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1、中海石油(中国)有限公司1 of 85深水钻井简介中海石油(中国)有限公司2 of 85中海石油(中国)有限公司3 of 85n1,500 ft (450m) for ProductionSubsea CompletionsFPS / FPSOsTLPsSparsn3,500 ft (1,070m) for DrillingSemisubmersiblesDrill Shipsn6,000 ft (1,800m) “Ultra Deepwater”1. 深水的定义深水的定义的定义的定义 Definition from ABB Vetco Gray中海石油(中国)有限公司4 of 851. 深水
2、的定义深水的定义SHELFSLOPE 对于深水对于深水: 有人说有人说: 180 m 500 m1,000 m但深度不是唯一的着眼点但深度不是唯一的着眼点 只要越过大陆架，典型的深只要越过大陆架，典型的深只要越过大陆架，典型的深只要越过大陆架，典型的深只要越过大陆架，典型的深只要越过大陆架，典型的深水问题就会出现。水问题就会出现。水问题就会出现。水问题就会出现。水问题就会出现。水问题就会出现。FUGRO辉固的看法辉固的看法中海石油(中国)有限公司5 of 851. 深水的定义深水的定义nIn the early 1990s shell offshore defined deepwater as
3、 anything greater than 1,500 ft (450m)nIn 1997 Sedco defined deepwater as 2,000 ft (600m) for all areas except extreme environments (west of Shetlands) in which case it is 1,500 ft (450m)nIn 1998 “offshore magazine” defined deepwater as 3,500 ft (1,065m) for the purpose of classifying deepwater dril
4、ling vesselsn1999 “harts deepwater technology” supplements refer to deepwater as 1,300 ft (400m) 据据20022002年在巴西召开的世界石油大会报道，油气年在巴西召开的世界石油大会报道，油气勘探开发通常按水深加以区别：水深勘探开发通常按水深加以区别：水深400m400m以内为常规以内为常规水深，水深，400m-1500m400m-1500m为深水，超过为深水，超过1500m1500m为超深水。为超深水。中海石油(中国)有限公司6 of 85n n水深水深水深水深 DeepwaterDeepwater
5、DeepwaterDeepwater（DWDWDWDW）n n不稳定的海床不稳定的海床不稳定的海床不稳定的海床 Unstable Sea FloorUnstable Sea FloorUnstable Sea FloorUnstable Sea Floorn n低的破裂压力梯度低的破裂压力梯度低的破裂压力梯度低的破裂压力梯度 Low Fracture GradientLow Fracture GradientLow Fracture GradientLow Fracture Gradientn n气体水合物气体水合物气体水合物气体水合物 Gas HydratesGas HydratesGas
6、HydratesGas Hydratesn n浅层水流浅层水流浅层水流浅层水流 Shallow Water FlowShallow Water FlowShallow Water FlowShallow Water Flow（SWFSWFSWFSWF）n n深水低温深水低温深水低温深水低温 Low TemperatureLow TemperatureLow TemperatureLow Temperature2. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战中海石油(中国)有限公司7 of 85深水的影响深水的影响深水的影响深水的影响 Influences of Deep WaterInfluen
7、ces of Deep Water 2. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战中海石油(中国)有限公司8 of 852. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战不稳定的海床不稳定的海床不稳定的海床不稳定的海床 Unstable Sea FloorUnstable Sea Floor由于滑坡形成的快速沉积由于滑坡形成的快速沉积浊流沉积浊流沉积快速的沉积形成了厚、松软、快速的沉积形成了厚、松软、高含水、未胶结的地层高含水、未胶结的地层陆坡上松软的、未陆坡上松软的、未胶结的沉积物和不胶结的沉积物和不稳定的海床稳定的海床中海石油(中国)有限公司9 of 852. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特
8、点和挑战不稳定的海床不稳定的海床不稳定的海床不稳定的海床 Unstable Sea FloorUnstable Sea Floor中海石油(中国)有限公司10 of 85较低的破裂压力梯度较低的破裂压力梯度较低的破裂压力梯度较低的破裂压力梯度 Lower Fracture Gradient对于相同沉积厚度对于相同沉积厚度的地层来说，随着的地层来说，随着水深的增加，地层水深的增加，地层的破裂压力梯度在的破裂压力梯度在降低，致使破裂压降低，致使破裂压力梯度和地层孔隙力梯度和地层孔隙压力梯度之间的窗压力梯度之间的窗口较窄，容易发生口较窄，容易发生井漏等复杂情况。井漏等复杂情况。右图为破裂压力梯右图为
9、破裂压力梯度与水深的关系曲度与水深的关系曲线。线。 2. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战中海石油(中国)有限公司11 of 85 在深水钻井作业中，在深水钻井作业中，将套管鞋深度尽可能设置将套管鞋深度尽可能设置得深的努力往往由于孔隙得深的努力往往由于孔隙压力梯度与破裂压力梯度压力梯度与破裂压力梯度之间狭小的作业窗口而放之间狭小的作业窗口而放弃。结果，深水区域的井弃。结果，深水区域的井所需的套管柱层数，常比所需的套管柱层数，常比有着相同钻进深度的浅水有着相同钻进深度的浅水区域的井或陆上的井多。区域的井或陆上的井多。有的井甚至没有可用的套有的井甚至没有可用的套管而没有达到最终的钻井管而没
10、有达到最终的钻井目的。目的。2. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战较低的破裂压力梯度较低的破裂压力梯度较低的破裂压力梯度较低的破裂压力梯度 Lower Fracture Gradient中海石油(中国)有限公司12 of 85天然气水合物天然气水合物天然气水合物天然气水合物 Gas HydratesGas Hydrates 天然气水合物（天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称，简称Gas Hydrate），又称笼形包合物（），又称笼形包合物（Clathrate），它是在一定），它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、条件（合适的温度、压力、气体饱和度
11、、水的盐度、pH值值等）下由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的、笼形等）下由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物，其遇火即可燃烧，所以又称结晶化合物，其遇火即可燃烧，所以又称“可燃冰可燃冰”。它。它可用可用MnH2O来表示，来表示，M代表水合物中的气体分子，代表水合物中的气体分子，n为水为水合指数（也就是水分子数）。组成天然气的成分如合指数（也就是水分子数）。组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及等同系物以及CO2、N2、H2S等可等可形成单种或多种天然气水合物。形成天然气水合物的主要形成单种或多种天然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷，
12、对甲烷分子含量超过气体为甲烷，对甲烷分子含量超过99的天然气水合物通的天然气水合物通常称为甲烷水合物（常称为甲烷水合物（Methane Hydrate）。）。2. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战中海石油(中国)有限公司13 of 85天然气水合物天然气水合物天然气水合物天然气水合物 Gas HydratesGas Hydrates2. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战天然气水合物天然气水合物:冰状的气、水结合物冰状的气、水结合物到地面体积可到地面体积可膨胀膨胀70-100 倍倍 中海石油(中国)有限公司14 of 85天然气水合物天然气水合物天然气水合物天然气水合物 Gas
13、HydrateGas Hydrate 自然界中气水合物的稳定性取决于温度、压力及气自然界中气水合物的稳定性取决于温度、压力及气水组水组分之间的相互关系，这些因素制约着气水合物仅分布于岩石圈的分之间的相互关系，这些因素制约着气水合物仅分布于岩石圈的浅部，地表以下不超过浅部，地表以下不超过2000m的范围内，存在于永久冻结带上的范围内，存在于永久冻结带上的地层以及大陆斜坡上的海底中。它可存在于零下，又可存在于的地层以及大陆斜坡上的海底中。它可存在于零下，又可存在于零上温度环境。从所取得的岩心样品来看，气水合物可以以多种零上温度环境。从所取得的岩心样品来看，气水合物可以以多种方式存在：方式存在：占据
