基于钻井工况和海洋环境耦合作用下的隔水管动力学模型

对于深水和超深水钻井,钻井工况对隔水管动力学行为的影响是一个不可忽视的问题。为此,结合我国自主建造的第一座深水钻井平台——"海洋石油981"钻井平台结构和隔水管系统的实际生产环境,利用最小势能原理,结合泛函求极值方式在国内外首次建立了基于海洋环境和钻井工况耦合作用下的隔水管系统动力学控制方程,给出了相应的边界条件、求解方法,编制了相应的计算程序,并通过实验验证了该模型的有效性。利用该模型编制了计算程序,分析了钻井工况对隔水管系统的模态及横向振幅的影响。结果表明:钻井液流速对隔水管的振动模态影响不明显;钻杆、顶张力对隔水管横向振幅的影响较为显著,顶张力越大,隔水管横向位移越小,但顶张力过大会增加隔水管的自振频率;钻杆则有可能造成隔水管局部的碰撞破坏。

海洋深水钻井隔水管材料性能标准研究

随着国内海洋深水油气田的开发,高钢级高强度钻井隔水管需求量逐渐增大。目前在深水领域所使用的这类管材基本上全部依赖进口,急需进行国产化研究。通过大量调研与隔水管相关的国内外标准后,发现在现有的国内外标准中,没有明确针对钻井隔水管材料性能的标准。为研究制定深水钻井隔水管材料性能标准,重点以508mm以上规格的X80钢级隔水管为研究对象,分析现有国内外相关标准,并结合材料试验,制定了X80钢级隔水管材料性能指标。钻井隔水管材料性能标准的制定,统一了隔水管材料的性能指标,弥补了各类标准不统一的不足,同时对推动我国海洋深水钻井隔水管国产化进程提供了技术支撑。

三维载荷对海洋深水钻井隔水管强度的影响分析

随着海洋油气钻井向深水领域发展 ,钻井隔水管的受力越来越复杂 ,钻井隔水管的力学分析显得越来越重要。建立了深水钻井时在海流、波浪等海洋环境载荷的作用下 ,深水隔水管强度分析的三维有限元力学模型 ,考虑了隔水管在外载作用下的小应变大变形和轴向力影响的特点 ,引入了非线性理论 ,使计算结果更加符合实际情况。深水钻井隔水管一般要承受复杂的三维载荷 ,即波浪力和海流不在一个受力平面上。文章还针对深水钻井隔水管的实际受力情况 ,重点研究了海底暗流对钻井隔水管强度的影响。并对弯曲载荷分布规律进行了计算分析。研究表明 ,而在隔水管靠近水面的位置 ,其弯曲载荷最大。在这些弯曲载荷大的位置 ,应特别注意隔水管的强度问题。暗流对海洋深水钻井隔水管的弯曲强度产生显著的影响 ,在进行隔水管强度设计及现场钻井作业中 。

国外海洋钻井隔水管与国产化研究建议

在对海洋钻井隔水管系统配置及主要功能作简要介绍之后,分析了国外海洋钻井隔水管的发展历史及技术现状,重点讨论了国外生产的5种常用钻井隔水管的结构和性能特点,包括HMF型和LoadKing型法兰式隔水管、MR-6HSE连接式隔水管、MR-6E快速连接式隔水管和CLIP卡箍型连接式隔水管,最后提出海洋钻井隔水管国产化研究建议。

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。

海洋钻井隔水管的动力分析

隔水管系统是海洋钻井的主要设备之一：本文对描述隔水管运动的四阶非线性偏微分方程和边界条件进行了简化，并应用有限差分法对隔水管的受力情况进行数值分析，对作用在隔水管上的顶张力，使用四种情况进行研究，并编制了相应的计算程序，实例计算与美国应力工程服务公司的计算结果完全一致，所提供的动态分析方法及计算程序具有方法简便、精确度高和机时省等优点，对设计和校核隔水管系统具有实际的运用价值。

海洋钻井隔水管适用性评价技术研究

根据海洋钻井隔水管自身特点,采用基于断裂力学的单根适用性评价方法,考虑隔水管疲劳载荷特点和海浪的随机载荷影响,通过分析和控制缺陷扩展可以避免疲劳失效,并进行剩余疲劳寿命预测。计算实例表明,波浪载荷是造成海洋钻井隔水管疲劳损伤的重要原因,海洋钻井隔水管的初始裂纹尺寸a0越小,其疲劳寿命越长,反之,则寿命越短。因此,提高裂纹检测水平,以及尽早发现细小缺陷对延长钻井隔水管的剩余寿命至关重要。

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。

超深水超浅层储层无隔水管钻井取心难点与对策

超深水超浅层(简称“双超”)储层钻井取心作业难度大,成功率低,作业费用高,可供参考经验少。对此,开展了无隔水管条件下的“双超”储层钻井取心难点分析,并提出了相应技术对策,形成了一套“双超”储层高效取心方案。研究结果表明,在“双超”环境下,储层以未胶结、松散泥质-粉砂岩为主,地层疏松,钻井取心作业面对着取心筒“堵心”、排量和钻压控制难度大、超深水作业费用高等难题与挑战。优选Rb-8100型全封闭式保形取心工具和HSC043-8100型取心钻头,配合小排量(200 L/min)、低转速(15~40 r/min)、阶梯式钻压(2~10 t)的小参数模式,自制网兜将钻头处海水进行分流并保护底部岩心。在南海“双超”气田开展了无隔水管钻井取心先导试验,取心收获率达100%。实现了“双超”储层高效钻井取心,同时为“双超”气田的后期开发奠定了重要的基础。

