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第四章 海洋石油工程概述_图文

海洋石油工程概论

海洋石油工程概论
主讲人:徐建功

海洋石油工程概论

基本内容:
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 绪论 海洋资源 海洋灾害及防治 海上钻井设备概述 海上采油设备概述

第六章
第七章 第八章

波浪理论
海洋环境及环境载荷 海洋石油钻采设备的运动学和动力学

第九章

海洋石油钻采设备的强度

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海洋石油开发概述

海洋石油是一个高投入、高风险、高科技的行业,决策 和操作的失误可造成巨大经济和社会损失,同世界石油工业 一样,中国海洋油气工业面临着油气田开发难度、投资额度 和风险程度日益增加,油气储量增长缓慢,环境保护费用递 增,国际油价波动性起伏很大等难题。 针对这些问题,需在油气田勘探、开发过程中,优化作 业进程;有效地利用各种人力、技术和财力资源;促进地质 油藏、钻完井、工程建设和经济评价等各专业的充分协同配 合;进行观念创新,科技创新,管理创新,制度创新,以最 小的投资成本和作业费用,获得最大的经济和社会效益。

海洋石油工程概论 海洋石油开发概述 海洋石油开发简史 1887年,美国人以栈桥连陆方式在加利福尼亚距海岸200多米处 打出了第一口海上油井 标志着海上石油工业的诞生。 20世纪40年代建造成功第一台专门设计用于海上石油钻井平台。 标志着海洋石油工业与陆地石油工业相同,开始了明确的分 工,即海上油公司与专业服务公司的分野。 50年代以后,研制成功移动式钻井平台 已经系统地形成了海洋石油工业体系,通过一种严密的社会 分工体系,多专业公司协作开展海洋石油的开发工作。 1976年浮动石油平台已超过350台 海洋石油勘探已经成为各个油公司是否可持续发展的重要指 标 80年代中期,海洋石油产量就已占世界石油产量的三分之一 海洋石油的勘探开发已经成为国际关系的重要环节

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海洋油气资源 海洋石油的绝大部分存在于大陆架上,海底蕴 藏着丰富的石油和天然气资源。据1995年的估计世 界近海已探明的石油资源储量为379亿吨,天然气的 储量为39万亿立方米。据不完全统计,海底蕴藏的 油气资源储量约占全球油气储量的1/3。目前,海底 油气开发已从浅海大陆架延伸到千米水深的海区。 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。

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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。

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海洋油气资源

深水油气产量在海陆产量比例明显上升预测

1990年涉足深海油气生产;2005年,海洋油气生产深海几乎占 海陆总和的50%;其中深海油气生产约占海洋油气生产的30% 以上。

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海洋油气资源
2006-2010年深水油气产量占比例

最大首推非欧近海, 特别是西非安哥拉和 尼日利亚),占40% ;其次是北美近海, (特别是美国墨西哥 湾),占25%;其三 是拉丁美洲(特别是 巴西近海),占20% ;亚洲占10%;西欧 占3%;澳洲占2%;其 他为1%。

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海洋油气资源

世界十大深水油藏发现国wo-07.09p59 Top 10 deepwater discover reserves countries

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海洋油气资源

2010年世界前七位深水生产油气国的产油当量 (Top 7 deepwater producing countries 2000-2010)

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海洋石油工程概论 我国石油资源

我国平均探明率为38.9%,海洋仅为12.3%,远远低于世界平均探 明率73%和美国的探明率75%。我国天然气的平均探明率为23% ,海洋为10.9%,而世界平均探明率在60.5%左右。因此我国油气 资源的探明率(尤其是海洋)很低,整体上处于勘探的早中期阶段。

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我国海洋石油发展现状
中国海上油气总蕴藏量 我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 ,预测石油資源量為275.3×108t(275.3亿t),天然气资源量为 10.6×1012m3(油当量106亿m3)合计油当量约375亿t,为2007年 中国探明油当量储量46.19亿m3的8.5倍。 目前原油的发现率仅为18.5%,天然气发現率仅为9.2%,极具勘探 开发潜力。 20世纪50年代末,中国的海洋石油工业开始起步1967年到1979年,我国 海洋石油十年的累计产油量也才63万余吨70年代末期,中国海洋石油首 先开始对外开放2000年底时,对外合作累计探明的石油地质储量8.5亿 吨,自营探明石油地质储量5.7亿吨,年产原油近2000万吨,天然气近 43亿立方米。

