深水水下井口全钻井过程波激疲劳精细化评估

传统的水下井口波激疲劳评估没有考虑不同钻井阶段水下井口结构组成变化,导致水下井口波激疲劳评估精度有限。为此,提出基于整体-局部交互分析的全钻井过程水下井口波激疲劳损伤精细化评估方法,建立钻井全过程复杂结构水下井口局部精细模型及平台-隔水管-水下井口-导管耦合系统整体模型,研究整体模型与局部模型交互机制,并构建整体模型与局部应力传递关系,精细化评估水下井口全钻井过程波激疲劳损伤。研究结果表明:全钻井过程水下井口结构组成变化对隔水管系统和远离泥线导管处的波激疲劳几乎无影响,但对水下井口局部及泥线附近导管的波激疲劳存在较大影响;钻井第二阶段水下井口波激疲劳损伤最为严重,且水下井口底端始终为疲劳极限位置。所得结论有助于判断钻井过程中水下井口疲劳状态,保证作业安全。

水平井滑套完井管柱井筒压降预测方法与应用

为解决滑套完井管柱水平井流入动态预测难题,基于自主研制的生产井筒流动物理模拟装置,开展了不同井筒主流和孔眼入流条件下滑套完井管柱井筒内的油、水单液相流动测试,建立滑套完井管柱井筒水力摩阻系数计算式与压降方程,研究井筒压降分布与流入动态特征的关系,并在番禺油田进行应用。结果表明:对于滑套完井管柱,滑套开孔、孔眼入流产生的附加阻力远大于滑套开度,约占总压降的10%~70%;在层流条件下,滑套开孔和孔眼入流对井筒主流都起阻碍作用;在湍流条件下,滑套开孔起阻碍作用,而孔眼入流起减阻作用;建立的水力摩阻系数表达式与压降方程误差小于1.00%,能够有效表征滑套开孔、孔眼入流等因素产生的附加阻力。研究成果可用于预测油井流入动态,为滑套完井管柱滑套开度的调节提供指导。

深水钻井平台钻机大钩载荷计算方法

在浅水平台钻机大钩载荷计算方法基础上,针对下隔水管与防喷器、下套管以及起下钻等作业工况,基于弹性杆振动理论,给出了合理确定深水钻井平台钻机大钩载荷的计算方法。以某深水钻井平台设计工况为例,确定了3 000m水深、10 000m井深条件下所需的大钩载荷,讨论了平台升沉运动幅值、运动周期以及钻井泥浆密度对钻机大钩载荷的影响,所获得的结论可供深水钻井平台设计和深水钻井作业参考。

考虑断裂和腐蚀失效的海洋平台动态可靠性研究

对海洋平台寿命周期内的动态可靠性进行了研究,提出了单独考虑断裂、腐蚀失效以及同时考虑两种失效模式相互作用的3种动态可靠性分析模型。在此基础上,对平台系统的疲劳可靠性进行了研究,给出了相应的评估方法和计算公式。提出了一种谱分析与时间域相结合的疲劳应力分析方法。该方法结合了两者的优点,一方面可以较好地考虑系统的非线性,同时有效的减少计算工作量,便于实际工程计算。

深水钻井隔水管浮力块配置方法研究

给出了合理配置隔水管浮力块的基本原则和主要流程;以深水钻井隔水管硬悬挂模式为例,对隔水管的轴向运动性能进行了分析,确定了悬挂状态下隔水管的动态张力,在此基础上给出了确定合理浮力系数的方法,并通过实例进行了计算与分析。本文提出的浮力块配置方法及相关研究结论可供工程应用参考。

双梯度钻井技术原理研究

双梯度钻井技术是国外近年来提出的一种深水钻井技术新概念,已开发了相关设备和工艺,并开始进入工业应用。建立理论公式和仿真模型,对双梯度钻井技术原理进行了研究。就工程应用意义而言,双梯度钻井技术原理的实质含义主要是泥浆密度的可调范围变大。提出了双梯度钻井效果因子,可供工程应用参考。

