深水防喷器组控制系统的模拟分析

深水防喷器组的各项功能的检验,若开展前期试验研究,成本高昂,某些极端工况无法开展试验。为此,利用SimulationX系统仿真软件,建立了水下防喷器组及控制系统的仿真模型。该模型考虑到长距离水下输运管道,能够计算管道的非线性体积膨胀,精确模拟液体长距离传输过程中的压力损失。对防喷器组在不同操作顺序下的封井过程进行了仿真,仿真结果表明,在1 500 m水深下,环形防喷器和闸板防喷器的关闭时间与平台实测值非常接近,符合API的设计规范,模型具有较高的仿真精度。仿真结果对于国内深水防喷器组的研制有重要意义。     

深水石油钻采工程模拟试验装置的研制

深水恶劣的海洋环境及复杂的地质条件,使得深水油气田在钻采过程面临巨大的挑战。为此,研制了深水石油钻采工程模拟试验装置。该装置可以模拟3 000～5 000 m水深的海底环境。在试验装置底部加装海底土后能够进行深水喷射法下表层套管、深水浅层地质灾害预测、深水水下井口稳定性、深水水下采油树力学分析及深水石油装备等模拟试验,也可以开展自升式钻井平台桩腿插拔桩等模拟试验研究。该装置具有环境压力高、内部空间大、土质置换方便、操作简单、数据采集可靠以及试验过程可视化等特点。深水模拟试验装置为我国深水钻完井模拟试验提供了一个良好的试验平台。     

深水防喷器控制系统试验样机研制

针对深水防喷器组控制系统体积庞大,直接进行整机海试,存在风险高、成本高的问题。通过简化系统结构,保留核心功能,建立缩尺寸试验样机。利用深水高压舱对试验样机进行模拟深水环境试验及可靠性试验,试验结果验证了深水防喷器组控制系统结构的合理性。掌握了关键部件设计加工技术以及相关试验数据,为国内首台电液多路深水防喷器组控制系统的研制奠定基础。     

深水防喷器组应急解脱系统模拟分析

应急解脱系统是深水水下防喷器组控制系统的重要组成部分,关系到深水钻井的安全。以南海某深水钻井平台的深水防喷器组应急解脱系统为例,利用其设备参数及现场反馈的数据作为输入参数,针对应急解脱不同工况下的操作要求,模拟计算了防喷器组进行作业时的动作时间、压力变化以及水下蓄能器组的压力和容积变化等。模拟分析方法及过程对于今后水下防喷器组性能评估具有重要的参考价值。     

超深水防喷器组及其控制系统配置探讨

超深水海域海洋环境极其复杂,对保证钻井安全的防喷器组及其控制系统的要求非常高。针对目前超深水防喷器组及控制系统没有统一的配置规范与标准和我国该方面产品研发及配置尚处于起始阶段的现状,提出了一种比较合理的防喷器组及控制系统配置方案。分析该方案中防喷器组中各种防喷器的功能和作用及控制系统的控制方法和特点,发现该方案与现行技术标准及HYSY981超深水钻井装置的防喷器组及其控制系统的配置方案相比,提高了对剪切防喷器的要求,并将备用控制系统和特殊控制系统作为了必配项目,超深水钻井作业的安全性和可靠性明显增强。      

深水钻采管柱力学行为模拟试验系统研制

用试验手段对深水钻采管柱进行力学行为模拟,以获得管柱的受力变形规律,对于保证各种钻采管柱的可靠性以及深水钻采作业的安全性具有重要意义。为此,研制了能够模拟深水条件下管柱力学行为的特殊试验装置——深水管柱力学模拟试验系统。该系统可以模拟0~3 000m水深的海洋环境,可对被试验的管柱施加内外压及轴向力载荷,配备相应的附件后能实现横向力及转矩的加载。该装置具有加载压力高、响应及时、内部拆装空间大、操作简单、数据采集可靠等优点。     

