外悬挂深水水下井口切割回收工艺现场应用

水深800 m以内的井,在永久弃井时必须把水下井口头系统从泥线以下约4 m切割回收,这是永久弃井作业的关键一环。在介绍坐压旋转式切割工艺及工具在现场应用中存在问题的基础上,以MOST配套螺杆马达的动力切割回收工具为例,分析了外悬挂深水水下井口头系统切割回收工具的优点。同时以南海某口井为例,对外悬挂深水水下井口头系统切割回收工具进行了现场应用。现场应用结果表明:外悬挂深水水下井口头系统切割回收工艺技术解决了坐压旋转式切割工艺及工具的诸多问题,保证了切割回收工艺技术的安全性和有效性。所得结论可为我国深水套管切割技术的进一步发展提供参考。

一种适用于水下井口力学分析的新型砂土p-y模型

深水海底浅层土壤是影响水下井口系统动态响应的重要因素,对井口系统的疲劳评估至关重要。目前水下井口动态分析时常采用API推荐的p-y模型模拟导管—土壤相互作用,但该模型没有考虑水下防喷器组(Blowout Preventors,简称BOPs)竖向重载对管土交互的影响,导致水下井口动态分析存在较大计算误差。为此,首先根据常规和新型p-y曲线的理论模型进行数值计算,然后采用ABAQUS软件建立实尺寸水下井口管土相互作用模型,加载计算得到BOPs重载下导管变形—土壤抗力仿真结果并与理论模型进行对比,最后采用缩尺土箱实验验证新型p-y模型在水下井口动态响应分析的正确性。研究结果表明:①采用新型p-y模型得到的导管弯矩、土抗力等数值计算结果与ABAQUS仿真和缩尺实验均吻合良好;②相对于常规管土模型,采用新p-y模型得到的水下井口弯矩、位移响应幅值等降低15%左右,得到的导管弯矩、位移响应幅值等降低幅度介于25%~30%;③新型砂土p-y模型充分考虑了BOPs竖向重载对管土相互作用的影响,在隔水管—水下井口系统力学分析中具有更好的适用性。结论认为,考虑到BOPs竖向重载对管土交互的影响,通过数值模拟及缩尺试验研究了新型p-y模型,并验证了其适应性,新模型有效提高了水下井口疲劳载荷计算的准确性,为水下井口系统疲劳评估提供了理论计算依据,为深海油气的开发提供了保障。

外国作业者在中国海域申请勘探许可流程分析

为便于外国作业者在我国海域申请勘探石油资源,对其在钻完井作业前需要取得的环境保护、安全作业许可证书及备案材料等申请流程进行介绍。以苍穹能源有限公司在中国海域办理钻完井作业许可证为例,详细分析许可办理的申请流程和办理周期,并提出申请流程的改进建议。研究成果可为外国作业者在中国海域进行钻完井作业许可申请提供一定参考。

膨胀管外橡胶模块有限元分析与密封计算

为更好地对膨胀管外侧橡胶模块进行设计,研究了其在施工过程中的膨胀规律,分别对橡胶模块、膨胀锥、膨胀管建模,对膨胀过程进行有限元分析。通过分析橡胶模块外形和压缩率变化对膨胀力、最大接触压力、悬挂力及密封安全压力的影响关系,得到橡胶模块随着厚度和长度增加,其与套管内壁最大接触压力和所需的膨胀力均增加。随着橡胶模块压缩率增加,最大接触压力、悬挂力及密封安全压力均增加。

深水钻井送入管柱轴向受力分析

基于深水钻井表层导管喷射作业和表层套管固井作业工况分析,提出了深水钻井送入管柱轴向受力计算模型,其中表层套管固井工况为送入管柱轴向受力最危险工况,送入管柱尺寸的选择应根据作业水深和工况进行校核分析,以保证作业安全。

可泄压环空的环空压力管理技术研究

基于深水井生产套管与油管环空可泄压的事实,根据能量守恒定律及传热学基本原理,采取在生产套管外壁敷设太空反射隔热涂层的方式圈闭生产套管内部温度,减少温度扩散,减弱生产过程中的热增压效应,结合套管校核分析,优化套管选择及优选套管环空圈闭深度,最终形成完整的环空压力管理新工艺。

