深水钻井技术简介(981性能及深水钻井风险)
海洋石油981
海洋石油981
我国首艘深水半潜式钻井平台“海洋石油981”，2011年5月26日下午在8艘拖轮和4艘海事巡逻艇的拖带、护航下，顺利从长江口北槽航道出口通过，开启了我国深水石油勘探向中国南海探油的开发之路。
“海洋石油981”是我国首座自主设计、建造的第六代深水半潜式钻井平台，最大作业水深3000米，钻井深度可达12000米，从设计、建造到完工持续了6年时间。
“海洋石油981”长114米，宽79米，外观近似方正，看不出船头船尾。
从船底到钻井架，相当于一座45层大厦的高度。
“海洋石油981”的航行速度每小时8节，换算成公里约为14.8公里，这样每天可以航行356公里左右。
“海洋石油981”拥有多项自主创新设计，平台稳性和强度按照南海恶劣海况设计，能抵御南海200年一遇的波浪载荷；选用大马力推进器及DP3动力定位系统，在1500米水深内可使用锚泊定位，甲板最大可变载荷达9000吨。
3000米水深的深海半潜式钻井平台不仅国内首创，且在国际上也保持最深纪录。
海洋石油981的钻井包讲解
Hydraulic Cathead 液压转换凸轮
Offshore Department
固定在钻台上的一个辅助工具， 用于装钻铤、钻杆
Winches 绞车
Offshore Department
Drill Pipe Elevators 钻杆提升机
该提升机满足DNV和 API标准
Offshore Department
该项目采用MH的产品
钻台及辅助结构
Offshore Department
辅助结构 钻台
钻台俯视图
Offshore Department
起升系统
Offshore Department
吊环、吊卡
Casing Stabbing Board 装箱扶正对扣台
Offshore Department
能在钻井结构内安全通行，并提供长期的 操作服务时间。该装置有一条单轨，它能 提供平滑的移动、最好的视野、最大的行 动自由，提高了钻机的效率。安装在业主
Offshore Department
DDM (Derrick Drilling Machine) PTD (Portable Top Drive)
DDM
Offshore Department
Hydraulic Roughneck 液压钻工
Offshore Department
HRN主要用于操作钻管、钻铤、 和其它钻井工具/钻井设备
Power Slips Frames 自动卡套架
该卡套由一个框架和标准 的卡瓦块组成，范围由½ 英寸到7英寸
Offshore Department
Offshore Department
钻杆卡套
钻台
Hydraulic Rotary Tables 液压旋转台
大型钻井平台“海洋石油981”进出船坞操作分析
大型钻井平台“海洋石油981”进出船坞操作分析作者：孙本荣来源：《中国水运》2020年第07期摘要：本文以大型钻井平台“海洋石油981”为例，介绍了钻井平台进出船坞前的准备工作、操作过程，对钻井平台进出船坞操作风险、难点进行分析，提出了进出船坞操作需注意的问题，供业内同行参考。
关键词：“海洋石油981”钻井平台;船坞;拖轮;风险管控中图分类号：U675 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2020）07-0115-03随着世界上石油钻井平台数量的增多，钻井平台出现故障也在增多。
为使钻井平台持久正常的工作，保障钻井平台和海洋环境的安全，需要定期进船坞进行维修和保养。
近几年来，烟台中集莱福士船厂为世界上多家石油公司鉆井平台进行了维修和保养，“海洋石油981”钻井平台就是其中之一（图1），烟台港引航站负责承担该钻井平台进出船坞的引航任务。
1船坞和钻井平台概况1.1船坞概况烟台中集莱福士船厂大型船坞开口向南正对港池，船坞门可以控制船坞内水位。
船坞基础数据资料见表1所示。
1.2“海洋石油981” 钻井平台概况“海洋石油981”钻井平台（以下简称平台），于2008年4月开工建造，是中国首座自主设计、建造的第六代深水半潜式钻井平台，也是世界上首次按照南海恶劣海况设计的钻井平台。
它整合了全球一流的设计理念和装备，选用了最高动力定位级别DP3动力定位系统，1500米水深内锚泊定位，入级中国船级社（CCS）和美国船级社（ABS）双船级。
平台的建成，标志着中国在海洋工程装备领域已经具备了自主研发能力和国际竞争能力。
平台进出船坞时状况参数见表2所示。
2进船坞前的准备（1）调整平台吃水。
平台进港先靠在莱福士船厂10号码头，为满足进船坞要求，要卸掉平台底部的所有螺旋桨和部分平台设备，使平台进坞吃水为8.6米;出船坞前同样要卸掉一些维修保养等设备，不增加平台吃水。
