深海石油钻采技术

中国能源消耗剧增,供给不足,深海勘探开发势在必行。介绍了国外海上钻井技术的发展概况,提出了国内深海 钻采面临的各种困难;概括了半潜式钻采平台、深水钻井船、浮式生产储油卸油装置、张力腿平台、深吃水柱筒式平台5 种深海钻采平台的特点,并对国内选取平台提出了一些建议;总结了4 种深海开发模式,根据国内实际海洋开发环境建议选用 “FDPP+WHXT+ FPSO/FSO”模式比较合理;最后展望了深海钻采技术的发展趋势——大型化,先进化,联合化,可燃冰也将成 为新的关注热点。学习国外先进技术和走自主开发的路线是国内深海石油钻采技术发展的必然选择。     

浮力块对隔水管固有频率的影响研究

为了避免钻井隔水管在深海环境中出现涡激振动现象,利用ANSYS软件,针对带浮力块和不带浮力块的隔水管系统进行了模态分析。定量研究了浮力块密度、长度及不同布置位置对隔水管固有频率的影响。研究结果表明,布置浮力块后隔水管的各阶固有频率都会相应增大;当隔水管布置浮力块的长度与起始位置相同时,随着浮力块密度的增大,隔水管的各阶固有频率值相应减小;当布置浮力块的密度与长度相同,且布置浮力块的位置靠近隔水管的下端时,隔水管的各阶固有频率越小;当布置浮力块的密度与起始布置位置相同时,隔水管的各阶固有频率会随着布置浮力块长度的增大而增大。得到的结论对涡激响应的研究具有重大意义。     

深水钻井隔水管浮力块配置方法研究

给出了合理配置隔水管浮力块的基本原则和主要流程;以深水钻井隔水管硬悬挂模式为例,对隔水管的轴向运动性能进行了分析,确定了悬挂状态下隔水管的动态张力,在此基础上给出了确定合理浮力系数的方法,并通过实例进行了计算与分析.本文提出的浮力块配置方法及相关研究结论可供工程应用参考.     

海洋钻井隔水管浮力块配置方法

浮力块是钻井隔水管系统的重要部件,能改善钻井隔水管的性能。但是如何配置浮力块,对隔水管张力器的张力、钻井隔水管在海洋深水条件下的应用等都有很大影响。目前国内外对于钻井隔水管浮力块配置方法的研究较少,因此,进一步研究其配置方法很有必要。首先,介绍了目前国内外海洋钻井隔水管浮力块配置的基本经验;然后,以我国南海某海域500 m水深为例,采用ABAQUS有限元软件,讨论了海洋钻井隔水管浮力块的配置方法,拟定了5种浮力块配置方案,并对其进行了详细的计算分析。结果表明:拟定的方案2和方案3为较优方案;与波浪力相比,海流力对隔水管动力学响应特性的影响更大;浮力块安装位置不同,对隔水管横向变形、等效应力、弯矩和底部柔性接头转角等力学响应的影响很大。建议:在适当位置配置厚壁隔水管以降低其局部等效应力;浮力块的安装位置应避开海流流速最大位置;研制钻井隔水管分析系统软件,实现多个有限元软件的联合调用,以提高分析效率和准确性。      

深海水域钻井隔水管力学特性分析

由于深海水域的环境条件比较恶劣,钻井隔水管的受力状况比较复杂,只有通过分析深海水域钻井隔水管力学特性,才能准确判断其强度和稳定性。利用有限元分析方法建立了海浪、海流等复杂海况作用下深水隔水管受力分析计算模型。在力学模型建立过程中,对海浪、海流作用方式进行了简化处理,并考虑了各种工况条件下隔水管受力状态,提出了波浪有效作用深度的确定方法,得出了波浪载荷的有效作用深度与波高、周期都有一定的关系,波高越大,周期越小,作用深度就较深,反之亦然。同时,利用ANSYS软件,分析了不同载荷作用方式下隔水管在不同水深处的应力及变形变化规律,为深水环境条件下隔水管柱强度设计提供了科学依据。     

