海洋石油开发工艺与设备
海洋石油开发概况
海冰对海上设施的影响
海冰对海上设施的影响主要表现在冰增加了设施所需要 承受的荷载，主要有以下几种形式：
一在风及潮流的作用下，大面积冰层移动对钻采 装置产生挤压力；
二流冰期间，大小冰块撞击钻采装置的冲击力,冰 覆盖层对钻采装置的磨损作用；
海洋石油开发特点
由于海洋环境的特殊性，决定了海上油气田开发与陆 上油气田开发有相当大的差异，对专业技术的要求有很大的 不同，这主要是由客观环境的截然不同所决定的。主要有以 下十个显著的特点：
六、人员素质要求高； 七、油气田寿命周期短； 八、对交通运输的要求与陆地完全不同； 九、陆地基地的支持保障及海上应急救助的特殊需求； 十、海上生产设施安全管理和环境保护比陆上要求高。
陆丰22-1 流花11-1
东方1-1
西江30-2 崖城13-1
惠州26-1 惠州32-2/3
海洋石油开发概述 海洋石油开发特点 海上钻井 海洋油田开发建设 海上作业安全环保
海洋石油开发特点
中国海洋石油工业起步于20世纪50年代末，大约比世界 海洋石油的发展晚了70多年。
20世纪60年代正式决定“下海”的时候，沿袭的是陆地 找油的思路。开始的想法很简单，大海找油就是“陆地加水”， 想的是如何将陆地的钻探经验和办法往海上搬，名之曰“以陆 推海”。
全球石油资源可采储量为3000亿吨。 海洋石油储量占45%，可采储量为1350亿吨。
为什么海洋石油资源 大部分在大陆架上？
根据石油海生理论， 大河出口具有大量的海 生物，容易形成石油原 生物，而大陆架往往是 大河出口的主要沉积区 域。
英国、挪威 之间的北海
西伯利亚
中国 近海
我国海洋石油钻井技术及装备发展探
209油气资源能否稳定供应，无疑将成为影响我国经济发展的关键要素。
因此，为了增加油气资源的供应量，除了要加大油气资源的进口规模外，还要从增加油气资源规模入手，提升海洋油气资源的开发力度，确保我国经济发展可以拥有充足的能源作为支撑。
现阶段，我国海洋石油钻井技术及装配发展已经出具成效，但是仍然存在很大的提升空间，所以接下来还将下大力气，针对海洋石油钻井技术及发展进行不断探索。
1 海洋石油钻井技术的特点1.1 工作寿命长，可靠性更好海洋石油钻井技术的可靠性可以表现在以下几个方面：（1）由于需要在海上工作，钻井设备要经常性地承载大风、海浪等荷载，而且还要兼顾地震、台风等恶劣灾害环境下的作用，所以相关技术装备的强度更高。
（2）由于海洋环境存在极强的腐蚀能力，所以海洋石油钻井技术与装备要更加耐腐蚀性，加之对焊接工艺要求更高，所以有助于提升疲劳寿命，延长设备工作时间。
（3）海洋工程使用钢材为特殊制造，并且强度要求高，对设计与制作工艺的要求更加严格。
（4）海洋工程作业环境复杂，为了降低安全事故，需要对生产管理提出严格的要求，保证生产管理环节可以万无一失。
1.2 安全性要求严格在海洋石油工程中，如果发生事故，则事故的影响会加剧。
现阶段，为了提升油气开发效率，我国加快了对深海区域的油气资源探索，所以相应的安全与技术规范要求也处于变化之中。
此外，为了保证海洋油气资源可以顺利得到开发，往往会对开发技术与装备的安全性提出严格要求，务必要以海洋作业为基准，科学地完成石油钻井装备的安全设计，避免安全事故在海洋油气资源开发中出现。
