石油钻井施工设计（精选6篇）
关键词：石油工程；施工安全；管理措施；分析
0引言
在进行石油钻井施工期间，首先涉及到的就是很多大型机械设备，高速的钻井液循环，高压泵机组等，应当根据勘探的实地情况进行钻井，通常情况下都会出现高压油气水层，若控制不到位，则会导致井喷失控现象，从而给石油钻探施工带来非常大的危害，严重的有可能危害到人身安全，因此，必须要使用较为有效的技术措施来保证施工全过程的绝对安全。由于该项工程是在地下进行的，因此活动区域在井下居多，发生安全事故的原因是多方面的，归纳主要有以下几点：首先，土质安全问题，各个区域土质或多或少是存在差异的，这样就会引发地质地貌差异而产生的安全隐患；其次，施工管理问题，如果施工中因为设备的使用不当而发生的安全隐患就应当更加深思，加强人员管理非常必要。
1石油钻井在运行期间出现的主要问题
（1）钻井施工安全问题。
当我们在进行钻井施工期间，首先应当考虑的就是施工的难度以及在施工过程中可能出现的`安全隐患。因为施工作业不仅难度大且具有一定的危险性，若发生了安全问题将导致非常严重的后果。传统的安全宣导已无法顺应当前的发展现状。尽管相关施工单位管理人员对钻井人员的安全宣导也很多，然而实际的效果其实并不理想。
（2）施工现场管理意识较淡薄。
当前，受到国民经济发展迅猛的态势，社会生活中对于石油的需求与日俱增，导致石油勘探项目的持续增加，对于钻井质量也时刻提高，同时也提醒着大家应当高度重视钻井安全的问题。通过调查，我们也得出了出现钻井安全问题的首要原因就是施工管理的失误，作为管理者没有做到应尽的职责，可以说管理现场的意识比较淡。并且，尽管多方管理部门都进行了管理规定的编制，然而，由于管理者的重视性缺失，导致很多规定都难以实施，因此，我们可以这么说，是由于管理者的缺失而导致了很大部分工程质量问题及安全问题的发生。
（3）钻井施工作业的非人为问题。
通常来说，钻井作业环境较为复杂，并且很多时候受到石油作业环境复杂因素的影响，因此，野外施工通常都是全露天进行施工的，然而在施工管理工作及环境保护上的关注力度仍旧比较欠缺，再加之施工工作人员素质参差不齐，导致开采环境中的水土、绿化、空气以及噪音等都没有进行很好的控制，从而导致了环境的污染。并且施工人员的生活垃圾等都没有进行很好的处理，可以说钻井施工作业人员的环境保护意识还是非常淡薄的。
2关于石油钻井工程中发生的事故及应对预防措施
（1）安全施工责任制度的完善。
企业对于安全施工应当按照责任制进行划分，必须要强调责任管理制度。安全生产责任制很多时候都会将安全生产管理政策结合起来，以此来确定比较符合实际工作的施工准则，从而来将责任明确到个人。在石油钻井安全作业期间，作为企业应当建立一套比较完善的安全责任制度，对于施工安全责任应当进行层层签订，并应当确保有一定的安全策略，通过一定的奖惩制度，来将职责进行具体规划。我们可以这样来举例，安全施工首要负责人为钻井队长，队长应当将石油钻井安全生产工作进行全方面负责，并且应当履行石油钻井施工中，关于成本费用、施工安全、施工进度及施工质量多方面的义务，作为钻井队长，在进行安全生产指导的同时，还要进行一定的责任担当，这样才能够确定安全生产的全面性。
（2）施工机械设备的更新。
机械的淘汰率随着时代的发展进步越来越高，设备更新换代不仅仅是为了能够让施工进度得到很好的保证，更重要的是在得到施工进度保证的同时也是对于经济效益的保证。在进行日常井下作业的时候，作为施工队要时刻掌控好机械的使用状态，还应当对机械设备的相关问题进行及时的记录、归档等，如果发现了破损，应当第一时间进行报备修复，从而让设备始终保持一个健康稳定的状态。
（3）全面提高安全施工监管人员的相关综合素质。
我们所理解的安全监督就是应当进行现场施工的安全监督，根据钻井企业的管理规定进行安全监督工作，我们可以将其归纳为以下几点内容：①及时制止现场的一些不规范操作并进行规范操作指导，视违规程度进行经济处罚。②进行现场施工期间，应当对其进行全面的环境监管工作管理，特别要注重基础安全培训教育，对于现场的管理工作人员要进行定期的考核，加强其责任心及执行力。③如果发现无视现场安全规章制度的人员，必须进行大力管理，尤其应当调动现场工作人员的安全意识，安全问题，重如泰山。
（4）加强对施工人员的安全教育及培训。
我们可以将安全问题进行两个大类别的划分：人的危险行为及物的危险状体。可以说这个是安全事故发生的最主要的原因，根据笔者对石油钻井安全事故的相关调查，我们能够发现，受到人们的主观操作不规范的因素导致的事故比例非常之高，达到了87%，该数值显得较为突兀，可以说很多事故都是由于人员错误操作而发生的，很多时候加强人员的应变能力非常重要，可以有效降低事故发生率，因此，必须对施工人员进行一定的安全教育培训，通过培训来增强其安全意识。在进行安全管理培训期间，应当将培训内容同实际相结合，这样才能从实际中发现问题，从事故案例中进行深入性学习，要用一种严谨的态度去工作。并且，日常培训的意义就是为了保证施工人员的安全教育及培训能力能够在实际工作中有所发挥。然而在整个培训过程期间，不光应当让施工人员了解到施工过程的操作规范还应当让工作人员了解到哪些是违章操作，并且应当实地进行安全隐患的说明，特别是那些环境非常恶劣的钻井场所，必须应当做到防患于未然。因此，施工安全监管工作必须要落到实处，应当从多方位进行查管，如若发现了问题那就必须将其消灭在萌芽状态。而且，我们还应成立相关专业施工安检人员，进行定期安全排查工作，并进行相关工作记录，也应让全体工作人员对安全隐患都有所了解。只有这样有计划、目的性的工作，才能确保石油钻井工作的顺利开展。
3结语
通过上文的分析，我们可以得出石油钻井的重要性，其能够影响整个石油开采工作，而且对于石油钻井期间的现场安全管理工作应当放在首要位置，对于施工安全管理制度也应当进行不定期更新、加强完善工作，对于工作人员的安全教育培训应当是一项持续性的工作，人员安全素质的提高，对石油钻井工作的安全施工有着必不可少的作用。
参考文献:
[1]金东.石油钻井现场作业的安全管理与监护[J].科技咨询，(13):152~153.