（2）现场沟通协调。
平台进出船坞前，引航站相关负责人与主领引航员一起到现场查看，了解船厂需求，修订引航方案，提出引航操作需求，沟通操作流程配合。
“深水战略”的坚实一步——聚焦“海洋石油981”钻井平台首钻成功
资料 显 示 ，在 “ 洋 石 油９ １ 海 ８ ”建 造 之 前 ，国外 深 水 钻 井 能 力 已 达 ３５米 ，而 国 内 只 有 ５５ 。 此 ０２ ０米
就 已经 建成 ，在此 期 间 的一 年 时 间里 ，历 经联 调 、试 钻 ，终 于 在 今 年 ４ ６ 月 日来 到 它 的 主 战 场 一 一 南 海 ， ４ ２ 日到 达 当前 井位 ，经 过 了试 运 行 ，做 好 ｒ正 式 月 ７
深 水 井 的钻 探 工 作 ，并 首 次 突 破 １０ 米 深 水 钻 井 作 ００
１ 国土资源 ２ １年５ ６ ０２ 月号
业 ； 中海 油 还 与 法 国公 司Ｔ Ｔ Ｌ 作 ，共 同 完 成 了 Ｏ Ａ合 ３ 口井 的钻 井工 作 。 ３ 这 次 开 钻 的 预 探 井 ，距 离 香港 东南 约３ ０ 里 ， ２公 在 中 国２ ０ 里 专 属 经 济 区 范 围 内 。 井 位 水 深 １９ ０海 ４６ 米 ，预计 完 钻井 深将 达 ２０ 多米 。 ３０ 这样 的选址 很有 讲究 。
业 水 深３ ０米 ，最大 钻 井深 度 可 达 １ ００ 万米 ，并拥 有 ６ 个 “ 界首 次 ”和 “ 内首 次 ” 。其 中包 括 ：首 次 采用 世 国 ２ ０ 一 遇 的 风浪 参 数 加 上 南 海 内波 作 为设 计 条件 ， ０年 大 大 提高 了平 台抵御 灾 害 能力 ；首次 采 用 动力 定 位 和 锚 泊 定位 的组合 定 位 系统 ，水深 在 １０ 米 以 内时 可 以 ５０ 采 用 全锚 泊 定位 ，水 深超 过 １０ 米 时采 用 伞动 力定位 ５０ 模 式 ，大大 节约 燃 油 ，优 化 节能 模式 ；首 次突 破 半潜 式 钻 井 平 台可 变 载 荷 ９０ 吨 ，为 世 界 半 潜 式 平 台之 ００
“海洋石油981”深水钻井平台钻井系统的优化设计
中
国
造
船
学术论文
２ 设计系统 的设计 、建 造 与检验 需满足 ＡＢ Ｓ和 Ｃ ＣＳ《 海 上移 动平 台入级 与建造 规范 》 ，美 国石油 学会 （ Ａ Ｐ Ｉ ） 关 于钻 井 设备 及其 装 置 的规 范要 求 ，还 需 满足 美 国船 级 社 （ （ Ｇ ｕ ｉ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ Ｃ ｅ ｒ ｔ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ
２ ． ３ 区域 等级
钻井 系 统主 要 区域等 级划 分 为 ：井 架 主要 空 间为 非防 爆 区域但 所有 电气 设备 需满 足 二类 防爆 区 域要 求 ，钻 台面风墙 以下井 口区域 外 的区域 为二类 防爆 区 ，月池 区域井 口半径 １ ． ５ ｍ 以内为一类 防爆 区 ，半径 ３ ｍ 以 内为 二类 防爆 区 ，主 甲板与 上船 体底面 之 间的空 间为二 类 防爆区 ，隔水管 堆场 围阱 区 为 二类 防爆 区，泥 浆池和 振动 筛房 为一类 防爆 区 ，其它 空间 为非 防爆 区。
主 要活 动组 合钻 柱和 钻 井作业 不 能 同时进 行 。
（ ４ ）缺少采油树下入吊车。不能使用平台下采油树 ，或者后期需对平 台进行改造。 （ ５ ）自 动化程度低 。通常采用简单的控制与操作 ，操作人员多，工人劳动强度大。由于工人与
各种 设 备 的直接 接触 ，作业人 员 的不 安全 性相对 较 高 。 由于 以上 不足 的存 在 ， 决定 了传 统 半潜 式钻井 平 台作业 效 率较低 和 劳动 强度较 大 。 “ 海洋 石油 ９ ８ １ ” 平 台为 国际上最 先进 的第 ６代 深 水半潜 式 钻井 平 台， 在 项 目设计 阶段 如何 解 决 以上 问题 成为 钻井 系统
屹立深海的中国力量：海洋石油981钻井平台全解读
屹立深海的中国力量：海洋石油981钻井平台全解读集高精尖技术于一身据中海油方面提供的资料，世界范围内，类似“海洋石油981”的平台大约有17到18艘。
中海油深水钻井船工程项目组项目副总经理粟京表示，论综合能力，“海洋石油981”可以处于前三。
“海洋石油981”整合了全球一流的设计理念、一流的技术和装备，因此它集“高精尖”技术于一身，其中尤以六大“世界之最”最为典型。
“海洋石油981”之所以能在海上风浪较大的深水区保持不动又准确无误地打井，是因为它首次采用动力定位和锚泊定位的组合定位系统。
