完井手冊-第十五章深水鉆井

第十五 深水鉆針對我國鉆井裝備能力和鉆井技術(shù)水平，水深500m以內(nèi)為常規(guī)水深，水深500～1500m1500m則稱為超深水。本章主要針對深水的特點，介紹深水鉆井第一節(jié) 隨著水深增加，要求隔水管更長、鉆容積更大以及設(shè)備的壓力等級更高，隔水管單根與BOP的重量等均有大幅度增加，所以必須具有足夠的甲板負(fù)荷和甲板空間以便存放所多問題。如在低溫環(huán)境下，鉆的黏度和切力大幅度上升，會出現(xiàn)顯著的膠凝現(xiàn)象，而且增加形成天然氣水合物的可能性。在鉆設(shè)計、固井水泥漿設(shè)計以及測試設(shè)計中都要考慮風(fēng)、浪、流等環(huán)境條件對鉆井裝置的選擇以及鉆井作業(yè)有重要影響，特別是鉆井裝置以及隔水管等水下系統(tǒng)，需要根據(jù)作業(yè)區(qū)域的風(fēng)、浪、流等條件對選擇的鉆井裝置和設(shè)備進(jìn)行校核，針對具體的風(fēng)、浪、流條件進(jìn)行錨泊設(shè)計或動力定位設(shè)計以及隔水管颶風(fēng)或熱帶風(fēng)暴等因素的影響，應(yīng)在設(shè)計階段納入應(yīng)急計劃考慮。對于我國而言，成滑坡和泥石流，滑坡快速沉積形成較厚、松軟、高含水且未膠結(jié)的地層。深水中通常遇到的海底疏松海床給鉆井作業(yè)造成，特別是對深水鉆井導(dǎo)管和水下井口系統(tǒng)設(shè)計與施工提出。在表層鉆井中，淺層水流是最主要的淺層地質(zhì)之一。由于表層鉆進(jìn)使用的鉆密度受限，鉆遇高壓含水砂層時，如果不能平衡高壓含水砂層的壓力，就會一系列的鉆井問題，如固井質(zhì)量差、表層套管下沉、防噴器下沉、井漏等，甚至井的報廢。對于淺層水流的識別與評價主要是利用產(chǎn)生淺層水流的砂體的物性和形成特征，鉆前應(yīng)對高壓水砂體存在的可能性進(jìn)行評估。評估方法包括測井、地質(zhì)模型、反射、反演等地球物理方法。天然氣水合物，又叫可燃冰，是由天然氣中小分子氣體(如甲烷、乙烷等)在一定的溫度、壓力條件下和水作用生成的籠形結(jié)構(gòu)的冰狀晶體。只要滿足低溫(0～10℃)、高壓(>10MPa)、存在自由水以及氣的條件，就很容易形成天然氣水合物。圖15-1-1給出了與假定假定的水熱梯游離氣水合物氣水合物相邊海氣水合0氣及 1深度深度34溫度圖11-1

該穩(wěn)定區(qū)由假定的水熱梯度、氣與水合物相邊界以及地溫梯度共同確定，在不同的海域天然氣水合物穩(wěn)定區(qū)域會有所不同，主要與水深以及水溫梯度有關(guān)。深水的溫度和壓力條件下，比較容易形成天然氣水合物。在深水鉆井中，天然氣水合物是最主要的淺層地質(zhì)之一，主要來源于兩方面：一方面是地層中的天然氣水合物；另一方面是鉆井過程中，井筒內(nèi)形成的天然氣水合物。在鉆遇天然氣水合物地層時，勢必會造成水合物的分解。天然氣水合物分解后產(chǎn)生的氣體會進(jìn)入鉆，與鉆一起循環(huán)，使得鉆密度，和井底靜水壓力降低，從而加速了天然氣水合物的分解，最終導(dǎo)致井徑擴(kuò)大、井噴、井塌和海床沉降等事故。天然氣水合物的分解會對鉆井作業(yè)安全、井身質(zhì)量和鉆井設(shè)備旦形成則會堵塞鉆循環(huán)通道或鉆井系統(tǒng)的其他管路，如堵塞防噴器，導(dǎo)致隔水管下部總成與防噴器脫離等；也會導(dǎo)致鉆失水，影響其性能。天然氣水合物可以通過海床沉積物取樣、鉆探取樣和深潛等方式直接識別，也可以通過擬海底反射層(BSR)、速度和震幅異常結(jié)構(gòu)、地球化學(xué)異常、多波速測深與海底電視等方式間接識別。天然氣水合物存在的主要標(biāo)識有擬海底反射層(BSR)、振幅)(VAMP)。大規(guī)模的天然氣水合物可以通過高電阻率(>100Ω·m)、低體積密度等參數(shù)進(jìn)行直接判別。體系(鹽度保持高于20%)或油基鉆，在鉆中要添加一定的水合物抑制劑，在海底的沉積巖層形成時間較短，缺乏足夠的上覆巖層，所以海底地層結(jié)構(gòu)通常是松軟的、未膠結(jié)的。對于相同沉積厚度的地層來說，隨著水深的增加，地層的破裂壓力梯度降低，致使破裂壓力梯度和地層孔隙壓力梯度之間的窗口較窄，容易發(fā)生井漏、井噴等復(fù)雜情況。隔水管更長：隨著水深增加，深水鉆井所用隔水管越來越長，越來越重，導(dǎo)致需要的甲板空間與可變載荷大，隔水管作業(yè)的時間長、風(fēng)險大，鉆用量大，隔水管內(nèi)流速低，巖攜帶。鉆體系應(yīng)適應(yīng)海底低溫和井底溫度之間較大的溫差環(huán)境，應(yīng)考慮對天然氣水第二節(jié)深水鉆井裝過1s(2ko)，將導(dǎo)致鉆井作業(yè)，也會導(dǎo)致鉆井裝置、隔水管與系泊系統(tǒng)等拖曳載荷增加以及引起渦激振動。對于高流速的海域，應(yīng)該選擇定位能力更好的鉆井裝置，同時須重點對張力器的張緊能力進(jìn)行評估。