具有不同浮箱端部形状的半潜式钻井平台运动性能对比

半潜式钻井平台是深海油气资源开发的重要装备,通常有两个浮箱作为提供主要浮力的组件,不同的船型设计会采用不同的浮箱端部形状,可因此会影响平台的总排水量并改变平台的运动性能。该文以某半潜式钻井平台为研究对象,分别对尖形、半圆形、倒角方形三种代表性浮箱端部形状的船型方案进行了运动性能计算,并对计算结果进行了横向对比。结果表明,在主尺度不变的前提下,相对于尖形端部浮箱而言,半圆形、倒角方形端部浮箱有利于提高的整体装载能力,同时平台的运动性能没有显著改变。

深水表层钻井动态压井装置的研制与应用试验

深水表层钻井不仅面临着浅层流、浅层气等浅层地质灾害风险,而且还要解决地层薄弱带来的窄压力窗口钻井难题。采用动态压井钻井技术精确控制井底压力,是解决这些问题的技术发展方向。通过近5年的技术攻关,成功研制了深水表层钻井动态压井装置,包括快速混浆装置和井下压力温度测量装置,并已在我国南海第1口深水井LW6-1-1井的领眼井中进行成功应用试验。实钻结果表明:所研制的动态压井装备性能稳定,测量数据能够真实反映钻井工况,各项指标均达到或超过国外同类产品水平,实现了深水表层钻井关键技术的突破,对我国南海深水油气田的开发具有长远的意义。

典型Single-Lift起重系统浅析

Single-lift起重系统是近几年刚刚兴起的一种海上起重设备，它的起重能力一般在万吨级以上，这类系统适用于海上平台的安装和弃置时的拆除，与现有的大型起重装备相比，其作业效率高、成本低。本文介绍了几个有代表性的Single-1ift起重系统，从结构形式、工作原理、工作流程和工程项目等方面进行了阐述，对各类起重系统的特点进行了比较，并简要论述了几类系统在中国海域的适用性。

南海超深水井钻井隔水管悬挂模式的环境适应性分析

每年7月至11月为南海海域台风高发期,频繁的台风严重影响了深水钻井作业效率和安全。对于超深水(水深大于1 500 m)钻井,在台风到达井位之前完成井口处理和隔水管回收,时间是一个严峻的挑战,因此一旦遭遇台风,撤离钻井平台须考虑悬挂隔水管的备用方案。以南海某超深水井(水深2 460 m)为例,分析了钻井隔水管硬悬挂和软悬挂模式下影响隔水管安全的主要因素,探讨了各个因素对波浪和海流的适应能力与敏感性。研究结果表明,多数条件下软悬挂隔水管模式对波浪和海流的适应能力更强,硬悬挂模式下隔水管系统的安全性主要受限于应力和挠性接头转角,软悬挂模式下隔水管系统的安全性主要受限于挠性接头转角和伸缩节冲程。上述认识可对深水钻井隔水管系统安装和应急悬挂条件下的作业安全提供参考。

半潜式钻井平台压载系统设计要点

半潜式钻井平台是深海油气资源开发的重要装备,压载系统是平台上重要的保船系统,起到调节平台吃水及平衡的作用。该文阐述了深水半潜式钻井平台压载系统的特点、设计原则、设备选型及管系设计、安全控制等,并以某平台为例归纳总结了压载系统的设计方法及要点。

半潜式钻井平台运动性能分析的典型装载工况选择方法

半潜式钻井平台是深海油气资源开发的重要装备之一,其运动性能直接影响到平台钻井作业能力,因而是计算分析的重点。设计初期阶段需要对若干代表性工况进行运动性能分析和对比,然而平台作业时装载工况多达几十种,不同的装载工况可能导致平台吃水以及重心位置的显著变化,因此就需要研究此类平台的运动性能在不同装载工况下的变化规律,进而选取平台最不利状态作为计算分析中需要重点关注的装载工况。该文以某深水半潜式钻井平台为研究对象,采用水动力分析软件对其不同装载工况下的运动性能进行计算和对比分析,获得了平台吃水以及重心高度对其运动幅值与加速度值的影响趋势,并对运动性能分析工况的选择提出了建议。