1.3 学科之间相互交叉，技术复杂在海洋石油钻井技术中，存在大量与之相关的学科，例如，流体动力学、结构力学与船舶技术等。
所以，为了进一步提升海洋石油钻井技术的应用水平，还需要将现代技术应用其中，例如，卫星定位与电子计算机技术、现代机电与液压技术等紧贴时代前沿的技术，有助于提升海洋定位的准确性，为后续海上石油资源的开发与利用提供技术保障，解决油气资源的海上输送、存储等关键问题。
海洋石油平台设备介绍
柱塞泵为往复泵的一种， 结构通常有两部分组成，一 部分是直接输送液体，把机 械能转换为液体压力能的液 力端，另一部分是将原动机 的能量传给液力端的传动端。 依靠柱塞的往复运动，使工 作室的容积周期的变化，使 液体不断地被吸入和排出完 成工作。
平台上的柱塞泵一般包 括：闭排泵和压井泵，化学 注入泵。
齿轮泵
齿轮泵工作原理图
螺杆泵
螺杆泵的主要组成部分是螺杆及与之相配套的衬套。
由于密封腔室的不断形成、推移和消失，使混合液通过一个一个密 封腔室，从吸入端推挤到排出端，压力不断升高。由于密封腔室的推移 速度是恒定的，理论上螺杆泵的流量是非常均匀的，不存在流量波动。
由于螺杆泵的衬套由橡胶制成，螺杆与衬套间的相对运动为滚动加 滑动，为高粘、高含砂、高含气原油的输送创造了有利的条件，加之螺 杆泵的运动件少，过流面积大，油流扰动小，使其能在高粘原油中高效 工作。
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世界海洋油气勘探开发技术与装备览观(下)——深海开发技术及装备
间，都能钻超深井 ，个别的能钻井
深超１，０米的深井；在建的钻深能 ０００ 力都达到或超过９００ ，０米。 钻 井船 钻 井船是 设有钻井 设 备 ，能在水面上钻井和移位的船 ，
也属于移动式 （ 船式 ）钻井装置 。 钻井船在钻井装置中机动性最好 ，
平 台的额定作业水深在５ ０ ， ５ ０ ￣３ ０ ０
面 。井架一般都设在船 的中部 ，且
多数具有 自航能力。钻井船适 于深
水作业 ，但需要适当的动力定位设 施 。钻井船适用于波高小、风速低
的海区 。
着 电子 技术 、 宇航 技 术 、造 船 工 业 、机械工业等 的飞速发展 ，促进 了海洋石 油钻采平 台逐年从浅水 向
加严格 ；工艺流程在确保顺畅 的同
时 ，重要模块 的布局要顺应船体运
技术 。现 已研究 出一些 防疲劳技术
（ 图２ ） 。 如 ７
动要求并 留足维修空间 ；具有 比陆 上集成化更高、配置更完备的 自动
化控制系统。
多相位 系统 的抑 制剂 注射
化学剂注入要保证流量的稳定， 优 化化 学 剂 注 入方 法 显 得额 外 重
下供热 中心和水下增 压气 站 ，最后 到路上终端。
３ ６８Ｗ（，０ｈ ），而２０年交付 ，７ｋ ５Ｏ０ ｐ ０５
的钻井绞车功率最高达到了５０ ５Ｗ ，７ｋ
（，０ ｈ ），十几年的时间增加了 ６ ９０ ｐ
电缆防疲劳技术
海洋油气开发中，平台上以及海 水里的勘探开发设施 的导线 ，电缆
会 因为时间和 海水的原因 ，出现疲
３ 倍多，可见其发展速度之快。
油气处理系统 Ｆபைடு நூலகம்Ｓ的油气处理 ＰＯ
海洋石油钻采工程技术与装备——海洋石油钻井主设备及其系统(中)