在某些情況下，需在伸縮接頭下部安裝撓性或球形接頭，以改善隔水管的應(yīng)力狀態(tài)；特殊情況下，需要配備隔水管渦激抑制裝置。((1-2-1)圖12- 綜合考慮目前的技術(shù)水平與經(jīng)濟(jì)性等因素，通常在水深500m以內(nèi)可采用全鋼絲攬或全錨鏈，水深500～1800m可采用錨鏈和鋼絲繩復(fù)合錨泊，水深大于1800m則采用動力定位。-2-2水深絲錨鏈動力定圖12- 選擇鉆井裝置錨泊定位方式，應(yīng)考慮以下因素：錨機(jī)與卷纜機(jī)水深作業(yè)能力、起拋錨三用工作船作業(yè)能力、錨抓力、定位要求、錨泊系統(tǒng)的組合方式、后勤支持能力及經(jīng)濟(jì)因素等。為保證錨泊系統(tǒng)的安全作業(yè)，錨泊分析計算和設(shè)計必須委托專業(yè)公司，根據(jù)極限設(shè)GPS定位、需求、可性以及應(yīng)急程序等。為了確定動力是否滿足鉆井作業(yè)在鉆井裝置的選擇中，需要考慮井的類型。對于勘探井而言，需要鉆井裝置具有較好的適應(yīng)性，機(jī)動性，可變載荷大和自持能力強(qiáng)，以及在條件下仍然具有安全作業(yè)控制能力。對于開發(fā)井，需要較高的效率，可采作用鉆機(jī)或交叉作業(yè)，對設(shè)備處理和安裝鉆井作業(yè)限制條件是指鉆井裝置能夠適應(yīng)鉆井作業(yè)的最大風(fēng)、浪和流的組合效應(yīng)。需要針對具體鉆井裝置，根據(jù)井位所在海域的氣候和環(huán)境情況確定最大作業(yè)限制條件，并分鉆井裝置的水下設(shè)備操作主要受到水流和水深的限制。在選擇設(shè)備的時候，應(yīng)先水下設(shè)備的作業(yè)能力和平臺的吊裝能力，同時必須考慮設(shè)備適用水深、海洋環(huán)境、甲板空脫離操作限制條件是指分析隔水管脫離的最大風(fēng)、浪和流的組合。脫離操作限制條件決定了什么工況下需要脫離。針對具體的鉆井裝置，根據(jù)井位所在海域的氣候和環(huán)境情況確定脫離操作限制條件。作業(yè)海域的風(fēng)、浪、流組合所產(chǎn)生的環(huán)境會對鉆井裝置的安全性能產(chǎn)生影響，因此深水鉆井裝置一般都設(shè)計有惡劣環(huán)境自動脫離裝置，并要求進(jìn)行脫生存限制條件是指在環(huán)境條件下，鉆井裝置生存所能承受的最大風(fēng)、浪和流的組合。必須清楚什么情況下將發(fā)生性事故，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施，這需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐暮r條件，分析鉆井裝置的穩(wěn)定性，確定鉆井裝置生存的限制條件，以確保鉆井裝置的安全。鉆井裝置選擇還需要考慮以下因素：歷史記錄，承包商經(jīng)驗與船員的資質(zhì)，檢查和保養(yǎng)，存貨的水平和控制，相關(guān)，遵從規(guī)范，升級、平臺和設(shè)備問題，技術(shù)能力，作業(yè) 進(jìn)行鉆機(jī)配置時必須注意以下參數(shù)的限制條件：最大鉤載、頂驅(qū)最大連續(xù)輸出扭矩、鉆井泵壓及功率轉(zhuǎn)盤靜荷能力開口直、池容、散裝罐系統(tǒng)防噴器數(shù)等。鉆井裝置的運動性能等有關(guān)。確定深水鉆機(jī)大鉤載荷時需要考慮以下工況：（1）下防噴（2）（3）深水鉆機(jī)鉆井泵主要根據(jù)鉆井過程中最大排量和功率進(jìn)行配置。根據(jù)處理淺層地質(zhì)危害()壓力的狀下，能足處理層危害排量要。時深水須備隔水鉆壓泵。)。深進(jìn)行鉆機(jī)選擇配置時，要根據(jù)隔水管容量、井身結(jié)構(gòu)等確定不同井段內(nèi)的鉆用量以及總鉆用量，同時考慮緊急情況的安全余量，如淺層壓井鉆用量、替排量的備用需求和隔水管緊急脫開鉆損失量等。鉆柱補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償行程、最大靜載荷須滿足深水環(huán)境下的使用要求。最大靜載荷要Y8176225f453f。鉆柱升沉型(包絞補(bǔ)天主償)第、6代深鉆機(jī)多采用主動補(bǔ)償裝置。浮力塊：通常深水鉆井隔水管均用浮力塊控制隔水管柱浮重。浮力塊的長度一般為4.52(1f)9%～95相對于。鉆井隔水管的浮力塊為塊或氣罐式。使用時不允許超出設(shè)計水深，否則可能失去浮隔水管張緊系統(tǒng)：選擇深水鉆機(jī)時，要求根據(jù)隔水管所需的張緊力來校核張緊系統(tǒng)力水需小力是水柱()重量為依據(jù)的。張力器的行程應(yīng)該在1524(5f)以上。張力器組是成對配置的，并且相對井口對稱。由于統(tǒng)或張器故障可能引張器效。張力失效后鉆井作應(yīng)當(dāng)期間部分張力器突然失效的應(yīng)急預(yù)案，并做好日常和關(guān)注作業(yè)條件的具體變化，如浪高、鉆井置位移鉆度和柔接頭等如張力器提的張力能滿足業(yè)要求，可以將鉆循環(huán)隔水管減小張。如果件續(xù)，該啟動水管解程序?？煽啃?、連接速度、要求、主管尺寸、強(qiáng)度/重量比。深水鉆井應(yīng)盡可能的選擇快速接APIRP2RDE級。隔水管接頭級別與張力如表--1所示。表-- API隔水管接頭級接頭能承受的張力A2265B4530C5662.5D6795E9060F1132.5G1359H1585.5)(LMRP自動脫離裝與淺水相比，深水鉆井隔水管串(--3)的安全余量小，鉆井作業(yè)前應(yīng)針對具