[2]郭杰.钻井施工现场风险源分析与风险控制措施[J].内蒙古石油化工，2010,(20):125~126.
[3]练章富，邓昌松.石油钻井作业的安全葡萄图管理技术[J].中国安全生产科学技术，,(05):184~185.
现状分析
石油企业的钻探、开采往往在几千米的地下, 地质构造多种多样, 施工工艺千差万别;石油及其伴生气体具有高温、高压、易燃、易爆、有毒等特征, 安全保障难度较大, 对设备性能及人员素质要求较高, 稍有不慎, 就会发生事故。
安全教育是企业安全生产管理的基础, 是构筑预防事故发生的第一道防线。引发事故的原因很多, 有设备因素、环境因素、制度因素、人为因素等, 其中人为因素是造成事故的主要原因。据统计, 在企业发生的事故中, 70%~80%是由于人的操作行为发生错误或违章引起的。
《安全生产法》第三十三条规定:生产经营单位对重大危险源应当登记建档, 进行定期监测、评估、监控, 并制定应急预案, 告知从业人员和相关人员在紧急情况下应当采取的应急措施。但前些年石油企业并没有制定必要的应急预案或已制定的应急预案不科学、不完整, 可操作性差, 演练不到位, 应急预案流于形式。
钻井施工企业应急预案体系框架构建
为加强应急管理, 有效应对各种突发性事件, 迅速、有序地做好应急救援工作, 最大限度地减少人员伤亡和财产损失, 降低对环境的不利影响, 提高处置突发事件和抵御风险的能力, 根据国家法律法规要求, 结合钻井施工实际, 制定预案。适用于钻井施工作业及相关方的应急管理。
钻井工程应急预案体系分三个层次:第一层次为钻井处应急管理规定;第二层次为专项应急预案;第三层次为现场应急处置程序。
应急管理规定包括12个方面:总则;组织机构与职责;预测与预警;报告、接警与响应级别确定;应急启动;应急处置;应急终止与后期处置;信息发布;应急保障;预案演练、培训;预案管理;附则。
专项应急预案共5个:井喷应急预案、火灾爆炸应急预案、洪涝及气象灾害应急预案、环境污染应急预案、重大设备事件应急预案。
现场应急处置程序共8个:水上交通突发事件应急处置程序、危险化学品突发事件应急处置程序、突发公共卫生事件应急处置程序、大型活动场所应急处置程序、道路交通事故应急处置程序、锅炉突发事件应急处置程序、意外人身伤害应急处置程序、境外突发事件应急处置程序。另外还有24个基层应急处置预案。
预案框架的设置要认真分析风险损益, 在确保人员生命安全为最先原则的前提下, 组织实施应急抢险。应急抢险实行处、基层单位“分级负责、按级控制”的原则。可能发生二次事故时, 人员抢救与控制险情 (切断或控制危险源) 应同时进行, 以避免二次事故发生为重;无二次事故发生的可能时, 抢险应按先抢救人员、控制污染, 后抢救物资的顺序进行。
应急预案编制要点与实践
“领导重视并参与”是实施全面质量管理应遵循的原则, “领导作用”是质量管理八项原则之一。同样领导重视也是应急预案编写成功的前提。因为领导是资源的分配者, 是各级任务分配者, 是关键时刻的决策者, 在编写应急预案遇到需要人力、物力、财力支持以及碰到困惑时都离不开最高领导者的支持和参与。因此, 为了提高最高管理层对编写应急预案重要性的认识, 应积极要求其参加有关应急预案知识的培训和学习, 提高最高决策层的认识。只有领导管理思想和理念发生改变, 才能真正实现对应急预案体系建设的重视和参与。
危害识别、风险评价是实施HSE的基础。危害包括职业健康安全危害和环境危害, 在GB/T28001-2001《职业健康安全管理体系规范》中叫“危险源辩识、风险评价”, 实际就是职业健康安全危害;在GB/T 24001-2004《环境管理体系要求及使用指南》中叫“环境因素识别和重要环境因素的确定”, 实际就是环境危害识别、评价。对危害识别、风险评价要做到以下两点。
(1) 危害识别要全。只有将所有危险源和环境因素识别全, 才能为企业所需编写的应急预案做好准备。
(2) 风险评价要准确。风险就是发生特定危害时间的可能性以及发生事件结果的严重性。通过风险评价确定风险等级。有的危害只有一种, 但随着事件发展状态的不同, 而形成同一种危害的不同风险等级, 对应相应风险等级, 要形成不同级别的应急预案。如:井喷应急预案, 当发生溢流和井涌, 基层单位可以处理时, 应编制《基层队级应急预案》;随着风险加大, 当发生井喷时, 基层单位处理不了, 需要公司级处理时, 应编制《公司级应急预案》;随着风险继续加大, 当发生井喷失控, 公司级出面也处理不了时, 应编制《局级、集团公司级应急预案》。同样, 对火灾的风险等级也要根据火灾的范围, 火源种类, 是否涉及油罐、易燃气罐等易燃易爆物品来确定火灾风险等级, 从而根据不同等级确定需要编制的应急预案数量。
因此, 危害识别和风险评价, 潜在危害和风险等级的确定是编制应急预案的基础。根据识别和评价结果, 确定需编制的公司级应急预案和基层队级应急预案的种类和数量, 将以上结果提交处应急预案编写领导小组审定。通过审定, 确立钻井施工企业需编制的公司级应急预案, 分别为:《井喷应急预案》、《火灾爆炸应急预案》、《洪涝及气象灾害应急预案》、《环境污染应急预案》、《重大设备事件应急预案》;基层队级应急预案主要有:《发现溢流的应急处置预案》、《发生H2S溢出达到10ppm的应急处置预案》、《井场一般火灾爆炸事件应急处理方案》、《井队油罐火灾爆炸事件应急处置预案》、《井场井喷火灾爆炸事件应急预案》、《井队营地火灾爆炸事件应急处置预案》等24个基层应急处置预案, 加上制定的《钻井处应急管理总体预案》, 形成石油钻井施工企业应急预案体系。