基于模糊贝叶斯理论更新概率可靠性模型

贝叶斯理论是基于无损检测结果对海洋工程结构可靠性进行更新研究的有力工具。针对传统贝叶斯理论无法有效地处理海洋结构无损检测中存在的大量模糊不确定性问题 ,根据模糊集合论的基本原理 ,在海洋结构可靠性概率模型更新研究中引入了模糊贝叶斯理论和模糊综合评判方法 ,对模型不确定性和检测结果中的模糊不确定性进行了定量评估。对基于检测结果的更新可靠性模型的参数分布和模型权值进行了探讨 ,并采用模糊综合评判方法确定了模型权值的先验概率。算例结果表明 ,此方法是可行的 ,检测结果的模糊性对可靠性概率模型更新具有重要影响 ,考虑模糊不确定性可以得到更为合理的结果。对于参数的概率密度函数而言 ,考虑多个模型和只考虑一个模型可得到相同的结果 ,但参数的不确定性对模型权值的更新有一定的影响。在工程实际应用中 ,对于有关海洋工程结构经检测和维修后的可靠性更新问题 。

近海石油平台动态疲劳可靠性模糊控制模型

同时考虑随机性和模糊性的动态疲劳可靠性控制问题十分复杂,根据检测结果和失效准则的模糊性,借鉴最小平均费用率模型的原理,提出一种简单可行的近海石油平台动态疲劳可靠性模糊控制的新模型。该模型考虑到资金的时间效应以及平台失效所造成损失随时间的变化规律,将有关结论推广到平台系统,验证了检测结果和失效准则的模糊性对动态疲劳可靠性控制的影响。考虑模糊不确定性可以得到更为合理的结果。

近海水下结构无损检测新技术

结合海洋平台安全检测的实际需要 ,简要介绍国内外水下无损检测技术的研发现状 ,重点是近几年发展起来的水下无损检测新技术 ,主要包括交流电场测量法 (ACFM )、电场特征检测法 (FSM)、进水构件测试法 (FMD)以及水下成像技术等 ,对其在我国的应用前景进行了评估。最后 ,针对目前我国水下无损检测存在的一些问题 ,对其未来的发展进行了展望。

基于模糊神经网络的无损检测参数识别

通过考虑无损检测的模糊不确定性 ,建立起无损检测的模糊神经网络模型 ,来确定缺陷真实尺寸与检测尺寸之间的映射关系 ,从而在一定程度上解决了对平台构件缺陷进行有效定量分析这一难题 ,为海洋平台检测维修和再评估提供了依据。算例表明 ,与传统的 BP网络相比 ,模糊神经网络系统收敛快、精度高。

简易平台技术的发展与展望

结合开发海上边际油田的实际,对国内外轻型平台技术的发展过程进行回顾,概要介绍几种国外应用比较广泛的轻型平台;对轻型平台技术在我国的应用前景进行评估,并分析目前我国应用轻型平台技术所存在的主要问题;介绍作者在轻型平台安全可靠性评估技术方面一些新的研究进展,其中包括抗冰轻型平台3级设防设计、轻型平台robust可靠性分析和抗震可靠性与耐久性评定等,并对轻型平台技术进行了展望。

横力弯矩作用下周向裂纹管的塑性极限载荷

目前对承受弯矩的裂纹管道的塑性极限载荷的研究一般都只限于纯弯矩 ,而工程实际中承受弯矩载荷的管道大部分是横力弯矩 ,截面上同时存在正应力和剪应力 ,尤其是管道的跨度较短 ,所受的横向力较大时 ,剪应力对管道的极限承载能力有较大的影响。基于以上考虑 ,建立了含周向裂纹管道在横力弯矩组合载荷作用下的塑性极限分析模型 ,推导了包含埋藏裂纹、内表面裂纹、外表面裂纹和穿透裂纹等不同裂纹形式在拉力、横向力及内压作用下的极限载荷计算公式 。

基于时间序列神经网络的极值冰厚预测研究

将 L-M神经网络与时序分析方法相结合 ,提出一种用于年极值冰厚预测的新模型。算例中对鲅鱼圈和渤海四个区域年极值冰厚进行预测 ,表明用这种方法进行冰厚预测具有收敛速度快 ,精度高等优点。提供了一种新的冰载荷预测方法 ,为海洋平台的设计、设防、维护、维修提供基础。