鉆伸縮隔水浮力隔水套APIRP2RD規(guī)范進(jìn)行。影響隔水管抗擠能力的主要因素有壁厚、腐蝕、磨損、橢圓度浮力塊配置。浮力塊的配置方案有兩種：一種是配置不同水深等級的浮力塊，不同的水深采用不同等級的浮力塊，在使用之前，要確認(rèn)每個浮力塊的水深等級；另一種是按照最深的水深配置同一等級的浮力塊，這種配置的優(yōu)勢在于，可以根據(jù)需要將隔水管單根輪換使，以提隔水管使用。主要依據(jù)浮力系數(shù)來配置浮力塊，浮力系數(shù)要盡可能大，以減少隔水管頂部張力，一90%～953。確定浮力系數(shù)后，可根據(jù)每個單根需要的浮力確定浮力塊直徑。浮力塊直徑一般要比25.4（1）～50.8（2。盡量避免放置在高流速區(qū)和水面附近，以減水管的橫向載荷，減少隔水管的作業(yè)前，應(yīng)根據(jù)鉆的最大設(shè)計密度進(jìn)行隔水管張力器能力校核，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行具體的隔水管柱設(shè)計及校核。若達(dá)不到要求，需要對隔水管柱重新進(jìn)行設(shè)計或升級張力器系統(tǒng)。AIP16QAIP2D”等，選取應(yīng)的海環(huán)境參，借助軟件立限元模型行分析計算不海洋境與鉆井工況下所需要的頂部張力、允許的鉆井裝置位移、隔水管的各類作業(yè)限制條件，并頂部張力的要求：頂部張力應(yīng)使柔性接頭轉(zhuǎn)角在各種鉆井工況下保持在規(guī)定范(offe)的設(shè)計提出要求。同時，應(yīng)綜合考慮作業(yè)海區(qū)海流方向、流速剖面與流速對應(yīng)波·柔性接頭轉(zhuǎn)角不超過柔性接頭本身允許的最大轉(zhuǎn)角的··(如隔水管下部連接總成、井口連接器等)·避免·柔性接頭的轉(zhuǎn)角不超過柔性接頭本身允許的最大轉(zhuǎn)角的·隔水管與導(dǎo)管的等效應(yīng)力小于屈服應(yīng)力的80%··隔水管與導(dǎo)管的等效應(yīng)力小于屈服應(yīng)力的67%可能造成平臺與隔水管相撞損傷、防噴器與LMRP相撞損傷和隔水管損傷甚至斷裂等。②隔水管內(nèi)鉆：隔水管脫離后，隔水管內(nèi)的鉆與隔水管內(nèi)壁間將產(chǎn)生摩擦阻④張力器：控制隔水管緊急脫離回彈反沖的程度，必須通過張力器來實現(xiàn)。防回彈反沖設(shè)計時應(yīng)關(guān)注張力器系統(tǒng)的具體情況，張力器提供的總張力越大，抗回彈反沖能力要求越高。69MPa(10000psi或者更高，通常為103.4MPa(15000psi)壓力等級。對于深水，特別是超深水，防噴器組應(yīng)考慮安裝壓力監(jiān)測裝置。低壓的壓力監(jiān)測裝置應(yīng)安裝在上萬能防噴器的頂部，用來監(jiān)測隔水管中巖屑的堆積情況和關(guān)井時環(huán)空氣體上升狀況。高壓監(jiān)測裝置安裝在節(jié)流管線上，用來監(jiān)測最底部閘板防噴器下部的壓力。必②深水井中使用的鉆具及管材類型及尺寸，可變閘板防噴器及閘板的芯子尺寸配在設(shè)計前期，需要對特定海況條件下，井口可能受到的軸向力和彎矩進(jìn)行分析，尤其應(yīng)關(guān)注動力定位鉆井裝置偏離井口或緊急情況下進(jìn)行應(yīng)急脫離的受力等狀態(tài)。深水水下井選用的井口壓力等級和抗彎強(qiáng)度應(yīng)與防噴器連接器匹配，通常為69MPa(10000psi)或者103.4MPa(15000psi)，特殊情況下為138MPa(20000psi)，抗彎曲能力在2.71～9.48MMNm(2MM～7MMft?lbf)。隨著水深的增加，長度也隨之增加，鉆柱在隔水管內(nèi)的受力狀況愈加復(fù)雜，對鉆柱的抗壓縮、拉伸、扭轉(zhuǎn)曲屈和擠毀能力的要求更高，必須進(jìn)行單井的管控力學(xué)研究。同時由于地層壓力窗口窄，循環(huán)壓耗控制要求高，必須進(jìn)行與循環(huán)壓耗有關(guān)的水力學(xué)設(shè)計，并根據(jù)結(jié)果選擇鉆具，以使所選擇的鉆具組合既滿足井眼清潔的要求，又能滿足循環(huán)壓耗控制φ168.275mm（65/8″、φ149.225mm（57/8″在深水鉆井期間，水下潛器(ROV)是必須配備的輔助設(shè)備。對ROV的選擇主要根據(jù)水深、水文情況(能見度、溫度)、海流、波浪及水業(yè)等極限條件，推薦選擇配備(TMSROV。