石油机 械有 限 责任 公 司 （ 以下 称宝 石
机 械 ） 油 钻 机 产 品 系列 如 下 ；Ｚ １ 、 石 Ｊ ０
ＺＪ】 、 Ｚ Ｊ ５ ２０ 、 ＺＪ ３０ 、 ＺＪ ４０ 、 ＺＪ ５０ 、
油 钻机 已有 的 系列产 品 型号 分别 为 ：
ＺＪ１５、 ＺＪ２０ 、 ＺＪ ３０ 、 Ｄ Ｊ ） ＺＪ５（ 、 ４（、 ）
Ｚ ７ ／５ ０ Ｊ ０４ ０ ＤＢ； Ｚ ９ ／８ ０ Ｂ等 各 型 号 Ｊ０５ ５ Ｄ
０ｉ ）》２ ０ 年 １ 月号 的 新钻 机 设 计 Ｉ ０６ ２
（ 以下称兰石国民油井公司 ）于 １９ 年 ９８
研制 出国 内第一 台Ｚ ４ ／２ ０ 交流变 Ｊ０２ ５ ＤＢ
ｌ 套用于中石 油集团海洋工程有限公司 ０
（ 简称中油海 ）的 自升式 钻井平台上 ；
２０ 年 ～ ０ ５ 研 制 成 功 Ｚ ９ Ｄ ， Ｈ ０ ４ ２ ０年 Ｊ０ ９０ ） 【 ｍ交
ｚ ７） Ｊ０币 Ｚ １ ０ Ｊ（ 、Ｚ ９ ¨ Ｊ ２ 。这８ 型号 中 ， 种
７ ７ ￣ＩＪ 系 列钻 机 。 ＿ ｏ Ｚ１０ Ｊ ２
１ ０２石油与装备 Ｐ ｔ ｌｕ ｅｒ ｅ ｍ＆Ｅ ｕ ｍ ｎ ｏ ｑｉ ｅｔ ｐ
装 备 知 识
宝 石机械 于１ ９ 年研 制 出第一 台 ９７ １５０ ，０ ｍ直流 电动钻机后 ，近年陆续研制
作 少 量变 更设 计后 均可 应 用于 海上 油
气 钻 井 （见表 ４ 】）；Ｚ ４ Ｄ和 Ｚ ５ 一 Ｊ０ Ｊ０ 型 可用 于石 油 采油 的修 井作 业 。其 中 ｚ ｇ Ｄ 或９ Ｄ ）和Ｚ Ｉ ０ Ｊ０ （ ０ Ｚ Ｊ２ 型可用于超 深 水油气钻井。
井钻机的主要生产厂家
石油钻采设备及工艺3
§3-2
天车、游车、大钩和钢丝绳
一、天车和游车 二、大钩 三、钢丝绳 附、本节复习题
天车、 游车、钢丝绳和大钩，通常称为游动系统。 天车、游动滑车用钢丝绳联系起来组成复滑轮系统。 它可以大大降低快绳拉力，从而大为减轻钻机绞车在 钻井各个作业（起下钻、下套管、钻进、悬持钻具） 中的负荷和起升机组发动机应配备的功率。
下钻操作过程及滚筒制动力矩
1、机械刹车功用与使用要求
功用： 1）下钻、下套管时，刹慢或刹住滚筒， 控制下放速度，悬持钻具； 2）正常钻进时，控制滚筒转动，以调 节钻压，送进钻具。 使用要求：钻井过程中司钻总是手不离刹把，如果刹车机 构不够灵活省力，将加重司钻的体力劳动强度，带来操作 不便。同时刹车不可靠容易引发重大溜钻事故，造成设备 损失，井下事故，甚至危及人身安全。所以机械刹车是绞 车上最重要的部件，因此要求它安全可靠，灵活省力，寿 命长。
3. 钻井工艺要求
1）足够的承载能力：保证能起下一定深度的钻杆柱和下放 一定深度的套管柱；其中足够意即，与钻机大钩公称起重 量（最大钻杆柱重量）及大钩最大起重量相适应； 2）足够的工作高度和空间、足够的钻台面积：工作高度越 高，起下的立根长度越长，可以节省时间； 3）拆装方便、安全，移运迅速。
二、整体结构类型
按整体结构型式的主要特征，钻井井架可分为：塔型井架、 前开口井架、A型井架、桅型井架和动力井架5种基本类型。
1. 塔型井架
特征：1）井架本体是封 闭的整体结构，整体稳定性好， 承载能力大；2）整个井架是 由单个构件用螺栓连接而成的 可拆结构。 优点：井架尺寸可不受运 输条件限制，允许井架内部空 间大，起下操作方便、安全； 缺点：单件拆装工作量大， 高空作业，不安全。