全井钻柱系统耦合振动多体动力学模型的建立与算例分析

基于绝对节点坐标法建立全井钻柱系统的多体动力学模型,研究系统的耦合振动现象;将大长细比柔性钻柱离散为绝对节点坐标梁单元,讨论梁单元格式,并研究井口、钻头处边界及钻柱与井壁的接触/摩擦模型,给出包含绝对节点坐标梁单元的钻柱系统运动方程;采用向后差分法求解微分-代数方程组,开发多体动力学求解器及相应的前、后处理器。通过直井、定向井算例分析了全井钻柱系统的轴向、扭转、横向耦合振动特性,结果表明本文提出的力学建模和数值分析方法可实时捕捉到钻柱系统的耦合振动现象,能够在钻柱系统动力学研究和工程应用中发挥作用。

半潜式钻井平台不同形状浮箱拖航阻力研究

采用Fluent软件对半圆形、导圆角形、尖角形和加导流段形等6型常见端部形式的浮箱拖航阻力进行了计算,对比分析了各类端部形状的浮箱拖航阻力性能。结果表明,半圆形端部及加导流段端部形状的浮箱拖航性能较优,比60°角形端部浮箱的拖航阻力减小30%。本文的研究结果可以为今后的半潜式钻井平台船型设计提供参考。

深海空间站在海上油气田开发中的应用

为了实现海上油气田的全生命周期开发,提出了一种采用深海空间站的新型海上油气田的开发模式。分析了采用深海空间站的概念开发方案开发海上油气田的优势,通过调研国内外深海空间站的发展现状,提出了深海空间站应用于海上油气田开发所面临的技术挑战,如深海耐压壳体的设计、深海空间站与水下穿梭装置的水下对接技术、水下供电模式的选择以及水下供热模式等。对深海耐压壳体的设计和水下对接技术的技术难点进行了详细分析。最后指出,深海空间站将成为开发利用深海资源和开展深海科学研究的有利平台。

半潜式钻井平台锚链携带量对运动性能的影响研究

半潜式钻井平台是深海油气资源开发的重要装备之一。具备锚泊作业能力的半潜式钻井平台锚链的携带量会引起平台装载工况的变化,从而影响平台的运动性能。为了确定上述影响的程度,采用Sesam软件对某深水半潜式钻井平台作业和生存工况下不同锚链携带量的运动性能进行计算和对比。结果表明:平台锚链携带量对其运动幅值、加速度值和静气隙影响较小。可为今后半潜式钻井平台设计及装载配置提供参考。

半潜式钻井平台电气系统设计要点

半潜式钻井平台是深海油气资源开发的重要装备,电气系统对平台的钻井作业、位置保持、人员生活具有重要作用。该文阐述了半潜式钻井平台电气系统的基本构成,并结合设计案例讨论了设计依据、设计工况、负荷分析、主电源选取、配电系统设计、接地方式、谐波治理与抑制、电气设备布置等方面的问题,同时探讨了动力定位与锚泊定位两种半潜式钻井平台电气系统的主要区别与特点。

从浅海走向深海的挑战与钻井设计技术对策

回顾了中国海洋石油钻井从浅海走向深海的历程及中国南海近几年已钻深水井概况,较系统地总结和讨论了深水钻井工程核心技术问题,阐述了海洋深水钻井从设备到工艺与浅水及陆地钻井的主要差别,并讨论了深水钻井设计考虑的主要因素和钻井设计方法概要等,为深水钻井工程设计提供参考。

深水防喷器组自动剪切系统模拟分析

利用SimulationX系统仿真软件,对深水水下防喷器组自动剪切系统进行了建模及仿真分析。以南海某油气田的深水防喷器组自动剪切系统为例,利用其设备参数及现场反馈的数据作为输入参数,模拟了防喷器的水下蓄能器组部分失效时剪切闸板的封井过程,得到了系统实现封井所需的最少蓄能器配置。仿真结果对工程实际有重要意义。

深水钻井井喷事故情景构建及应急能力评估

深水油气开发面临着巨大的风险和挑战,尤其是在油气开发过程中如果发生井喷失控事故,应急救援将十分困难。采用重大事故情景构建方法,建立南中国海某深水探井在钻井期间发生井喷失控事故情景,包括从溢流发生到井喷失控、平台发生火灾爆炸、平台倾覆沉没、水下应急封井及打救援井、溢油回收处理及生态恢复,并对应急救援必须的工程技术、设备、人员等需求进行分析和评估,对我国下一阶段开展应急救援技术研究提出建议。研究结果对我国自主建立深水钻井井控应急救援工程技术体系有一定参考意义。

