第四章海上钻井设备概述.pptVIP

第二节 海上钻井设备的特殊问题 一、平台定位问题 对浮式钻井船、半潜式钻井平台在海上处于漂浮状态，在风、海流、海浪的作用下将产生漂移运动，这就给如何保持这些设备对井口的定位带来困难，主要是水上井口和水下海底井口不对正，从而给工作带来问题。解决这个问题有两种方法：动力定位和锚泊定位。 二、升沉运动补偿问题 在海洋环境中，浮式钻井装置会产生升沉运动。平台的升沉运动引起井架及大钩悬吊的钻杆柱上下运动，使钻压不稳，严重时将无法钻进。解决这个问题的方法是：在钻柱中增设伸缩钻杆；增设升降补偿装置。 三、装备水下设备问题 钻井平台在海面之上，井口在海底，为正常钻井，需要在海底井口于海面之间装设一套隔绝海水、适应摇摆、控制井口的装置。这就是钻井水下设备，组成如下： 1.钻井导向装置 钻井导向装置的作用是引导水下井口设备坐于海底井口盘上，主要由三部分组成： （1）井口盘：坐于海底，用来确定井位并固定水下井口。由钢板和钢筋焊接而成，中间灌注混凝土。 （2）导向架：其作用是导向，它有四个支柱，支柱上拴有导向绳，引导防喷器组就位。 （3）导管：导管也起导向作用。 2.套管头组 套管头组的作用是悬持套管，连接防喷器，结构与陆地相同。 3.防喷器组 海上钻井防喷器组可装在水下，也可装在平台上。装在平台上的防喷器装置与陆用防喷器相同，而装在水下的防喷器装置与陆用的有很大不同，由于是装在海底，与之配套的设备也需随之变化。陆上的防喷器装置与海上的防喷器装置作用相同，结构也基本相同，但由于海上特有的环境，对防喷器的使用可靠性要求更高，防腐蚀性能要求也更高。 4.隔水管柱 其作用是隔开海水并从其内引导钻具，导出钻井液。见书图4-21 P60 隔水管柱由以下几部分组成： （1）隔水管接箍：其作用是连接各根隔水管。类型有：卡箍式接箍、领眼由壬式接箍、径向驱动榫槽式接箍、领眼螺栓式接箍。 （2）隔水管：隔绝海水的管段，一般长度为50ft（15.24m）或75ft（22.84m）。 （3）挠性接头：装在隔水管柱的下部，允许隔水管柱在任意方向转动约7°-12°，以使隔水管柱适应浮式钻井平台的摇摆、平移运动。类型有：压力平衡式、多球式、万能式。 （4）伸缩隔水管：作用是补偿平台的升沉运动，使隔水管柱不至于因平台的上下运动而断裂。装在隔水管柱上部，由内管和外管组成，两管之间可相对上下运动。 （5）张紧器：钻井平台的工作水深超过31m时，为了防止隔水管柱在轴向压力作用下被压弯而破坏，应使用张紧器张紧隔水管柱，使其承受拉力。主要应用的是导向索张紧器。 5.连接装置 其作用是在紧急状态时摘开连接器，将防喷器组留在海底，而将上部器具提上来，将平台撤走。井口可用防喷器关闭。常用连接器为液压卡块式，由上下接头、卡块、液压缸组成。遇到危险时，液压缸泄压，卡块松脱，上下接头脱开，钻井平台迅速离开井位，以避免重大损失。 6.其它装置 包括：隔水管导向架、井下电视装置等。 四、防止海水腐蚀问题 金属材料腐蚀是指金属材料和它周围环境介质之间发生化学作用和电化学作用而引起的破坏和变质。 非金属材料腐蚀是指非金属材料和它周围环境介质之间发生反应而引起的破坏和变质。 或者说： 非金属材料腐蚀是指非金属材料由于在环境介质的化学、机械和物理因素作用下，出现老化、龟裂、腐烂和破坏的现象。 1.金属腐蚀的原理 （1）金属和电解质之间存在荷电界面； （2）正电荷由金属向溶液转移，与此同时金属被氧化至较高的价态； （3）正电荷由溶液向金属转移时，溶液中的某种物质被还原至较低的价态； （4）电荷通过溶液和受腐蚀的金属完成转移过程。 由此可见，腐蚀是一种电化学反应。反应过程中，金属本身就是反应物，被氧化至较高的价态（失去电子），而存在于溶液中的其它反应物，得到电子被还原至较低的价态（获得电子），这就是腐蚀电化学原理。 2.腐蚀防护的原理 把金属的电位降低至稳定区，使金属处于热力学稳定状态，就可以免遭腐蚀。 隔绝保护也可以防止腐蚀。 3.防止金属腐蚀的措施 由于钻井平台处在海水中，海水对其产生强烈的电化学腐蚀和化学腐蚀，降低其使用寿命。所以其主要防腐措施有： （1）正确选用金属材料 耐蚀钢（不锈钢）、铝和铝合金、铜及铜合金、合金钢等。 除了耐蚀外，海洋钻井平台用钢还应满足以下要求： a.强度。高强度合金钢，一般采用微合金化的细晶粒钢，通过轧制、正火或调质处理，钢板厚度控制在25mm以下。 b.可焊性