三、钻井绞车技术规范
巨型海洋油气装备的制造及应用研究
巨型海洋油气装备的制造及应用研究第一章：引言随着全球海洋资源的不断开发和利用，巨型海洋油气装备的市场需求不断提高。
巨型海洋油气装备是指那些用于海洋油气勘探、开采和生产的特种设备，是海洋石油开发的重要支撑。
本文将围绕巨型海洋油气装备的制造及应用展开研究。
第二章：巨型海洋油气装备的制造技术1. 设计技术巨型海洋油气装备的设计涉及到结构设计、载荷计算、材料选型等多个方面。
其中，结构设计是设备制造的核心环节，需要考虑到时效性、通用性以及可靠性等因素。
载荷计算则是确定设备参数的重要依据，需要考虑到海洋环境、油气性质等多种因素的影响。
材料选型则需要考虑到使用环境、使用寿命以及制造成本等多个因素。
2. 制造工艺巨型海洋油气装备的制造工艺也是成功制造设备的关键。
制造工艺需要考虑到设备所需材料的形状、尺寸、加工性能以及性能指标等因素。
同时，在制造过程中还需要考虑到物流、施工安全等多重因素。
3. 检测技术对于巨型海洋油气装备的检测是保证其质量的重要环节。
检测技术需要检测设备内部的各种参数，包括温度、压力、振动等。
同时，检测技术也需要进行对设备外部结构的检测，以便及时发现问题并做出相应的调整。
第三章：巨型海洋油气装备的应用研究1. 海底井口设备海底井口设备主要是指在海底井口上安装的设备，包括管线、阀门、井口罩等。
这些设备需要具备可靠性和耐久性，并能够适应极端环境的要求。
2. 生产平台设备巨型海洋油气生产平台是油气勘探的重要场所。
针对平台设备的研究主要包括设备的布局、设计以及建造等方面。
3. 海洋采油平台海洋采油平台是促进海洋石油勘探、采油的主要设备之一。
巨型海洋采油平台的制造技术需要考虑到海洋环境、生产要求等多个因素。
第四章：巨型海洋油气装备行业现状1. 市场需求全球海洋油气资源的需求始终稳定在一个较高水平，并且随着技术的不断提高和成本的下降，市场需求将会不断扩大。
2. 技术进步随着各项技术的不断提升，巨型海洋油气装备也在不断地进行创新。
海洋石油工艺设计手册8-原油的储存和外输
第六节原油的储存和外输海上油田原油的储存和运输通常有2种基本方式：（1）储油设备放在海上，原油用油轮来外运；（2）用海底管道把原油输送到岸上，再用其它方式运往用户。
无论哪种储运方式，它们对海上油田开发的投资和操作费用都有重大影响，因此，海上油田储存和外输系统方案的研究确定是海上油田开发的一个非常重要的一个方面，海上储存外输系统方案的研究应根据油田的特点、环境条件、油田开发规划和其他客观条件进行全面地分析和研究，进行多方案的比较论证，确定出技术可行经济合理的海上油田储存外输系统方案。
一、原油储存海上储油设施是全海式油田不可缺少的工程，它为油田连续稳定生产提供了足够的缓冲容量。
海上储油设备的容量取决于油田产量和运输油轮的数量、大小、往返时间以及装油作业受海况的限制条件。
如遇到恶劣的海况条件，波浪高度超过一定的限度，就要停止装油作业。
一般来说，海上储存设备容量按7～15天油田高峰油产量设计。
1.储油设备1)油轮油轮是一种浮式储油罐，它是海上储油最常用的一种方式，特别是对于一些边际油田在节省投资费用上具有重大意义。