ROV所需要的功率取決于作業(yè)海域的海況、水深、ROV100hp①，大多數(shù)情況下大于150hp。三用工作船選擇時必須滿足作業(yè)海區(qū)海況條件的安全要求及作業(yè)功能，并與所使用的鉆井裝置匹配，應(yīng)具有足夠的動力、散裝料能力、鉆完運送能力和較大的甲板面除上述要求外，深水作業(yè)的三用工作船還應(yīng)配備有處理錨鏈與短索的雙滾筒和雙鯊魚鉗(鉗)，具有足的滾筒力和滾容量動力配置依據(jù)水、作業(yè)境及距1000hp。對于采用錨泊定位的鉆井裝置，在選用三用工作船時，需要考慮拋錨的需要，除了功率的要求之外，一般還應(yīng)滿足以下基本要求：400tf；500m2第三節(jié)深水鉆井設(shè)前通常需812個月。地質(zhì)基本設(shè)計應(yīng)提供鉆井所需的地質(zhì)信息及鉆井地質(zhì)風(fēng)險提示，包括但不限于：地質(zhì)目的、地層描述、分層深度、地溫梯度、三壓力曲線（/破裂壓力/上覆巖層壓力、工程地質(zhì)風(fēng)險提示以及地質(zhì)評價要求等。氣象、海況（風(fēng)、浪、流、自然、生態(tài)系統(tǒng)、海底危害和環(huán)保要求等，還要考慮井場必須考慮的因素。作業(yè)前必須對淺層的這些鉆井地質(zhì)進(jìn)行充分的研究和風(fēng)險評估，要根據(jù)淺層的地質(zhì)信息設(shè)計井場方案。對鄰井資料的研究應(yīng)更關(guān)注溫度、海床、水深環(huán)境、淺層地質(zhì)等，其他的鉆井風(fēng) 分淺層地質(zhì)評估和研究是進(jìn)行深水鉆井設(shè)計之前必須進(jìn)行的工作，是進(jìn)行深水鉆井設(shè)計的主要基礎(chǔ)。淺層地質(zhì)的評估工作應(yīng)考慮鄰井資料的分析、淺層資料的特殊確定井位后，需要盡快取得海底勘察資料并進(jìn)行評價。對于深水井而言，要重點關(guān)注淺層地質(zhì)，資料當(dāng)中必須包括海底取樣、供系泊系統(tǒng)設(shè)計和導(dǎo)管設(shè)計使用。海洋環(huán)境可根作業(yè)和井裝置具體需進(jìn)行，括流和保評估。水深對海底的影響主要有兩個方面：一方面鉆井裝置類型的不同決定井場的內(nèi)容；另一方面水深決定了井場的方式和使用工具的分辨率。常規(guī)淺水區(qū)的井場采用拖帶和船載的方式，但這兩種方式在深水區(qū)都存在一定的缺危害評價覆蓋的海底區(qū)域要保證能夠進(jìn)行拋錨情況的評價。海底地質(zhì)評價應(yīng)該集中于最二位的考慮對象，因為它不是直接的安全風(fēng)險，但卻會給作業(yè)帶來和損失，所以要對其進(jìn)行描述和評價。在井場周圍1000m范圍的海域內(nèi)，應(yīng)關(guān)注作業(yè)對生物群的敏感性影響和深水破裂壓力和孔隙壓力之間的窗口比較窄，深水井發(fā)生井漏和溢流的幾率比較高，表觀體現(xiàn)為循環(huán)當(dāng)量鉆密度（ED）的管理非常嚴(yán)格。為了在設(shè)計階段和作業(yè)過程中進(jìn)行有效壓力管，以獲盡可能確的預(yù)資，用于井結(jié)構(gòu)、和井設(shè)計且坍塌壓力和漏失壓力二壓力剖面的研究。深水井中如發(fā)生井壁失穩(wěn)方面問題，由于處理的窗口有限，處理的難度大，容易導(dǎo)致其他復(fù)雜情況，所以必須進(jìn)行井壁穩(wěn)定性研究。井壁穩(wěn)定性研究是進(jìn)行井身結(jié)構(gòu)和鉆設(shè)計的基礎(chǔ)。要對所鉆的地層進(jìn)行研究和分析，識別地層的特性以及是否存在淺水流、易垮塌層、巖層、水化層，通過管設(shè)計鉆設(shè)計解潛在的壁失穩(wěn)題。深水井的地層可鉆性分析包括導(dǎo)管噴射深度的研究分析、淺層地質(zhì)的穿越分析和深部地層的可鉆性分析。在進(jìn)行鉆井設(shè)計之前，要根據(jù)鄰井的資料和其他相關(guān)信息進(jìn)行地層可鉆性分析，用于井身結(jié)構(gòu)設(shè)計、鉆頭選型和水力參數(shù)設(shè)計，這對降低作業(yè)風(fēng)險、提高地質(zhì)，如淺層流和淺層氣等問題，制定相應(yīng)的應(yīng)急措施和備用套管。φ914.4mm（36″φ508mm（20″）250～500m；如果存在淺層由于套管柱下入時完全于海水中，需要充分考慮套管柱承受的環(huán)境載荷，防通常采用φ339.7mm（133/8″、φ244.5mm（95/8″）套管進(jìn)行井身結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須和深水水下井口系統(tǒng)一起考慮，深水水下井口系統(tǒng)設(shè)計和選擇的關(guān)注點在于井口的工作壓力、套管層次、軸向的承載能力、抗彎能力、可靠性和針對淺層地質(zhì)的特設(shè)計。-3-1圖13- 噴射法下導(dǎo)管是指：鉆具下到底部開口的導(dǎo)管柱內(nèi)部，通過井口送入工具相連，下到泥線后，導(dǎo)管通過其自重軟的泥線地層，馬達(dá)提供液力沖刷和鉆頭旋轉(zhuǎn)形成井眼，導(dǎo)管噴射到位后不需要固井，可通過導(dǎo)管外壁和地層土壤之間的黏切力提供足夠的軸向支撐153-2,送入管（MudMat）圖13-