14、大的岩石粒间孔隙；占据大的岩石粒间孔隙；以球粒状散布于细粒岩以球粒状散布于细粒岩石中；石中；以固体形式填充在裂缝中；以固体形式填充在裂缝中；大块固态水合物伴随少量大块固态水合物伴随少量沉积物。沉积物。 2. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战中海石油(中国)有限公司15 of 85天然气水合物天然气水合物天然气水合物天然气水合物 Gas HydrateGas Hydrate 水合物的分解一般可通过改变水合物所在条件，使气体从水水合物的分解一般可通过改变水合物所在条件，使气体从水合物中分离出来。对确定成分的天然气水合物，有三种方法可使合物中分离出来。对确定成分的天然气水合物，有三种方法可使
15、水合物分解：在某温度下降压使其压力低于相平衡压力；在某压水合物分解：在某温度下降压使其压力低于相平衡压力；在某压力下升温使其温度高于相平衡温度；通过加人甲醇、乙二醇或电力下升温使其温度高于相平衡温度；通过加人甲醇、乙二醇或电解质（如氯化钠、氯化钙等）改变水合物相平衡条件。解质（如氯化钠、氯化钙等）改变水合物相平衡条件。 在海洋深水钻井作业中，由于同时存在低温、高压、水、天在海洋深水钻井作业中，由于同时存在低温、高压、水、天然气这些必要条件，很容易产生天然气水合物。在深水钻井作业然气这些必要条件，很容易产生天然气水合物。在深水钻井作业过程中，气侵钻井液在一定的温度和压力条件下可能会生成水合过程中
16、，气侵钻井液在一定的温度和压力条件下可能会生成水合物，从而会堵塞物，从而会堵塞BOP管线、隔水管和水下井口头等，给井控带来管线、隔水管和水下井口头等，给井控带来风险。用没有抑制效果的水基钻井液进行深水钻进时，在井筒中风险。用没有抑制效果的水基钻井液进行深水钻进时，在井筒中可能发生气涌而导致深水井的关闭。可能发生气涌而导致深水井的关闭。2. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战中海石油(中国)有限公司16 of 85天然气水合物天然气水合物天然气水合物天然气水合物 Gas HydratesGas Hydrates水合物在地震剖面上的典型特水合物在地震剖面上的典型特水合物在地震剖面上的典型特水
17、合物在地震剖面上的典型特征征征征BSRBSRBSRBSRn n与海底平行、与沉积层层面斜交与海底平行、与沉积层层面斜交与海底平行、与沉积层层面斜交与海底平行、与沉积层层面斜交n n高振幅、强反射、反极性高振幅、强反射、反极性高振幅、强反射、反极性高振幅、强反射、反极性n n有时其上方存在弱振幅带有时其上方存在弱振幅带有时其上方存在弱振幅带有时其上方存在弱振幅带n n没有没有没有没有BSRBSRBSRBSR不一定没有水合物不一定没有水合物不一定没有水合物不一定没有水合物BSR (Bottom Simulating Reflector)High amplitude reflection: betw
18、een high velocity gas hydrate-charged sediments above, low-velocity free gas-charged sediments below.Mirror / simulate the seabed: depth of BSR is determine by the phase boundary, stabilisation zone (pressure, sea floor temperature & geothermal). Tends to cut across normal sub-seabed sediment reflec
19、tions. NOT ALWAYS ACCOMPANIED BY BSR !2. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战中海石油(中国)有限公司17 of 85天然气水合物天然气水合物天然气水合物天然气水合物 Gas HydratesGas Hydratesn n图图图图中中中中蓝蓝蓝蓝色色色色框框框框大大大大致致致致范范范范围围围围为为为为东东东东经经经经114114114114 116116116116， 北北北北 纬纬纬纬19191919 20.5,20.5,20.5,20.5,也也也也就就就就是是是是白白白白云云云云凹凹凹凹陷陷陷陷所所所所在区域；在区域；在区域；在区域；n n图图图
20、图中中中中灰灰灰灰色色色色小小小小方方方方格格格格区为区为区为区为BSRBSRBSRBSR分布区；分布区；分布区；分布区；n nBSRBSRBSRBSR分分分分布布布布深深深深度度度度大大大大体体体体在在在在海海海海底底底底以以以以下下下下200ms200ms200ms200ms700ms700ms700ms700ms（双双双双程程程程反反反反射射射射 时时时时 间间间间 ） ， 约约约约140m140m140m140m693m693m693m693m。 中德两国的科学家在中德两国的科学家在2004年年6月份的一项科学考察活动中发现中国南海确月份的一项科学考察活动中发现中国南海确实存在天然气水
21、合物。此次中德科学家的合作项目是从月日开始的，科实存在天然气水合物。此次中德科学家的合作项目是从月日开始的，科学家们乘坐学家们乘坐“太阳号太阳号”科考船，在南海上展开了为期天的勘测考察。科考船，在南海上展开了为期天的勘测考察。There are Hydrates in Baiyun DW Area.2. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战中海石油(中国)有限公司18 of 85浅层水流浅层水流浅层水流浅层水流 Shallow Water FlowShallow Water Flow2. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战中海石油(中国)有限公司19 of 85 浅层水流钻井过程中发
22、生浅层水流可能浅层水流钻井过程中发生浅层水流可能使井壁坍塌，最终导致井控问题。固井过程使井壁坍塌，最终导致井控问题。固井过程中发生浅层水流可能使固井作业失败。固井中发生浅层水流可能使固井作业失败。固井后发生浅层水流，地层浅层水从导管外流向后发生浅层水流，地层浅层水从导管外流向海底，这种浅层水的流动可能是导管失去支海底，这种浅层水的流动可能是导管失去支撑而下沉，井口失稳。撑而下沉，井口失稳。2. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战浅层水流浅层水流浅层水流浅层水流 Shallow Water FlowShallow Water Flow中海石油(中国)有限公司20 of 85浅层水流的成因可
23、分为以下四个方面：浅层水流的成因可分为以下四个方面：1) 人为引起的人为引起的地层破裂；地层破裂；2) 人为引起的地层能量积累；人为引起的地层能量积累；3) 异常压异常压力砂体；力砂体；4) 通过固井窜槽传递的异常压力。通过固井窜槽传递的异常压力。2. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战浅层水流浅层水流浅层水流浅层水流 Shallow Water FlowShallow Water Flow中海石油(中国)有限公司21 of 85低温低温 Low Temperatures海床温度较低，并随水深增加而降低。Water DepthTemp.2. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战中海石
24、油(中国)有限公司22 of 85低温低温 Low Temperatures2. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战中海石油(中国)有限公司23 of 85低温低温 Low Temperatures海床以海床以上温度上温度随深度随深度下降；下降；海床以海床以下温度下温度随深度随深度上升。上升。2. 深水钻井的特点和挑战深水钻井的特点和挑战Seawater Temp.SeabedFormation Temp.Temp.Depth中海石油(中国)有限公司24 of 851 1 1 1、浅层水流、浅层水流、浅层水流、浅层水流 Shallow Water Flow Shallow Water F
25、low Shallow Water Flow Shallow Water Flow 2 2 2 2、天然气水合物、天然气水合物、天然气水合物、天然气水合物 Gas Hydrate Gas Hydrate Gas Hydrate Gas Hydrate3 3 3 3、浅层气、浅层气、浅层气、浅层气 Shallow Gas Shallow Gas Shallow Gas Shallow Gas4 4 4 4、滑坡（泥石流）、滑坡（泥石流）、滑坡（泥石流）、滑坡（泥石流）LandslideLandslideLandslideLandslide（Mud FlowMud FlowMud FlowMud
26、Flow）5 5 5 5、井控、井控、井控、井控 Well Control Well Control Well Control Well Control6 6 6 6、井漏、井漏、井漏、井漏 Well Losses Well Losses Well Losses Well Losses3. 深水钻井风险深水钻井风险中海石油(中国)有限公司25 of 85浅层水流浅层水流浅层水流浅层水流 Shallow Water Flow Shallow Water Flow Shallow Water Flow Shallow Water Flow 浅层高压水层，一般深度为泥线到泥线下浅层高压水层，一般深度
27、为泥线到泥线下800米。由于表层钻进所米。由于表层钻进所使用的钻井液密度的限制，一旦钻遇高压水层，如果液柱压力不能使用的钻井液密度的限制，一旦钻遇高压水层，如果液柱压力不能平衡水层压力，就会发生浅层水流。如果处理不好，会引发一系列平衡水层压力，就会发生浅层水流。如果处理不好，会引发一系列的钻井问题，例如固井质量问题、表层套管损坏的钻井问题，例如固井质量问题、表层套管损坏/下沉、下沉、 BOP下沉、下沉、井漏等，甚至要移位重新开眼。井漏等，甚至要移位重新开眼。3. 深水钻井风险深水钻井风险中海石油(中国)有限公司26 of 85n所有的深水区域所有的深水区域都可能发生浅层水流都可能发生浅层水流.
