2000-2005年国外深水和超深水钻井采油平台简况与思考

简述了2000～2005年国外深水和超深水钻井采油平台活动简况并对发展我国深水和超深水钻井采油平台提出了建议.

陵水区块超深水高性能恒流变油基钻井液技术

超深水钻井不仅面临低温、井壁不稳定、地层安全作业压力窗口窄以及井眼清洁困难等问题,还对钻井液的性能提出了更高的要求。通过对乳化剂的分子结构进行设计,研制出一种同时具备乳化和流型调控作用的新型乳化剂KMUL,并以此为主要处理剂,构建了一套适用于南海西部陵水区块超深水工况的高性能恒流变油基钻井液,并对钻井液性能进行了评价。结果表明:该钻井液具有良好的恒流变特性,在温度为2~150℃、压力为0~56 MPa范围内的流变性能较为稳定;钻井液的抗污染能力较强,当岩屑和海水的加量为15%时,钻井液的综合性能比较稳定;钻井液的储层保护效果较好,岩心渗透率恢复值能达到92%以上;钻井液的生物毒性较低,具备良好的环境保护性能。LS-C超深水井的现场应用结果表明,不同井深的现场钻井液流变性能和破乳电压均比较稳定,钻井液当量循环密度始终维持在低位,施工过程顺利,井筒直径规整,未出现井下复杂情况。研究结果表明,该高性能恒流变油基钻井液满足陵水区块超深水钻井施工的需求。

超深水钻井作业隔水管顶张力确定方法

对于深水和超深水钻井作业,确定钻井隔水管系统顶张力是钻前设计非常重要的工作。研究三种隔水管系统顶张力确定方法,分别是理论方法、基于隔水管系统底部残余张力方法和基于下放隔水管系统的最大钩载方法。算例计算与超深水钻井实践对比表明,在相同的隔水管系统配置下,三种方法计算结果都接近于实际钻井作业时的顶张力设定值。但研究认为,基于下放最大钩载的顶张力计算方法简单实用,推荐作为优选方法。

超深水钻井隔水管-井口系统涡激振动疲劳分析

超深水钻井作业经常发生隔水管涡激疲劳问题,而由隔水管涡激振动(VIV)引起的井口系统疲劳可能更为严重。根据超深水隔水管-井口系统VIV疲劳分析算法与计算流程,建立隔水管-井口系统整体有限元模型,通过模态分析提取各阶模态下所有节点的振型、斜率和曲率,应用SHEAR7程序进行详细疲劳分析,识别系统关键疲劳部位,评估系统的VIV疲劳寿命,并研究顶张力、防喷器(BOP)、导管结构尺寸及井口出泥高度对井口系统VIV疲劳特性的影响规律。针对南海某超深水井的隔水管-井口系统进行实例分析,结果表明,超深水隔水管-井口系统容易发生多阶模态振动,系统最大疲劳损伤位于导管上,系统疲劳寿命满足作业要求,适当提高顶张力、采用小型化的BOP、增大导管抗弯刚度以及降低井口出泥高度均可有效改善井口系统的VIV疲劳性能。

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。

超深水钻井系统隔水管波致疲劳研究

钻井隔水管是深水油气田开发的关键装备,钻井系统浮体运动与波浪载荷可能导致隔水管的疲劳失效。在超深水环境下,浮体与细长结构之间的交互作用十分显著,而基于常规解耦方法预测得到的隔水管波致疲劳状况是不准确的,因此,建立了超深水环境下的系泊钻井系统有限元模型。基于耦合系统分析方法,对隔水管疲劳特性进行的研究表明,由低频浮体运动导致的低频疲劳是引起隔水管疲劳失效的重要因素,同时受浮体与细长结构之间耦合效应的影响也比较显著。因此,精确预测浮体运动是分析隔水管波致疲劳的关键,推荐采用耦合系统分析方法。

