海洋石油钻井设备教学提纲.ppt

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1、海洋石油钻井设备7.2海洋钻井水下装置与升沉补偿水下装置：使钻具通向井底的设备。在钻井过程中，为了防止因船体升沉影响钻进效率，需要有消除钻具随船体升沉的设备，即使用能伸缩的钻杆。伸缩钻杆能传递转矩和承受高压，并由内、外筒间的伸缩可以补偿船体升沉而保持钻头不上下撞击井底，且结构简单，但伸缩钻杆安装在钻铤上部，钻头对井底的压力只能由钻铤的重量决定，除非起钻后再增减钻铤，在钻进过程中不能调节，否则影响钻进效率。同时，伸缩钻杆承受的载荷复杂，要经常维修。因此，近年来已逐步被新型升沉补偿机构所代替。7.2海洋

2、钻井水下装置与升沉补偿常用的减摇措施：①装设减摇舱，即在船体设水舱，利用水舱内液体流动的反力矩来减轻船体的摇摆。②装设减摇罐，通过改变罐内液面高度来调整船体的稳心高度。③装设抗摇器，抗摇器是与船体无关的独立系统，由支船架、浮筒、连接件、抗摇筒组成。借助抗摇筒对海水的反力矩来抵抗波浪运动对船体产生的不稳定力矩，从而减少船体的摇摆。7.2海洋钻井水下装置与升沉补偿漂移，船体的漂移也使钻具弯曲，特别是在起下钻具时，会使钻具不能重新进入原井孔。浮式钻井装置的漂移用各种定位系统来限制。目前采用的方法主要有锚泊

3、定位与动力定位。7.2.1钻井水下装置钻井水下装置，它是指钻井平台与海底井口之间的隔绝海水、适应平台摇摆、控制井口的一套装置。钻井水下装置的作用是固定海底井位、悬挂套管、导引钻具及其他水下设备。钻井水下装置主要包括：钻井导向装置、套管头组、防喷器组、隔水管柱、连接装置等。1.钻井导向装置作用：引导水下井口设备坐于海底井口盘上。主要由井口盘、导向架和导管三部分组成。井口盘的作用是确定井位，牵引临时导向绳并支撑永久导向架。导向架是座落于井口盘上作为海底井口永久性的导向装置。导管也起导向作用。2.套管头组

4、作用：悬持套管、接防喷器。3.防喷器组由于使用环境特殊，要求防喷器具有更高的可靠性和防腐性能。可装在水下，也可装在平台上。防喷器组，防喷器组的作用是封闭井口、防止井喷，以及在紧急情况下切断钻杆，还可以放喷和压井。还包括一个万能防喷器，其作用是当隔水管组成与防喷器组脱离时，能保持隔水管内的泥浆柱。4.隔水管组作用：隔开海水，并从中引入钻具，导出钻井液、适应浮式钻井装置升沉和摇摆。。主要由隔水管接箍、隔水管节（伸缩隔水管、浮性隔水管）、挠性接头、伸缩隔水管、张紧器组成。5.连接装置7.2.2升沉补偿深海

5、钻井时，需采用半潜式钻井平台或钻井浮船。它们在波浪的作用下，将产生周期性升沉运动，并使钻柱上下往复运动。因而造成井底钻压变化，影响钻进，甚至是钻头脱离井底，无法钻进，故必须采用钻柱升沉运动的补偿措施。7.2.2升沉补偿升沉补偿采用的方法有两种：增设伸缩钻杆和增设升沉补偿装置。1.增设伸缩钻杆这种办法是在钻柱的钻挺上方加一根可伸缩的钻杆。伸缩钻杆由内、外管组成，内、外管沿轴向作相对运动，行程一般为2米。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钻挺则基本

6、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提起钻挺，平台下沉时压弯钻柱。1.伸缩钻杆的组成目前应用的有全平衡式和部分平衡式两种。全平衡式伸缩钻杆的结构（下图）。全平衡式伸缩钻杆工作时，在内管和下工具接头间的环形截面上作用有钻柱内的高压泥浆，因而产生张开力。同时，从井筒中返回的泥浆作用在伸缩钻杆外以上部分受压，故必须采取措施平衡此张开力。为此在伸缩钻杆中间设置一个密封的平衡压力缸，它和流经伸缩钻杆内孔的高压泥浆相通，并使高压泥浆在平衡缸中产生的轴向力和张开力平衡，所以叫全平衡式。部分平衡式

7、没有平衡压力缸，只是尽量减少内管心轴尾端的壁厚，从而减少它与工具接头间的环形截面积，实现部分地减少泥浆所产生张开力。伸缩钻杆的扭矩是依靠均布在径向的传扭销来传递。传扭销轴向安装，固定在传递套筒上，可沿内管心轴的凹槽上下滑动。为了密封管内外的泥浆以及平衡缸，伸缩钻杆配置有四组密封。每组密封有主密封、挡圈、隔离环组成。主密封材料系耐高温的合成橡胶，挡圈材料为玻璃纤维，隔离环有含尼龙纤维的橡胶制成，用以挡住硬的小颗粒。为了使伸缩钻杆的外圆不易磨损，在其顶部安装有防磨环，环外圆堆焊硬质合金。多节式伸缩钻杆一

8、般采用螺纹连接。2.伸缩钻杆存在的问题（1）钻压不能调节。增加伸缩钻杆后，钻压大小取决于伸缩钻杆以下的钻挺部分重量。因而不能随岩层的变化调节钻压。（2）承载条件恶化。伸缩钻杆既承受泥浆的高压，传递钻柱的扭矩；又承受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。（3）不利于特殊作业。当不压井钻井时关防喷器后，由于伸缩钻杆以上的钻柱随船体升沉做周期性的上下运动，是防喷器的芯子反复摩擦，对于作业不利。正由于存在这些缺点，近年来许多国家正在研制和采用升沉补偿装置。