28、n在墨西哥湾，水深在墨西哥湾，水深大于大于150m后就可能存在浅层水流后就可能存在浅层水流.n在墨西哥湾浅层水流一般发生在泥线以下在墨西哥湾浅层水流一般发生在泥线以下145 m1,200m.n如果不控制，浅层水流的影响一般会如果不控制，浅层水流的影响一般会越来越大越来越大.n浅层水流是目前深水钻上部井眼遇到的浅层水流是目前深水钻上部井眼遇到的最耗费用的地质灾害最耗费用的地质灾害.n因为浅层水流无法控制，一些井不得不因为浅层水流无法控制，一些井不得不放弃放弃.n钻机会耽误钻机会耽误几个月时间几个月时间，将耗费，将耗费成百上千万美元成百上千万美元浅层水流浅层水流浅层水流浅层水流 Shallow W
29、ater FlowShallow Water FlowSWF: KEY POINTSSWF: KEY POINTSSWF: KEY POINTS3. 深水钻井风险深水钻井风险中海石油(中国)有限公司27 of 85天然气水合物天然气水合物天然气水合物天然气水合物 Gas Hydrate Gas Hydrate Gas Hydrate Gas Hydrate 在深水钻井作业中，水合物是一种潜在的严在深水钻井作业中，水合物是一种潜在的严在深水钻井作业中，水合物是一种潜在的严在深水钻井作业中，水合物是一种潜在的严重危害。首先水合物生成时结冰堵塞作用，其次重危害。首先水合物生成时结冰堵塞作用，其次重危
30、害。首先水合物生成时结冰堵塞作用，其次重危害。首先水合物生成时结冰堵塞作用，其次是水合物气化时生成大量的气体，最后还要考虑是水合物气化时生成大量的气体，最后还要考虑是水合物气化时生成大量的气体，最后还要考虑是水合物气化时生成大量的气体，最后还要考虑生成或气化过程的热效应。水合物特别对井控的生成或气化过程的热效应。水合物特别对井控的生成或气化过程的热效应。水合物特别对井控的生成或气化过程的热效应。水合物特别对井控的影响最大：影响最大：影响最大：影响最大：1)1)1)1)堵塞阻流堵塞阻流堵塞阻流堵塞阻流/ / / /压井管线；压井管线；压井管线；压井管线；2)2)2)2)堵塞堵塞堵塞堵塞BOPBO
31、PBOPBOP组，组，组，组，致使无法监测井内压力；致使无法监测井内压力；致使无法监测井内压力；致使无法监测井内压力；3)3)3)3)在钻柱周围堵塞，限在钻柱周围堵塞，限在钻柱周围堵塞，限在钻柱周围堵塞，限制钻具活动，卡钻；制钻具活动，卡钻；制钻具活动，卡钻；制钻具活动，卡钻；4)4)4)4)井控时无法关闭防喷器；井控时无法关闭防喷器；井控时无法关闭防喷器；井控时无法关闭防喷器；5) 5) 5) 5) 防喷器关闭后无法打开；防喷器关闭后无法打开；防喷器关闭后无法打开；防喷器关闭后无法打开；6)6)6)6)引起井控事故。引起井控事故。引起井控事故。引起井控事故。3. 深水钻井风险深水钻井风险中海
32、石油(中国)有限公司28 of 85天然气水合物天然气水合物天然气水合物天然气水合物 Gas HydrateGas Hydrate3. 深水钻井风险深水钻井风险Figure(above): A large gas hydrate plug formed in a subsea hydrocarbon pipeline. Picture from Petrobras (Brazil).Figure(below): Potential scenario whereby dissociation of gas hydrates may give rise to subsea slope failur
33、e and massive methane gas release.中海石油(中国)有限公司29 of 85天然气水合物天然气水合物天然气水合物天然气水合物 Gas HydrateGas Hydrate应对措施：应对措施：应对措施：应对措施：首先，要防止水合物在首先，要防止水合物在首先，要防止水合物在首先，要防止水合物在BOPBOPBOPBOP和井口内生成。尽和井口内生成。尽和井口内生成。尽和井口内生成。尽可能使用含盐度较高的钻井液，盐度要保持高于可能使用含盐度较高的钻井液，盐度要保持高于可能使用含盐度较高的钻井液，盐度要保持高于可能使用含盐度较高的钻井液，盐度要保持高于20%20%20%20
34、%；压；压；压；压井管线内充满乙二醇和泥浆的混合液，停泵后要间歇注入，井管线内充满乙二醇和泥浆的混合液，停泵后要间歇注入，井管线内充满乙二醇和泥浆的混合液，停泵后要间歇注入，井管线内充满乙二醇和泥浆的混合液，停泵后要间歇注入，防止水合物堵塞防止水合物堵塞防止水合物堵塞防止水合物堵塞BOPBOPBOPBOP组。如果有水合物生成，则要通过压组。如果有水合物生成，则要通过压组。如果有水合物生成，则要通过压组。如果有水合物生成，则要通过压井井井井/ / / /阻流管线循环甲醇溶解水合物，释放出来的气体可以阻流管线循环甲醇溶解水合物，释放出来的气体可以阻流管线循环甲醇溶解水合物，释放出来的气体可以阻流管
35、线循环甲醇溶解水合物，释放出来的气体可以挤回地层或循环出来。处理水合物的最好方法是减压。挤回地层或循环出来。处理水合物的最好方法是减压。挤回地层或循环出来。处理水合物的最好方法是减压。挤回地层或循环出来。处理水合物的最好方法是减压。3. 深水钻井风险深水钻井风险中海石油(中国)有限公司30 of 85天然气水合物的危害天然气水合物的危害天然气水合物的危害天然气水合物的危害3. 深水钻井风险深水钻井风险中海石油(中国)有限公司31 of 85浅层气浅层气浅层气浅层气 Shallow GasShallow Gas在油气钻探史上，浅层气已经一些非常严重的事故，例在油气钻探史上，浅层气已经一些非常严重
36、的事故，例在油气钻探史上，浅层气已经一些非常严重的事故，例在油气钻探史上，浅层气已经一些非常严重的事故，例如井喷、火灾、沉船等。一些人认为水深流大，浅层气如井喷、火灾、沉船等。一些人认为水深流大，浅层气如井喷、火灾、沉船等。一些人认为水深流大，浅层气如井喷、火灾、沉船等。一些人认为水深流大，浅层气的影响不大，这种想法是错误的。深水的浅层气通常压的影响不大，这种想法是错误的。深水的浅层气通常压的影响不大，这种想法是错误的。深水的浅层气通常压的影响不大，这种想法是错误的。深水的浅层气通常压力都较高，一旦发生浅层气井喷，气体呈漏斗状向上快力都较高，一旦发生浅层气井喷，气体呈漏斗状向上快力都较高，一旦
37、发生浅层气井喷，气体呈漏斗状向上快力都较高，一旦发生浅层气井喷，气体呈漏斗状向上快速膨胀、扩散，影响的范围较大，后果同样严重。速膨胀、扩散，影响的范围较大，后果同样严重。速膨胀、扩散，影响的范围较大，后果同样严重。速膨胀、扩散，影响的范围较大，后果同样严重。3. 深水钻井风险深水钻井风险中海石油(中国)有限公司32 of 85浅层气浅层气浅层气浅层气 Shallow GasShallow GasGas migration behaviour in DEEP WATER is similar to that in shallow water3. 深水钻井风险深水钻井风险中海石油(中国)有限公司3
38、3 of 85浅层气浅层气浅层气浅层气 Shallow GasShallow GasLarge gas column: creates void lost flotation sink rapidly.3. 深水钻井风险深水钻井风险中海石油(中国)有限公司34 of 85滑坡（泥石流）滑坡（泥石流）滑坡（泥石流）滑坡（泥石流） Landslide Landslide（Mud FlowMud Flow）LAND SLIDE: INSTABILITY SEA LAND SLIDE: INSTABILITY SEA FLOORFLOORLANDSLIDELANDSLIDE3. 深水钻井风险深水钻井风
39、险中海石油(中国)有限公司35 of 85井控井控井控井控 Well Control Well Control Well Control Well Control深水钻探中油井控制的各种变量的余量会比较小，而且在深水钻探中油井控制的各种变量的余量会比较小，而且在深水钻探中油井控制的各种变量的余量会比较小，而且在深水钻探中油井控制的各种变量的余量会比较小，而且在很多情况下如果超过了这些余量结果将比常规水深下的相很多情况下如果超过了这些余量结果将比常规水深下的相很多情况下如果超过了这些余量结果将比常规水深下的相很多情况下如果超过了这些余量结果将比常规水深下的相似情形要严重的多。似情形要严重的多。似
