力。由于表层钻进使用的钻井液密度限制，钻遇高压水层时，如果不能平衡高压

7、水层的压力，就会引发一系列的钻井问题，如固井质量、表层套管下沉、防喷器下沉、井漏等，甚至井的报废。在表层钻井中，浅层水流是最主要浅层地质灾害之一。对于浅水流的识别与评价主要是利用浅水流砂体的物性和形成特征，钻前可以对易液化砂体存在性进行评估。评估方法包括测井、地质模型、反射地震、反演等地球物理方法。(3)天然气水合物天然气水合物，又叫可燃冰，是由天然气中小分子气体(如甲烷、乙烷等)在一定的温度、压力条件下和水作用生成的笼形结构的冰状晶体。天然气水合物在深水钻井作业中常常会遇到，而且只要满足低温(0～10°)、高压(＞10MPa)、存在自由水以及气的条