深水无隔水管钻井液回收钻井技术

为解决深水钻井作业中遇到的复杂问题,挪威AGR公司进行了无隔水管钻井液返回钻井技术(RMR)研究。RMR技术在钻井中不采用常规海洋隔水管,而是用海底吸入模块将从井眼环空中返回的岩屑和钻井液分流出来,在海底泵的作用下通过一条小直径回流管线由海底返回至钻井平台,从而实现无隔水管钻井液循环。分析了RMR技术原理,介绍了海底吸入模块、海底举升泵模块、钻井液返回管线、控制系统等关键装备,概述了RMR技术在国外应用现状。对RMR技术今后发展提出展望,对国内应用推广该技术有一定指导意义。

南海天然气水合物深水浅层水平井下套管钻井液技术

以中国南海某海域的一口深水浅层高造斜率水平井施工项目为例,介绍了深水浅软地层高造斜率水平井的下套管方式与下套管期间的钻井液技术优化方案。该井为首次在深水采用无隔水管的浅层水平井下套管的方式施工。对于深水无隔水管的套管下入,套管在送入钻具接近井口时最容易发生塑性弯曲,井眼质量和钻井液润滑性能是成功下入的关键。工程实践表明,低温双抑制性钻井液体系适用于该井的钻完井作业,其在井眼清洁、井眼稳定、润滑性及防止水合物生成与分解等各方面都有良好表现。对比常规井,深水浅层高造斜率水平井套管的下入应特别注意上层套管内“铁-铁”硬摩擦的减阻措施,实践证明,固体润滑剂比液体润滑剂效果更佳。

基于钻井液上返流动作用下的隔水管动力学行为研究

本文对钻井隔水管在海洋环境载荷和钻井液上返流动耦合作用下的动力学行为特征进行了研究。通过能量法结合Hamilton原理建立了隔水管动力学模型,并引入弯曲梁单元的Hermite三次插值函数作为形函数对动力学模型进行离散,以此建立耦合作用下隔水管系统的有限元模型。在此基础上,在时域内通过Newmark积分法对隔水管系统的动力学响应进行数值求解,在频域内对隔水管系统的动力学特性进行模态分析,并进一步探讨钻井液参数对隔水管系统动力学行为的影响。通过数值模拟结果的对比发现:钻井液上返流速越大,隔水管的横向偏移越大,但其对隔水管的弯曲应力和固有频率影响不大;钻井液密度越大,隔水管的固有频率会增大,但其横向偏移会受到抑制。

深水无隔水管钻井液回收钻井水力学计算

为解决深水钻井中遇到的一系列难题,国外研发出无隔水管钻井液回收钻井技术(RMR),该技术去除了隔水管,利用相对较小的回流管线将钻井液和钻屑从海底泵送回钻井平台。由于RMR技术是最新发展的技术,目前尚无合适的水力学计算理论和方法。根据无隔水管钻井液回收钻井系统的工作条件及特点,推导出无隔水管钻井液回收钻井系统的水力学计算公式,编制水力学计算软件,进行了算例分析,并与文献中数据进行了对比,验证了计算公式和程序的正确性。

无隔水管钻井液回收钻井系统井筒压力分析

基于Beggs&Brill两相流计算模型,结合无隔水管钻井液回收钻井系统(RMR)钻井技术特点,建立了适用于RMR浅表层钻井的环空压力计算模型。该模型考虑了:岩屑对钻井液密度的影响;气体膨胀、井筒温度、井筒压力对两相流持液率和气体密度的影响;泥线处的定压边界条件。分别讨论了钻井液排量、机械钻速、气侵量等因素对环空压力的影响。计算结果表明,随着钻井液排量和机械钻速的增加,环空压力增加;随着气侵量的增加,环空压力减小,其中气侵量对环空压力的影响较大。

无隔水管海洋钻井技术

无隔水管钻井液回收技术是一种顶部井眼钻探系统,使用海底泵系统将井眼环空返回钻井液和岩屑通过泥浆返回管线泵送回海面钻井船。该技术很好地解决了深水钻井技术难题,安全钻探深水顶部井眼,在国外获得了广泛的商业应用。目前,已经从最初的浅水发展到深水、超深水回收技术。同时,AGR公司的控制钻井液压力钻井技术基于无隔水管钻井液回收技术,可与常规隔水管和海底防喷器组联合使用,钻探表层井眼外的其余井眼段,具有双梯度钻井和控压钻井优点。实践表明该技术能够以更低成本、更快、更安全的作业方式以及更低的环境影响程度钻探深水井。因此,在我国深水油气开采中有着极大的应用潜力和优势。