40、情形要严重的多。似情形要严重的多。3. 深水钻井风险深水钻井风险中海石油(中国)有限公司36 of 85井漏井漏井漏井漏 Well LossesWell Losses在深水钻井中，发生井漏的机率非常高，因为地在深水钻井中，发生井漏的机率非常高，因为地在深水钻井中，发生井漏的机率非常高，因为地在深水钻井中，发生井漏的机率非常高，因为地层孔隙压力与地层破裂压力之间的窗口很小。井层孔隙压力与地层破裂压力之间的窗口很小。井层孔隙压力与地层破裂压力之间的窗口很小。井层孔隙压力与地层破裂压力之间的窗口很小。井漏的危害：钻井液损失；引发井涌；卡钻；井眼漏的危害：钻井液损失；引发井涌；卡钻；井眼漏的危害：钻井
41、液损失；引发井涌；卡钻；井眼漏的危害：钻井液损失；引发井涌；卡钻；井眼垮塌；提前下套管，致使套管层次增加；等等。垮塌；提前下套管，致使套管层次增加；等等。垮塌；提前下套管，致使套管层次增加；等等。垮塌；提前下套管，致使套管层次增加；等等。3. 深水钻井风险深水钻井风险应对措施：应对措施：应对措施：应对措施：地层孔隙压力和破裂压力预测；合理的钻井地层孔隙压力和破裂压力预测；合理的钻井地层孔隙压力和破裂压力预测；合理的钻井地层孔隙压力和破裂压力预测；合理的钻井液密度；合理的井身结构；精心的操作；使用随钻测压液密度；合理的井身结构；精心的操作；使用随钻测压液密度；合理的井身结构；精心的操作；使用随钻
42、测压液密度；合理的井身结构；精心的操作；使用随钻测压工具监测井下情况；在阻流管线上安装压力表监测环空工具监测井下情况；在阻流管线上安装压力表监测环空工具监测井下情况；在阻流管线上安装压力表监测环空工具监测井下情况；在阻流管线上安装压力表监测环空压力；使用循环当量密度等。压力；使用循环当量密度等。压力；使用循环当量密度等。压力；使用循环当量密度等。中海石油(中国)有限公司37 of 854.1 4.1 4.1 4.1 新的钻井船新的钻井船新的钻井船新的钻井船/ / / /装置装置装置装置 New Rig / VesselNew Rig / Vessel4.2 4.2 4.2 4.2 水面防喷器组
43、系统水面防喷器组系统水面防喷器组系统水面防喷器组系统 Surface BOPSurface BOP 4.3 ABS4.3 ABS4.3 ABS4.3 ABS系统系统系统系统 Artificial Buoyant Seabed (ABS)Artificial Buoyant Seabed (ABS)4.4 4.4 4.4 4.4 双梯度钻井工艺双梯度钻井工艺双梯度钻井工艺双梯度钻井工艺 Dual Gradient DrillingDual Gradient Drilling4. 深水钻井工艺深水钻井工艺中海石油(中国)有限公司38 of 854.1 4.1 4.1 4.1 新的钻井船新的钻井船新
44、的钻井船新的钻井船/ / / /装置装置装置装置 New Rig/VesselNew Rig/Vessel 新制造的深水钻井船/装置具有钻探2000-3000米水深的深水油井而不需要运输补给船的能力。钻探装置具有巨大的甲板容量足以容纳深水油井必需的所有的立管、套管、泥浆和钻杆。此外，它具有双钻塔，利用4接头同时支持钻杆和套管。这导致了非常高效的钻井/完井操作。 深水立管的下入或起出需要不少时间。新生产的钻井装置能以受控的高效方式从储存区将单节立管移动到钻台。半自动/全自动的处理系统用于处理更长的隔水管（80英尺）。4. 深水钻井工艺深水钻井工艺中海石油(中国)有限公司39 of 85第五、第六
45、代半潜式平台新发展的主要特点n采用优良的设计, 其可变载荷与总排水量的比值将超过0. 2 以上(过去,DSS20 型半潜平台可变载荷与总排水量的比值为0. 175) , 总排水量与自重的比值将超过4. 0 (目前, PETROBA S X 平台的总排水量与平台自重比值为3. 6)。n平台主结构采用甚高强度钢。这种钢的综合特点是： 强度高、韧性好、可焊性好, 钢板具有良好的焊接性能。n大的甲板可变载荷(甲板可变载荷达10 万t 及以上) 和大的平台主尺度及大的钻井物资(水泥粉、粘土粉、重晶石粉、钻井泥浆、钻井水、饮用水和燃油等) 储存能力。4. 深水钻井工艺深水钻井工艺4.1 4.1 4.1 4
46、.1 新的钻井船新的钻井船新的钻井船新的钻井船/ / / /装置装置装置装置 New Rig/VesselNew Rig/Vessel中海石油(中国)有限公司40 of 85n少节点、无斜撑的简单外形结构以减少建造费用。n良好的船体安全性和抗风暴能力及长的自持能力, 以适应全球远海、超深水、全天候和较长期的工作能力。n更大的工作水深。可预料未来20 年内将有工作水深达4000 5000m 的半潜式平台出现。n装备大功率(绞车功率达6000 7200HP 及以上) 的新一代的先进钻井设备, 装备新一代的动力定位设备和大功率变频发电设备。4. 深水钻井工艺深水钻井工艺4.1 4.1 4.1 4.1
47、 新的钻井船新的钻井船新的钻井船新的钻井船/ / / /装置装置装置装置 New Rig/VesselNew Rig/Vessel中海石油(中国)有限公司41 of 85n绞车5,000 6,000 马力的绞车代替了原2,000 - 3,000 马力的绞车使用交流电机n更大的阻流、压井管线4” 4-1/2” 代替过去的 2-3/4” to 3” 增加泥浆增压管线和注防冻液管线n动力定位系统的发展n更大的BOP组：15000psi是通常配置；多元的控制系统n大的转盘（60-1/2”）n自动排管系统4. 深水钻井工艺深水钻井工艺4.1 4.1 4.1 4.1 新的钻井船新的钻井船新的钻井船新的钻井
48、船/ / / /装置装置装置装置 New Rig/VesselNew Rig/Vessel中海石油(中国)有限公司42 of 854. 深水钻井工艺深水钻井工艺4.1 4.1 4.1 4.1 新的钻井船新的钻井船新的钻井船新的钻井船/ / / /装置装置装置装置 New Rig/VesselNew Rig/Vessel中海石油(中国)有限公司43 of 85双井架系统双井架系统4. 深水钻井工艺深水钻井工艺4.1 4.1 4.1 4.1 新的钻井船新的钻井船新的钻井船新的钻井船/ / / /装置装置装置装置 New Rig/VesselNew Rig/Vessel中海石油(中国)有限公司44
49、of 854.2 4.2 水面水面水面水面BOPBOP系统系统系统系统4. 深水钻井工艺深水钻井工艺中海石油(中国)有限公司45 of 854. 深水钻井工艺深水钻井工艺4.2 4.2 水面水面水面水面BOPBOP系统系统系统系统SBOP系统包括：水上系统包括：水上BOP（Surface BOP）、高压隔水）、高压隔水管、水下断开系统（管、水下断开系统（SID）以及用于）以及用于这些组件的控制系统。这些组件的控制系统。水上水上BOP（Surface BOP）是一个）是一个常规的水上型常规的水上型BOP组，常见于自升组，常见于自升式钻井平台上。防喷器与阻流、压式钻井平台上。防喷器与阻流、压井管线
50、出口的布置可实现井控作业井管线出口的布置可实现井控作业期间的最大灵活性，其作业方式如期间的最大灵活性，其作业方式如同自升式钻井平台上的井控作业。同自升式钻井平台上的井控作业。SBOP自下而上由以下组件构成：自下而上由以下组件构成：13-5/8”机械井口连接器；机械井口连接器；13-5/8”下下闸板；压井管线入口；闸板；压井管线入口；13-5/8”下闸下闸板；阻流管线出口；板；阻流管线出口；13-5/8”串列式串列式剪切式盲剪切式盲/闸板（闸板（SBR）13-5/8”环环形防喷器形防喷器中海石油(中国)有限公司46 of 854. 深水钻井工艺深水钻井工艺4.2 4.2 水面水面水面水面BOPB