简单说，就是在1500米水深海区，用抛锚方式固定平台；在3000米水深海区，抛锚鞭长莫及，就采用动力定位，即在精确计算的基础上，靠8个推进器的反作用力抵消风、浪、流等对船体的作用力，达到平衡定位目的。
这样二位一体的组合定位，国际上没有先例。
该系统让“海洋石油981”成为惊涛骇浪中的“定海神针”，确保平台全天候作业。
“海洋石油981”的中控室，相当于整个钻井平台的“大脑”。
动力定位师靠操作中控室里一排排的按钮将自重为3.1万吨、可变载荷9000吨的“海洋石油981”航行定位，可以保证游离但不偏离一米。
“海洋石油981”最关键的部件之一，便是位于船体最下方，分列4个角落的8个螺旋桨。
在电脑控制系统精确的分析计算下，螺旋桨各方位恰当运转，才使得钻井平台不会“随波逐流”。
即使任何两个螺旋桨失效，平台也会在其它螺旋桨的“借力补力”下，正常运转。
此外，“海洋石油981”首次采用南海200年一遇的风浪参数对平台的总强度和稳性进行校核，平台可以在南海恶劣海况条件下高效安全作业；又如，“海洋石油981”上首次成功研发的世界顶级超高强度R5级锚链，在不增加重量的基础上比R4级增加了100多吨的拉力，平台在调试中曾遇到两次风力超过15级强台风的袭击，抛锚状态下的平台稳若磐石，没有位移，R5锚链起了关键性的作用。
“海洋石油981”还首次采用最先进的本质安全型水下防喷器系统，可预防类似墨西哥湾重大漏油灾难的发生。
“海洋石油981”深水半潜式钻井平台建造质量管理实践
１１ 制定 明确 的质量 分级原 则和 处理措 施 ．
对于可能出现的质量问题，项 目 组采取 了质量问题分级管理的做法。该方法将建造过程 中发生的 质量问题分为红、橙、黄三级预警处理，明确各预警级别的定义、处理原则及相关方，质量分级预警
首先在 项 目组 内部进 行沟 通 ，并 与船 厂 的质量 管理 人员和 管理 层进 行 了讨 论 ，大家 获得 了共 识 ，处理
１２ 编 制项 目质量 管理 工具 ．
为确保 项 目的各类 问题 能得 到合 理快 速 的处 理，项 目组 在 开工前 编制 了各类 问题 处理 质量 管理 工 具 ，并 依据项 目质 量管理 分级 预警 机制 原 则 ，对发 生 的各 类质 量 问题按照 轻 重缓急 、处 理方 式 、责 任
１ 质量管理分级ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ警机制 的创新
质量 管理 分级预 警是 指通 过对 出现 的质 量 问题 ，按 照 问题 的 轻重缓 急进 行 归类 ，明确 重 点 ，并
通 过 因果 图、帕累托 图等 质量 管理工 具迅 速分 析 出隐藏 在质量 问题 背后 的主 要原 因 ，一方面 极大地 提高 了质量 管理 的效 率 ，另一方 面也对 承包 商 的质量 管理 意识起 到 了警示 和推 动作用 。
５ ２卷
增刊 ２
中
国
造
船
Ｖｏ ． ２ Ｓ ｅ ｉｌ １ ｐ ｃａ ２ ５
２１ ０ ９月 １年
Ｓ ＩＢＵ Ｌ ＮＧ ＯＦＣ ＮＡ Ｈ Ｐ Ｉ ＤＩ ＨＩ
Ｓ ｐ． ０１ ｅ ２ １
文 章 编 号 ： １０ —８２２ ）２０ ６ ・６ ０４ ８ （０ Ｓ —５ ５０ ０ １ １
问题做到有章可循。 分级处理原则也一目了 避免了出项质量问题后， 题处理级别上 （ 然， 在问 如发放
中国海洋石油深水钻完井技术
中国海洋石油深水钻完井技术姜伟【摘要】The development history of deepwater engineering technology of China National Offshore Oil Corporation has been reviewed and the development direction of deepwater engineering technology in China has been discussed. After the entry into the 21st century, China National Offshore Oil Corporation has accelerated the march towards the deepwater ifeld, and had also attached great importance to the investment scale, technical reserve, talent cultivation and other aspects. It gradually formed three systems, namely, deepwater technology, deepwater scientiifc research and deepwater management, constructed