壤剪切強(qiáng)度,該強(qiáng)度可通過海底勘查、區(qū)域類比和現(xiàn)場鉆頭吃入試驗獲取,例如：φ660.4mm（26″）鉆頭施加2.5噸壓，停泵的情況下能下放的深度處的土壤強(qiáng)度大約是150lbf/ft2;擾動土壤的剪切強(qiáng)度：導(dǎo)管的安導(dǎo)管接箍的類型和外徑：接箍類型的選擇通?？紤]使用盡可能小的接箍外徑或無接箍導(dǎo)管，導(dǎo)管接箍外徑越大對周圍土壤干擾越大，強(qiáng)度和表皮摩阻的恢復(fù)時間越長。同時要考慮防轉(zhuǎn)鎖塊，防止接箍在高扭矩馬達(dá)、海況和鉆井裝置施加的在噴射鉆進(jìn)作業(yè)中使用的底部鉆具組合是放在導(dǎo)管內(nèi)部。噴射導(dǎo)管內(nèi)典型的底部鉆具D鉆進(jìn)下一個井段。的內(nèi)部。鉆頭相對導(dǎo)管柱或者噴射鞋的位置定義為鉆頭出露長度，通常為6～10in。鉆無隔水管鉆進(jìn)井段，鉆多采用海水或水基體系，作業(yè)中鉆將返至海底。隔水深水鉆井對鉆體系有如下特殊要求：長隔水管段低返速情況下的懸浮和攜巖能最常用的方法是采用油基、合成基鉆或在水基鉆中加入水合物抑制劑。水合 缺點，有些種類具性和腐蝕性。分為有機(jī)類和無機(jī)類：-乙烯基吡咯烷酮（PVP，N-乙烯基吡咯烷酮、-乙烯基己內(nèi)N，N-二甲基異丁烯酸乙酯三元共聚物（V-713）-乙烯基己內(nèi)酰胺、聚-乙烯基己內(nèi)酰胺、聚丙烯酰胺、----順丁二烯二酰亞胺和聚-?；鶃啺返取?，-酰胺，聚亞烷基琥珀酸(酐)和聚乙二醇單醚混合物，烷基芳香族磺酸鹽和烷基聚苷物等。當(dāng)鉆循環(huán)經(jīng)過泥線附近時，由于深水低溫環(huán)境，其流變性會發(fā)生較大變化，具體表現(xiàn)在黏度、切力大幅度上升，還可能發(fā)生快速膠凝作用，從而導(dǎo)致循環(huán)。特別是使用油基和合成基鉆時，由于淺層破裂壓力低，更容易壓漏地層。通過對鉆體系的流變性進(jìn)行全溫度段和全壓力范圍的測試，可以確定適合于深水低溫的鉆類型，設(shè)計出滿足低溫作業(yè)的具有最佳黏溫穩(wěn)定性的鉆體系。深水鉆井作業(yè)一般遠(yuǎn)離陸地，隔水管段容有的鉆量大，且需要考慮動態(tài)壓井的材料備用，作業(yè)中又極易發(fā)生井漏，因此，應(yīng)對鉆井裝置、三用工作船和陸上的情況進(jìn)深水固井的最大在于深水泥線下的低溫、低地層承壓能力以及可能存在的高壓淺層流和天然氣水合物。這些特點要求水泥漿具有滿足不壓漏地層的低密度、滿足套管釋放要求的低強(qiáng)度、足抑制層流的膠凝度展甚至要低發(fā)熱水泥漿系。深水導(dǎo)管和表層套管的固井水泥漿需要返到泥面，其固井設(shè)計要充分考慮低溫、低破裂壓力梯度、水合物和淺層流等因素的影響。此外，在深水低溫固井中，準(zhǔn)確預(yù)測和模擬快速膠凝強(qiáng)度發(fā)展。理想的深水固井水泥漿體系應(yīng)該具有較短的稠化轉(zhuǎn)化過渡時48（100bf00f2）到29a（500f100f2能短，水泥漿一旦開始凝固，能從傳遞液柱壓力的狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈吣z凝強(qiáng)度的固體高水泥漿附加量。鉆井過程中可能遇到淺層流，造成嚴(yán)重的井眼沖蝕擴(kuò)徑，應(yīng)提200%～30%井底溫度預(yù)測。泥線溫度和井底溫度是深水固井設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)，將會對水泥漿的稠化時間和抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生重要影響，泥線溫度可通過海底實測獲得，井底溫度可通過海底、區(qū)域或鄰井資料以及資料進(jìn)行預(yù)測，并通過反演和模擬預(yù)測出井底循環(huán)溫度（HT。氣體充填的水泥漿：在傳統(tǒng)水泥漿中加入表面性劑，并按比例通過高速混充入氮氣或空氣而形成的低密度水泥漿。密度低、防竄且具有較好的淺層流抑制效果，但14～158，通過充氮的流5.0。①空心玻璃微珠水泥漿體系（MicrosphereCement。水泥漿中混入空心玻璃微珠配制而成，水泥漿密度可以降到1.14g/cm3以下，具有密度低、強(qiáng)度高的特點。OpedrceSeDsrbuoneen料與水泥顆粒的尺寸優(yōu)化匹配使單位體積水泥漿中的固相顆粒所占有的體積最大化，堆積顆粒間的孔隙度降到最低，實現(xiàn)顆粒緊密堆積。顆粒級配水泥漿含水量低、水泥石孔隙度③活性減輕劑水泥漿體系（aceLighweghtArateen。