应急预案编写步骤: (1) 成立编写工作小组。抽调涉及部门的专家成立预案编写小组, 编写人员一定要责任心强, 业务精, 同时具有一定的文字功底; (2) 制定工作计划和运行方案。对制定的小组工作职责和运行方案一定要提交预案编写领导小组审定, 一是领导小组审核把关, 二是取得领导对编写工作的支持; (3) 对编写小组进行专业培训, 通过聘请应急预案编写方面的专家进行专业讲授; (4) 集中办公, 定期研讨。将编写人员集中办公, 便于大家相互讨论, 发现疑问及时解决。同时规定每周由各位编写人员汇报各自编写内容, 并由其他编写人员评审, 在帮助编写人员提高编写质量的同时也为其他编写人员提供借鉴。在讨论中由专家点评, 通过多次讨论, 集中大家的智慧来提高预案的编写水平;同时在讨论中提高了编写人员预案编写的认识。通过编写人员集中审定后, 提交编写领导小组最后审定。
存在的问题及今后发展思路
培训是应急准备中的重要环节。必须使预案涉及的相关岗位都能回答在突发事件事前、事发、事中、事后时由谁来做、怎样做、做什么、何时做、用什么资源做等有关问题。
演练与持续改进, 主要作用是检验应急准备的充分性, 包括物质资源、设备及人员的应急水平等, 主要目的是测试应急培训的有效性和应急人员的熟练性;测试现有紧急装置、设备和其他资源的充分性, 通过演练, 提高与现场外事故应急部门的协调能力, 通过训练来判别、改正预案和程序中的缺陷。
制定和修订应急预案的过程是一个不断总结经验教训的过程, 一个查找薄弱环节的过程, 一个改进工作的过程, 一个拓宽视野不断学习的过程。在制定和演练预案时力求做到以下三点。
(1) 须十分完备详尽, 具有可操作性。首先要有健全的应急指挥系统, 具备处理紧急事故的领导机构、专业和自愿救护队伍等必要的配合人员, 且责任落实到人;其次要配备必要的应急装备、消防器材、救生器材以及救灾通信联络设备;最后, 要对施工作业、生产装置出现突发事故可能给工作人员、周边地区群众、建筑物、设施等造成的危害, 以及事故发生后周边人员的紧急疏散、撤离路线、应急自救等方面所采取的措施考虑周全, 做到一旦发生险情或事故, 能够科学应对, 妥善处置。
(2) 预案必须进行学习和演练, 要使每个企业员工都能熟练掌握并精通程序, 这样才能体现编制事故应急预案的意义, 杜绝编制预案走形式。
附录一：平台人员岗位名称
一.承包商人员(Contractor’s Personnel)
Rig Manager平台经理
Equipment Supervisor设备总监
Materials Supervisor材料总监
Senior Toolpusher高级队长
Junior Toolpusher值班队长
Driller司钻
Sub Sea Engineer(SSE)水下工程师
Assistant Driller(AD)副司钻
Derrick Man井架工
Floor Man(roughneck)钻工
Barge Master(captain)船长
First Mate(Barge engineer)大副
Control Room Operator(CRO)压载工
Ballast Control Operator(BCO)压载工
Chief Engineer轮机长
Head of Routabout甲板班长
Crane Operator吊车工
Routabout甲板工
Mechanic机械师
Electrician电气师
Repairman修理工
Motorman轮机员
Welder焊工
Radio Operator电报员
Warehouse Man(stock Keeper)材料员
Medic医生
Safety Supervisor安全监督
Interpreter(translator)翻译
Chief Steward管事
Cook厨师
Steward厨工
Laundry Man洗衣工
二.作业者及服务公司人员(Operator’s Personnel and Service Company Personnel)Drilling Superintendent钻井监督
Company Man(Operator’s Representative)公司代表
Geologist地质师
Mud Logging Engineer(Mud logger)泥浆录井工程师
Sample Catcher捞砂工
Mud Engineer泥浆工程师
ROV Engineer潜水工程师
Cementer固井工
Cement Engineer固井工程师
Testing Engineer试油工程师
Coring Engineer取芯工程师
Wireline Logging Engineer电测工程师
附录二：平台主要设备
一.钻井设备(Drilling Equipment): Drawworks钻井绞车
Rotary Table转盘
Bushing补心
Top Drive System(TDS)顶驱
Swivel水龙头
Crown Block天车
Traveling Block游车
Hook大钩
Derrick井架
Pipe Spinning Wrench钻杆气动扳手
Ezy-Torq液压猫头
Elmagco Brake涡磁刹车
Pipe handling Equipment钻杆移动设备
Iron roughneck铁钻工
Pipe Racking System钻杆排放系统
Drill String钻柱
Drilling Sub钻井短节
Fishing Tool打捞工具
Power Tong动力大钳
Air Winch(air tugger)气动绞车
Crown-O-Matic(Crown Saver)防碰天车
二.泥浆系统(Mud System)Mud Pump泥浆泵
Shale shaker振动筛
Mud Cleaner泥浆清洁器
Desilter除泥器
Desander除砂器