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1、中国海洋石油总公司 总体技术能力已达到国际水平。“七五”期间形成的含油气盆地资源评价 和勘探目标评价;海上地震采集、处理、解释,水平井、大斜度井及复杂 地层钻井,海上油气田完井及延长测试,数控测井与资料分析处理;油气 田数值模拟和油藏评价、海上复杂油气田开采;海上油气田工程设计、建 造和安装;海上油气管道铺设;海洋石油环境条件调查及预报等技术。 “八五”期间,中海油的总体技术能力已达到国际水 平。 中海油"九五"期间油气储量增长的目标是:探明原油地质储量4.6亿吨、天 然气地质储量3000亿立方米左右,2005年原油年产量将实现南海海域稳产 1000万吨、渤海海域达到1000万吨、以南海西部海域为主的全海域天然气 产能折合油当量1000万吨,即"三个一千万吨"的奋斗目标。

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2、中国石油天然气集团公司 中石油投入开发了最大对外合作项目-中石油大港赵东油田,于2001年3月开 始开发建设,2003年8月4日投入生产。赵东合作区发现并探明了6000万吨规 模的整装高产油田。该油田具有丰度高、埋藏浅、油层物性好、产量高等特 点。2004年实现生产原油96.5万吨,2005年头3个月原油日产量始终保持在 3000吨的高线运行,踏上了年产百万吨的道路,表现出高效发展的态势。

海洋石油工程概论 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”。 1965年冬天,集合在渤海之滨的一只50多人的钻井队伍,选择了渤海的一 个沙岛——曹妃甸,作为建设井场展开海上钻探的起步点,不期遭遇猛扑 而来的海啸,吞噬了整个沙岛,也吞噬了用了一个多月的辛勤劳动建设起 来的井场,全体人员躲避在一个航标灯架上临时搭设的避难所,幸免于难 ,这次事件让第一代向海上进军的中国石油人初步领略到大海的威力。

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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: 一自然环境恶劣; 二平台工作空间有限; 三油气田建设装备工具复杂、科技含量高; 四投资大、牵涉面广、管理难度大及未知领域多; 五采用低成本和技术创新的策略带来高风险; 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。

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一、自然环境恶劣

除了与陆地一样承受天气的影响外,还要承受海洋这一特殊环境的影响。海 浪、海冰与台风、季风的综合作用对油气田生产设施将产生巨大的破坏力, 以致影响海上正常作业和油气井的正常生产。海上飓风被称为海上气象恶魔 ,严重威胁着海上平台的安全。 1979年11月25日“渤海2号”钻井平台在井位迁移时倾覆,1983年12月25日 美国阿科公司租用的“爪哇海”号钻井船在南海受台风袭击翻沉,两次事故 均造成严重人员伤亡的惨痛结果。经过多年实践的经验积累,人们认识到海 上飓风至今还无法抗拒,只能要求加强气象预报的准确性,做好防范工作。 被飓风吹倒的平台 海上海上飓风 台风云图

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海况介绍

由于海洋自然环境与陆地完全不同,所以掌握海况条件对海 洋石油开发尤其重要,根据国际通用的分类方式我们一般将 海况划分为:海冰、海浪、潮汐、海流、热带气旋这几个海 洋特殊环境状况,这几个都是可能导致海洋石油开发失败或 不安全事故发生的自然主导因素,比如: 海冰 推倒平台 海浪 构建物疲劳损伤减少构建物的寿命 潮汐 钢结构腐蚀严重影响运输 海流 海底管线弯曲 热带气旋 人工岛大面积进水

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海上波浪对海上平台的影响很大。1980年8月,狂风巨浪摧毁了墨西哥湾的4 座钻井平台,1989年11月,美国的“海浪峰”号钻井船被巨大海浪掀 翻。据1989年的统计,全球的海洋钻井船已经有50多座被海浪吞没。直到现 在,海浪同样不可抗拒,只能加强预测和防范。 我们将重点介绍海洋自然环境条件中的风、波、流和海冰对于海洋石油开发 的影响。