深水高压模拟试验舱的研制与应用

为了模拟钻采装备的深水高压工作环境,并对水下装备的承压性能、密封性能、动作(功能)性能、安全性和可靠性等进行系统性试验与研究,研制了深水高压模拟试验舱。该试验舱采用集成法兰,将水压、液压、电源、信息、监控和测试等集于一体,便于统一管理,集成控制,同时减少高压舱的开口数量,提高可靠性和操作性;可对水下装备同时进行内、外水压试验和功能(动作)试验,可同时进行监控、测试和数据采集等。通过不同产品的深水高压模拟试验,证明了高压舱可模拟0~3 500 m水深的压力环境,能够满足深水环境下石油钻采装备的试验与检测。研制的深水高压模拟试验舱是一种安全可靠的多功能、综合性试验平台,可为水下装备的试验研究提供支持与评价。     

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SBOP钻井技术及装备发展现状

介绍了深水SBOP钻井系统的主要配套装备——水上防喷器组、高压小直径套管隔水管、水下断开系统及其控制系统和隔水管上、下部应力短节。论述了深水SBOP钻井系统的发展历程及一般的钻井程序。对深水SBOP钻井系统优缺点及在国外的应用情况进行分析,结果表明,深水SBOP钻井技术是一项适合海洋深水钻井作业的新技术,应用它可以缩短钻井周期,减少深水钻井作业日费;高压小直径套管隔水管系统、水下断开系统及其控制系统是关键技术,是深水SBOP钻井系统装备国产化研究的重点。     

深水钻井隔水管伸缩装置动密封试验研究

为了验证深水钻井隔水管伸缩装置设计原理的正确性、补偿功能和密封性能的可靠性,采用1∶3隔水管伸缩装置原理样机对其动密封进行试验研究。阐述了原理样机的密封设计原理和试验内容,在对试验工况进行分析的基础上,形成了试验总成方案;设计了由动力系统、补偿系统、加压系统、密封驱动系统和连接架体组成的动密封试验装置。利用该试验装置成功开展了深水钻井隔水管伸缩装置原理样机的动密封试验,验证了其密封设计原理的正确性和密封可靠性。试验结果为成功研制深水钻井隔水管伸缩装置奠定了基础。     

深水钻井水下防喷器组配置选型研究

深水防喷器组是保障深水钻井作业安全的重要装置,与陆地相比其配置有所不同,因此有必要开展该方面的研究,以便为我国开展深水钻井作业设计提供有价值的指导。参阅了国外深水钻井作业实践和相关资料,并统计了全球最大的深水钻井承包商Transocean公司典型深水钻井船的防喷器组配置情况。在此基础上给出了不同水深时深水防喷器组的推荐配置,包括压力级别、配置方式、质量和高度等,可以作为深水钻井防喷器组配置的参考。     

水下阀门深水高压舱模拟试验研究

深水高压舱模拟试验是水下阀门的标志性试验,用于检测水下阀门在设计水深时的密封性能以及操作性能。本文通过对比国外标准,研究并推荐了一套试验方法,并对水下阀门样机用高压舱模拟试验进行了验证。     

定期检测可提高陆地防喷器组的可靠性

本文分析了陆地防喷器组的可靠性低于海洋水下防喷器组的原因,提出提高其可靠性的途径是加强对陆地防喷器组进行定期检测试验和维修保养以及认真贯彻执行API—16A规范。     

防喷器承压起下钻模拟试验装置研制

为了研究防喷器在井筒带压起下钻作业工况下的密封性能,研制了防喷器承压起下钻模拟试验装置。包括能够模拟35 MPa带压环境的井口系统和起下钻速度达到600 mm/s的起升装置。此试验装置可用于防喷器的性能试验和密封胶芯的可靠性研究。介绍了该试验装置的井口系统、液控系统、电控系统的设计原理。试验结果表明:该装置能够满足防喷器的承压起下钻试验要求。     