Degasser除气器
Centrifuge离心机
Mud Agitator泥浆搅拌器
Mud Mixing System泥浆混合系统
Centrifugal Pump离心泵
Standpipe Manifold立管管汇
Rotary Hose水龙带
Bulk Air System and Tank吹灰系统和灰罐
三.井控设备(Well Control Equipment): Ram Type Preventor闸板防喷器
Annular Type Preventor万能防喷器
BOP Stack防喷器组
Gate Valve闸阀
Choke and Kill Manifold阻流压井管汇
Remotely Operated Panel远程控制面板
Choke Control Panel阻流控制面板
BOP Handling Equipment防喷器搬运设备
Diverter转喷器
四.海事系统(Marine System)Ballast System压载系统
Bilge System污水系统
Vent通风口,通气口
Air Supply Fan供气扇
Mooring System锚泊系统
Communication Equipment通讯系统
Jacking System升降系统
Skidding System井架滑移系统
Windlass锚机
Anchor锚
Pendant短索
Buoy浮标
Lifting and Handling Equipment起吊和搬运设备
五.机房(Engine Room)Diesel Engine柴油机
Emergency Generator应急发电机
Water Maker(desalinization unit)造淡机
Air Compressor空气压缩机
Boiler锅炉
Air-conditioning System空调系统
Sea Water Service Pump海水供给系统
Piping System管汇系统
Generator发电机
Transformer变压器
DC Motor直流马达
AC Motor交流马达
六.安全设备(Safety Equipment)Fire Control System消防控制系统
Fire Detection System火情探测系统
CO2 System二氧化碳系统
Fixed Fire Extinguishing System固定消防系统
Portable Extinguisher移动灭火器
Fire-Fight Equipment消防设备
Foam System泡沫系统
Lifeboat救生艇
(Inflatable)Life Raft(气涨式)救生筏
Davit吊艇架
Escape Routes逃生路线
Breathing Apparatus呼吸器
Life Buoy救生圈
Gas Detection System气体探测系统
Helicopter Facility直升机设施
Sick-Bay(Hospital)医务室
Pollution Control防污控制
七.其他(Others)Cementing Unit固井装置
Well Testing Equipment试油设备
Mud Logging Unit泥浆录井房
Wire Logging Unit电测装置
ROV潜水器
Meter米
Foot英尺
Inch英寸
Supply Boat(supply vessel)供应船
Standby boat值班船
Day(night)Shift白(夜)班
Crew Change倒班
Crew船员,队员,井队
Position岗位
Draft(draught)吃水
Air Gap空气间隙,气隙
Penetration(桩腿插桩)入泥
Evacuation撤离
Rig(Drilling rig)钻机,钻井船
附录三：平台场所
Bow船首
Stern船尾
Forward(FWD)or fore船首的Aft船尾的Port左舷
Starboard(STBD)右舷
Upper Deck上部甲板
Main Deck主甲板
Quarters(living quarters, accommodation area)生活区
Drill Floor(Rig floor)钻台
Bridge(Pilot house, Steerwheel house)驾驶室
Control Room控制室
Helideck直升机甲板
Cementing Unit Room固井泵房
Air Compressor Room空气压缩机房
BOP Control Room BOP控制房
Radio Room报房
Engine Room机房
Thruster Room推进器房
Warehouse(Store)材料库房
Paint Room(paint locker)油漆房库
Leg桩腿
Jacking House升降室
Column立柱
Sack Storage Area散装材料储存区
Mud pit泥浆池
Cellar Deck圆井甲板
Riser Rack Area隔水管排放区
Pipe Rack Area钻杆排放区
Pipe Slide滑道
Ramp坡道
Spud Tank桩脚箱
Pontoon浮箱
Moonpool月池/园井甲板
Pump Room泵房
Shale Shaker House振动筛房
Coffee Room咖啡室
Rig Office平台办公室
Mess(dining)Room餐厅
Recreation Room娱乐房
TV Room Change Room工衣房
Kitchen厨房
附录四：钻具，井口工具，打捞工具
Drill Pipe钻杆
Drill Collar钻铤