采用能與水和水泥組分發(fā)生反應(yīng)的活性火山灰類減輕材料配制的水泥漿。具有低溫水化速度快，水泥石力④速凝早強(qiáng)水泥漿體系（RapidHardeningCement。采用超細(xì)快凝水泥作為膠凝膠結(jié)⑤液態(tài)膠體填充水泥漿體系（LiquidColloidalAggregateCement。采用能參與水泥水深水測試是一種非常昂貴的高風(fēng)險作業(yè)。在進(jìn)試作業(yè)前，應(yīng)進(jìn)行針對性的設(shè)計和全面的風(fēng)險識別分析。要考慮測試管柱的應(yīng)急解脫，環(huán)境保護(hù)以及海底低溫會導(dǎo)致結(jié)蠟或深水測試的主等；水下測試樹控制系統(tǒng)的選擇。在動力定位鉆井裝置上進(jìn)試作業(yè)，必須考慮測試管柱的應(yīng)急解脫，對水下測試樹的解脫時間有嚴(yán)格的要求，一般要求小于15s。水下測試樹的解Joint棄井管柱應(yīng)選用大尺寸鉆桿，根據(jù)水深通常選擇φ149.225mm（57/8″）φ168.275mm（65/8″）的高強(qiáng)度鉆桿和加重鉆桿,應(yīng)考慮使切割鉆具組合以上鉆柱在海水深水切割鉆具組合的設(shè)計研究應(yīng)重點關(guān)注非旋轉(zhuǎn)鉆具組合方案，當(dāng)研究結(jié)果認(rèn)為旋轉(zhuǎn)式組合不能滿足作業(yè)要求或存在較大風(fēng)險時，必須使用帶井下動力馬達(dá)的非旋轉(zhuǎn)鉆具組合方案。深水鉆井作業(yè)開始前，必須進(jìn)行充分的風(fēng)險分析，對整個作業(yè)中所涉及的風(fēng)險因素進(jìn)行評估，制定相應(yīng)的作業(yè)管理程序和應(yīng)急計劃，必須評估材料備用量和后勤保障能力。應(yīng)第四節(jié)特殊作業(yè)及技考慮到深水浮式平臺與淺水浮式平臺的差別，這里主要介紹動力定位就位與預(yù)拋錨就位的一般程序，常規(guī)拋錨作業(yè)參見本手冊第二章。實際鉆井裝置的就位作業(yè)，需Beacon；由于動力的不正常工作或惡劣天氣的原因，動力定位鉆井裝置可能產(chǎn)生大的偏移。這可能會造成嚴(yán)重的隔水管損壞和防噴器組損壞，從而導(dǎo)致長時間的停工。每條動力定位鉆裝置出時均有特定的力定位南。作業(yè)前，通常對每一井位均要求制訂相應(yīng)的特定操作指南（SOG：WelSccOeanguenes，對動力的警報信號進(jìn)行具體的定義，對每種警采取的操作措施進(jìn)行計劃。通過詳細(xì)的偏離或位移分析，計算鉆井裝置在不力設(shè)置和環(huán)境條件下移動的時間和距離。動力定位計算機(jī)的程序設(shè)計能在鉆井裝置超過了事先確定的偏離咨詢區(qū)(advisoryarea)：某個或某些單元不能正常工作，但可以維持定位能黃區(qū)：定位不能滿足要求，需要采取措施進(jìn)行補(bǔ)救，準(zhǔn)備斷開隔水管。黃色圈的(一般為水深的2%～3%)是基于過去的經(jīng)驗和水深。該警報器應(yīng)設(shè)定在一般不會的極限度，但要使鉆井人員在收到解脫信號之前有充分的時間完成鉆具的懸掛程序(大約30s)。紅區(qū)：超過安全極限，存在，立即從井口斷開。紅色圈的設(shè)定準(zhǔn)則(一般為水深的4%～6%)是基于一些臨界參數(shù)(諸如繞性接頭角度、卡瓦接頭角度、張力器沖程以及隔水管張力)中任一參數(shù)達(dá)到極限值之前，鉆井裝置安全解脫隔水管的能力。完成應(yīng)急解脫程序(EDS)所需時間取決于防噴器控制器的類型。一個標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合防噴器控制系統(tǒng)大約需要30s來完成應(yīng)急解脫程序。根據(jù)不同的警報級別，應(yīng)采取下述反應(yīng)。視覺和聽覺信號應(yīng)該由動力操作員手動擊發(fā)，如圖15-1所示。進(jìn)入紅色圈：鉆井監(jiān)督在快速考慮回收過程中可能產(chǎn)生的后，應(yīng)盡快解脫隔水管。此時，動力操作員應(yīng)采取一切可能的措施保持船位，直到隔水管涌涌漂移路流風(fēng)井口中N(-) DP設(shè)定N(-) 船艏方AB0CPOD漂S(+)S(+) W(-) E(+)