南中国海深水开发井环空压力管理实践

深水油气田通常采用水下生产系统进行开发,如果在生产过程对各个环空压力不进行有效的管理将影响井筒完整性,严重的将导致井的报废。本文介绍了井各个环空的定义,环空压力形成的原因,常见的几种环空压力管理措施的优缺点对比,分析了考虑环空压力下的套管强度设计工况考虑因素,并介绍了热效应引起的环空压力计算流程。同时针对南海某深水开发气田一口典型的生产井进行了环空压力计算,并对计算结果进行分析后选择经济安全的安装破裂盘方式进行管理,结论表明经过近3年的生产,井筒完整性良好,达到了预期管理目的,为后期其他油气田开发奠定了理论基础,对工程具有指导意义。

轨迹误差分析在连通井轨道设计中的应用

井眼轨迹的不确定性使连通井眼的相对位置变得难以准确预测。为深入研究连通井两井间的轨迹误差,基于对常规测斜工具误差理论研究及软件的误差数据分析,结合连通工具的性能参数,定量描述井眼不确定性对连通井的影响,并将结果应用于连通井的轨道设计中,理论上可提高连通的成功率。研究结果表明:井眼轨迹的不确定性范围随井深和井斜的增大而增大,测距点设计时应加以考虑该影响;通过建模绘制的测距点选择图版可预估测距点的选择范围,从而简化设计步骤,为连通井轨道设计提供了技术支持。

莺歌海盆地高温高压气田定向井水基钻井液优化与实践

南海莺歌海盆地是世界三大高温高压并存盆地之一,面临地温梯度高、压力系数高、压力窗口窄、储层渗透率低、上部地层泥岩的水敏性强等技术挑战,钻井作业实践过程中,存在着上部井段泥岩易水化膨胀,导致缩径,且容易形成泥球,井眼清洁困难;钻井液安全窗口窄,加上地层薄弱,容易发生井漏;钻井液的高温稳定性、流变性、滤失性控制以及低渗透储层的储层保护困难等难题。经过多年的高温高压探井钻井液技术实践和总结,逐渐形成了该区域极具特色的高温高压气田定向井水基钻井液优化设计和技术体系。结果表明,优化设计后的高温高压水基钻井液体系具有高温稳定性强、润滑性好以及泥页岩抑制能力、封堵能力及抗污染能力强和储层保护效果好等一系列优点,对类似井及该区域后续气田定向井具有较好的借鉴意义。

深水钻井导管水下打桩关键技术

近年来,针对深水开发钻井导管的安装,业内国外公司提出了采用水下打桩来实现导管批量安装的新技术,并通过实践证明了该技术的可行性。通过对该项技术的调研,分析了该项技术的特点、基本原理及作业流程,并对该技术的关键点导管设计与加工、导管可打入性、导管自由站立稳定性、深水打桩锤选型、低压井口头的设计与选型等进行了深入分析。该技术具有降低作业风险、提高入泥精度可控性等优点,但当前装备技术水平限制了其应用。立足国内深水钻井导管安装技术现状,给出了该技术在国内深水开发应用的相关建议,为该技术在我国开展探索应用所面临的难点及其攻克研究方向提供参考。

水下应急封井装置深海测试稳定性分析

介绍了国产水下应急封井装置主要部件组成,分析了应用半潜式钻井平台进行水下应急封井装置部署影响因素。对水下应急封井装置在甲板组装的稳定性,使用采油树叉车运移的稳定性及钻杆下入过程进行了分析和作业窗口模拟。结果表明:该套水下应急封井装置可以通过A平台在深水环境下进行布放,在A平台甲板组装及使用A平台采油树叉车运移过程中不会发生倾覆;在浪高不高于3 m,流速不高于0.58 m/s的海况下,使用钻杆下放水下应急封井装置具有最优作业窗口。分析结果对水下应急封井装置在井喷应急情况下进行现场应用具有重要意义。