Heavy Weight Drill Pipe加重钻杆
Elevator吊卡
Tong大钳
Make-up Tong上扣大钳
Break-out Tong卸扣大钳
Mud Box泥浆防喷盒
Casing Stabbing Board套管扶正器
Slips卡瓦
Spider卡盘
Mouse Hole小鼠洞(接单根用)Kelly Spinner方钻杆旋转器
Kelly Cock方钻杆阀
Chain Tong链钳
Casing套管
Tubing油管
Drill String钻柱
Jar(drilling jar)震击器
Right Hand Thread正扣
Left Hand Thread反扣
Stabilizer扶正器
Rabit通管器
Liner尾管
Conductor导管
Thread Protector护丝
Stand(钻杆)立柱
Single(钻杆)单根
Joint(钻具)根
Bend弯头
Sub短节
Pup Joint短钻杆,短节
Connector接头
Bit钻头
Bit Breaker钻头盒
Box母扣
Pin公扣
Hole Opener开眼钻头
Reamer扩眼钻头
Overshot打捞筒
Junk Basket打捞篮
Junk Mill平头磨鞋
Spear打捞矛
Fishing Tap打捞公锥
Cross Over Sub(XO Sub)转换接头
Bottom Hole Assembly(BHA)下部钻具组合附录五：材料和工具
Steel钢
Iron铁
Wood木
Chemicals化学品
Cement水泥
Barite重晶石
Potable Water淡水
Drilling Water钻井水
Sea Water海水
Fuel柴油
Helifuel飞机燃
油
Lubricant(Lube/Lube oil)润滑油
Grease黄油
Thread Dope丝扣油
Ballast Water压载水
Bilge Water舱底水
Gasoline汽油
Mud泥浆
Bentonite般土
Additive添加剂
Caustic Soda烧碱
Weight Material加重材料
Thinner稀释剂
Oxygen氧气
Nitrogen痰气
Hydrogen Sulphide二氧化硫
Acetylene乙炔
Compressed Air压缩空气
Hydraulic Fluid液压油
Spanner扳手
Hammer铁锤
Screw Driver螺丝刀
Multimeter万用表
Welding Machine焊机
Bar撬杠
Shackle卸扣
Sling(钢丝)绳套
Container集装箱
附录六：常用缩写形式
BHA: bottom hole assembly下部钻具组合DP: drill pipe钻杆
DC: drill collar钻铤
HWDP: heavy weight drill pipe加重钻杆
BOP: blowout preventer防喷器
TD: total depth总深
TVD: true vertical depth(定向井的)垂直深度
SCR: silicon controlled rectifier可控硅
OD: outside diameter外径
ID: inside diameter内径
BBL: barrel桶
LB:(拉丁语)Libra=pound(重量单位)PSI: pound per square inch磅/英寸2 GAL: gallon加仑
POOH: pull out of hole起钻
RIH: run in hole下钻
WOW: wait on weather等候天气
WOC: wait on cement候凝
JU: Jackup自升式(钻井船)SEMI: semi submersible半潜式(钻井船)RPM: revolution per minute转速/分钟
LPM: liter per minute升/分钟
KN: knot节(海里/小时)SWL: safe working load安全工作负荷
API: American Petroleum Institute美国石油协会
IADC: international association of drilling contractors国际钻井承包商协会
计算机操作试题
一、Windows操作题（每小题5分，共20分）
1、新建文件夹：在D盘根目录下创建一个新文件夹，文件夹名为自己的考号。
2、请在自己的考号文件夹下创建3个子文件夹，子文件夹名分别是word，excel，exercise。
3、在exercise文件夹下建立一文本文件，文件名为text.txt。
4、将text.txt 的文件属性修改为只有“只读”属性。
二、Word操作题（第1小题20分，其余每小题5分，共40分）。
1、在word中键入如下文档，文件名为“钻井技术的发展.doc”,并保存在第一大题所建立的word子目录下。
在《钻井基础理论与前沿技术开发新进展》一书中谈到，旋转钻井领域一直处于领先地位的美国为了保持其技术优势，1995年启动了一项重大的长期研究和开发计划，称为“国家先进的钻井与掘进技术”（The National Advanced Drilling Excavation Technologies，简称NADET）。
前期的基础研究主要由政府率先资助，后期大规模的技术和产品研究与开发（RD）则主要靠工矿企业投入巨额资金。通过该项研究与开发，预期在岩石破碎（高效破岩）、井眼净化（洗井）及井眼稳定等方面将有所革新（evolutionary），在钻头、岩石和井眼的测量与评价以及定向控制等方面有所革命（revolutionary）。该项计划的核心任务是要长期致力于一种智能钻井系统（The Smart Drilling Systems）的研究与开发。