海洋500m水深水下立式采油树设计开发

水下采油树是海洋深水油气开发的关键装备。为了梳理和提炼水下采油树最新研究进展及成果,指导国内相关产品的设计开发,在分析国内外技术现状的基础上,介绍了500 m水深导向绳式水下立式采油树的总体结构、技术参数、控制系统、采油树本体、油管悬挂器和闸阀驱动器等关键部件的结构及工作原理,并阐述了该产品的加工和试验进展。分析认为:该水下立式采油树具有整体模块化设计、电液贯穿多通路集成化设计、闸阀驱动器失效安全型设计等技术特点,产品的设计开发打破了国外技术垄断,达到国际同类产品的主流技术水平。该产品的设计与开发可以为水下采油树的国产化研制提供借鉴和参考。     

深水防喷器组电磁阀设计

在海洋深水钻井作业中,深水电磁阀直接控制深水防喷器组的启动,是保证深水钻井作业安全可靠的关键设备。由于深水压力高,要求深水电磁阀具有良好的耐高压和密封性能。采用内嵌式设计方法设计了一种能在3 000 m以下深水高压环境下正常工作的深水电磁阀,并把深水电磁控制阀设计在主控阀内部,不直接与海水接触,解决了抗高压与密封等难题。此外,将深水电磁控制阀的铁心与阀心进行一体设计,提高了阀的响应速度。根据设计方案制作出深水防喷器组电磁阀并进行了初步试验验证,结果表明该电磁阀能够满足使用要求。     

深水地层测试又有新工具

美国贝克休斯公司设计了一种可用于隔水管的深水及超深水地层试验系统。作为试验管柱一部分的全管内密封潜油螺杆泵，采用变速驱动，安装在水下测试井口的上方。该装置是为水深1000～3000米、日产量70～140吨的油井研制的。     

联顶管柱控制系统

据《世界石油》报道,埃斯普罗国际集团公司引进了一种适应完井和各种采油修理作业的新型联顶管柱控制系统。该系统是专门为在3048m深水或超深水中应用而设计的,它与埃斯普罗国际集团公司的加强联顶管柱总成结合,为深水水下完井提供了一可靠性和完整性都很高的解决办法。该系统不但采用简单而直接的电动液     

国产水下多相流量计高压舱测试技术

模拟深水外压的高压舱试验是水下多相流量计出厂测试中的标志性试验,用于检测水下多相流量计在设计工作水深时的承压和密封性能。对我国首台水下多相流量计的原理和参数进行了介绍,对相关规范进行了分析,提出了一套适用于测量水下多相流量计承压和密封性的试验方法,即先进行3次15 min的外压加压-泄压循环,然后进行2 h的连续外压试验,最后进行1次设计压力下的静水压试验,保压过程允许的最大压降为测试压力的5%。测试结果显示该流量计密封性能良好,同时为国产水下油气工程装备的高压舱测试提供了参考。     

深水剪切闸板防喷器控制压力平衡装置研究

水下防喷器及控制系统是确保安全钻井的海洋井控装备,需要使用水下蓄能器提供压力控制液。随着工作水深的增加,水下蓄能器数量骤增。为了减少水下蓄能器的使用数量,设计了深水剪切闸板防喷器控制压力平衡装置。该装置通过海水静压平衡深水剪切闸板防喷器打开和关闭功能的控制压差,降低最小操作压力,提高水下蓄能器的容积率,进而减少水下蓄能器的使用数量,使额定压力21.0 MPa的水下防喷器控制系统能够完成高压剪切关井;在紧急情况可以使用海水关闭剪切闸板防喷器,确保钻井安全。通过计算1 500 m钻井平台水下剪切闸板防喷器加装控制压力平衡装置后,只需配备16个57 L水下蓄能器,水下蓄能器使用量减少为原控制系统的1/2,因此减小了水下防喷器控制系统的体积。该装置的应用可降低钻井装备的成本。