救援井探测定位方案设计研究

救援井和事故井的相对位置存在误差,需要借助于专用的探测定位工具实现救援井与事故井的连通,并最终控制事故井。分析了救援井和事故井相对位置不确定性以及目前常用探测定位工具性能及适合工况,给出了连通点及初始探测点位置确定的选择方案;结合救援井钻井工艺,设计了不同阶段的救援井探测定位作业流程,提出了提高测距范围及探测精度方法。本文的相关研究成果已在海上多个救援井备用设计方案中得到成功应用,可以为救援井探测定位方案设计及作业实践提供参考和技术指导。

深水表层钻井随钻压力温度测量仪的研制

开展了深水表层钻井随钻压力及温度监测装置研究,研制出了一种适用于深水表层钻井过程中实时测量井底环空压力、钻柱内压和井底温度的井下测量仪器,为深水表层钻井、动态压井及表层固井水泥浆设计提供指导。测量仪器已经在我国南海第一口深水井LW6-1-1井的领眼井中成功进行了应用试验,验证了其在深水无隔水管钻井条件下(高振动、低温环境、风浪流等)的机械强度、稳定性、可靠性,测量数据能真实反映钻井工况。

海上救援井设计关键技术分析

随着中国海油挺进深水战略的实施,深水井必须具有完整的备用救援井方案,但国内尚没有海上救援井设计作业的相关规范指南及经验,因此需要对救援井设计、作业的关键技术进行研究与分析。在对比分析救援井和常规定向井区别的基础上,认为救援井设计的技术难点在于测距、连通及压井作业,开展救援井作业时机、救援井数量确定和井口位置选择等基本设计,救援井测距定位方案、连通方案、井眼轨迹设计及定向作业等中靶设计,以及救援井压井作业等关键技术分析,总结各关键技术的具体实施细则,可为海上救援井设计及作业提供参考与指导。本文部分研究成果已在南海LW21-1-1井等深水井的备用救援井方案设计中获得成功应用。

半潜式钻井平台改造升级技术分析

半潜式钻井平台是深海油气资源开发的重要装备。我国目前有13座半潜式钻井平台在役,世界上有243座半潜式钻井平台在役,平台数量的增多需要有更多的维护升级技术做支持。为了提高平台的作业性能,提高平台的投资产出比,半潜式钻井平台在全生命周期中通常会经历多次升级改造。研究分析了半潜式钻井平台的常见改造升级目的,举例论述了几种主流平台改造方案,分析了不同改造方案对船体结构的影响。针对我国现役半潜式钻井平台,提出了几点改造升级建议,为平台的升级改造及退役再利用提供参考。

深水地平线事故三级井控技术应用分析研究

深水钻井井喷被认为是深水油气勘探开发过程中最严重的威胁之一。在发生深水钻井井喷后选择合适的三级井控技术至关重要,深水地平线井喷事故先后采用多种三级井控技术进行控制,其中前五种方式均失败。针对深水地平线事故中采用的顶部压井法和压回法等非常规压井作业开展研究,给出了顶部压井法作业失败的原因,对不同压井模式的作业参数和优缺点进行了分析,并提出了在方案优选过程中需考虑的其他因素,以期为后续三级井控技术设计和成功作业提供理论指导。

深水救援井井眼轨道设计探讨

国内深水救援井井眼轨道设计既无标准可供参考,也无实际设计经验可供借鉴,为此,从救援井实施限定条件着手,制定了深水救援井井口位置选择图版和连通点(目标点)位置选择原则,对"J"形、平行接近连通形、直接连通形以及穿越(pass-by)形等4种救援井常用井眼轨道进行了对比分析,认为穿越(pass-by)形轨道在扩大探测范围和提高定位精度方面有很大的优势,因而将其作为深水救援井井眼轨道的首先,并将其划分为接近、测距定位、追踪跟随和连通4个阶段,研究了各阶段的切入角、井间距等关键设计要素,确定救援井井眼轨道最大井斜角小于60°,狗腿度不超过3°/30m,形成了深水救援井井眼轨道设计基本方法,并利用该方法对中国海油海外区块一口深水救援井的井眼轨道进行了设计。研究结果表明,研究形成的深水救援井井眼轨道设计基本方法可为国内深水救援井井眼轨道设计提供指导。