2、将整篇文档字体设置为四号、宋体，行距设为1.5倍行距。
3、请将本文档的纸型设置为 B5 纸，并将该文档上、下、左、右页边距分别设置为2 厘米、2厘米、3厘米和3厘米。
4、请在第一段的末尾插入一幅剪贴画，并设置超链接，单击剪贴画后，可以打开另一个word文档，文档名“剪贴.doc”，里面存放着一幅放大了的剪贴画。
5、给本文加页眉：“钻井技术的发展”，页脚：“页码、日期、时间”。
三、Excel操作题（每小题5分，共计40分）。
1．在Excel中键入下表所示数据，并保存，文件名为“保险.xls”，存放在第一大题所建的excel子文件下。
2、将数据区域A2:D5中的内容复制到工作表 Sheet3中。
3、将第2行（“单位”所在行）的行高设置为30，并将区域A2:F2中的文字垂直居中显示。
4、用公式计算出“同比增长”，填入相应的单元格中，计算结果用百分比表示，并保留二位小数。
（同比增长=（本月保费-去年同期保费）/去年同期保费）
5、将“本月保费”和“去年同期保费”两列中的单元格数据设置为货币格式，加上货币符号“￥”，并设置为二位小数。
6、在工作表Sheet2与Sheet3之间插入工作表Sheet4，并将工作表Sheet4重命名为“平安保险”。
7．将Sheet1中数据拷贝到工作表Sheet2中，并利用分类汇总功能，以“单位”为分类字段，对“本月保费”进行平均值汇总。
石油钻井工初级理论知识试卷
一、单项选择(第1题～第443题。选择一个正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。每题1分，满分443分。)1.B 2.C 3.A 4.A 5.A 6.C 7.D 8.B 9.C 10.A 11.B 12.A 13.B 14.D 15.C 16.A 17.A 18.C 19.B 20.B 21.C 22.D 23.A 24.C 25.D 26.D 27.D 28.A 29.B 30.B 31.A 32.C 33.A 34.C 35.A 36.B 37.D 38.B 39.A 40.B 41.A 42.C 43.A 44.D 45.C 46.B 47.B 48.A 49.C 50.B 51.A 52.C 53.C 54.A 55.A 56.C 57.B 58.C 59.C 60.C 61.A 62.A 63.C 64.C 65.A 66.B 67.C 68.A 69.D 70.B 71.D 72.A 73.C 74.C 75.B 76.D 77.B 78.D 79.A 80.A 81.B 82.D 83.C 84.A 85.C 86.D 87.B 88.C 89.C 90.B 91.C 92.D 93.C 94.A 95.A 96.A 97.A 98.B 99.B 100.D 101.C 102.C 103.B 104.D 105.C 106.B 107.B 108.A 109.C 110.A 111.D 112.B 113.B 114.A 115.A 116.D 117.A 118.A 119.A 120.B 121.B 122.C 123.A 124.B 125.B 126.D 127.D 128.B 129.A 130.C 131.C 132.C 133.C 134.C 135.B 136.A 137.A 138.A 139.C 140.C 141.B 142.C 143.C 144.C 145.A 146.A 147.C 148.B 149.D 150.B 151.B 152.C 153.B 154.C 155.A 156.B 157.B 158.A 159.B 160.B 161.D 162.D 163.C 164.B 165.B 166.C 167.C 168.C 169.D 170.A 171.D 172.C 173.C 174.B 175.B 176.D 177.B 178.D 179.B 180.A 181.C 182.B 183.D 184.A 185.C 186.B 187.A 188.C 189.D 190.B 191.D 192.D 193.A 194.C 195.C 196.D 197.A 198.D 199.C 200.A 201.A 202.C 203.C 204.D 205.D 206.C 207.C 208.D 209.B 210.D 211.D 212.B 213.A 214.B 215.A 216.C 217.D 218.D 219.A 220.D 221.A 222.C 223.B 224.A 225.D 226.A 227.C 228.D 229.C 230.A 231.C 232.B 233.C 234.C 235.A 236.B 237.D 238.D 239.C 240.A 241.A 242.B 243.B 244.D 245.B 246.C 247.A 248.A 249.B 250.B 251.C 252.A 253.B 254.C 255.B 256.C 257.D 258.B 259.A 260.A 261.A 262.A 263.B 264.D 265.C 266.C 267.D 268.D 269.A 270.C 271.C 272.C 273.D 274.C 275.B 276.B 277.D 278.B 279.C 280.A 281.D 282.B 283.A 284.D 285.B 286.B 287.D 288.B 289.C 290.A 291.B 292.C 293.A 294.A 295.C 296.B 05TL80610000-60105020250001 