FLAT-PRO合成基钻井液在南海东部超深水井的应用

随着石油勘探开发的不断深入,南海东部作业了荔湾22-1-1超深水井,该井作业水深达2619.35m,实测海底温度为1.9℃。由于水深的增加,相比常规深水井,钻井液作业面临海底温度低、作业窗口窄、隔水管段井眼清洁差、易井漏等作业风险。恒流变合成基钻井液是深水、超深水井常用的钻井液体系,FLAT-PRO合成基钻井液体系的黏度、切力受温度和压力的影响小,特别是动切力、静切力和低剪切速率黏度等参数在4~65.5℃下变化平稳,满足超深水作业的要求。本井在17-1/2"、12-1/4"井段使用了FLAT-PRO合成基钻井液体系,现场作业中体系恒流变性能稳定、携岩能力强、井眼清洁效果好、ECD值较低,起下钻及电测顺利,满足了窄安全密度窗口作业的要求。

超深水半潜式钻井平台钻井系统选型配置研究

文章针对超深水半潜式钻井平台钻井系统总体布局及作业工艺,在确定主要技术参数的基础上,对物料处理系统、游吊系统、旋转系统、钻柱升沉补偿装置、隔水管张紧系统、井架及钻台等核心部件的关键参数进行分析计算,提出了适用于超深水半潜式钻井平台的钻井系统配置方案,同时可为超深水海洋钻机设计提供参考。

巴西某超深水井钻井作业方法与经验总结

海洋蕴藏着巨大的资源,面对陆地资源的日渐匮乏,海洋资源的开发与利用正在受到越来越多的关注[1]。以巴西坎波斯盆地某超深水井为例,详细介绍了盐上泥页岩段、巨厚盐层段和盐下硅化碳酸岩储层段钻井的作业方法和主要设备,包括各井段所使用的钻头、井下动力钻具、泥浆、套管和固井水泥浆等,针对重点设计给出了简要设计原因;还总结了作业过程中的经验和教训,针对出现的有代表性的问题提出了改进方案,为日后该区块进行超深水钻井作业提供了丰富的邻井资料;另外,通过对比第二代半潜式钻井平台的主要钻井设备,给出了深水钻井船实施超深水作业的优势和必要性,为钻机作业能力的研究提供了数据基础。

南海超深水喷射钻井导管入泥深度设计方法

导管入泥深度的合理设计是深水喷射钻井作业成功实施的关键。分析导管轴向最大承载工况以及导管承载力随时间的变化。研究土剖面已知或未知情况下导管最小入泥深度设计方法,后者能有效地节省对深层土壤进行实际钻孔取心的作业成本。研究表明,导管入泥深度主要由土壤性质、固井井口载荷以及导管静置时间决定。算例验证了方法的准确性。所研究的方法与结论可为南海深水喷射钻井导管入泥深度设计提供有用参考。

超深水完井工况水下卧式采油树结构强度评估

水下采油树作为深水完井作业的关键设备,其可靠性对深水完井作业的顺利实施有很大影响。在建立隔水管-采油树-井口-导管系统有限元模型的基础上,分析了水下采油树局部受力模型,提出了完井工况下采油树结构强度评估方法和流程,识别强度弱点部位,同时分析了作业船偏移、水深和油管长度对水下采油树应力特性的影响规律。分析结果表明,水下采油树主要受力部位为采油树主体圆筒,进、出油管道受力较小,采油树最大等效应力出现在树体上部圆筒凹槽处;水深2 500 m、作业船偏移5%时采油树等效应力710.7 MPa,接近其材料屈服强度785.0MPa;弯矩方向对采油树受力影响较大,随着弯矩方向与采油树进、出油孔道轴线的夹角在0°~360°之间变化,采油树最大等效应力变化幅度达43%。

超深水钻井船月池角隅区域疲劳强度及载荷敏感性分析

根据第七代超深水钻井船的结构特点,开展月池大开口区域疲劳筛选,针对筛选出的疲劳热点,采用谱分析方法分析迁移、钻井、采油3种载况下的疲劳损伤度,得到月池开口角隅的疲劳寿命,分析载况、浪向、海况参数等对结构疲劳损伤的贡献度及敏感性。