51、OP系统系统系统系统优点：使用小的轻的隔水管优点：使用小的轻的隔水管,使得便宜的第使得便宜的第3代钻井船进入深水代钻井船进入深水缺点：使用时受海况限制缺点：使用时受海况限制;井眼尺寸受限制井眼尺寸受限制,也限制了套管层次也限制了套管层次SBOP系统的使用限制系统的使用限制 ： SBOP方式还未普遍适用，并且目前仅适用于非恶劣天气条件方式还未普遍适用，并且目前仅适用于非恶劣天气条件下以及轻结构型井（油管外径小于下以及轻结构型井（油管外径小于5-1/2”）。此外，技术开发诸如）。此外，技术开发诸如膨胀式管也能够使应用领域更加广泛。要针对逐案进行专门详细的膨胀式管也能够使应用领域更加广泛。要针对逐案
52、进行专门详细的风险分析，以确认使用该理念的可行性，采用井口防喷器技术需要风险分析，以确认使用该理念的可行性，采用井口防喷器技术需要考虑很多因素，其中包括海洋环境数据采集与分析、系泊系统与隔考虑很多因素，其中包括海洋环境数据采集与分析、系泊系统与隔水管设计评估、危险作业回顾以及人员的培训。其系泊和隔水管设水管设计评估、危险作业回顾以及人员的培训。其系泊和隔水管设计和操作是极为重要的。计和操作是极为重要的。.中海石油(中国)有限公司47 of 85膨膨胀管技管技术4. 深水钻井工艺深水钻井工艺中海石油(中国)有限公司48 of 854.3 ABS4.3 ABS系统系统所谓的ABS系统就是在200-
53、300米水深处，提供一个人工设定的海底平台。ABS以 下 为 表 层 套 管（20” ）以上是井口、BOP等；使用该井口后，可使用常规钻机，采用常规作业方式。目前该系统正处于试制阶段，已取得专利，由5个公司共同拥有。该系统主要用于1000-2000米水深的钻井和开发项目，专家预测成功使用该系统后，钻完井费用可以降低20%-40%。4. 深水钻井工艺深水钻井工艺中海石油(中国)有限公司49 of 854. 深水钻井工艺深水钻井工艺中海石油(中国)有限公司50 of 854. 深水钻井工艺深水钻井工艺 ABS系统的优点：系统的优点：1、使第、使第23代钻井船代钻井船进入深水钻井领域；进入深水钻井领
54、域；2、可以使用现有的隔水、可以使用现有的隔水管和防喷器系统；管和防喷器系统；3、ABS系统可以在几个钻系统可以在几个钻井平台之间共享；井平台之间共享；4、可以使用常规浅水作业、可以使用常规浅水作业的钻井程序；的钻井程序；5、可以降低深水作业的风险，、可以降低深水作业的风险，例如井控、隔水管应急解脱以及紧急解脱后例如井控、隔水管应急解脱以及紧急解脱后的泥浆排海等；的泥浆排海等；6、相同的钻井平台和作业程、相同的钻井平台和作业程序可以适用于不同的水深；序可以适用于不同的水深；7、降低深水作业、降低深水作业费用。费用。中海石油(中国)有限公司51 of 854. 深水钻井工艺深水钻井工艺2003年
55、3月，全尺寸的ABS系统进行了海上入水、拖航和压载试验。2004年10月10日，中海油服深水钻井装置的初步室内水池模型实验及计算机模拟项目通过验收。2004年7月初，挪威Atlantis公司向中海油服介绍了其深水钻井浮动海底装置ABS（AtlantisBuoyantSystem）。该系统对中海油服走向深水钻井和深海油气开发有很好的借鉴作用，中海油服专门立项对系统进行检测论证。验收后Atlantis公司和中海油服签署了进一步合作的意向书。2005年，中海油田服务股份有限公司和Atlantis公司达成了一致意见，双方共同成立一个公司进行ABS系统的研发和海上钻井试验。 中海石油(中国)有限公司52
56、 of 85ABSABSABSABS系统安装步骤系统安装步骤系统安装步骤系统安装步骤4. 深水钻井工艺深水钻井工艺中海石油(中国)有限公司53 of 85ABSABSABSABS系统安装步骤（续）系统安装步骤（续）系统安装步骤（续）系统安装步骤（续）4. 深水钻井工艺深水钻井工艺中海石油(中国)有限公司54 of 854.4 4.4 4.4 4.4 双梯度钻井工艺双梯度钻井工艺双梯度钻井工艺双梯度钻井工艺在海洋超深水钻井过程中常在海洋超深水钻井过程中常会遇到空隙压力很高而破裂会遇到空隙压力很高而破裂压力却很低，因此不得不下压力却很低，因此不得不下多层技术套管来封隔上部地多层技术套管来封隔上部地
57、层和浅层水的流动、大量的层和浅层水的流动、大量的漏失层、井控事故等一系列漏失层、井控事故等一系列问题，由于没有多层技术套问题，由于没有多层技术套管可供选择，令人束手无策。管可供选择，令人束手无策。为解决这些难题，石油工业为解决这些难题，石油工业提出了双梯度钻井技术的概提出了双梯度钻井技术的概念，并研制了海底钻井液举念，并研制了海底钻井液举升系统。升系统。4. 深水钻井工艺深水钻井工艺中海石油(中国)有限公司55 of 854.4 4.4 4.4 4.4 双梯度钻井工艺双梯度钻井工艺双梯度钻井工艺双梯度钻井工艺4. 深水钻井工艺深水钻井工艺中海石油(中国)有限公司56 of 85DGD Dual
58、 Gradient drilling 双梯度钻井RD Riserless drilling 无隔水管钻井SMD Subsea Mudlift Drilling 海底泥浆举升钻井 SSPS Shell Subsea Pumping System Shell海底泵系统HGS Hollow Glass Spheres 空心玻璃球4. 深水钻井工艺深水钻井工艺中海石油(中国)有限公司57 of 854.4 4.4 4.4 4.4 双梯度钻井工艺双梯度钻井工艺双梯度钻井工艺双梯度钻井工艺4. 深水钻井工艺深水钻井工艺中海石油(中国)有限公司58 of 854.4 4.4 4.4 4.4 双梯度钻井工艺双
59、梯度钻井工艺双梯度钻井工艺双梯度钻井工艺4. 深水钻井工艺深水钻井工艺中海石油(中国)有限公司59 of 854. 深水钻井工艺深水钻井工艺4.4 4.4 4.4 4.4 双梯度钻井双梯度钻井双梯度钻井双梯度钻井 双梯度钻井技术具有以下主要优点：(1) 可使破裂压力和孔隙压力间的余量相对增大,解决了深水钻井工艺中的部分技术难题,使钻井作业中的井涌和井漏事故大大减少,从而节省了处理钻井事故的时间和成本。(2) 与常规深水钻井技术相比,双梯度钻井技术可减少套管层数,节省了套管及下套管的时间和固井时间,从而缩短了建井周期 。(3) 可使隔水导管内、外受力平衡,并且可避免泥浆通过隔水导管内的环空,降低
60、了环空流动摩阻,进而解决了泥浆在隔水导管内返速过低和岩屑携带方面的问题等。(4) 可降低深水钻井作业对钻井平台和钻机等钻井装备的要求。与常规钻井技术相比,可以用更小、更便宜的钻井设备钻更深的深水井。(5) 可减小隔水管余量,平台紧急撤离时更为安全,出现井喷等较大事故的可能性及对海洋环境污染的可能性也大大降低；同时可减少泥浆的用量,使成本降低。 中海石油(中国)有限公司60 of 85双梯度钻井双梯度钻井中海石油(中国)有限公司61 of 854. 深水钻井工艺深水钻井工艺4.4 4.4 4.4 4.4 双梯度钻井工艺双梯度钻井工艺双梯度钻井工艺双梯度钻井工艺 双梯度钻井技术现状双梯度钻井技术现
61、状 SMD JIP项目主要研究双梯度技术的可行性及相关项目主要研究双梯度技术的可行性及相关装备，该项目分为四个界段，第一阶段为构思阶段，始于装备，该项目分为四个界段，第一阶段为构思阶段，始于1996年，投资超过年，投资超过100万美元进行技术万美元进行技术/操作上的可行性操作上的可行性研究，第二阶段从研究，第二阶段从1998年开始，投资操作年开始，投资操作1265万美元，万美元，研究开发关键部件，第三阶段是系统设计和初步实验阶段，研究开发关键部件，第三阶段是系统设计和初步实验阶段，投资操作投资操作3210万美元，于万美元，于2001年底在年底在Mexico湾进行了现湾进行了现场试验，并获得了成
62、功；第四阶段推向商业应用，目前开场试验，并获得了成功；第四阶段推向商业应用，目前开始已投入工业应用，具有良好的工业应用前景。始已投入工业应用，具有良好的工业应用前景。中海石油(中国)有限公司62 of 85SMD中海石油(中国)有限公司63 of 85Shell 的海底泵系统的海底泵系统中海石油(中国)有限公司64 of 85海底泵方案海底泵方案中海石油(中国)有限公司65 of 85LSU气举双梯度钻井系统示意图气举双梯度钻井系统示意图中海石油(中国)有限公司66 of 85Maurer空心球双梯度系统空心球双梯度系统中海石油(中国)有限公司67 of 85中海石油(中国)有限公司68 of