297.A 298.B 299.B 300.C 301.B 302.B 303.B 304.C 305.B 306.B 307.B 308.B 309.B 310.B 311.B 312.A 313.B 314.C 315.C 316.C 317.C 318.A 319.C 320.D 321.A 322.A 323.B 324.B 325.B 326.C 327.D 328.C 329.C 330.A 331.A 332.D 333.C 334.B 335.A 336.C 337.A 338.C 339.A 340.B 341.A 342.D 343.A 344.A 345.C 346.D 347.C 348.C 349.C 350.A 351.B 352.C 353.D 354.C 355.B 356.C 357.C 358.C 359.B 360.A 361.A 362.C 363.C 364.C 365.C 366.C 367.A 368.B 369.C 370.D 371.D 372.C 373.B 374.A 375.B 376.C 377.B 378.B 379.C 380.D 381.C 382.D 383.B 384.B 385.A 386.D 387.D 388.B 389.B 390.B 391.B 392.C 393.D 394.B 395.A 396.B 397.D 398.B 399.C 400.A 401.C 402.C 403.D 404.C 405.C 406.D 407.B 408.D 409.B 410.B 411.B 412.B 413.D 414.C 415.C 416.C 417.C 418.C 419.C 420.D 421.C 422.B 423.D 424.C 425.D 426.B 427.D 428.A 429.D 430.D 431.C 432.C 433.C 434.D 435.B 436.B 437.C 438.D 439.B 440.B 441.A 442.B 443.D
二、判断题(第444题～第744题。将判断结果填入括号中。正确的填“√”，错误的填“×”。每题1分，满分301分。)444.√ 445.√ 446.× 447.× 448.× 449.√ 450.√ 451.× 452.√ 453.× 454.√ 455.√ 456.× 457.√ 458.√ 459.× 460.√ 461.√ 462.√ 463.√ 464.× 465.√ 466.√ 467.√ 468.√ 469.√ 470.√ 471.√ 472.√ 473.√ 474.√ 475.√ 476.× 477.√ 478.√ 479.× 480.√ 481.√ 482.√ 483.√ 484.× 485.√ 486.× 487.× 488.√ 489.× 490.√ 491.× 492.√ 493.× 494.√ 495.√ 496.× 497.√ 498.√ 499.√ 500.√ 501.√ 502.× 503.√ 504.√ 505.× 506.√ 507.√ 508.√ 509.√ 510.√ 511.√ 512.× 513.√ 514.√ 515.√ 516.√ 517.√ 518.× 519.× 520.√ 521.√ 522.× 523.√ 524.√ 525.√ 526.√ 527.× 528.√ 529.√ 530.√ 531.× 532.√ 533.√ 534.√ 535.√ 536.√ 537.√ 538.√ 539.√ 540.× 541.× 542.√ 543.× 544.√ 545.√ 546.√ 547.√ 548.× 549.√ 550.× 551.√ 552.× 553.√ 554.√ 555.√ 556.√ 557.× 558.√ 559.√ 560.√ 561.√ 562.√ 563.× 564.√ 565.√ 566.× 567.√ 568.× 569.× 570.√ 571.√ 572.× 573.√ 574.× 575.× 576.√ 577.√ 578.√ 579.√ 580.√ 581.× 582.√ 583.√ 584.√ 585.√ 586.√ 587.√ 588.× 589.√ 590.× 591.× 592.√ 593.√ 594.× 595.√ 596.× 597.√ 598.√ 599.√ 600.× 601.√ 602.√ 603.√ 604.√ 605.× 606.√ 607.√ 608.√ 609.√ 610.√ 611.× 612.× 613.√ 614.√ 615.√ 616.√ 617.× 618.√ 619.√ 620.√ 621.× 622.√ 623.× 624.√ 625.√ 626.√ 627.√
05TL80610000-60105020250001 628.× 629.√ 630.√ 631.√ 632.× 633.× 634.× 635.× 636.× 637.√ 638.√ 639.√ 640.× 641.× 642.√ 643.√ 644.√ 645.× 646.√ 647.√ 648.√ 649.√ 650.√ 651.√ 652.√ 653.√ 654.√ 655.× 656.× 657.× 658.× 659.√ 660.√ 661.× 662.√ 663.√ 664.√ 665.× 666.√ 667.√ 668.√ 669.× 670.√ 671.√ 672.√ 673.√ 674.√ 675.√ 676.√ 677.√ 678.× 679.√ 680.× 681.√ 682.√ 683.√ 684.√ 685.√ 686.√ 687.× 688.√ 689.√ 690.√ 691.× 692.× 693.√ 694.√ 695.× 696.× 697.√ 698.√ 699.√ 700.√ 701.× 702.708.× 709.√ 710.716.× 717.√ 718.724.√ 725.√ 726.732.√ 733.√ 734.740.√ 741.× 742.05TL80610000-60105020250001