下放或回收作业状态下超深水钻井隔水管轴向动力分析

以水深1 828.8m的超深水钻井隔水管为例,对下放或回收作业状态下隔水管的轴向动力进行了分析,研究了不同浮力块配置下隔水管轴向张力波动特性,并推荐了适当的浮力块配置,所得结论对于超深水钻井隔水管的结构设计具有参考意义。

新型深水钻井隔水管技术进展及在我国南海应用的建议

新型深水钻井隔水管技术既可降低对钻井船的要求,也可显著减少深水钻井的作业时间,甚至无需改造和升级即可显著提高钻井船的深水能力。对近10年来国外研究与应用的新型深水钻井隔水管技术进行了概括,主要包括双梯度钻井隔水管技术,夹式隔水管与超静定集成系统,自由站立隔水管技术,高压表面防喷器钻井隔水管技术,细型钻井隔水管系统,非旋转钻杆保护器技术,非钢质钻井隔水管技术等,对部分新技术给出了适用性评价,并对深水钻井隔水管技术在我国南海的应用提出了建议。

废油基钻井液处理及油回收技术研究

目前现场处理废油基钻井液一般采用集中填埋或回注地层方法,这不仅难以解决其污染问题,同时也浪费了其中所含有的大量柴油资源。通过大量的实验室和现场试验研究,使用“化学热洗-析油-离心”处理工艺,油回收率达到84%以上;研制开发出的清油剂-凝聚剂-絮凝剂化学热洗配方体系,适用于多种废油基钻井液的回收油处理,具有较好的工业推广应用前景。

海洋钻井隔水管系统用卡盘装置技术研究

卡盘装置可保障海上油气作业安全,提高工作效率和钻井效率,在安装、拆卸、支撑和悬挂隔水管系统的过程中起着关键作用。在介绍卡盘装置功能和技术现状的基础上,分析了踏板式、门式、旋转支撑臂式和伸缩支撑臂式卡盘的结构和性能特点。指出液压自动控制卡盘装置将是该产品今后的主流发展方向,具体的发展方向有2个:一是将液压控制的按钮做成可穿戴式装备,由钻井工作者直接控制卡盘动作;二是在卡盘设计过程中将应力、应变监测设备与远程遥感测控装置相结合。最后就该装置的发展提出了若干建议。

中国深水钻井隔水管监测技术研究进展

深水钻井隔水管监测是海洋油气钻探开发的重要环节,是降低失效风险、预防事故发生、确保安全服役的重要手段。围绕中国深水钻井隔水管监测技术的发展,详细介绍了深水钻井隔水管监测技术目前已取得的进展及现场应用情况,对比分析了中国自主研制的深水钻井隔水管监测系统与国外2H海洋工程公司、康斯伯格公司监测系统关键性能指标,并探讨了中国隔水管完整性监测未来的发展方向,旨在促进形成拥有自主知识产权的海洋管线监测技术持续发展,以期为中国深水油气钻探开发的安全进行提供技术保障。

防台风钻井隔水管技术现状及适用性分析

随着我国南海深水油气的开发,频发的南海台风导致深水钻井隔水管出现严重事故,造成较大损失,需要开发一种有效的防台风钻井隔水管以提高海上钻井安全。为此,阐述了防台风钻井隔水管系统的发展历程及应用情况,详细介绍近海面脱离总成和浮力罐系统2个关键技术,从防台风钻井隔水管安装过程、紧急脱离过程和回接过程3个方面介绍防台风钻井隔水管作业技术。以我国南海某井为例进行了防台风钻井隔水管适用性分析。分析结果表明,与常规钻井隔水管相比,防台风钻井隔水管的连接钻井作业窗口稍微偏小,基本不影响正常钻井性能;在南海台风条件下防台风钻井隔水管可以保持结构完整性,具有良好的防台风性能,同时大大缩短了作业时间,降低了作业费用。

无隔水管钻井液返回管线对接接头设计与分析

钻井液返回管线对接接头对无隔水管钻井技术具有重要意义,由于国内无隔水管钻井技术发展缓慢,钻井液返回管线对接接头的研发尚处于起步阶段。鉴于此,针对南海1 500 m作业水深无隔水管钻井系统,设计了钻井液返回管线对接接头;同时提出无隔水管钻井液返回管线张紧力计算公式,计算了返回管线对接接头的张紧力载荷,并利用ANSYS有限元分析软件分别从张紧力载荷与海流载荷2种受力工况进行对接接头的强度校核。分析结果表明:对接接头满足无隔水管钻井工艺要求,强度符合要求,结构安全可靠;随着钻井液密度的增大,返回管线内径越大,对接接头所承受的应力越大。所得结果可为无隔水管钻井技术关键设备的设计提供理论依据。