考虑钻柱作用的深海隔水管柱力学分析

隔水管作为海洋石油钻井的重要设备,其安全使用直接关系到整个钻井作业的顺利完成,甚至关系到钻井平台的安全。目前关于隔水管的研究主要集中在海洋环境载荷及钻井平台漂移影响下的隔水管柱力学分析,对于隔水管内部钻柱这一影响因素研究较少,这给计算结果带来了较大误差。考虑起钻过程中钻柱侧向力、轴向摩阻对隔水管横向位移、弯矩的影响,建立了深水钻井时隔水管柱力学模型,用数值差分法进行求解。研究结果表明:考虑钻柱影响下隔水管横向变形影响幅度增加7.9%。靠近水面的位置,隔水管所受弯曲载荷最大。该模型为海洋隔水管设计、安全使用、以及深水钻井井口安全等提供理论分析方法。     

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。     

基于动载补偿的隔水管柔性悬挂设计

为解决钻井平台避台作业时悬挂隔水管的安全性问题,针对现用的软悬挂与硬悬挂技术各自的局限性并结合二者优势,提出一种设有动载主动补偿功能的新型柔性隔水管悬挂系统方案。在传统的硬悬挂装置的基础上设置运动补偿液压缸和增程系统,利用有限补偿行程最大程度降低隔水管动载;提出位移比例补偿法和加速度削峰法两种补偿方案,并开展了适应性对比研究;建立Simulink仿真模型,进行系统仿真分析。计算分析表明,提出的隔水管柔性悬挂系统方案具有良好的动载补偿功能,其中加速度削峰法优于位移比例补偿法。     

钻井隔水管张紧系统

隔水管张紧器是近海钻井作业的重要部件,但过去为钢丝绳总成式结构,最大张紧力受到钢丝绳和滑轮直径限制,其钢丝绳维修强度大,钢丝绳切割和倒绳时移放很困难,尤其是大直径钢丝绳。美国液举(Hydralift)公司开发出一种新型钻井隔水管张紧系统(DRTS),与旧式结构相比较,具有操作维修费用低,可直接控制隔水管及重绕作业,台面空间大,重心垂直位置低等诸多优点。     

浮力块对深水钻井隔水管安装过程性能的影响

建立了带浮力块深水钻井隔水管安装过程力学分析模型,采用ABAQUS有限元软件对带浮力块的深水钻井隔水管在安装过程中的静态力学性能进行分析,研究了浮力块配置方案、浮力系数、浮力块长度和浮力块外径对隔水管横向变形及应力的影响。研究结果表明,深水钻井隔水管安装过程中危险截面始终位于隔水管与浮式钻井设备连接处;浮力块与隔水管裸单根宜采取交错布置的方案;隔水管安装过程中产生的横向变形与危险截面处的应力均随浮力系数、浮力块长度与浮力块外径的增大而增大;超过一定水深后隔水管Mises等效应力随水深增加呈线性减小。     

隔水管阻力系数的实验与研究

正确选定海水的阻力系数C_D,是计算隔水管承受海流力F_c和波浪阻力F_D的前提。本文介绍了在实验室模拟测定C_D值的实验方法、装置和对实验结果的分析。归纳出不同外径隔水管其外表面粗糙度不一的情况下,C_D与雷诺数Re的关系;最后提出影响C_在D的因素及对南海海域C_D值的具体选定建议。     

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。     

石油钻采设备的防腐工艺研究

腐蚀是自然界较为常见的一种现象，而工作于油田的石油钻采设备由于长期处于复杂而且恶劣的工作环境，遭受着严重的腐蚀，现文从石油钻采设备的工作环境、工作原理入手，对其遭受的腐蚀原因进行了分析研究，针对设备的共性和不同，对不同的设备总结了各自有效的防腐工艺 。该防腐工艺通过南阳石油机械厂厂内试验及现场应用，取得了很好的效果。     

钻井隔水管柔性悬挂系统试验装置设计及仿真研究

半潜式钻井平台隔水管在防台过程中采用硬悬挂和软悬挂均不能完全满足恶劣环境下平台安全撤离要求.根据硬悬挂和软悬挂特点,提出了隔水管柔性悬挂方案,并根据相似原理设计了隔水管柔性悬挂系统试验装置,该试验装置主要包括升沉模拟系统、运动补偿系统和负载等3部分.采用限压补偿法,利用SimulationX软件对隔水管柔性悬挂系统试验...     

