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。     

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。     

南海深水钻井隔水管设计与作业技术

深水钻井隔水管设计与作业技术是深水钻井最重要的考虑内容之一。为此,针对我国南海深水油气钻井作业的迫切需要,考虑了平台与装备的实际条件,开展了深水钻井隔水管设计与作业技术研究,具体包括隔水管系统配置、排列设计和张紧力、钻井作业窗口、下放/回收作业窗口和悬挂作业窗口等。结果认为,排列设计就要确定隔水管具体的下放列表供现场司钻使用,而张紧力的确定既要满足API规范关于最小张紧力的要求,同时也应更适合于现场作业。算例所用基础数据依托南海某深水钻井平台,依据某井位具体的水深和环境条件,最后给出了隔水管设计与作业技术的具体应用情况,设计方案与作业参数已在南海深水钻井实践中得到成功应用。相关结论可为深水钻井隔水管设计与作业提供参考。     

深水钻井作业对人员的素质要求

深水油气开发是世界获取油气资源的必由之路。本文从深水钻井作业特点入手,结合深水作业队伍的配置,说明了半潜式作业经验、深水钻井作业知识、统筹安排工作、多文化适应能力、语言沟通能力、认真负责的工作态度和实事求是、一丝不苟的工作作风等素质在深水作业中的重要性,为深水钻井人员的选拔和培养提供了借鉴。     

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。     

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,Ａ Ｇ Ｒ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。     

深水半潜式钻井平台钻机选型

深水钻机是半潜式钻井平台关键设备,如何选择,配置深水钻机系统是设计与建造我国第六代半潜式钻井平台首要问题.从深水钻机并行和离线操作能力与配置、作业效率、可变载荷及专利影响等方面论证了深水海洋钻机模式选型问题.常规深水海洋钻机、离线钻机和双井架钻机结构特点、应用情况以及离线操作配置分析表明,离线作业配置越完整全面,作业效率提升越大.以甘特图和深水钻井实例详细分解、探讨双井架钻机作业机理,即在工序之间进行并行作业和工序内进行离线作业.对比分析3种深水海洋钻机钻单井、钻多井及完井作业效率,发现双井架钻机相对离线钻机和常规钻机可大幅度提高作业效率,但双井架钻机系统质量增加,且受专利影响,成本增加.采用增量净现值模型综合各种影响因素分析表明:双井架钻机总体优干离线钻机.图7表5参17     

深水无隔水管泥浆举升钻井系统配置及安装流程

在对深水无隔水管泥浆举升钻井系统关键设备和水力学计算结果分析的基础上,提出了水深500m和1 500m情况下的无隔水管泥浆举升系统配置方案。针对不同水深情况,给出系统布放方案选择的原则,提出舷侧布放和月池布放2种方案,并对不同布放方案的优缺点进行分析。结合目前无隔水管泥浆举升钻井工艺应用情况,对不同水深情况下系统安装的平台准备和水下设备下入流程进行分析。通过对无隔水管泥浆举升钻井系统与现有海洋装备的匹配及其配置与安装流程制定的研究,对于经济有效地达到钻井目标具有重要指导意义。     

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。      

南海深水钻井井涌余量主控因素分析

深水钻井中,由于深水段的影响,上覆岩层压力低,钻井液密度窗口窄,对井涌余量的预测精度提出了更高的要求。井涌余量受井涌强度、套管鞋承压能力、侵入流体性质等多种因素影响,其应满足在最危险工况下能进行安全压井的要求。针对南海深水井进行计算分析,得到不同因素对井涌余量的影响规律,提出深水钻井井涌余量分析应注意的问题,为深水钻井设计和现场作业提供了参考依据。研究结果表明,深水钻井中,需充分考虑不同因素对井涌余量的影响,尤其是窄密度窗口下,其计算精度将影响井身结构和套管下深。     