63、 855.1 5.1 5.1 5.1 钻井船的选择钻井船的选择钻井船的选择钻井船的选择 Rig SelectionRig Selection5.2 5.2 5.2 5.2 井场调查井场调查井场调查井场调查 WellSite InvestigationWellSite Investigation5.3 5.3 5.3 5.3 建井工艺建井工艺建井工艺建井工艺 Well ConstructionWell Construction5.4 5.4 5.4 5.4 深水固井设计深水固井设计深水固井设计深水固井设计 Cementing DesignCementing Design5.5 5.5 5.5 5
64、.5 深水钻井液设计深水钻井液设计深水钻井液设计深水钻井液设计 Drilling DesignDrilling Design5.6 5.6 5.6 5.6 井控井控井控井控 Well ControlWell Control5.7 5.7 5.7 5.7 气候窗气候窗气候窗气候窗 Environmental WindowEnvironmental Window5.8 5.8 5.8 5.8 深水井口装置深水井口装置深水井口装置深水井口装置 Subsea WellheadSubsea Wellhead5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑中海石油(中国)有限公司69 of 855.1钻井船的选择
65、钻井船的选择5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑中海石油(中国)有限公司70 of 85Deepwater rig requirement differences中海石油(中国)有限公司71 of 855.1钻井船的选择钻井船的选择 Rig Selection采用动力定位的钻井船或半潜式钻井平台采用动力定位的钻井船或半潜式钻井平台采用锚泊方式的第采用锚泊方式的第4、5代半潜式钻井平台代半潜式钻井平台移动灵活移动灵活较高的日费较高的日费较高的装载能力较高的装载能力有限的移动灵活性有限的移动灵活性可变的日费可变的日费依据平台的大小决定后勤需要依据平台的大小决定后勤需要5.深水钻井的主要考虑深水
66、钻井的主要考虑中海石油(中国)有限公司72 of 855.1 钻井船的选择钻井船的选择第第2、3代半潜式钻井平台加代半潜式钻井平台加ABS系统系统使第使第2、3代半潜式钻井平台进入深水代半潜式钻井平台进入深水能降低作业费用能降低作业费用目前还是没有工业应用的一个概念目前还是没有工业应用的一个概念升级后的第升级后的第2、3代半潜式钻井平台代半潜式钻井平台5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑有限的移动灵活性有限的移动灵活性较低的日费和作业效率较低的日费和作业效率需要辅助船提供后勤支持需要辅助船提供后勤支持 中海石油(中国)有限公司73 of 855.1 钻井船的选择钻井船的选择影响影响钻机机选
67、择的因素的因素 水深和井深水深和井深 压力等力等级、隔水管尺寸和防、隔水管尺寸和防喷器器组配置配置 甲板面甲板面积和可和可变负荷能力荷能力 钻井液加重和井液加重和输送能力送能力 大大钩负荷（能承受最大的荷（能承受最大的钻柱、套管柱、隔水管串重量）柱、套管柱、隔水管串重量） ROV能力能力 安全、安全、环保保记录 动复复员费和日和日费 合同期和船期的确定性合同期和船期的确定性5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑中海石油(中国)有限公司74 of 85深水井场调查的目的深水井场调查的目的深水井场调查的目的深水井场调查的目的n为海上深水勘探、开发平台提供作业海区水文环境、工程物探和工程地质基础资
68、料。深水井场调查的任务深水井场调查的任务深水井场调查的任务深水井场调查的任务n查明作业海区风浪、海流、水深及海底地形地貌特征； n查明海底沉积物类型、分布特征及其工程地质特性，分析评价各类平台基础的承载力；n查明影响地基稳定性的不良工程地质现象，以及影响海底设施安全的灾害性地质因素和对钻井作业有危害的潜在的灾害性地质特征。5.2 深水井场调查深水井场调查5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑中海石油(中国)有限公司75 of 85 调查内容主要包括以下几项，其中前五项为常规调查项目，后五项为可选调查项目，视海底状况和工程项目要求具体确定。水深、地形测量；水深、地形测量；海底地貌及障碍物调查；
69、海底地貌及障碍物调查；浅地层剖面；浅地层剖面；高分辨数字地震调查；高分辨数字地震调查；海底表层取样；海底表层取样；海底小型海底小型CPTCPT测试；测试；磁异常体调查；磁异常体调查；海洋水文观测；海洋水文观测；海底摄像；海底摄像；工程地质钻探。工程地质钻探。5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑中海石油(中国)有限公司76 of 85ZhuIIDepressionZhuIIDepression5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑白云凹陷深水区正处在陆坡上白云凹陷深水区正处在陆坡上中海石油(中国)有限公司77 of 85 大量的很深的海沟，最大海沟大量的很深的海沟，最大海沟深度达深度达30
70、0300米以上，海沟沉积软泥，米以上，海沟沉积软泥，为现代最新的沉积物，很可能存在为现代最新的沉积物，很可能存在海底不稳定因素。海底不稳定因素。海沟内是现代海底海沟内是现代海底沉积软泥速度沉积软泥速度1670m/s1670m/s隆起处的速度隆起处的速度1820m/s1820m/s海水的速度海水的速度1480m/s1480m/sAbout 3km5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑中海石油(中国)有限公司78 of 855.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑43/11海底地形异常复杂海底地形异常复杂中海石油(中国)有限公司79 of 85200m200m500m500m1000m1000m
71、5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑白云凹陷深水区白云凹陷深水区白云凹陷深水区白云凹陷深水区南海白云凹南海白云凹陷深水区陷深水区中海石油(中国)有限公司80 of 855.3 建井工艺建井工艺5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑建井方面的挑战建井方面的挑战 ：浅层水流浅层水流 SWF浅层气浅层气 Shallow Gas低破裂压力梯度低破裂压力梯度较小的环空较小的环空/套管间隙套管间隙井漏井漏等等等等中海石油(中国)有限公司81 of 855.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑钻井地质分析钻井地质分析进行浅层地震处理和分析进行浅层地震处理和分析钻领眼评价浅层地质灾害（钻领眼评价浅层地质
72、灾害（ 同时使用同时使用MWD/LWD/SWD）喷射下入喷射下入 30”或或36”表层套管表层套管使用使用 drill-ahead tool钻第二个井段钻第二个井段小领眼在探井中被广泛使用：评估地质灾害、确定套管下深等小领眼在探井中被广泛使用：评估地质灾害、确定套管下深等领眼一般采用领眼一般采用9-7/8”12-1/4”，钻到表层套管下深以下，钻到表层套管下深以下表层建井技术表层建井技术5.3 建井工艺建井工艺中海石油(中国)有限公司82 of 855.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑underreamerReam While Drilling (RWD) toolCam Actuated