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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; 三潮汐涨落时,如果超过平台底层甲板高度,将会产生上拔力; 四冰覆盖层形成时和冬季气温剧烈变化使冰层膨胀引起的静压力。 直观上看就是冰成为一种具有巨大动能的固体与设施发生强大力的作用, 渤海历史上由于海水结冰而造成灾难性事故是发生过的,其中最典型的是 海2井和海4井烽火台于1969年和1977年分别被海冰推倒,造成两起重大的 海洋结构物破坏事故。下面简要介绍一下海2井倒塌重大事故的相关情况 。

海洋石油工程概论 海2井事故 海2井是我国自行设计、制造和安装的海洋石油钻采平台,是一座钢质桩基 固定平台;1969年立春后形成渤海历史上罕有的大冰封,海冰在平台导管架 下和平台周围堆积,部分构件因强度不够而被冰挤破开裂,从预报到第一个 桩腿破坏到平台倒塌仅十几个小时。

海面冰情

破冰船

尼罗河冰形

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事故原因分析

通过详细的事故原因分析, 主要有以下5条因素: 一设计时没有考虑冰载荷,仅以波 浪为设计控制载荷; 二平台整体结构设计不合理桩长壁薄 (桩长41m,外径650-836mm,壁 厚12-18mm)整体稳定性差、平台 震动严重、产生自激振动; 三平台整体布局不合理,以面积最大 迎接来冰; 四施工粗糙、焊接质量不高; 五只用材料力学进行静强度计算。

海洋石油工程概论 海浪 海洋波浪主要由风引起的,热带气旋、台风、海啸可掀起巨大的海浪;海 浪的高低与风速和风持续的时间等因素有密切的关系;其能量与波高的平 方成正比;在海浪作用的强烈部位,会加速金属腐蚀。 从设计的角度,海浪的影响还要考虑其往复作用力加剧了构建物的疲劳, 影响了构建物的使用寿命。 特点 飓风与大浪 大浪拍击

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潮汐

潮汐是由月球以及太阳对地球的相对移动引起的,表现为海水周期性涨落,海 水在白天上涨称为潮,晚上上涨称为汐。在进行海上钻采设计和施工时,都要 考虑潮位差和潮流影响。在一个潮汐周期内,相邻高潮位与低潮位间的差值, 又称潮幅。潮差大小受引潮力、地形和其他条件的影响,随时间及地点而不同 。在人工岛建设、海上原油运输等作业对于潮汐的影响要充分考虑,避免出现 冲灌、搁浅事故的发生。 潮汐后的泥滩 潮汐进入海湾 船只搁浅

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海流

海流是海水按照一定的方向、路线连续不断的流动。一般上讲,海流分为洋流、 风生海流和潮生海流,其中风生海流与潮生海流对海上油气钻采装置的作用力最 强。 其作用力的影响主要表现在海流所产生的水动力对构建物结构的冲击,以及长时 间往复作用下结构的疲劳影响。海洋工程领域通过近百年的研究与实践,已经掌 握了海流影响海上构建的基本规律,并进行了量化处理,现在我们已经能够使用 相应的公式,计算出作用在海上油气钻采装置上的海流载荷,从设计上保障设施 的本质安全性。 逆海流收集海上溢油 海轮顺海流运动 海流作用于海冰

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热带气旋/台风

热带气旋是指发生在热带海洋上的一种强烈风暴;热带气旋/台风对我国南部 海域海洋石油开发的影响很大,是影响海上各类石油作业的一种主要灾害性 气候。虽然我们渤海海域台风与热带气旋较少,但今年的麦莎就对我们产生 了很大的影响,还有就是比如黄骅海域的土台风曾经就造成人工岛堤岸被毁 的事故。所以防止局部热带气旋以及风暴潮的影响在设施设计的时候就需要 进行全面的考虑。 台风云图 风暴潮将人工岛护堤打坏 井场被毁

海洋石油工程概论 结构可靠性保障的一般做法 通过各种海洋环境影响的事 故教训,海洋石油工程界,在设 计、建造和生产过程中借鉴国际 规范做法,采取了以下措施: 一根据API RP 2A的要求进行结 构工作许用应力的校核,从设计开 始就考虑到各种潜在的影响结构安 全的因素,而且需要考虑平台的安 装过程中应力情况; 二通过第三方发证检验机构,严 格执行平台制造质量控制标准; 三定期对设施进行结构检测,进 行寿命评估,以保证设施的正常使 用。

