基于水下安装工况的液缸举升系统仿真分析

该文依托新型液缸举升系统,研究隔水管柱下放水下防喷器和钻柱下放水下采油树的数学模型,以探究钻柱补偿功能辅助水下设备精准操作的可行性和性能。在AMESim软件平台上搭建液缸举升系统水下安装工况仿真模型,进行4级海况下开启和关闭主动钻柱补偿时水下安装工况的仿真研究,分析单次提升下放操作的最大安全操作高度,探讨不同海况对于水下安装作业的影响。研究表明:液缸举升系统因其自身具备的主动补偿功能,大幅提高了水下安装作业的安全性,作业海况对水下安装的作业窗口和极限操作高度均有较大影响。该研究结果可为液缸举升系统的国产工程化落地及现场应用提供一定的理论指导。

深水防喷器系统可靠性探讨

深水防喷器系统是深水油气井施工的重要安全设备，其构造、功能及试验与陆地井口和水上井口所用的防喷器系统有所不同。其工作的正常与否，直接关系到海上石油气井工程的人身、财产安全和海洋环境保护；因而，对其可靠性进行系统研究具有重要的意义。该文从深水防喷器系统的设计、试验和法规要求方面，分析了深水防喷器可靠性，并提出了提高深水防喷器系统可靠性的建议。

F48-70型水下防喷器组研制

结合目标平台,采用防喷器结构优化技术、胶芯超弹性复合体三维仿真模拟分析技术、高强度高韧性低合金钢制造技术、抗硫剪切闸板设计制造技术、耐高温胶料配方及硫化技术等水下防喷器组关键技术,研制出了国内首套F48-70型水下防喷器组。F48-70型水下防喷器组配置了抗硫剪切闸板、耐温177℃管子闸板、耐温149℃变径闸板,可满足高温高压、高含硫井钻井作业要求。该防喷器组通过了中国船级社、挪威船级社、四川科特石油工业井控质量安全监督测评中心等第三方的检验,检验结果符合API Spec 16A要求,为该水下防喷器在海上应用奠定了基础。

深水水上防喷器钻井系统水下井口稳定性分析

采用水上防喷器(SBOP)系统进行深水钻井可以大大降低作业成本,但在SBOP系统的应用中还有许多问题需要探讨。建立了深水水上防喷器钻井系统水下井口稳定性分析模型并进行了分析,结果表明:采用水上防喷器系统,导管下入深度可以比常规隔水管系统浅,且导管直径越大水下井口的稳定性越好;大尺寸隔水管会导致水下井口产生较大的横向偏移和弯矩;随着水深的增加,水下井口的横向偏移和弯矩值逐渐增大;水下井口的横向偏移和弯矩值随着钻井平台漂移量的增大而线性增加,并且随着隔水管顶张力的提高而逐渐增大。

水下防喷器应急声纳控制系统研究进展

声纳控制系统是一种完全独立于防喷器主控制系统的紧急备用控制系统,当钻井船偏离警戒圈或是防喷器主控制系统失效时发挥作用,避免重大事故的发生。概述了应急声纳系统的构成;介绍了国外3家水下防喷器应急声纳控制系统供应商的最新产品及国内公司在该方面的研究进展。水声通信技术的不断进步,使防喷器应急声控系统的可靠性不断提高,额定工作水深不断增加,逐渐成为水下防喷器系统的标准配置。

无线传感器网络在水下防喷器控制系统中的应用

针对海洋上逃生、救援、作业及其困难的问题,水下防喷器及控制系统的可靠性、安全性尤为重要。把无线传感器网络应用到水下防喷器控制系统,提出了一种能量有效无线传感器网络通信算法,使各控制终端之间采用一种自组网、多路径传输的形式,在原通信组网方式的基础上进一步增加系统的可靠性和安全性。

海洋油气开发水下防喷器紧急备用控制系统研究

针对国内外老旧半潜式钻井平台缺乏有效二级干预手段来快速遏制井喷的问题,分析国际主流水下防喷器紧急备用控制系统特点与工作原理,综合考虑各系统可靠性、响应速度以及配置影响因素,确定梯度布置多种紧急备用控制系统的总体方案。探讨未来水下防喷器紧急备用控制系统的发展趋势,为海洋油气开发用井控设备的国产化提供参考。

基于XFEM的水下防喷器裂纹扩展分析

防喷器壳体存在初始裂纹会严重影响其安全性能并缩短其使用寿命,因此有必要对防喷器壳体裂纹扩展规律开展研究。在运用ABAQUS软件对防喷器壳体做强度分析的基础上,采用扩展有限元法(XFEM)对含不同尺寸初始裂纹的水下防喷器壳体进行裂纹扩展分析。研究结果表明:防喷器壳体在额定工况下及试验工况下均满足强度要求;初始裂纹的存在会降低防喷器壳体的承压能力;随着防喷器壳体初始裂纹深度及长度的增加,裂纹起裂压力逐渐降低;裂纹后期扩展速率大于初期扩展速率。对防喷器壳体裂纹扩展的仿真模拟,显示了XFEM在防喷器断裂失效分析方面的独特优势,并为防喷器判废研究提供了一种新思路。

水下防喷器疲劳寿命分析及判废研究

目前,国内尚无针对水下防喷器专用的判废标准,采用通用判废指标对其进行判废,适用性较差。在分析国内外井控装备判废标准的基础上,确定了年限和承压次数为防喷器的主要判废指标。通过防喷器壳体的强度分析,基于材料的S-N疲劳曲线法,计算防喷器壳体疲劳寿命;应用Paris公式对含裂纹缺陷防喷器壳体疲劳寿命进行分析。结果表明:防喷器壳体在额定工况下及试验工况下满足强度要求;以疲劳理论计算出额定工作压力工况下的防喷器的承压循环次数及工作年限远大于标准中要求的指标;含有初始裂纹防喷器壳体的疲劳寿命远小于未含有裂纹的壳体疲劳寿命,且随着初始裂纹尺寸的增加,防喷器壳体的疲劳寿命逐渐降低。通过对防喷器壳体进行疲劳寿命分析,为水下防喷器判废研究提供了一种新思路。

海底生产系统

海底生产系统包括井口头、采油树、防喷器、海底管汇、跨接管、脐带缆等,具有技术可靠性强、造价高、利润空间大等特点,是当前开发深海油气田的关键技术之一。我国海底生产系统一直依靠进口,因此亟需大力发展,争取从水下设备的设计和制造技术为突破口,逐步掌握深海油气田整体规划设计和开发技术。

水下防喷器自动剪切和失效安全系统的设计思路

美国石油协会组织于2012年出版的API Standard 53标准相对于之前的API RP53,对水下防喷器的应急备用部分做出了强制性要求,需要配备自动剪切以及失效安全两种系统。针对该要求,目前现役的大部分水下防喷器控制系统需要进行升级改造。本文通过对规范的解读,对自动剪切及失效安全功能进行系统原理上的逐一分析,提出一种升级改造的设计思路。

地面防喷器控制系统改进方案探讨

为了解决地面防喷器控制系统中存在的液气管汇繁杂、控制方法落后、维护管理困难、建造成本居高不下、响应时间过长等问题,此文从总线技术和水下防喷器的控制技术入手,探讨并将这些技术运用于常规的地面防喷器控制系统,以期通过适当的改进,能最大限度地减少常规地面防喷器控制系统控制管汇数量,实现多点多地便利操作并有效提高系统响应速度的效果。研究表明,利用新的通讯技术并借鉴水下防喷器控制系统的先进控制技术,对现有的地面防喷器控制系统进行局部或整体改造是可行的、有益的。