海洋钻井隔水管悬挂状态下轴向动力特性比对研究

深水油气资源是世界新能源的开发方向之一。论文以南海海域某半潜式钻井平台上的钻井隔水管为例,对其在不同水深下采用动力有限元模拟,完成硬悬挂与软悬挂方式时轴向动力特性比对和分析,模拟使用有限元软件Orcaflex进行。通过这些算例,为实际钻井隔水管的悬挂作业,特别是在南海海域工作的深水钻井隔水管的悬挂作业提供技术借鉴。

海洋石油钻井隔水管灌注阀技术

介绍国外主要灌注阀产品的功能和结构特点,分析海洋钻井隔水管灌注阀的功能设计原则,并对设计的隔水管灌注阀进行海水环境模拟测试,检验其性能,取得良好效果,可为海洋石油勘探的研究提供参考。

海洋钻井隔水管张紧环上壳体焊接工艺研究

为解决海洋钻井隔水管张紧环上壳体整体锻造加工技术难题,张紧环上壳体以焊接件代替整体锻件。上壳体为大厚度钢板焊接结构,采用T型接头、K形坡口、CJP焊缝等方式。通过分析上壳体的具体结构,合理设计上壳体的焊接顺序;采用带限位板接头的试板,开展焊接工艺评定试验,试验结果符合设计要求。研制出的海洋隔水管张紧环上壳体能够为相关海洋水下装备复杂结构零件的“以焊代锻”工艺提供参考。

深水钻井隔水管耦合系统分析(英文)

对于深水系泊钻井系统而言,移动式海洋钻井装置与细长结构(系缆、钻井隔水管)之间的耦合效应在预测浮体运动及钻井隔水管响应时起决定性作用。文中建立了深水系泊钻井系统的全耦合有限元模型,考虑波频与低频环境载荷,对系统进行了非线性时域分析。分析表明,由低频浮体运动激励的低频隔水管动态响应可对深水钻井隔水管设计产生重要影响。常规方法将低频浮体运动作为准静态效应考虑,对于连接在锚泊钻井装置上的深水钻井隔水管而言是不精确的。

深海钻井隔水管系统专利分析

隔水管系统简介深海钻井隔水管系统是海洋油气勘探开发的关键技术装备,是连接海底防喷器组和浮动式海上钻探装置之间的重要部件。根据隔水管的技术构架图可知,隔水管系统涉及的主要技术包括连接结构、压力控制、张紧结构以及其他附属装置,参见图1。其中隔水管的连接根据其部位不同,包括隔水管与钻井平台的连接、隔水管与井口的连接、主管与卫星管的连接、隔水管段之间的连接.

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。

张力腿平台钻井隔水管张紧器总体布置方案研究

在海洋钻井平台作业时,隔水管张紧器的作用是起到控制隔水管和平台之间的相对运动,提供隔水管系统垂直方向的张紧力。文章通过调研情况,通过分析、对比选择了适用于流花油田TLP平台的钻井张紧器布置研究方案。

海洋钻井升沉补偿系统技术分析

升沉补偿系统作为海洋浮式钻井平台的关键设备之一,不仅能提高钻井效率及安全性,而且能够延长钻井设备的使用寿命。升沉补偿系统主要包括钻杆柱补偿和隔水管系统补偿,分析了各种钻杆柱补偿形式和隔水管系统补偿的技术特点,同时探讨了我国升沉补偿系统的发展趋势。最后指出加大力度研发拥有自主知识产权的海洋浮式钻井平台升沉补偿系统,对我国进入海洋更深层次的勘探开发意义重大。

海洋钻探钻井液循环技术

在海洋钻探过程中,钻井液循环方式一直备受关注,在海洋环境保护法和HSE的要求下合理选择钻井液循环技术方法是钻探工程师必须要考虑的问题。本文介绍了浅水钻探、深水钻探钻井液循环技术的发展历史和技术现状,其中包括石油套管循环、双层套管循环、隔水导管循环、隔水管循环、无隔水管循环(RMR)、反循环(RDM)、水力反循环(HRC)以及气举反循环技术,分析了钻井液循环技术的装备结构、施工工艺以及工作原理,提出了海岸工程、近海工程以及深水油气、矿产资源的勘查开发对不同钻井液循环技术的市场和技术需求,以及该类技术在大洋科学钻探中应用的可能性。

第三讲 水下设备以及浮船钻井的施工程序

海上石油浮船钻井,除了特定的锚泊以及升沉补偿以外,还有一个显著特点就是把井口设备放到海底。这是因为如果钻遇到石油天然气之后,伸缩运动着的隔水管,套管,以及井下工具均要承受高压并“升沉补偿”,所以必须把井口设备放到海底。这些井口设备称之为水下设备。

前言——记超深水半潜式钻井平台“海洋石油981”研发与应用

我国油气供需矛盾日益突出,2013年我国原油对外依存度超60%。党的十八大提出了"提高海洋资源开发能力,发展海洋经济,保护海洋生态环境,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强国"的重要战略构想。走向深海,实现南海油气资源的有效开发是实现"海洋强国"战略目标的重要组成部分。近十年,全球重大油气田的发现主要来自深水。我国南海蕴藏着丰富的油气资源。