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平台结构许用应力的校核工具

平台结构许用应力校核的基本思想就是采用量化的专用有限元软件系统,模拟各 种风、海浪、波流等自然力对结构物的作用,考量设计是否能够满足各种自然条 件力的冲击和长时间的作用。

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二、平台工作空间有限

钻井和采油的活动空间狭小,一切设备都集中在一个或几个平台上,每个平台 一般有2-3层甲板,每层甲板面积最大不过30m×67.5m。在如此有限空间内开 发面积约数十平方千米的油气田,无论是开发方案还是工程设计都与陆上不同 。如: 生产井口高度集中,井口距离最大2.5m×2.5m,最小的达到1.5m×1.8m,全部 只能为定向井和水平井;开发过程中的调整井数受预留井槽限制;油井作业非 常困难;工程设施小而全,除了与陆上油气田开发生产需要的设施外,还增加 了生活,自救设施,因此给方案设计增加了难度,海上钻采绝不能走扩大空间 的路子,只能大力精减队伍,加大装备技术含量,尽量缩减其体积和质量,以 适应海上空间狭小的客观环境。空间的变化,给钻采作业带来了人员结构、装 备、技术的深刻变化。由于空间狭小,设备布置紧凑,作业风险大,有时会因 一些很小的事故而带来严重的后果。

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海洋石油工程概论 三、油气田建设装备工具复杂科技含量高 由于海上作业要降低作业周期和成本,提高油气田的经济效益,因此,必须采用 一些与陆地不同的高科技装备和工具,如使用钻井船(自升式或悬臂式)钻井, 水下采油树、浮式生产储油轮、特大型浮吊,采用铺管船铺设海底管线进行油气 水输送、采用大型吊车进行海上安装等。 由于海上油气田设备集中,地面和水下装备、工具、井下设施必须考虑防风浪、 防雷电、防火、防爆、防腐蚀、防冰、防撞击等。 逃生缆梯 工艺区救生设施 高级别防爆风冷器 集成电子控制系统

海洋石油工程概论 四、投资大、牵涉面广、管理难度大及未知领域多 海上石油工程项目大都属于大型作业,计划性非常强,方案需要预见性, 但常常受多方面的影响,不确定性大;海洋气候的影响也很大,常常需要 选择好的气候窗进行作业,工程管理难度大。因此,如果管理、协调不好 , 将会使项目各工序衔接出问题,造成巨大经济损失。例如有的项目需要从 欧洲动复员大型浮吊,其日费用高达18万美元,加上其他费用,每天项目 需要支付20多万美元,如果由于衔接和计划出现问题,大型浮吊到达地点 后不能开始工作,出现闲置,并错过好气候窗,那么等待的时间可能很长 。由于大型浮吊常常需要服务于多个项目,在一个项目造成耽搁,必然会 影响另一个项目。另外,由于动复员的费用很高,也不可能先干别的项目 ,再来干这个项目。因此造成的损失难以估量。

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由于海洋地域广阔,人类对海洋的认识非常有限,国家对海洋各领域投入 的研究也非常有限,因此,对海洋石油开发来说,存在很多未知的领域。 对海洋气候(如海浪、海冰与台风、季风)的综合作用,海底的地貌、地 质及其变化规律等认识不足给油气田生产带来很大的问题。例如上海东海 平湖油管线在岱山登陆段受海底地貌变化和海流的影响出现断裂,对油气 田的生产产生巨大损失,也给海洋环境造成污染。 由于对海底地质不了解,因此对钻井船和平台的就位和安装也将产生重大 的影响。如泥底钻井平台容易移位。

海洋石油工程概论 五、采用低成本和技术创新的策略带来高风险 由于海洋石油投资巨大,用最低的成本去开发油气田,获得最大的经济效益 ,同时,能够将效益低的油气田投入开发是每个海洋石油企业追求的目标。 另外,随着环境更恶劣和深海的油气田发现,需要不断采用以往没有使用过 的技术。 各方面的需要促进石油企业进行技术创新,并不断降低成本。这样也给海上 油气田的开采带来更大的风险。 外输管线 利用各种空间堆物 探测报警系统盘 顶驱