1 恒钻压模拟实验装置结构
恒钻压模拟实验装置由变频电驱绞车、井架、升沉补偿系统、拉力信号检测装置和辅助设备等组成。恒钻压模拟实验装置如图1所示。
变频驱动绞车装置由变频器、交流电机、减速器、绞车、制动器等组成。PLC输出电压控制信号, 控制变频器输出电机转动所需的电压和频率信号;电机驱动摆线针轮减速器并控制绞车转动, 缠绕或者释放钢丝绳控制游车大钩带动钻具起升与下降;制动器控制绞车的启停。
升沉补偿系统由液压泵、溢流阀、压力表、三位四通电磁换向阀、节流阀、步进电机、液压缸、PLC控制器等组成。
拉力信号检测装置是由安装在死绳处拉力传感器和变送器组成的。辅助设备包括井架、底座、天车、游车、钻具、阻尼装置等。
2 恒钻压自动送钻的工作原理
恒钻压自动送钻的工作原理如图2所示, 在正常钻进模式下的给定压力值, 与拉力传感器的检测信号相比较, 得出偏差信号, 进行PID调节控制升沉补偿装置的伸缩量和变频绞车的下放速度, 保持钻头的位移基本不变, 实现井底钻压为恒定值。
2.1 钻压检测
钻压指钻头作用在井底的压力。由于深海钻井时钻头在距离钻井平台几千米, 甚至一万米的地层下。这对直接测量钻头压力带来了极大困难。根据死绳拉力与钻压的数学关系, 可直接检测死绳拉力控制井底钻压。
以图3起升系统简化模型为研究对象, 其有效绳数为2。当正常钻进时, 由于滑轮轴承的摩擦阻力和钢绳通过滑轮时的弯曲阻力, 使各绳拉力发生了变化。
因为在一次钻进过程中η、G游、G钻柱都为
常数, 所以式子可简化为:
P=A-K*F
即死绳拉力和钻压成线性关系, 当死绳拉力恒定时钻压也为一定值, 因此可以用调节死绳拉力为恒定值的方法控制井底钻压恒图2恒钻压自动送钻原理方框图定。
2.2 升沉补偿
升沉补偿系统的原理如图4所示。当钻头下钻到井底时, 设定钻压值, 启动自动送钻模式。在没有风浪等外部干扰力作用的情况下, 死绳拉力信号基本不变, PLC控制三位四通电磁换向阀处于中位, 液压缸的活塞杆无伸缩运动, 钻头不发生位移变化, 钻头钻压保持不变;当钻井平台在海浪的影响下向上运动时, 钻头与井底岩石的接触压力减小, 安装在死绳处的拉力增大, 传感器将瞬时改变的钻压信号检测并传递到控制器, 与给定压力值进行比较运算, 将偏差值经过PID控制器调节, 同时输出控制指令给三位四通电磁换向阀和步进电机, 三位四通电磁换向阀置左位, 步进电机驱动节流阀调节旋钮来改变节流口的大小, 控制油液以一定的速度流入无杆腔, 有杆腔油液以一定速度流回油箱, 活塞杆以一定速度伸出, 补偿由海浪引起的钻井平台的上移, 使井底钻头的位移基本保持不变, 控制井底钻压保持不变。
当钻井平台在海浪的影响下向下运动时, 钻头与井底岩石的接触压力增大, 安装在死绳处的拉力减小, 传感器将瞬时改变的钻压信号检测并传递到控制器, 与给定压力值进行比较运算, 将偏差值经过PID控制器调节, 同时输出控制指令给三位四通电磁换向阀和步进电机, 三位四通电磁换向阀置右位, 步进电机驱动节流阀调节旋钮来改变节流口的大小, 控制油液以一定的速度流入有杆腔, 无杆腔油液以一定速度流回油箱, 活塞杆以一定速度收缩, 补偿由海浪引起的钻井平台的下移, 使井底钻头的位移基本保持不变, 控制井底钻压保持不变。
3 电气控制的相关参数
3.1 拉力传感器
拉力传感的型号为LD601。其工作温度为-20~+80℃、直线度为+-0.01%F.S、滞后误差为0.03%F.S、量程为0~50 kg。电流放大器采用LDBSQ-2, 工作电压为24 V、输出方式为电流4~20 mA、对应量程50 kg;接线方式:红线接电源正, 黑线接电源负, 绿线接信号正, 白线接信号负。
3.2 变频器参数设置
要使电机工作正常还需要调节变频器的相关参数与电机参数相对应, 其部分参数如表1所示。
4 控制设计
根据恒钻压控制的要求及原理采用梯形图语言编写控制系统软件程序。如图5为恒钻压自动送钻的程序流程图。主程序设有绞车变频电机的启动停止, 液压泵的启动与停止, 正常送钻过程的运行;子程序1为死绳拉力大于零时, 通过增大绞车下方速度和活塞伸出长度和速度调节钻压至额定值;子程序2为当钻压小于零时, 通过降低绞车速度和减少活塞伸出长度和速度调节钻压至额定值。通过循环调用的方式达到恒钻压自动送钻的目的。
5 结论
通过模拟实验得出钻压控制范围在+9%变化, 满足恒钻压自动送钻的要求, 证明了实验装置的可能性, 为后续研究工作提供了良好的条件。
摘要：针对深海钻井会受到受海浪、海风及海流等影响, 提出了深海石油钻井恒钻压控制系统方案。设计了钻井平台起升实验系统, 钻井过程主动式升沉补偿装置。通过死绳拉力传感器检测钻柱负载参数, PLC对该参数进行分析处理并按照程序要求实现钻具升沉补偿的动态控制。
关键词：恒钻压控制,主动式升沉补偿,PLC,深海石油钻井
参考文献
[1]任克忍, 沈大春等.海洋钻井升沉补偿系统技术分析[J].石油机械, 2009, 37 (9) :125-128.[1]任克忍, 沈大春等.海洋钻井升沉补偿系统技术分析[J].石油机械, 2009, 37 (9) :125-128.
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