海洋钻采工程概论.ppt

第一部分：海洋地质基础 中国地图 对井口的定位。目前采用的措施主要有： 1）锚泊定位。锚泊定位是用锚抓住海底，再通过锚链或平台定位。常用的锚有4.5、9.1或13.6t等级。通常多使用锚链，其优点是重量大，悬垂度大，能增加锚抓力；强度较高。主要缺点是要求船上具有大容量的储存锚链仓，因而限制了抛锚水深；再者由于重量大、悬垂度大，反应迟缓，减低了锚泊能力。 2）动力定位。它是目前较先进的一种保持定位的方法。这种方法是直接用推进器来及时调整船位。 它是由测量系统（声波测量装置或张紧轮测量装置）给出船相对于水下井口的位置以及船身方向等数据，连续传送到控制系统的电子计算机中。再计算出船的位移及恢复船位所需要的推动力及力矩，并发出讯号使执行机构（纵向和横向推进器）工作，从而保持浮船定位。目前在钻井浮船上已使用可变螺距推进器，纵向的约4416kW。横向的船首约为3312kW，船尾约为2208kW。 动力定位的优点是：调整时间短，工作水深大。缺点是：设备成本高，消耗燃料多。动力定位不能用于浅水，最大工作水深取决 于声波发生器的功率及噪音干扰情况。目前实现自动动力定位的钻井浮船的工作水深已达600m。 （二）升沉运动补偿问题 在海上进行浮动钻井时，钻井船除前后左右发生摇摆外，还将产生上下升沉运动，导致井架及大钩上悬吊着的整个钻柱周期性地上下运动，不利于钻进。因此，必须解决钻柱上下运动的补偿问题。在本章第二节将专门讨论这个问题。 （三）装设钻井用水下井口设备问题 海上钻井采用水下井口时，井口在海底，需要在海底井口与水上甲板间装设一套隔绝海水、适应摇摆、控制井口的装置，这套装置统称为钻井用水下井口设备。 钻井用井下井口设备的功用、组成及结构特点将在本章第三节介绍。 （四）防止海水腐蚀问题 海洋钻井设备处于海上腐蚀性强的大气中，还有一部分构件浸 入海水中，由于海水对它产生强烈电化学和化学腐蚀，因此侵入海水中的构件的寿命显著降低。如钢材被海水腐蚀1％，其强度就要降低5～10％。若钢材两面均有5％的腐蚀就不能使用了。 目前主要防腐措施有： 1、选择耐腐蚀的材料。我国常用的耐海水腐蚀的金属材料是： （1）高合金钢。如钛、钛合金、纯铜、青铜、铜镍合金钢等。 （2）低合金钢。如铝合金、铅、黄铜等合金钢（黄铜中需含防止脱锌的钾、锡等）。 （3）复合合金钢。如用铬－铝系、铜－铬系、铬－铝－钼系等各种添加元素复合成的合金钢。 2、设计合理的结构。如将外形设计成流线形，易腐蚀处适当加厚；尽量采用等强度设计；采用不同材料的铆接件及焊接件，以消除有害的阴极接触等。 3、采用先进防腐工艺。我国常用的防腐工艺是： （1）外加金属镀层的保护层。如采用镀锌、镀铬等热镀法，喷锌等喷镀法，镀镍等电镀法，以及包上一层铜镍合金板等机械法。 （2）外加非金属涂层作为保护层。如采用涂漆、沥青等有机涂层，涂合成高分子化合物的环氧焦油涂料、沥青环氧氨基甲酸乙脂涂料，涂水泥、搪瓷形成无机涂层，磷酸盐处理的非金属膜保护层等。 （3）电化学防腐。常用阴极保护法：①利用蓄电池或整流器给被保护金属通以直流电作负极，而正极接石墨或废钢铁，这称为外加电流的阴极保护法。②在被保护金属设备上接一种电极电位较低的金属，形成原电池，电位低者为阳极，电位高者为阴极，称为护屏保护或牺牲阳极的阴极保护法。钢结构常用锌、镁、等为牺牲阳极。 （五）抵抗海洋环境载荷问题 海洋钻井装备与结构承受严重的波浪力、风力、海流力和冰力等海洋环境载荷的作用，因此在强度设计、设备选择、估算寿命时，均需考虑这些承载特点。 第二节 海洋浮动钻井船的升沉补偿装置 深海钻井时，需采用半潜式铤上方加一根可伸缩的钻杆。伸缩钻杆由内、外管组成，沿轴向可作相对运动，行程一般为2m。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铤则基本不作升沉运动。因而可保持钻压恒定，同时还可避免平台上升时提起钻铤，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。 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