圖--1DP動力定位為確保安全有效地操作動力，詳盡的計劃是關(guān)鍵。以下是需要著重考慮的幾準(zhǔn)備的操作程序和意外事故應(yīng)急計劃，包括對每日操作和意外事故情況下的選擇和培訓(xùn)動力定位操作員和管理人員。定位操作員必須具備專業(yè)資格，人機(jī)交互在動力定位操作中是非常重要的，勝任的動力定位操作員通常有助于避免因系統(tǒng)部件的故障可能造成的性；了解關(guān)于船安全操作的環(huán)境極限，并經(jīng)常根據(jù)不同的作業(yè)窗口和環(huán)境做出相應(yīng)預(yù)12條件組合，計算出船在惡劣環(huán)境中保持位置的能力限度。這類數(shù)據(jù)應(yīng)保留在船上，有助于當(dāng)水深較淺時，一些深水中使用的傳感器會受到一定的限制。在這種作業(yè)中要使用一個水面的位置參考傳感器。在評價動力定位鉆井裝置的定位能力時，應(yīng)該考慮近海水深較動力定位鉆井裝置作業(yè)時應(yīng)特別關(guān)注風(fēng)向突變或風(fēng)力突增對定位作業(yè)的影響。使用船上的氣象設(shè)備（包括氣壓計、風(fēng)力傳感器、干濕溫度計）確保能夠采取及時的措施來減小丟失船位的可能性。必須格外注意風(fēng)浪流的合力方向，能否及時抵消此合力的變化。還應(yīng)依照航海有關(guān)要求采取一切合理的預(yù)防措施，以確保能夠?qū)Σ粩嘧兓奶鞖馇闆r當(dāng)鉆井裝置的錨泊系統(tǒng)與水深不匹配時，需采用預(yù)拋錨方法。這里給出一種典型的起拋錨步驟，實際的預(yù)拋錨作業(yè)，還要進(jìn)行專門的錨泊設(shè)計，并遵循所用鉆井裝置的操作程序。作業(yè)前，必須確定每個錨位的水深，鋼纜、錨鏈、繩索等的長度都取決于水深。明確作業(yè)各個環(huán)節(jié)的詳細(xì)內(nèi)容和設(shè)備工具的詳細(xì)參數(shù)，應(yīng)特別關(guān)注水面浮標(biāo)、彈性標(biāo)和合適的卸扣等輔助設(shè)備的數(shù)量。當(dāng)回接錨鏈時要確認(rèn)平臺的實際位置、井位及錨位。做琵琶頭等鋼纜連接端的設(shè)備，如：鏈纜切割設(shè)備（Cuttingequipment）和重新插接設(shè)備（esocketequipment；備用的卸扣、梨型環(huán)、連接環(huán)和開口銷等附件（Spareshackles、pearlinks預(yù)拋錨程序（見圖--浮浮平臺錨魚尾錨圖14- 領(lǐng)眼作業(yè)（φ311.2mm（121/4″）或φ215.9mm（81/2″）或φ250.8mm領(lǐng)眼（97/8″）由于水深和海底淺部地層比較松軟，若采用常規(guī)的鉆入法下導(dǎo)管、固井比較，且在深水鉆井中，由于水深的增加，鉆井隔水管的長度也不斷增加，作業(yè)時間長、風(fēng)險大。隔水管安裝作業(yè)是深水鉆井的一個重要部分，不僅要考慮正常情況下的作業(yè)程序，而且要考慮在遭遇風(fēng)暴和動力定位設(shè)備失效時的緊急分離和拆卸程序。完整的隔水管操作程快速灌注閥（F- 安裝與回收過程中隔水管的受力狀態(tài)與懸掛狀態(tài)基本相似，主要的差別在于：一般情況下，安裝與回收時帶有防噴器，而懸掛時則不帶防噴器；安裝與回收過程中，除了鉆井裝置運動引起的加速度之外，另外還有鉆機(jī)起升裝置正常起升的加速度，以及開始和結(jié)束在深水鉆井作業(yè)過程中，由于隔水管張力器系統(tǒng)故障、隔水管浮力損失、動力定位系統(tǒng)故障、惡劣天氣和其他復(fù)雜應(yīng)急情況等原因，為防止水下設(shè)備損壞，保證鉆井裝置的安（SSTT/DST；42度后，視操船手冊與作業(yè)工況要求，在通深水鉆井作業(yè)過程中，司鉆必須要隨時都可能需要進(jìn)行鉆柱懸掛、剪切和隔水管解脫作業(yè)，因此司鉆要準(zhǔn)確確定鉆具接頭位置以保證成功進(jìn)行鉆柱懸掛作業(yè)。剪切閘板在下入前就要在鉆臺上進(jìn)試能成功剪切所有可能通過它的管柱，有些深水鉆井裝置的防噴器組配備有兩套剪切閘板以保證隔水管斷開作業(yè)能順利進(jìn)行。若必須考慮隔水管應(yīng)急解脫，存在幾種特殊作業(yè)情形下的注意事項：下部鉆具組合在防噴器組中時：當(dāng)下部鉆具組合在通過防噴器組時鉆井人員應(yīng)和定位操作人員溝通，確認(rèn)的工作狀況和海況。應(yīng)盡可能防止下部鉆具組合在通過防噴器組時進(jìn)行脫開隔水管作業(yè)，并事先制定在這種情況下需要進(jìn)行隔水管脫開作業(yè)的鉆柱釋放應(yīng)急程序。井涌時：當(dāng)發(fā)生井涌時，推薦利用就近的鉆桿接頭實施懸掛作業(yè)，以保證進(jìn)行隔水管脫開作業(yè)前的鉆井處理工作量最小。同時，在被懸掛鉆柱中應(yīng)放入止回閥以控制鉆柱OP閘板，若存在較大風(fēng)險時，視套管的可釋放情況，再采取盡快下放套管或拔出套管，使鉆桿處于剪切閘板處或處于空井狀態(tài)。迅速關(guān)閉O，確保井安全。但涉及平臺與井控安全無論是陸地鉆井還是深水鉆井，井控的原則是一致的。然而，在不同的環(huán)境進(jìn)行井控時，不同的條件可能會限制井控的一些操作。在深水環(huán)境下實施鉆井作業(yè)，通常地層孔隙深水鉆井作業(yè)時，阻流壓井管線長達(dá)幾百米甚至幾千米，又加上其內(nèi)徑較小，同時由于深水低溫高壓環(huán)境的影響，鉆在阻流壓井管線中的黏性會有明顯增加，管線的壓力損耗相當(dāng)大。在壓井時，即使在很低的循環(huán)速度下，也容易超過最大允許的環(huán)空壓力。如（pch）等于井控時計算所得的關(guān)井套壓（picp，那么眼地層將會額外承受一個等于阻流管線中壓耗pc）圖15-4-3示，即：pch=scp-返至振動