海洋石油工程概论 六、人员素质要求高 为保证油气田开发达到经济、安全的目的,需要个路人员技术全面且具有风 险辨识和控制能力,以免出现重大事故。 在前期研究阶段,地质油藏人员需要比较准确的地质油藏描述,并判断其风 险程度;钻完井和工程设计人员要结合地质油藏的需要找出经济可行,安全 的工程方案; 在建设阶段,工程人员要进行严格的项目管理,保证按时、按质完成任务。 因此需要各方面人员具有丰富的知识和经验。 在生产阶段,由于平台空间有限,技术和操作人员的数量受到限制,因此, 需要这些人员技术全面。

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七、油气田寿命周期短

海洋环境对钢材有严重的腐蚀作用,海水中生存的大量生物和微生物,通过侵蚀 或附着作用,会对钢结构平台的使用寿命产生影响。一般情况下,平台的安全寿 命在20年左右,因此与陆地油气田不同的是要在平台寿命周期内尽可能多地将油 气开采出来,必须在有限开采期内获得最高的采收率。
高温管线的腐蚀情况

暴露的法兰腐蚀情况

管线外腐蚀情况

设备表面结盐现象

海洋石油工程概论 八、对交通运输的要求与陆地完全不同 海上钻井和生产平台远离陆地,即使是近海作业,其距离也在数十海里至 数百海里以外。随着海上钻探从近海向深海发展,这个距离还将往远处延 伸。人员出海作业,生活必需品,钻采装备、器材、和物资的供应,以及 出现紧急情况时的紧急救援,都有赖于海上交通运输。因此,一支海上钻 探队伍,需要配备一支能满足各方面需要的船队,包括具有输水、输油、 输灰能力和载运钻井器材物资的三用工作船,保障海上安全作业的守护船 、消防船,人员往返所需要的直升机和客轮。还有在特殊海域作业的特殊 船舶,如冰区的破冰船等。 海上交通运输是海上开发的命脉,没有完备的海上交通就不可能存在有效 的海上各项作业。

海洋石油工程概论 九、陆上基地的支持保障及海上应急救援的特殊需要 基地的支持保障,包括陆地管理、生产作业指挥机关及生产与生活保障设施。与 陆地最大的不同,是要与海上油气勘探开发规模相适应的港口、码头和船队,以 便停靠和拖带钻采装备、储存和运送生产物资,以及为海上作业人员提供往返的 交通工具。还有海上钻采不但距离陆地远,而且危及钻井人员生命和钻井装备安 全的因素很多,属于高风险作业,因而海上救助和管理也成了陆地支持保证不可 缺少的重要组成部分。海上救援涉及的方面多,从平台的防范,险情出现之前的 预报,到险情发生后的及时救援,都是一个不可分割的系统工程。同时还需要得 到社会诸多部门的帮助,彼此协同工作,形成整体力量。海上应急救助应当“养 兵千日,用兵一时”,需要有健全的系统、完善的结构,并实行专门的管理。

海洋石油工程概论十、海上平台安全管理和环境保护比陆上要求高 海上平台既是生产设施的基础又是人们生活的空间,也是从事一切海上活动的 场所,一旦发生事故,没有逃生空间。所以对安全和环保必须有设备和制度的 保证。 同时,海洋钻井还要特别关注对海洋环境的保护。石油对人类来说,是现代经 济的血液,对大海来说,却是污染海洋的毒液,灭绝海上生物的杀手。在海洋 钻井中要十分重视石油以及其他钻井液体有可能对海洋环境造成的威胁,以高 度的责任感防范和避免钻探作业给海洋环境造成的污染。

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海上油气生产作业应注意的6方面事项

根据以上10点海洋石油开发的特点,再强调6点注意事项: 一建立一套完善的海上气象预报系统,一个准确及时的天气预报系统能够极大的 提高海上作业计划的落实率; 二积极推行项目管理,所有的作业应当以项目思想来规划,从时间、人力、财力 、物力等方面进行统筹; 三注重安全环保工作,严格的国家安全环保法律是海洋石油开发的重要特点; 四讲究效益应当具有全面性。海洋石油开发是个复杂的系统工程,应当从系统上 考虑各个环节的整体效益; 五搞好地方关系。要重视并善于搞好与地方政府的关系,争取各方面的支持和配 合; 六加强业务培训,海上石油开发面临很多崭新的开发技术和知识,应通过实施多 种形式、系统的业务培训,尽快掌握海洋石油开发知识。