南海深水钻井井控技术难点及应对措施

深水钻井井控存在着海床不稳定、地层破裂压力低、地层压力窗口窄、以及存在浅层气、浅层水流、气体水合物和海底低温等诸多问题。在对国内外深水井控技术充分调研的基础上,针对南海深水钻井井控特点和难点,结合近年南海深水钻井设计和作业实践经验,详细分析了深水钻井井控存在的地层压力窗口窄、溢流监测困难、压井难度大和压井作业时间长、井控设备复杂、存在水合物风险等问题,研究提出了有针对性的解决方案,并以南海深水井为例介绍了深水井控的具体措施。     

深水钻井喷射下导管模拟试验装置的研制

深水钻井下喷射导管的钻井参数与陆地及浅水钻井存在较大不同.为了模拟喷射下导管过程,为深水钻井喷射下导管作业参数计算提供试验数据,根据深水喷射下导管的特点,以其工具及组合形式为基础,结合土力学基础理论,研制了深水钻井喷射下导管模拟试验装置.该装置主要由土箱、管柱系统、起吊系统、循环系统、加载系统和测量系统组成,可以模拟喷射下导管全过程,通过改变模拟试验中的喷射参数和岩土性质,并对导管的下入速率、承载能力(横向应变、竖向应变及承载能力)进行测量,进而可以研究深水钻井导管喷射作业过程当中,不同岩土性质条件下的喷射参数与导管下入速度和承载能力之间的相互关系和影响规律,建立导管作业参数优化设计方法,为深水油气钻探中导管喷射下入的优化设计提供参考.      

水基钻井液低温流变特性研究

深水钻井是中国石油近期和未来发展的必然趋势。温度对钻井液流变性能影响显著,深水低温给钻井液流变性调控带来了巨大挑战。分析了国外深水低温对钻井液流变性影响规律研究现状,利用自行研制的深水低温钻井液基本性能测试模拟实验装置和FANNIX77流变仪,研究了温度和压力对不同水基钻井液体系黏度和动切力的影响。结果表明,温度对不同钻井液体系的黏度影响规律基本相同,即随温度降低黏度增大,从高温到室温钻井液黏度增加比较缓慢,而从室温开始随温度降低黏度迅速升高;温度对含固相钻井液和无固相钻井液体系动切力的影响规律不同,无固相钻井液体系的动切力随温度降低而降低,而含固相钻井液动切力则随温度降低而增加;压力对水基钻井液体系黏度、动切力影响不大。研究结果为我国深水钻井实践提供了室内研究基础。     

用于评价深水条件下钻井液流变特性的FannIX77全自动流变仪

通过对深水钻井过程中钻井液面临的挑战和现有钻井液流变仪的分析,指出目前钻井液流变性测试仪器对评价深水性能存在的不足,重点介绍了用于评价深水条件下钻井液流变特性的新仪器——FannIX77全自动钻井液流变仪,详细阐述了该仪器的结构原理、组成、特点、技术指标及操作模式等。该仪器模拟温度范围在-10℃~316℃之间、最高压力可达30000psi,不仅适用于高温高压井的评价测定,尤其对深水作业时钻井液性能的评价更显示其独有的优势。文章以比重为1.2SG的水基钻井液和合成基钻井液体系为研究对象,介绍了该流变仪在深水钻井液流变实验中的应用。     

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。     

深水井气侵在不同类型钻井液中运动特征

深水井钻井液密度窗口一般小于0.06 g/cm3,压井过程中容易压漏地层,研究气体在不同钻井液类型中的运动规律有利于正确及时处理井控。通过对多相流的理论研究和计算,采用2 口井的钻井液和实钻数据,结合Drillbench 软件进行校核,得出了气体在不同钻井液类型中的运动特性;通过研究得出,天然气在水基钻井液中内部表现为气体滑脱和膨胀,长时间的关井会导致压破上层套管鞋;而在油基或者合成基钻井液中,则表现为气体溶解进其中,气体达到泡点压力后再次脱出;而在溢流发现难度上,水基钻井液相对容易发现,而油基钻井液由于气体溶解到钻井液内,溢流不易被发现。研究结果为深水井设计和现场安全处理井控事件奠定理论基础。