深水钻井隔水管张紧系统反冲控制仿真研究

隔水管张紧系统能够克服浮式平台/船升沉运动对隔水管的影响,为隔水管提供近于恒定的顶部张紧力,因此隔水管系统中存储大量能量。在隔水管底部总成与水下防喷器紧急脱离时,能量释放会产生反冲,若反冲得不到有效控制,会导致隔水管与平台碰撞或隔水管丢失等严重事故。为研究隔水管反冲的动态过程并验证反冲控制系统设计的合理性,对3658 m水深隔水管张紧系统搭建了仿真模型,针对紧急脱离工况进行模拟,设计了反冲控制算法。通过仿真得到张紧液缸运动曲线以及防反冲阀主阀的流量曲线。研究结果表明:在紧急脱离工况下,PLC以预编程模式控制防反冲阀主阀的节流速度,使系统在行程末端达到稳定状态;主阀开度控制曲线是隔水管反冲控制的主要影响因素,优化主阀开度曲线可优化反冲相应过程。研究结果对于深水钻井隔水管张紧系统的现场安全应用具有一定的指导作用。     

无隔水管钻井泥浆举升系统参数计算

为解决深水钻井过程中遇到的难题,无隔水管钻井技术（RMR）使用单梯度泥浆,但通过将海底泵的入口压力减小到接近海水静液压力来模仿双梯度,系统在钻井过程中不再采用隔水管,岩屑和钻井液经一条小直径回流管线返回钻井平台。根据无隔水管钻井泥浆举升系统的参数要求和两相流理论,确定了举升系统的参数计算方法,对500 m 水深举升系统参数进行计算和研究,分析了岩屑参数对举升系统参数的影响,得出颗粒的尺寸、体积分数是举升系统水力设计需要考虑的关键参数。研究结果为无隔水管钻井泥浆举升设备的设计提供了理论依据。     

石油钻采设备高低温性能检测系统及其应用

石油行业中的井控装备及井口装置等承压设备, 包括防喷器、 节流压井管汇、 采油气井口等产品均应进行介质高温、 环境低温检测, 检测其在高温低温状态下的性能, 以确保这些设备在使用过程中具有良好的可靠性和安全性。在介质高温和环境低温的状态下, 极易造成井控装备及井口装置中的金属及非金属密封件失效或产生物理形变, 在石油钻井或采油气过程中达不到预期功效, 造成严重的安全事故。通过本系统的检测, 确保了石油井控装备及井口装置的安全使用, 为生产厂家在产品设计、 选材和装配等方面提供了重要依据。     

石油钻采装备发展的系统分析

<正> 系统分析是四十年代末从运筹学派生出来的一门实用学科。近年来,它已广泛渗入自然科学和社会科学的许多学科领域,作为重大决策的工具。本文试图采用系统分析的基本概念和原則,总结经验教训,探讨提高经济效益和促进石油钻采装备加快发展的途径。     

隔水管挠性接头弯曲循环试验研究

为了验证隔水管挠性接头的弯曲疲劳寿命、耐磨性能和密封性能,对其弯曲循环性能开展了试验研究,并研制了挠性接头弯曲循环试验装置。该装置主要由试验架、循环偏摆系统和静水压系统组成。试验时将隔水管挠性接头安装于试验架内,由循环偏摆系统驱动挠性元件总成循环弯曲,并检测循环次数,静水压试验系统向隔水管挠性接头内腔注水、加压,模拟隔水管系统向隔水管挠性接头施加轴向拉力,并检测其密封性能。顺利完成了隔水管挠性接头在同一挠曲平面内±5°范围内100 000次弯曲循环试验及静水压密封试验。试验结果表明:隔水管挠性接头的弯曲疲劳性能、耐磨性能和密封性能均达到设计要求;试验装置功能齐全、性能可靠,满足了隔水管挠性接头的弯曲循环试验要求。