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钻完井特点

钻完井是油气田开发工程非常重要的环节,目前海洋油气田开发投资中,钻完 井的投资约占总投资的35%~70%。用好现有的钻完井技术,并不断在技术和 管理方面创新,对开发边际油田起到非常积极的作用,达到优质、高效、安全 、低耗进行钻完井的目的。实际工作中,需要切实研究钻完井方案的每个细节 ,要保证钻完井作业的安全;在进行技术创新,采用新技术、新工艺、新方法 的同时,要保证方案的切实可行,预算准确,将各种风险降到最低。 其中优快钻井技术就是从思想上有了重大突破,这就是采用先进、实用、配套 的技术;建立先进、严密的组织管理与发扬团队协作精神三大要素。

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成熟的海上钻完井管理具体的表现在以下6点要求: 一建立健康安全环保管理体系,规范作业各个重要环节的管理制 度,明确职责; 二建立重大钻完井项目专家审查制度; 三建立开发井质量控制,评价及验收制度,形成控制标准、批准程 序及验收程序,为日后正常生产打下良好的基础; 四完善钻完井工程的考核制度,加大对井身质量、安全环保等方面 的考核力度; 五完善钻完井器材的采办程序,确立分级授权制度,提高工作效 率,明确工作职责; 六做好经济评价,对钻完井费用进行控制,规定钻井、完井和修井 即费用细目的编制内容和格式。

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优快完井 渤海在20世纪70年代到80年代早期的油田生产一直被油井出砂所困扰 ,找不到合适的防砂,给油田生产带来很多问题。在优快钻井技术取 得成功的鼓舞下,通过技术创新、精心设计、严密组织、充分准备等 技术指导下,完井作业也取得了非常好的效果。

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几种典型的海上油气井生产管柱

1、自喷井管柱 海上油田常见的自喷井管柱其井下安全阀及封隔器构成井下安全系统, 满足有关法规的要求,是海上油田安全生产系统重要的组成部分。

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海洋石油工程概论 3、气举井管柱 此类管柱突出的特点是为了进行气举采油一连串下入多个偏心工作 筒,就可根据油藏的情况在不同深度安装气举阀,以便于进行钢丝 作业。 4、注水井管柱 该管柱使用偏心工作筒配注,如果每一层需要的注水量比较小,可 在偏心工作筒下入注水调配器,可自动调节注水量;如果需要的量 很大,可以在偏心工作筒里下入水嘴,通过计算水嘴尺寸及与其他 层的管线进行注水量的调节。 5、气井管柱

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目前优快完井的主要技术有: 一是长井段负压射孔和隔板传爆技术; 二是一趟管柱多层高速水充填防砂技术; 三是优质完井液技术; 四是电潜泵“一变多控”控制技术。 下面我们仅就电潜泵“一变多控”技术进行解释。

海洋石油工程概论 “一变多控”电潜泵启动技术

稠油田电潜泵经常遇到的问题就是寿命短,给生产带来非常不利的影响。主要 原因是电机启动电流过大容易造成机组烧坏。给每台电潜泵安装一套变频器可 有效解决启动难和机组易损坏问题,但每口井都装变频器,不仅产生大量投资 而且占用了海上设施的空间。“一变多控”也是在思想上突破,用成熟的变频 技术,集散控制技术及变频/工频同步切换技术,安装一套变频器并与每口井电 潜泵控制柜连接,当一口井的电潜泵利用变频器启动后,变频器复位工频后, 就 可自动切换到下口井启动,这样直到所有电潜泵启动。

海洋石油工程概论 五、生产管柱及钢丝作业 由于海上油气生产安全的 需要和国家法规的要求, 海上油气田生产管柱与陆 地最大的不同是绝大多数 油气井在井下管柱安装封 隔器,井下安全阀,并与 地面控制装置组成的井下 安全系统。由于海上很多 油气田修井费用昂贵,生 产管柱设计要考虑尽可能 少用修井设备,而尽可能 多地使用钢丝、电缆作业 、基于上述原因,海上油 气田地生产管柱要比陆地 油田复杂得多,因此,其 设计具有海上油气田得特 点。