海洋石油平台冰激振动可靠性分析

给出了动冰力作用下海洋石油平台振动可靠性的分析方法 ,建立起避开共振和限制振动响应两类可靠性模型 ,为定量评估平台冰激振动的可靠性创造了条件。通过实例分析 ,得出一些有益的结论 。

考虑检修的结构动态疲劳可靠性条件概率模型

条件概率模型是基于检测结果更新结构可靠性及其参数的重要模型,但常规的条件概率模型没有考虑结构可靠性随时间的变化情况。基于裂纹尺寸准则和疲劳寿命准则,在海洋结构物可靠性概率模型更新研究中提出了考虑检修的结构动态疲劳可靠性条件概率模型,为在结构动态疲劳可靠性分析中考虑检修因素的影响提供了一种方法。基于各种检测结果和维修决策,对结构动态疲劳可靠性进行了评估。结合算例阐述了本文提出方法的可行性,验证了检测、维修结果对结构动态疲劳可靠性的影响。

神经网络在平台桩基分析中的应用

针对海洋平台桩基模拟中存在的问题,将神经网络应用于桩基分析。在原BP算法基础上,依据桩基分析的特点,改进了BP网络,开发了适合于桩基分析的神经网络仿真系统,并给出了利用神经网络计算桩顶刚度矩阵的方法。计算实例表明,应用神经网络可以实现对桩基进行快速而准确的分析。

对海洋结构无损检测可靠性概念的探讨

对海洋结构无损检测可靠性概念进行了探讨,指出了常规评价指标仅以探测概率评价海洋结构检测可靠性的不足,并对常规评价指标进行了修正。修正后的指标以探测概率和测量尺寸可靠度综合评价。

经验Bayes理论在海洋结构检测评价中的应用研究

基于经验Bayes理论,提出了用于海洋结构检测评价的贝叶斯检测模型。利用所提出的模型,可以评估未被检测的管节点裂纹存在的可能性并估计裂纹尺寸的大小,以便得到更多的结构疲劳可靠性检测方面的信息;还可以实现用精度较低但费用较少的检测方法获得较高检测精度的目的。

深水钻井隔水管连接作业窗口分析

采用通用组合确定准则和非线性搜索方法研究深水钻井隔水管连接作业窗口,建立隔水管-井口-导管整体有限元分析模型,并以钻井平台偏移值、表面海流流速和伸缩节冲程组合参数形式确定隔水管连接作业窗口。研究表明,隔水管钻井窗口总体上呈倒锥形:表面海流流速较小时(小于1.0 m/s),钻井窗口主要受底部挠性接头转角的影响,顺流方向海流流速增加会增大底部挠性接头转角,减小允许的平台最大偏移值,逆流方向相反;当表面海流流速超过1.0 m/s时,钻井窗口主要受顶部挠性接头转角的影响,此时在逆流方向海流流速增加会显著增大顶部挠性接头转角,导致钻井窗口迅速缩小。隔水管连接非钻井和启动脱离程序窗口主要受导管最大等效应力限制,随海流流速增大向逆流方向偏移。另外,通过对隔水管连接作业窗口影响因素进行分析,可知适当提高顶张力和降低钻井液密度可有效扩展隔水管的钻井窗口。

深水双梯度钻井技术研究进展

深水双梯度钻井技术主要包括海底泵举升钻井液、无隔水管钻井、双密度钻井等,可以很好地解决深海钻井中的技术难题。目前已发展了多个双梯度钻井系统:Conoco公司和Hydril公司的海底钻井液举升钻井系统,Baker公司和Transocean公司的DeepVision钻井系统,Shell的SSPS海底泵系统,AGR Subsea公司的RMR无隔水管钻井液回收系统,MTI公司的空心微球双梯度系统以及路易斯安那大学的隔水管气举、稀释系统。与常规钻井比较,双梯度钻井优势明显,它能以更低廉的成本、更短的建井时间、更安全的作业、更高的产量实现深水油气勘探开发,因此,双梯度钻井技术在中国深水油气开发中具有显著的优势和巨大的潜力。