73、 Drill-Ahead Tool5.3 建井工艺建井工艺中海石油(中国)有限公司83 of 855.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑5.3 建井工艺建井工艺 海上浅水区的表层套管作业通常采用钻孔、海上浅水区的表层套管作业通常采用钻孔、下套管然后固井的作业方式。在深水区，由于下套管然后固井的作业方式。在深水区，由于海底浅部地层比较松软，常规的钻孔海底浅部地层比较松软，常规的钻孔/下套管下套管/固井方式常常比较困难，作业时间较长，对于固井方式常常比较困难，作业时间较长，对于日费高昂的深水钻井作业显然不合适。目前国日费高昂的深水钻井作业显然不合适。目前国外深水表层钻井作业通常采用外深水表层钻井
74、作业通常采用“Jetting in”的的方式。常规做法是在导管柱（方式。常规做法是在导管柱（36”或或30”）内下）内下入钻具，利用导管柱和钻具（钻铤）的重量，入钻具，利用导管柱和钻具（钻铤）的重量，边开泵冲洗边下入导管边开泵冲洗边下入导管中海石油(中国)有限公司84 of 855.4 深水固井深水固井深水固井的挑战深水固井的挑战 ：n低温低温 ：在：在1000米左右达到米左右达到4度度n地层疏松地层疏松n海床以下孔隙压力与地层破裂压力窗口窄海床以下孔隙压力与地层破裂压力窗口窄n深水高压浅层水气流深水高压浅层水气流n高压低温环境下气体水合物的问题高压低温环境下气体水合物的问题n深水海洋环境保护
75、问题深水海洋环境保护问题 5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑中海石油(中国)有限公司85 of 855.4 深水固井深水固井 好的水泥环能降低由应力引起的套管扭曲、断裂、伸展。在墨西哥湾，1996年报道了第一个特殊的泡沫水泥浆应用，在莫比尔湾使用泡沫水泥浆成功的对高温高压井的复杂地层进行了封固，在墨西哥湾泡沫第一次用来解决浅层水流（SWF）问题是在1994年，接着迅速成为SWF固井的一种解决方案，泡沫水泥浆在油气井长期和短期分隔中展示了：1、更好的泥浆顶替；2、气窜控制；3、由于具有抗水泥石应力破碎效果而使油井环空得到长期封固。泡沫水泥浆由氮气分散的基本水泥组成，水泥浆的密度由氮气的含量
76、确定，气体的含量取决于基本水泥浆的泵送速率、起泡剂的加入速率、氮气的含量，适当的选择气体的含量可以使泡沫水泥浆的梯度调整到压裂梯度和空隙梯度之间，防止液体漏失和地层流体侵入。泡沫水泥浆泡沫水泥浆 Foam Cement System5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑中海石油(中国)有限公司86 of 855.5 深水钻井的钻井液深水钻井的钻井液5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑如何抑制水合物的生成？如何避免和处理井漏？如何保证携砂能力和好的流变性？如何在低温下保持好的流变学性能？不会对海洋环境造成危害中海石油(中国)有限公司87 of 855.6 井控井控5.深水钻井的主要考虑深水
77、钻井的主要考虑深水井控考虑深水井控考虑 ：溢流的早期预测溢流的早期预测关井程序关井程序较长的压井较长的压井/阻流管线阻流管线循环压力循环压力最大关井套压最大关井套压BOP组及控制系统组及控制系统长的隔水管长的隔水管中海石油(中国)有限公司88 of 855.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑5.7 气候窗的选择气候窗的选择 海上钻探作业受海况和周围环境的影响很大。如海上钻探作业受海况和周围环境的影响很大。如在海上中下入套管和其它水下设备会受到海况的限制。在海上中下入套管和其它水下设备会受到海况的限制。对于海况和周围的环境，不同的地区考虑的着重点不对于海况和周围的环境，不同的地区考虑的着重点不
78、同。例如在西非和墨西哥湾主要考虑海流、飓风和温同。例如在西非和墨西哥湾主要考虑海流、飓风和温度环境，而在英国西部，大风大浪和复杂的海流则是度环境，而在英国西部，大风大浪和复杂的海流则是其影响因素。在中国南海，我们主要考虑的应该是台其影响因素。在中国南海，我们主要考虑的应该是台风、季风和海流。我们必须清楚钻井作业各个阶段的风、季风和海流。我们必须清楚钻井作业各个阶段的作业极限和受海况环境影响的程度。作业极限和受海况环境影响的程度。中海石油(中国)有限公司89 of 855.7 气候窗的选择气候窗的选择5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑 为了满足特殊环境下的作业要求，我们为了满足特殊环境下的
79、作业要求，我们必须选择合适的特殊的设备，而且必须进行必须选择合适的特殊的设备，而且必须进行技术分析，以保证我们选择的技术和设备能技术分析，以保证我们选择的技术和设备能满足作业区域的环境要求满足作业区域的环境要求. 安全是最重要的，安全是最重要的，其次才是设备方面的考虑。设备使用的环境其次才是设备方面的考虑。设备使用的环境标准只是考虑设备的可靠性，但是作业必须标准只是考虑设备的可靠性，但是作业必须考虑作业安全和人的安全。考虑作业安全和人的安全。中海石油(中国)有限公司90 of 855.7 气候窗的选择气候窗的选择5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑例如：半潜式深水钻井平台例如：半潜式深水钻
80、井平台 “Polar Pioneer” 号在北海的作业环境要求号在北海的作业环境要求中海石油(中国)有限公司91 of 855.8 深水井口装置深水井口装置5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑中海石油(中国)有限公司92 of 855.8 深水井口装置深水井口装置5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑 深水水下井口系统考虑深水水下井口系统考虑中海石油(中国)有限公司93 of 855.8 深水井口装置深水井口装置5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑q 灵活灵活q 高效高效q 可靠可靠q 合适合适选择深水井口系深水井口系统的主的主要考要考虑：GuidelinelessGuideBase
81、(Guidelineless Re-entry Assembly, GRA)Mudmat中海石油(中国)有限公司94 of 855.8 深水井口装置深水井口装置5.深水钻井的主要考虑深水钻井的主要考虑 目前常用的深水钻井作业井口工具有：目前常用的深水钻井作业井口工具有： 1、ABB Vetco Gray的的Cam Actuated Running Tool and Drill Ahead Tool； 2、FMC公司的公司的UWD-15/RLSD系统；系统； 3、Drill-Quip的的Cam Actuated Dril-Ahead Tool 4、使用无导向绳导向设备（、使用无导向绳导向设备（G
82、uidelineless Re-entry Assembly或或Guidelineless Guide Base)协助以后的对井口作业；协助以后的对井口作业； 5、30或或36套管串用套管串用Mudmat坐在泥线，提高了管柱的稳定性，同时防止了气体直接冲坐在泥线，提高了管柱的稳定性，同时防止了气体直接冲击连接器和防喷器。击连接器和防喷器。中海石油(中国)有限公司95 of 856. 南海深水勘探的进展南海深水勘探的进展 2002年，中海油推出年，中海油推出12个深水区块对外招标个深水区块对外招标中海石油(中国)有限公司96 of 852002年年12月月6日，中国海洋石油有限公司与日，中国海洋
83、石油有限公司与哈斯基中国石油有限公司签订了哈斯基中国石油有限公司签订了4030石油石油合同。这是中海油与外国石油公司签订的第合同。这是中海油与外国石油公司签订的第一个深水区石油合同，标志着我国海洋石油一个深水区石油合同，标志着我国海洋石油工业对外开放向深水迈出了新的步伐。工业对外开放向深水迈出了新的步伐。40/302003年年3月月4月，哈斯基钻了长昌月，哈斯基钻了长昌12-1-1井，井，水深水深576米，完钻井深米，完钻井深1755米，钻井周期米，钻井周期20.5天，钻井船为天，钻井船为Atwood钻井公司的钻井公司的Atwood Falcon号半潜式钻井船。号半潜式钻井船。长昌长昌12-1
