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。     

水下防喷器组控制系统深水模拟试验装置研制

防喷器组控制系统在深水环境的工作可靠性一直是海洋钻井业高度关注的问题。研制了用于水下防喷器组控制系统及其阀件功能测试和可靠性研究的深水模拟试验装置,包括模拟3 000m水深的大型高压舱,用于控制系统原理样机的深水模拟试验;模拟4 200m水深的小型高压舱,用于深水电磁阀和深水液压阀的深水功能试验和寿命试验。介绍了该试验装置的液控系统、电控系统、水下监控系统的设计原理。试验结果表明:该试验装置能够满足深水防喷器组控制系统的测试要求。     

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。     

井下套管阀研究及室内试验

随着欠平衡钻井技术的深入研究和推广应用,全过程欠平衡钻井技术已成为研究热点。除了常规的欠平衡装备外,全过程欠平衡钻井还需配备井下套管阀,为此,研制了一种双液控井下套管阀。为检验该阀的使用可靠性,进行了全面的室内试验和测试,试验内容包括压力密封能力,高压、有流动情况下阀板关闭的动作准确性,模拟现场阀板下憋压时打开阀板的作业程序,检测在各种密封压力时阀的微泄漏量。试验结果表明,该阀达到设计要求,能够满足全过程欠平衡作业的工艺要求。     

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。     

深水钻井防喷器选配关键因素分析

深水钻井防喷器组是保证海洋深水钻井安全的最关键设备。介绍了深水钻井防喷器组的基本配置方法,分析了防喷器组配置的关键因素,重点研究了闸板数量和类型、防喷器高度和压力等级、节流压井管线、蓄能器能力与辅助控制系统等。最后指出,应确保所有剪切闸板具有剪切特定钻杆及套管的能力,测试闸板和管子闸板不可混用,万能防喷器可考虑只采用1个;应确保ROV动作满足规范规定的响应时间要求,不推荐声纳辅助控制系统,应对新增辅助控制系统进行风险分析,以确保设计能兼容并能实现相应的功能;合适的防喷器配置有助于保证深水钻井安全,应该针对具体情况,制定统一的深水防喷器闸板和辅助控制系统配置标准规范。     

深水钻井隔水管关键技术研究进展

深水钻井隔水管系统是海洋油气勘探开发的关键设备,其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的安全与高效。总结了近年来深水钻井隔水管的几项关键技术研究进展,主要包括深水海底井口-隔水管-平台耦合动力学分析方法,深水钻井隔水管避台撤离分析技术、悬挂隔水管井间移位分析技术及平台漂移下隔水管脱离预警界限分析技术等3项特殊作业技术,以及隔水管电磁检测技术、隔水管监测技术及深水钻井隔水管完整性管理系统。深水钻井隔水管关键技术已在中国南海、西非等11口深水井的钻井隔水管设计中得到了良好应用,解决了现场技术难题,可为我国深水钻井隔水管的设计和作业提供更全面的技术支撑。     

DQ-9(5/8)型套管阀井下封井阀芯的研制

为满足全过程欠平衡钻井作业的需要,研制了DQ-9(5/8)型井下套管阀,其核心部件是封井阀芯。参考国际同类阀的各项技术优点,引用锥面密封理念,并采用三维CAD/CAE/CAM软件进行了优化设计。室内试验结果表明,该阀的各项性能参数能够满足全过程欠平衡钻井作业的要求。     

F18-21整体式防喷器组的研制

随着钻井、修井工艺对防喷器组总体高度、体积大小的要求越来越苛刻,为了更好地满足特殊钻井的需求,研制了F18-21整体式防喷器组。通过有限元分析,一次铸钢成型的防喷器壳体满足《井口装置和采油树设备规范》;通过各项性能试验,其壳体强度、液控油缸强度、环形胶芯密封性能、闸板胶芯密封性能、主通径都可以满足现场应用的需要。现场装配结果表明,该整体式防喷器组较常规防喷器组总体高度降低500 mm、总重量减轻600 kg、密封泄漏点减少2处,具有结构紧凑、性能可靠、省时省力的特点。     

闸板防喷器密封失效原因及对策分析

针对川渝东部地区高陡地质构造，碳酸盐岩地层，高压、高产、高含硫天然气井特点， 在钻井工程中，一旦发生溢流，要求尽快关井，及时组织二级井控，重建井内压力平衡。闸板防喷器关井速度快、耐高压，是二级井控最重要的设备。文章总结了闸板防喷器使用多年以来，在试验和现场使用中出现过的密封失效问题。通过对闸板防喷器密封失效实例分析判断，根据现场的实践经验，找出了引起密封失效的基本原因，提出了解决办法和对策，以期引起从事防喷器设计、生产、管理、使用人员的高度重视。通过各个环节的把关，消除闸板防喷器密封失效的不利因素，保证闸板防喷器使用安全可靠。     