海洋石油工程概论 生产管柱设计 生产管柱设计是完井工程中的重要环节,直接影响油气生产,对提高 平台操作和井下作业的可操作性,减少费用有着重要的作用。因此生 产管柱的设计必须认真研究,主要应考虑以下几方面问题: (1)生产管柱主要功能类型划分 要根据油藏和油气井的特定需要和条件选定具体的完井功能和方式, 海上生产管柱的主要功能有: ?流量控制工具 ?安全防喷 ?注化学药剂工具 ?测试 ?循环压井 ?分层封隔 ?人工举升配套工具 ?注水工具 ?调节管柱受力及防砂 ?配套

海洋石油工程概论 (2)海上油气田生产管柱设计原则 首先要满足油气田开发方案的要求,并且需要与井下状况(包括油气层 分层系开发,产能,流体特性等)相适应,满足安全的需要,尽可能通 过钢丝作业进行井下工具的操作,减少修井的需要,到达降低操作费的 目的,井下管柱结构和施工尽可能简单,降低投资。

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(3)对所选井下工具的要求 工具强度及压力等级满足要求 :根据压力等级和压差要求进 行工具的选择;工具的开关动 作及配套工具的选择符合井下 管柱设计;工具内通径、外径 的选择要与油管内劲和套管的 直径相配合,工具有导向斜面 和台阶,在斜井中能畅通无阻 ;工具连接螺纹和上下接头螺 纹相符,同时,所选的螺纹符 合油气井条件(如密封性和拉 力等);工具材质及密封件材 质的选择应根据流体成分,腐 蚀性流体类别、含量及油气井 温度、压力等条件。 (4)尺寸、动作、强度的校核 选择井下工具后,需对工具的 尺寸、使用、操作动作、强度 进行核实。

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水平分支井

近年来,随着水平钻井和 完井工具的不断发展,钻 分支井的技术有了很大的 进展,对充分发挥油气藏 的潜力,提高采油速度和 采收率起到重要的作用。 中海油除了完成垂直分支 井外,2002年在疏松砂岩 又成功完成水平分支井钻 完井作业,大大提高稠油 油田的单井产量,大大提 高了稠油油田的经济效益 。

海洋石油工程概论

在疏松砂岩地层打分支水平井的主要难点
(1)防止地层坍塌 (2)地层较薄,轨迹控制难 (3)要保证主井眼与分支井眼分得开 (4)要保证筛管下到主井眼 打水平分支井最关键在于有好得定向井轨迹控制技术。已打成的分支井 采用常规导向钻具+LWD技术+Auto Tack钻水平井分支及主井眼,不钻 领眼并实现主井眼与分支井眼有效分离。

海洋石油工程概论 油气井的腐蚀和防护

二氧化碳与硫化氢在油气田中广泛存在,当其在油气中浓度超过一 定量时会对井下套管、生产管柱及工具、地面生产设施、输送管道 产生腐蚀,存在安全隐患,影响油气田正常生产,造成经济损失, 严重的可产生平台爆炸等巨大危害,因此井下腐蚀问题应该给以高 度重视。 目前,防止腐蚀的主要措施是:用抗腐蚀金属材料、表面涂层保护 、加注缓蚀剂、除去水、氧和其他杂质以及通过适当的系统和设备 设计,尽量避免或减轻各种加速腐蚀的因素。一般在开发油气田前 就应决定采取哪些措施,如井下管柱及地面设备管线是否采用昂贵 的抗蚀材料、进行涂层保护、完井时是否下封隔器等。

海洋石油工程概论 主要防护措施: (一)选用性能合适的耐蚀材料 (二)采用塑料涂层、衬里和非金属材料 (三)使用缓蚀剂 (四)系统设计中的防腐考虑 (五)去除杂质 (六)其他防护措施,如增大pH值,降低温度,避免紊流等 井下管柱设计: (1)了解腐蚀及防护研究理论 (2)研究油藏产出气、液情况 (3)与科研单位和油管、套管厂家协作,了解其他油气田的使用经验 (4)进行室内试验 (5)提出备选方案并进行经济评价 (6)推荐防腐方案 (7)按照美国腐蚀工程师协会编写的RP-0755-91标准对腐蚀程度进行划 分

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