84、-1井井6. 南海深水勘探的进展南海深水勘探的进展 中海石油(中国)有限公司97 of 85长昌长昌12-1-1井井水深：水深：576米米完钻井深：完钻井深：1755米米钻井周期：钻井周期：20.5天天钻井船：钻井船：Atwood钻钻井公司的井公司的Atwood Falcon号半潜式钻井号半潜式钻井船船泥浆泥浆：MI固井：固井：SchlumbergerLWD： Schlumberger井口：井口：Drill-Quip井身结构：井身结构：30” x667.5 13-3/8”x975m 8-1/2”Hole x 1775m6. 南海深水勘探的进展南海深水勘探的进展 中海石油(中国)有限公司98 o
85、f 8520042004年年8 8月月1616日，哈斯基与中海日，哈斯基与中海油签订了第二个深水石油合同：油签订了第二个深水石油合同：29/26 29/26 区块，水深从区块，水深从300300米至米至20002000米，平均水深米，平均水深13001300米。米。6. 南海深水勘探的进展南海深水勘探的进展 中海石油(中国)有限公司99 of 8529/26区块钻井作业计划区块钻井作业计划荔湾荔湾3-1-1井井水深：水深：1481米米设计井深：设计井深：4094米米计划钻井时间：计划钻井时间：4月月6月月钻井承包商：钻井承包商：Transocean钻井船：钻井船：Discoverer 534号
86、动力定位钻井船号动力定位钻井船设计建井周期：设计建井周期：66天天目前船位：印度目前船位：印度井口：井口：Drill-Quip6. 南海深水勘探的进展南海深水勘探的进展 中海石油(中国)有限公司100 of 856. 南海深水勘探的进展南海深水勘探的进展 中海石油(中国)有限公司101 of 856. 南海深水勘探的进展南海深水勘探的进展 中海石油(中国)有限公司102 of 8520052005年年2 2月月4 4日，日，CNOOC CNOOC 和和 Kerr-McGee Kerr-McGee 中国石油有限公中国石油有限公司签订了一个深水石油开发合司签订了一个深水石油开发合同，同，根据这项新
87、的合同，中国根据这项新的合同，中国海洋石油有限公司将与科麦奇海洋石油有限公司将与科麦奇共同勘探南海珠江口盆地共同勘探南海珠江口盆地43/1143/11深水区块石油。深水区块石油。43/1143/11深深水区块水深介于水区块水深介于15001500米米30003000米之间。米之间。20052005年年科麦奇主要进科麦奇主要进行地震采集工作，目前无钻井行地震采集工作，目前无钻井计划计划。6. 南海深水勘探的进展南海深水勘探的进展 中海石油(中国)有限公司103 of 85nPresent an overview to the well planning design and constructi
88、on issues that need to be understood and appreciated with regards to open water riser less drilling.Jet36”/DrillAheadRun&Cement20/133/8”RunBOPStack中海石油(中国)有限公司104 of 85YearWaterDeckMudBOPBuiltDepth (ft)Load (tons)Capacity (bbls) (Mpsi)597+7500+6000+6000+15486+2000-50004000-50004000+15381-851200-2500
89、2500-35002000-300015273-80600-15001500-25001500-2500101pre-736001500200010Semi-Submersible Generations中海石油(中国)有限公司105 of 85Upgrading Existing Rigs中海石油(中国)有限公司106 of 85TypicalSemisubmersibleTopDeckMinimumLoadingfor8000WaterDepthShort TonsPercentRiser250034%BOPs2503%Casing3004% Long StringThird Party
90、Equip2003% ROV, Log Unit, etc.Drillstring6008%Misc, Tools, etc.5007%Mud210029% 6500 bbls 15.0 ppgBarite4006% 8000 sxCement4006% 8500 sx7250100%RiserBOPsCasingThird Party EquipDrillstringMisc, Tools, etc.MudBariteCement中海石油(中国)有限公司107 of 85结束语结束语 近近近近年年年年来来来来，深深深深海海海海石石石石油油油油作作作作业业业业被被被被认认认认为为为为是是是是石
91、石石石油油油油工工工工业业业业的的的的一一一一个个个个重重重重要要要要的的的的前前前前沿沿沿沿阵阵阵阵地地地地，在在在在墨墨墨墨西西西西哥哥哥哥，巴巴巴巴西西西西，北北北北海海海海以以以以及及及及西西西西非非非非等等等等地地地地区区区区，从从从从深深深深海海海海钻钻钻钻井井井井获获获获得得得得大大大大量量量量的的的的油油油油气气气气，产产产产生生生生较较较较好好好好的的的的经经经经济济济济效效效效果果果果，当当当当然然然然，深深深深海海海海钻钻钻钻井井井井困困困困难难难难很很很很大大大大，不不不不利利利利因因因因素素素素多多多多，成成成成本本本本非非非非常常常常昂昂昂昂高高高高。由由由由于于于
92、于深深深深海海海海钻钻钻钻井井井井作作作作业业业业困困困困难难难难大大大大，技技技技术术术术难难难难度度度度和和和和要要要要求求求求变变变变得得得得复复复复杂杂杂杂化化化化，困困困困难难难难化化化化，所所所所以以以以深深深深海海海海钻钻钻钻井井井井的的的的勘勘勘勘探探探探作作作作业业业业费费费费用用用用巨巨巨巨大大大大，所所所所以以以以目目目目前前前前有有有有能能能能力力力力进进进进行行行行深深深深海海海海钻钻钻钻井井井井作业的还是集中在几家大的国际石油公司。作业的还是集中在几家大的国际石油公司。作业的还是集中在几家大的国际石油公司。作业的还是集中在几家大的国际石油公司。 我我我我国国国国也也
93、也也在在在在南南南南海海海海300300多多多多米米米米的的的的深深深深海海海海的的的的海海海海域域域域进进进进行行行行勘勘勘勘探探探探开开开开发发发发，但但但但还还还还未未未未向向向向更更更更深深深深的的的的海海海海域域域域挺挺挺挺进进进进。因因因因此此此此，尽尽尽尽早早早早的的的的在在在在技技技技术术术术上上上上做做做做些些些些准准准准备备备备是是是是完完完完全全全全有有有有必必必必要要要要的的的的。在在在在过过过过去去去去的的的的20202020年年年年里里里里深深深深水水水水钻钻钻钻探探探探已已已已经经经经成成成成为为为为一一一一种种种种成成成成熟熟熟熟的的的的技技技技术术术术，在在在
94、在北北北北非非非非、墨墨墨墨西西西西哥哥哥哥湾湾湾湾、巴巴巴巴西西西西海海海海域域域域和和和和北北北北海海海海，越越越越来来来来越越越越多多多多的的的的深深深深水水水水油油油油田田田田目目目目前前前前正正正正在在在在开开开开发发发发中中中中。深深深深水水水水钻钻钻钻探探探探已已已已经经经经进进进进入入入入技技技技术术术术成成成成熟熟熟熟期期期期，在在在在水水水水深深深深30003000米米米米范范范范围围围围内内内内钻钻钻钻井井井井和和和和完完完完井井井井是是是是切切切切实实实实可可可可行行行行的的的的。然然然然而而而而，深深深深水水水水钻钻钻钻探探探探仍仍仍仍然然然然是是是是昂昂昂昂贵贵贵贵的的的的、复复复复杂杂杂杂的的的的操操操操作作作作。降降降降低低低低深深深深水水水水操操操操作作作作的的的的成成成成本本本本和和和和风风风风险，提高深水作业时效是我们的努力方向。险，提高深水作业时效是我们的努力方向。险，提高深水作业时效是我们的努力方向。险，提高深水作业时效是我们的努力方向。中海石油(中国)有限公司108 of 85此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