安全钻井钻柱内防喷系统止回阀工作机理及失效分析

钻柱内防喷系统止回阀以反应迅捷及可靠的封堵能力,在防井涌、井喷中起到举足轻重的作用,是安全钻井的重要保证。但止回阀在正常钻井过程中处于常开启状态而长时间遭受高压钻井液的冲蚀,极易导致止回阀密封失效或过早报废,存在安全隐患。针对其使用寿命短、耐蚀性差、水力特性不清楚、研究资料奇缺等亟需解决的关键问题,通过把流体力学影响因素与冲刷腐蚀磨损理论有机地结合起来,借助实验建立磨砺性腐蚀介质——钻井液的模型,利用CFD技术确定影响冲刷腐蚀磨损的流体力学参数,分析典型钻柱止回阀的工作机理,实现止回阀结构的优化;并选择性地对止回阀进行冲刷腐蚀磨损试验,筛选出阀体、阀座材料及主要耐磨件的强化处理方法。通过井下工作情况模拟实验与计算机仿真分析,找出井喷条件下钻柱内防喷系统止回阀的失效机理,寻求流体力学参数、介质性质、材料因素等对止回阀性能的影响关系,继而建立一种新的钻柱止回阀设计方法或准则,以推进我国钻柱止回阀研制的技术进步。     

深水高温钻井液体系研究

深水高温高压井作业面临气体水合物、高温、井漏等诸多问题,严重影响深水油气资源开发作业安全。为此室内构建和评价了一套深水高温高压钻井液体系,通过引入抗高温抗盐聚合物改善保障高温性能,通过引入纳微米封堵材料提高井壁封堵稳定性,通过使用水合物抑制剂来预防水合物的生成。该体系经评价抗高温达200℃、封堵承压性能好、模拟地层条件下无水合物生成,为海上深水高温高压井作业提供了钻井液技术支持。     

控压钻井节流阀阀芯轮廓曲线设计

控压钻井节流阀是钻井系统中控制压力的关键部件,控制系统通过一定策略来改变阀的开度从而快速、精确地控制井口压力,要求节流阀开度和阀两端压降呈近似线性关系。根据节流阀流量、压差与过流面积的数学关系,采用曲线包络的数学方法建立了控压钻井节流阀阀芯轮廓线的数学模型,绘制出开度-压降呈线性关系的阀芯轮廓曲线,并通过计算各个开度下的过流面积和压降对所建模型进行了验证。该数学模型可针对不同工况下的MPD节流阀设计提供理论依据,具有一定的工程实际意义。     

深水井控工艺技术探讨

海洋深水钻井中的井控,面临着海底低温、气体水合物、地层孔隙压力和破裂压力之间的安全窗口比较窄、井控余量比较小、压井/阻流管线较长导致循环压耗较大、深水地层比较脆弱等诸多挑战。针对深水井控中面临的难点,调研了深水钻井中井控设备的要求与配置,详细介绍了深水钻井中早期监测溢流的方法、深水井控的关井方式及压井方法、深水压井后防喷器"圈闭气"与隔水管气的处理,以及在深水钻井中预防水合物形成的措施,以保证深水钻井的施工安全。      

Introduction of CMCD in Deepwater

Overview of CMCD CMCD here refers to the one of Manage Pressure Drilling (MPD). Application of CMCD in deepwater is closely related with the development of marine riser and subsea BOE LRRS includes high pressure marine riser,split BOP and mud-lift pump. CMCD can achieve the control of bottom hole pressure efficiently through LRRS.CMCD. with LRRS has some distinguished advantages in deepwater drilling such as reduction of platform load,precise control of bottom hole pressure and simplification of casing program, etc.     

环形防喷器设计的几个要点分析

环形防喷器是井口防喷控制装置的重要组成部件之一。它可在需要时封闭各种形状的钻具,并可在井内无钻具的情况下全封井口。由于环形防喷器对于封闭井口有重要的作用,因此它的设计必须达到规定的要求。在设计过程中,活塞行程的确定、活塞与本体间的行程配合、活塞与本体间的密封等都是必须重视的问题。此外,还根据胶芯铁芯在运动过程中形状不变的特性提出了一种计算活塞行程的方法,让环形防喷器胶芯设计合理,能实现全封井口的功能。