海洋钻井隔水管系统配套技术研究

分析研究了海洋钻井隔水管技术的发展现状、钻井隔水管系统组成及其单元部件功能和结构特点,并从3个方面分析了海洋钻井隔水管的发展趋势。

无隔水管钻井液举升泵速度调节数学模型

为增强无隔水管钻井井口压力控制效果,通过试验验证了叶片圆盘泵在一定转速范围内满足比例定律,在此基础上对叶片圆盘泵不同转速下的扬程与流量特性进行分析,建立叶片圆盘泵速度调节的数学模型。通过试验数据确定模型有关参数,将模型计算的转速与试验转速进行对比。对比结果表明,模型计算的转速与试验转速很接近,这表明该速度调节数学模型用于无隔水管钻井叶片圆盘泵速度调节具有较高的精度。

海洋钻井隔水管-钻井液横向耦合振动特性

针对钻井隔水管与钻井液在上返流动状态下的震动问题,推导了横向耦合振动的微分方程,通过方程求解得出了耦合振动的动力响应表达式及耦合振动下隔水管最大振动位移,并讨论了顶张力、隔水管壁厚、钻井液上返流速、水深、波高、波浪周期对隔水管横向振动位移的影响。结果表明:考虑钻井液流动条件下得到的隔水管横向最大振动位移要大于不考虑钻井液流动时计算结果;最大横向振动位移随顶张力及水深的增大而减小,随环空钻井液返速及波高的增大而增大,当隔水管壁厚及波浪周期变化引起隔水管横向振动固有频率与波浪横向振动频率相接近时,隔水管的横向振动位移将急剧增大,对隔水管的安全设计与评估具有一定的参考价值。

废弃油基钻井液资源回收技术研究

介绍废弃油基钻井液以及废弃油基钻井液的危害，归纳了废弃油基钻井液的破乳回收油相的方法，详细阐述了化学破乳的作用机理以及最新的应用成果。废弃钻井液回收技术的发展方向做出展望与建议。

海洋钻井隔水管系统用挠性装置技术研究及发展趋势

深水海洋钻井隔水管系统用挠性装置是海洋钻井隔水管系统中的关键装置之一,能够有效补偿隔水管系统在波、浪、流等环境载荷作用及船体运动时产生的较大局部偏转角度,有效减少该处局部弯曲应力。针对海洋钻井隔水管系统用挠性装置的功能和技术现状进行了介绍;重点对国外专业公司所研制的上、中、下3种不同类型的挠性装置进行了深入研究和分析,剖析了其结构特点、性能参数和适用范围。给出了海洋钻井隔水管最大设计指南及提高挠性装置使用寿命的工程方法。提出了海洋钻井隔水管挠性装置的发展趋势及若干建议。

基于遗传算法的深水无隔水管钻井液举升系统锚泊定位方案优化

为了对深水钻井钻井液举升系统进行有效优化,本文根据遗传算法中求函数最大值优化问题建立有针对性的数学规划模型,以钻杆和返排管线不发生碰撞时返排管线底部位置和水下井口间的距离最小为最优化目标,以返排管线定位位置、顶部张力、返排管线的外径、返排管线壁厚为求解集合,并根据数学模型建立锚泊定位的遗传算法模型,确定了返排管线的顶部张力、返排管线的外径、返排管线的壁厚作为遗传算法的个体基因,并采用排名法即适应度的排名次序从未得到评判个体的最优解。最后采用该模型对1500 m水深的某低温钻井作业的无隔水管锚泊定位实例方案进行优化验证,在随机产生的10个个体中,确定个体7为最佳方案,得出个体7的水下井口间的距离302 m为最优定位距离。研究结果表明,本文提出的遗传算法可用于优化钻井液返排回流海底锚泊定位模型,该方法可使计算成本大幅减少,但在求解过程中要注意个体基因、遗传机理、最优化函数以及约束条件的合理运用。

塔里木油田应用LRET技术回收油基钻井液

目前，塔里木油田应用LRET技术处理油基钻井液废弃物超2500 m3，回收油基钻井液近600 m3，创造经济效益560多万元。 塔里木油田与新瑞石油科技有限公司合作开发的LRET技术，首次在库车山前25口超深井投入工程应用，处理后的含油泥土含油率0.6%，远优于国家2%的环保标准，填补了油基钻井液废弃物资源化回收领域的空白。统计显示，该技术通过在山前25口超深井工业转化，油基钻井液的回收率超过99%，单井节约油基钻井液成本8%。同时，该技术对油基钻井各阶段产生的废弃物都能处理，适用性强，降低了收集油基废弃物作业和频繁起吊装卸的风险，节约了费用和时间。