the drilling equipment suitable for differ-ent water depth gradients via the operation practices at home and abroad, which possessed the international and domestic deepwater self-support operation capacity, accumulated the organization management capacity of deepwater practices, and had achieved the leapfrog from "deepwater" to "ultra-deepwater" within 5 years.%回顾了中国海洋石油深水工程技术的发展历程，探讨了国内深水工程技术的发展方向。
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1、背景概述
1.4 中国石油工业的未来—海洋石油，从浅水走向深水
国内的深水油气蕴藏量：石油230亿至300亿吨，天然气约16万亿立方米。占中 国油气总资源量的1/3，其中70%蕴藏于深海区域。
国家层面—南海战略。胡锦涛主席在中国科学院第十六次院士大会、中国工
程院第十一次院士大会上： “发展海洋战略高技术，开发深海。”
350 m3 553 m3
燃油舱
4603 m3
淡水舱 污水舱 压载舱
1391 m3 20 m3
818900 m3
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平台简介
5.主要设备
动力系统：8台主发电机组 （每台5530KW），能 够提供强劲的动力，提 高了平台对作业环境的 适应能力和满足高负荷 钻井作业对动力的需求；
推进系统：8台推进器（每台 4600kW），动力定位 系统反应速度快，可提 供更大的抗风能力；配 备精确可靠的定位系统。
1、 背景概述
1.5湛江分公司的勘探开发潜力：
•南海北部：深水区面积约52000km2，覆盖琼东南盆地南部和珠江口盆地西部； •中央坳陷带六大凹陷：乐东/陵水/松南/宝岛/长昌/北礁； •南海中南部：更广阔的海域在等待勘探开发！
2号断层下降盘岩性-构造圈闭带 （自营）陵水13-1等
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主要内容
背景概述 深水钻井特点 深水钻井主要风险 深水钻井工艺技术 阶段成果
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2、 深水钻井特点
2.1深水钻井的环境特点：
水深
➢ 随着水深增加，要长求隔钻水井管装置及设备能重力负更荷高，所需仓储空大间型大设，备作业时
间增加。
海底低温
昂贵的起下费用
深水
恶劣的作业环境
➢ 随着水深增加，环境温度会降低，海底温度低，井底高温的度可高靠，性同要时求海水的
长昌凹陷中央背斜构造带 长昌33-1、万宁3-1 等
中央峡谷岩性-构造圈闭 带 陵水22-1、23-2等
陵南低凸起西北部 披覆背斜构造带陵 水26-2、32-2等
北礁凹陷北部反向断阶构造带 陵水30-1等
松南低凸起-北礁凸起北部披覆背斜 构造带永乐7-1等
北礁凸起东部披覆背斜构造带 （自营）万宁7-1、14-1等
Main diesel engine: Wartsila Type 12V32, 5760KW
Thruster: Eight Wartsila 4600KW， 0-600 RPM
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锚泊系统
平台简介
可在500—1500米甚至更深的海域采 取抛锚的作业方式，能大大节省燃油； 在台风季节能从容防台、减少因防台 而耽搁的作业时间，能大幅度降低防 台的作业风险和作业成本。
海洋石油—二次跨越。王宜林董事长在中海油勘探技术座谈会上：“要不断
提高对于深水领域地质条件和油藏规律的认识，努力使深水成为未来10年公司油 气生产的主战场。”
南海西部—挺进深水。谢玉洪总经理在2012年工作会议上：分公司 “十二
五”期间的三大重点工作：“天然气勘探、低品位油气藏开发、深水勘探”。
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平台简介
平台类型：深水半潜式 设计单位：Friede & Goldman, Ltd. 船籍国：中国 船级社：ABS & CCS 开建年月：2008年4月 建造厂：上海外高桥造船有限公司