储油轮的机动性好，在油田生产结束时容易搬迁，可用作另外新油田的开发。
储油轮可以专门设计建造，也可以购买旧油轮经改造而成。
海上油田使用最多的便是油轮和单点系泊相连接的储油方式。
用作储油的油轮，应满足装油作业的要求并配有下面设施：(1)油舱，是油轮用来装油的部分，用单层舱壁将油舱分隔成若干个独立的舱室。
当油轮摇动时，可减少油品的水力冲击，增加油轮的稳定性。
油轮四周边部舱室可用作海水压舱室，通过注入或抽出海水来调节装油作业时的平衡。
(2)各种管路系统和设备，主要有进油和装油管系、装油泵组、出售原油的计量和标定装置、装油生产作业的仪表检测和控制系统、用于舱室密封气的生产装置和管系、油舱清洗设备和管系、储油舱加热保温热力系统等。
此外，还有齐全的安全探测、消防灭火、人员救生设备，适应海上永久性作业的住房设施，直升飞机停机坪和与单点系泊连接的系泊设施。
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天然气 纯天然气是无色、无味的可燃气体。主要成分是甲烷、乙烷、丁烷等。甲 烷含量达90%以上的叫干气，油田伴生气大部分是湿气。
石油与天然气的生成 沉积岩中有丰富的有机质，只要能满足有利于生物尸体聚集和长期与空气隔绝这两
个自然条件，经过几百万年的地质历史，就可以使有机物质转化为油、气 。 油气矿藏 生成石油和天然气的岩层叫生油层，如泥岩、页岩等；能让油气流动聚集的
岩层叫储油层或储集层。
常见的油气藏类型有以下几种：
海洋石油资源
中国油气资源丰富，各类沉积盆地超过500个，全国石油的总资源量 940亿吨，其中陆上为694亿吨(占73.8％)；海域为246亿吨(占26.2％)；天 然气的总资源量为45.7万亿立方米，其中陆上为29.9万亿立方米(占65.4％)， 海域为15.8万亿立方米(占34.6％)。在陆上石油总资源量中，累计探明 172.8亿吨，探明程度占25％左右；在陆上天然气资源量中，累计探明1.21 万亿立方米，探明程度仅4％。中国海上油气勘探主要集中于渤海、黄海、 东海及南海北部大陆架，目前海上原油的发现率仅为18.5％，天然气发现 率仅为9.2％，极具勘探开发潜力。
第一节 石油钻井方法 一.石油钻井的分类 ： 勘探井 生产井
定向井（水平井 斜直井） 二.石油钻井方法及钻井工艺过程 （一）钻进 接单根 起下钻作业 （二）洗井清除岩屑 （三）保护和加固井壁 调整泥浆密度和成分 水泥固井 （四）完井及试油 第二节 钻 具
第三节 泥浆及泥浆净化处理设备 泥浆的作用 1.洗井 2.悬浮岩屑 3.稳定井壁 4.平衡压力防止井喷、井漏、井塌、卡钻等 泥浆的组成 泥浆是由小颗粒状粘土（中晶石）、液体（水、油）及化学处理剂组成的混合物质 泥浆的种类 1.水基泥浆 淡水泥浆 盐水泥浆 钙处理泥浆 低固相泥浆 混油泥浆 2.油基泥浆 油包水乳化泥浆 油基泥浆 泥浆的性能 密度 粘度 切力 泥饼与失水量 泥浆的配制与净化处理设备
导管架平台
导管架平台
钢筋混凝土重力式平台
建造中的钢筋混凝土重力式平台
胜利三号座底式钻井平台
胜利四号座底式钻井平台
胜利六号自升式钻井平台
胜利九号自升式钻台
钻井船
张力腿平台
张力腿平台示意图