關(guān)井立 阻流回壓阻流摩阻（p

控制系統(tǒng)的傳輸距離較遠(yuǎn)，系統(tǒng)的響應(yīng)時間水下防噴

套管

防噴器系統(tǒng)需要承受較高的靜水壓力和體進(jìn)入隔水管，會給井控帶來更大。因此在深圖--

深水環(huán)境下容易生成氣體水合物，氣體水合物一旦生成將很難除去。它可能會阻塞管線、影響防噴器的開關(guān)和連接器解脫等，因此在深水作業(yè)的各個環(huán)節(jié)都必須盡可能避免氣流體侵入有可能造成關(guān)井后壓破地層，造成井漏和井噴，甚至可能使該井報廢。對于深水鉆井，如果發(fā)生溢流需要壓井，首先要考慮采用非等待方式的工程師法，把事先準(zhǔn)備好的壓泵入井內(nèi)，先按計算的鉆桿壓力曲線泵入，一旦壓出鉆頭，則控制鉆桿壓力不變，直到壓返出到地面。采用工程師法可以降低壓井過程中套管鞋處承受的壓力。作為選擇，如果需要較長的時間準(zhǔn)備壓，則建議使用司鉆法先將溢流循環(huán)出井筒，以壓井速度向井中泵入鉆并使鉆經(jīng)由隔水管返出，記錄此時的泵速和泵上面的方法不適用于有眼井段的情況，因按照上面情況眼井段要額外承受一個等于阻流管線中壓耗的壓力，有可能導(dǎo)致井漏。當(dāng)有眼井段存在時，可以采用下面的方法以壓井速度向阻流管線中泵入鉆并經(jīng)由隔水管返出，此時的泵壓就大約等于為避免鉆中的巖屑及固相在阻流壓井管線中的沉降堵塞，每天應(yīng)對阻流壓井管線在深水環(huán)境下，阻流管線較長，壓井過程中阻流管線的流動摩阻會引起有效環(huán)空壓力降低，流速和流體性質(zhì)不同等因素會影響流動摩阻的大小，所產(chǎn)生的動態(tài)允許環(huán)空壓力若由于返出鉆在隔水管中被海水冷卻，在井口監(jiān)測氣侵滯后，且監(jiān)測值不能準(zhǔn)確反映實際情況。因此，深水鉆井通常使用隨鉆壓力測量工具測量井底壓力變化，有條件為了減少深水鉆井裝置的各種運動對鉆池液面監(jiān)測的影響，需要使用多個傳感器來監(jiān)測鉆池液面的變化。通常在鉆池每邊安置兩個或者多個傳感器。通過阻流壓井管線進(jìn)行緩慢循環(huán)，鉆充滿隔水管之后停止循環(huán)，監(jiān)測隔水管段鉆液面。如果隔水管中鉆液面不能保持充滿狀態(tài)而是下降，說明隔水管有泄漏發(fā)生。水合物的抑制：在深水鉆井時，井筒中低溫高壓（尤其是泥線附近）的環(huán)境有利于水合物的形成。水合物在鉆流動情況下形成的可能性很小，因此壓井作業(yè)時司鉆法比等候加好。目前已有很多防止水合物的生成，作業(yè)時需要密切關(guān)注并采取如下措施：1--1。表-- 步 1以最大泵速向穿過防噴器組的鉆柱中泵送鉆，并對需要地面鉆加熱裝置，這要根據(jù)泵的能力和水深情況而定鉆高速流經(jīng)鉆柱中和噴嘴會因摩擦而生熱利用經(jīng)驗熱模擬軟件對泵速、噴嘴等進(jìn)行優(yōu)防噴器組由內(nèi)到外一直到井口連接器處的溫度分布需要建模進(jìn)行2利用“熱”放熱分解水需要利用化學(xué)反應(yīng)放熱，所用化學(xué)成分應(yīng)進(jìn)行多方面考慮和研3利用遙控水下潛器（ROV）甲醇是很好的水合物抑制劑并能溶解水合物栓塞（但甲醇限制了它的使用）有氣體，這種氣稱為圈閉氣（TrappedGas。在陸地鉆井時，因為地面壓力很小圈閉氣開防噴器、敞開隔水管環(huán)空時，圈閉氣會急劇膨脹，可能導(dǎo)致極其的。因此，深水圈閉氣的大小和防噴器組的配置、內(nèi)徑、氣體在鉆中的溶解程度以及鉆的類圈閉氣的危害和水深密切相關(guān)。當(dāng)海洋鉆井作業(yè)水深較淺時，可以關(guān)掉最下面的閘板防噴器以井眼，經(jīng)由壓井管線向隔水管中泵入加重鉆來將防噴器組和隔水管中的圈閉氣循環(huán)出來，同時利用隔水管頂端的分流器（轉(zhuǎn)噴器）來防止圈閉氣的急劇膨脹帶來的危害。對于深水作業(yè)，當(dāng)防噴器組下部井眼的溢流已經(jīng)全部循環(huán)出來后，推薦采用下面通過壓井管線泵入壓井鉆，從阻流管線返出，直到壓井和阻流管線內(nèi)全部充向阻流管線內(nèi)泵入海水或輕的鉆基漿到防噴器組處，從壓井管線返回，注意關(guān)閉上部防噴器，經(jīng)由壓井管線，用壓把阻流管線內(nèi)的氣體和輕漿或海水替如果關(guān)井不及時，或防噴器關(guān)閉不嚴(yán)，氣體可能會上竄到隔水管內(nèi)。通常關(guān)井后要立即檢查溢流是否進(jìn)入到隔水管內(nèi)。如果關(guān)井后隔水管內(nèi)仍有溢流，需要再關(guān)閉一個防噴器如果確認(rèn)溢流進(jìn)入到了隔水管內(nèi)，需要立即關(guān)閉分流器，使用增壓管線循環(huán)排氣，通154-4。管線（最小管線（最小球球圖14- 動態(tài)壓井鉆井（DynamicKillDrilling）是在無隔水管的上部井段