最大作业水深： 3050 米 最大钻井深度：10000米 可变载荷：9000 吨 钻机提升能力：906 吨 设计抗风能力： 108节
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1、 背景概述
1.3 世界深水勘探开发的现状
自上世纪90年代以来，全球深水区块 不断被发现和开发，近年来深水勘探 开发的势头更是愈发强劲：
动力--更多的能源需求； 条件--油价高，效益好； 原因--勘探程度低； 支撑--技术发展。
（500～1500m为深水，大于1500m为超深水）
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深水钻井技术简介(981性能及 深水钻井风险)
1
2
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平台简介
海洋石油981是一艘第六 代深水半潜式钻井平台， 具有如下特点：
1、在成熟船型的基础上做了为南中 国海作业的适应性升级； 2、具备3000米水深作业能力以及 DP3和锚泊系统两套独立的定位方 式； 3、先进的自动化设备。
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1.基本性能
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电子司钻
平台简介
中控室
海洋石油981电子司钻可三人同时操作，实现钻具组合的离线功能，不 占用井口时间，大大提高作业效率
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主要内容
背景概述 深水钻井特点 深水钻井主要风险 深水钻井工艺技术 阶段成果
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1、 背景概述
1.1深水的概念：
• 常规水深： ≤500m
• 深 水：500m~1500m
b.国内的深水主要集中在南海，石油蕴 藏量约在230亿至300亿吨之间，天然气蕴藏 量约16万亿立方米，占中国油气总资源量的三 分之一，其中70%蕴藏于153.7万平方公里的 深海区域。
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1、 背景概述
1.2为什么要开发深水油气：
c.随着经济的发展，中国油气对外依 存度不断提高，叩开深水油气资源的 “大门”，成为立足国内寻求油气资源 的重要战略选择。
2.2深水钻井的地质特点： 海床不稳定
➢ 海床的不稳定和大的坡度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、高含水未胶结的地层，对导管下入和水下井口设计及施工提出挑战。
• 超 深 水： ＞1500m
陆岸
导管架 自升式
半潜式
浮式生产系统FPSO
张力腿平台 动力定位钻井船
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13
1、 背景概述
1.2为什么要开发深水油气：
a.深水海域已成为全球油气资源的 重要接替区。近年在全球获得的重大勘 探发现中，有50％来自海洋，主要是深 水海域。
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1、 背景概述
1.2为什么要开发深水油气：
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2. 船体基本参数
平台简介
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6
3.作业环境条件
平台简介
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4.存储能力
平台简介
泥浆和其它钻井液 上船体泥浆池 立柱及浮箱备用泥浆池 浮箱基油舱 浮箱盐水舱 钻井水 沉砂池 吹灰材料 水泥 般土和重晶石 浮箱其它液舱
1020 m3 2008 m3 760 m3 720 m3 2500 m3 80 m3
冷却作用对钻井液性能、固井水泥浆性能等专业要求较高。
风/浪/流等
地质因素
☻孔隙破裂压力窗口
新的钻井设备
☻浅层流
➢ 风、浪、流等环境条☻件深对井钻井装置的选择及钻井作业有新重的要钻影井响工，艺如定位
☻浅层气
系统、隔水管系统；作☻业疏前松期表要层 对钻井装置及设备能力进行校核，综合评估
。
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2、 深水钻井特点