桅式平台
浮式生产装置
浮式生产系统
水下井口装置
第二章 海上钻井技术
石油勘探方法
(一)地质调查法 根据地质构造特征分析存在油气藏的可能性,初步确定矿藏的可能 位置和范围。
(二)地球物理勘探法 用各种勘测仪器测量地下岩层的物理性质,进一步确定油气藏 的位置和范围。
1.重力勘探 2.磁力勘探 3.地震勘探 4.遥感、遥测勘探 （三）钻井勘探法 在物探的基础上，用钻机穿透地层，直接证实储油构造中是
第一章 绪论
石油的组成：石油是以多种碳氢化合物的混合物为主体的可燃性液体。其主
要成分为碳和氢，还有少量的氧、硫、氮等元素。 石油的物理化学性质: 1.颜色 石油的颜色多样，一般情况呈棕色、褐色； 2.粘度 石油粘度大小与石油成分有关，随温度而变化； 3.溶解性 石油可溶解于氯仿、苯、石油醚、乙醇等，不溶于水； 4.荧光性 在紫外线照射下可发出特殊光量，可根据荧光颜色确定石油的组分； 5.旋光性 当偏光通过石油时，偏光面会旋转一定角度； 6.凝固与液化 液态石油可随温度变化凝固成半固体、固体或液化； 7.导电性与放射性 石油电阻率很高，能降低放射性物质的放射性； 8.馏分 利用加热汽化冷凝的方法可以将石油中不同组分分离出来。
否存在油气以及油气层的确切位置、特征、储量等。钻探时通过地质录井、测 井和试油等工作获取多项资料。 地质录井方法 1.岩屑录井 2.岩心录井 3.泥浆录井 4.钻速录井 5.气测录井
测井 用电测井、声波测井、放射性测井等方法测取油气层的岩性和流体性质。 试油 通过试油确定油的产量和质量。
海洋石油勘探的一般程序：
泥浆泵
泥浆振动筛
除泥器
除砂器
除气器
第四节 钻井技术措施 钻井技术参数 钻压P 转速n 泥浆排量Q
泥浆性能对钻进的影响
第五节 固井与井身结构 固井 在钻出的井眼内下入套管柱,并在套
管柱与井壁之间注入水泥浆,使套管 与井壁固结在一起。其成本约占钻井 总成本的10%~25%。 固井目的 1.封隔疏松、破碎、易坍塌、易
随着石油需要量的增长，海上采油量占总采油量的比例愈来愈高， 进入21世纪后，将有50%的石油和天然气来自海上。就国内而言，海 洋石油的第一次大开发、大发展是在上个世纪90年代初期,而现在，海 洋石油正面临着第二次春天：在渤海地区发现了国内继大庆油田之后 的第二大整装油田—蓬莱19-3油田、曹妃殿11油田、渤中25-1油田、 旅大油田、南堡35-2油田；在东海地区发现的春晓构造，在南海东部 番禺油田、惠州19-3/2/1、惠州21-1气田等。在未来的3至4年内，仅中 海石油（中国）有限公司为其海上油田的开发就要建造42座固定平台， 改建固定平台6座，新建海上浮式装置3艘，改建海上浮式装置2艘，铺 设海底管道600~800公里。可以说为来的几年内是中国海洋工程界最为 繁忙的岁月。
地 质 调 查
地 质 资 料 分
物 探 调 查
资地 料质 分物 析探
打 探 井
析
成功 转生产井 采油开发
不
综 合
打
成 功
资 料
探
分井
析
成功
综
合
不不成成功功
资 料
分
析
继续 放弃
海洋石油开发的内容 第一阶段 用地震勘探船,利用爆震波测地层反射波等方法查找可能储油气的地质构造； 第二阶段 在有油气的构造上打勘探井，查明是否有油气存在，并确定油田的分布、品质