基于OrcaFlex的水下采油树钻杆下放影响因素敏感性分析

针对东方1-1气田的海况,基于OrcaFlex专业海工软件建立平台钻杆下放采油树的仿真模型,研究了水下采油树在下放过程中钻杆的受力情况,以及采油树的运动响应问题。研究结果表明:在钻杆受力方面,下放过程中所受到的Von Mises应力以及弯矩都主要集中在钻杆上部靠近钻杆顶端处,在钻杆与采油树连接处有较小的应力集中和弯矩。在敏感性参数分析方面,风速对下放过程钻杆受力、弯矩以及水下采油树的运动响应影响很小;海流流速、浪高、海况的方向角度对其影响较大,其中海流流速和浪高都是正影响;不同的海况方向角度对钻杆的受力和采油树的运动响应有不同程度的影响。研究结果将对国内水下采油树的安装提供一定指导作用。

深水水下井口涡激疲劳精细化评估

水下井口是深水油气钻井作业的关键装备,在海流的作用下易发生涡激疲劳失效,目前的研究侧重于深水钻井隔水管-水下井口系统整体涡激疲劳分析,尚未开展深水水下井口涡激疲劳损伤精细化评估。为此,在已有研究的基础上,提出深水水下井口涡激疲劳损伤精细化评估方法,建立深水钻井隔水管-水下井口整体与局部分析模型,构建整体模型与局部模型交互机制,通过整体模型与局部模型应力关系得到水下井口局部涡激疲劳损伤,实现水下井口局部涡激疲劳精细化评估。研究结果表明,整体上水下井口和导管近泥线处的涡激疲劳损伤较大,水下井口涡激疲劳损伤最大值出现在高压井口,其次为低压井口和刚性锁紧总成,套管悬挂器的疲劳损伤较小。所得结果可为深水水下井口疲劳设计、分析及寿命管理提供参考。

非对称单筒双井技术在文昌13-2油田的应用

南海西部文昌13-2油田目前共有开发井12口,油田已经没有空井槽,为充分开发油田,提高采收率,确定在文昌13-2油田A平台内挂4个Φ762mm井槽,采用单筒双井技术,利用平台125t修井机,在Φ762mm隔水管内下入Φ339.7mm套管和Φ244.5mm套管,并利用Φ339.7mm套管进行单筒双井的固井作业,实现了在同一井槽内完成2口不同井身结构的水平井钻完井作业。以同一槽口A16h井和A17h井为例,介绍了非对称单筒双井钻井程序、工艺特点以及钻井期间注意事项。单筒双井技术在文昌13-2平台成功的应用,充分地利用了井口平台的空间,减少了工程造价,降低了开发成本,摸索出了一套成功经验。

倾斜射流破岩机理与规律分析

通过建立岩石、射流、空气的流固耦合模型,利用任意拉格朗日-欧拉算法(ALE),数值模拟研究了倾斜水射流冲击下岩石的破坏过程,分析了倾斜射流的破岩机理及影响因素。研究结果表明,倾斜射流破岩的主要形式为射流冲击所造成的卸载拉伸破坏及射流冲刷所产生的拉伸剪切破坏;随着倾斜射流入射角度的增大,破岩体积先增大后减小,存在最佳射流入射角范围;破岩体积随喷距的增加而较小。研究结果表明倾斜射流的破岩能力明显强于垂直射流,

深水吸力桩新型表层建井技术适应性分析

喷射表层建井为国内主要的深水表层建井方式,该技术存在一定局限性,对井场调查要求高、作业扰动较大、对井身结构和导管下入深度要求高等,深水井建井安全面临挑战。吸力桩建井是一种新型深水井表层建井技术,该技术在松软地层、浅层气或水合物浅层地质灾害应对、主井位与备用井位选择、定向井轨迹优化、井身结构优化、工程风险控制等方面具有明显优势,可解决深水井表层建井面临的问题,拓展国内自营深水井表层建井方式。通过调研分析,对深水吸力桩表层建井技术及其适应性开展研究,为技术在国内的推广使用建立应用基础。

北部湾盆地各油田钻井作业主要难点分析

北部湾盆地是南海西部油田的原油主产区,由于区域地质构造复杂,断层裂缝发育,非均质性强,地层水敏性强,钻井实施过程中难点众多,极易出现各种问题,严重制约南海西部油田的总体开发难度。笔者结合多年现场作业经验,对北部湾盆地各油田开发不同区块、不同储层的井钻井作业过程中的难点进行了归纳。