超深水半潜式钻井平台机舱舱室噪声预报与控制

针对超深水钻井平台舱室噪声的控制问题,本文建立了某超深水钻井平台舱室全频段噪声预报模型,对柴油发电机组舱室及其相邻舱室的噪声进行了分频段预报和分析。在此基础上,提出了控制目标舱室噪声的可行方案。结合预报结果依次研究了铺设吸声材料以及设置复合舱壁结构对海洋平台舱室噪声的降噪效果,同时探讨了发电机组加装隔声罩对舱室噪声的影响。研究结果表明:柴油发电机舱室及其相邻舱室噪声的主要贡献量为设备直接辐射产生的空气噪声;在舱壁表面敷设吸声材料可有效降低舱室噪声,降噪效果随着吸声材料的厚度而增加,在吸声材料达到一定厚度后影响较小。相对于敷设吸声材料,采用复合舱壁结构对柴油发电机组舱室的总声级影响较小,但机组舱室相邻舱室的总声级降低3~4 dB。改进设计了开孔封盖结构提高隔声罩的隔声性能,发电机组加装隔声罩可有效控制钻井平台舱室噪声。

超深水半潜式钻井平台双井口作业系统总体设计

基于超深水半潜式钻井平台的典型特征,提出双井口作业系统总体规划方法,重点针对大钩载荷、立根盒载荷、井架及起升系统型式、隔水管存放方式、防喷器组存储方式和处理系统型式等几个关键点开展分析,确定系统主要载荷和技术参数,规划钻台、月池、堆场等区域布置,形成一套适用于目标平台的双井口作业系统总体设计方案。形成的方案可作为超深水半潜式钻井平台开发的设计基础。

超深水半潜式钻井平台双井架钻机关键作业工艺分析

结合双井架钻机作业特点以及超深水半潜式钻井平台钻机配置要求,进行超深水半潜式钻井平台双井架钻机布置方案设计。在此基础上,对双井架钻机关键作业工艺进行分析,形成一种适合超深水半潜式钻井平台双井架钻机的钻杆、套管以及隔水管处理工艺和钻井作业工艺。分析结果可用于指导钻机系统设备配置选型,确定双井架钻机作业过程的载荷,指导双井架的设计,指导现场作业施工。

带月池超深水钻井船的水动力特性

基于三维势流理论,开展钻井船水动力性能数值计算,完成月池、黏性阻尼对钻井船水动力和运动性能的影响分析,研究带月池钻井船水动力和运动性能特性,以期指导钻井船及其月池的设计。

世界超深水钻井平台发展综述

简述了全球油价变化对促进深水油藏发现及全球超深水钻井平台和超深井钻井设备的发展;第5、6代钻井平台(船)的主要特点;提出了对发展我国超深井钻井平台的建议。

墨西哥超深水盐下钻井技术及实践

墨西哥湾深水盐下油气藏钻探难度大、套管层次复杂、井下复杂状况多,给深水钻井带来很大挑战。针对墨西哥某超深水盐下勘探项目地质模型不确定、安全密度窗口窄、地层严重漏失等难点,研究应用了Pump&Dump技术(动态压井技术)、氮气泡沫固井技术、随钻地震技术、MPD精细控压钻井技术、下套管自动灌浆兼激动压力控制技术、可旋转式尾管挂技术以及一次性长效弃井等盐下钻井技术,攻克了在双盐层盐下构造中安全密度窗口窄、盐下地质变化大、压力情况复杂、井控与漏失风险高、作业工期长等难题,提高了双盐层盐下构造的钻探效率。上述钻井技术在墨西哥湾深水盐下构造钻探中的成功实践,可为有效应对盐下复杂情况、提高盐下油气藏钻探效率,以及其他类似超深水盐下构造钻探作业提供借鉴。

一种超深水半潜式钻井平台钻井系统总体设计和布置方案

超深水半潜式钻井平台是深水海洋油气资源开发的重要装备,对第七代超深水半潜式钻井平台的参数需求进行总结。结合钻井系统的总体布置要求,总体分析钻井各核心子系统的布置,最终形成一套超深水钻井系统总体布置方案,为超深水钻井平台钻井系统的工程设计提供参考。

1830m超深水钻井隔水管系统分析

以1830m超深水井为研究对象，进行钻井隔水管系统详细配置，建立隔水管系统有限元分析模型，校核隔水管系统的静强度、动强度和不同悬挂模式的安全性，计算隔水管系统波致和涡激疲劳损伤。结果表明，隔水管系统最大应力发生在隔水管与伸缩节连接处，隔水管系统静态和动态强度满足要求，软悬挂相对于硬悬挂具有更大的可靠性，隔水管系统波致和涡激疲劳损伤较小，疲劳寿命安全余量较大。