新型国产隔水导管穿刺鞋研发及应用

针对隔水导管穿刺鞋打桩作业中出现的溜桩、破岩能力差等问题,研发了一种新型国产隔水导管穿刺鞋,采用圆柱形管体防止歪桩,管体外部焊接加强筋提高强度,底部有线形结构合金齿用以破裂坚硬岩层。ANSYS数值模拟分析表明,新型国产隔水导管穿刺鞋具有较好的贯入能力、抗压能力及抗外挤能力,其性能指标具有较大的安全余量,可满足现场应用要求。新型国产隔水导管穿刺鞋已在南海西部某区块16口井的隔水导管打桩作业中取得成功应用,与周边油田打桩作业相比平均每锤进尺提高约28%,作业效率提高约15%,具有良好的应用效果和可推广价值。     

北部湾盆地大尺寸隔水导管开窗再利用技术研究与应用

北部湾地区部分隔水导管桩管鞋发生变形,报废井槽在常规钻井工艺下无法利用。从隔水导管、桩土承载力、窗口强度等方面论证了隔水导管开窗可行性,分析隔水导管不同开窗点深度对桩土承载力的影响,建立隔水导管开窗口有限元分析力学模型,计算开窗后隔水导管轴向抗压、抗弯强度,分析了隔水导管不同开窗点深度、桩管偏斜对井口临界载荷的影响规律。结果表明,隔水导管开窗口处允许的轴向力随弯矩的增大呈线性关系降低,开窗处强度是决定井口允许载荷的主要因素;开窗点越靠近泥线,井口允许载荷越小;桩管下部偏斜将增加开窗口处的弯矩,降低井口允许载荷;当开窗点深度超过泥线 ２０ｍ后,开窗点深度、桩管偏斜对井口允许载荷影响较小。在南海西部首次实现大尺寸隔水导管开窗侧钻工艺,有效利用报废井槽,对后续报废槽口再利用具有借鉴意义。     

北部湾盆地大尺寸隔水导管开窗再利用技术

北部湾地区部分隔水导管桩管鞋发生变形,报废井槽在常规钻井工艺下无法利用。从隔水导管、桩土承载力、窗口强度等方面论证了隔水导管开窗可行性,分析隔水导管不同开窗点深度对桩土承载力的影响,建立隔水导管开窗口有限元分析力学模型,计算开窗后隔水导管轴向抗压、抗弯强度,分析了隔水导管不同开窗点深度、桩管偏斜对井口临界载荷的影响规律。结果表明,隔水导管开窗口处允许的轴向力随弯矩的增大呈线性关系降低,开窗处强度是决定井口允许载荷的主要因素;开窗点越靠近泥线,井口允许载荷越小;桩管下部偏斜将增加开窗口处的弯矩,降低井口允许载荷;当开窗点深度超过泥线20 m后,开窗点深度、桩管偏斜对井口允许载荷影响较小。在南海西部首次实现大尺寸隔水导管开窗侧钻工艺,有效利用报废井槽,对后续报废槽口再利用具有借鉴意义。     

一种隔水管-导管顶张力优选方法

随着深水勘探向超深水发展,海洋的环境越发恶劣,隔水管-导管系统易发生屈曲和交变应力疲劳等稳定性问题。鉴于此,建立了考虑钻井液上返条件下的隔水管-井口-导管的整体有效轴向力方程,对系统轴向力进行精确计算;并将陆地钻井的中性点概念引入海洋钻井,保证隔水管-导管系统的中性点落在BOP上,然后综合考虑张力设备能力和立管强度等因素对顶张力进行优选。该方法分析了钻井液密度与返速对轴向力分布的影响,提升了系统有效轴向力的计算精度,能够优选出符合实际工况的顶张力值,保证了隔水管-导管系统的稳定。研究结果可为工程实际应用提供参考。     

浅海井口抗冰装置有限元法分析

对辽东湾浅海单井井口保护装置采用Φ762mm隔水导管直接抗冰的可行性进行研究；采用多种三维混合单元建立了一典型井口装置的有限元计算模型。该模型利用有限差分原理真实地反映了地层对结构的约束。计算结果表明，在辽东湾浅海60cm单层平整冰的作用下，结构的位移和应力都在许可范围之内，隔水导管内加固的水泥层对增加结构强度具有不可忽视的作用。计算结果和现场4a多的应用表明，用增厚的隔水导管直接抗冰是可行的。     

南海西部乌石海域■508 mm隔水导管简易井口稳定性研究

南海西部海域常规探井简易水上井口前期普遍采用■762 mm×25.4 mm大尺寸隔水导管,作业成本较高。从隔水导管桩土承载力、海底土浅层破裂压力、极端海况下隔水导管强度等方面分析■508 mm×25.4 mm隔水导管稳定性。结果表明:隔水导管最小入泥深度为45 m时,能满足井口承载1 000 kN要求;极端海况下隔水导管能满足强度要求,在水面及泥线下2 m附近出现最大弯矩与应力,泥线以下10 m后应力较小。现场应用表明,乌石海域采用■508 mm隔水导管可实现后续安全钻井作业,相比■762 mm大尺寸隔水导管方案,可降低作业工期与费用。     

南海西部乌石海域ø508 mm隔水导管简易井口稳定性研究

南海西部海域常规探井简易水上井口前期普遍采用ø762 mm×25.4 mm大尺寸隔水导管,作业成本较高。从隔水导管桩土承载力、海底土浅层破裂压力、极端海况下隔水导管强度等方面分析ø508 mm×25.4 mm隔水导管稳定性。结果表明:隔水导管最小入泥深度为45 m时,能满足井口承载1 000 kN要求; 极端海况下隔水导管能满足强度要求,在水面及泥线下2 m附近出现最大弯矩与应力,泥线以下10 m后应力较小。现场应用表明,乌石海域采用ø508 mm隔水导管可实现后续安全钻井作业,相比ø762 mm大尺寸隔水导管方案,可降低作业工期与费用。     

24″隔水导管涡激效应分析及尺寸优化

为了更精确地评价隔水导管涡激效应,简化了隔水导管受力模型,并建立计算方法,结合现场工况对24in隔水导管进行了理论分析,综合静力与波流涡激振动分析结果,在满足海况条件的基础上,如果以50年为开发周期的油田,24in壁厚1in隔水导管在强度方面可以满足要求对现场作业,对井口稳定性分析具有一定的指导意义。     

渤海油田探井隔水导管整体力学特性分析

在海洋探井钻井过程中,隔水导管的强度及稳定性对于安全钻完井作业具有重要意义。文中介绍了渤海油田常规的探井井口结构,研究了海风、海浪、海流及海冰作用对钻井隔水导管强度及稳定性的影响,建立了探井钻井隔水导管的受力分析模型。应用通用有限元软件ANSYS建立了钻井隔水导管有限元计算模型,并且对钻井隔水导管及组合管柱结构进行了强度和稳定性校核。以渤海油田某探井为例。对25a-遇海洋环境条件下钻井隔水导管的强度及稳定性进行了计算与分析,研究成果能够为该地区今后的探井钻井作业提供科学依据和技术指导,从而保证海上钻完井施工作业的安全。     

涠洲12-1B油田隔水导管入泥深度分析

涠洲12-1B油田在钻井过程中井下情况比较复杂,钻井作业施工时间长,这对钻井隔水导管的稳定性提出了更高的要求。文中根据该油田海底土的工程地质条件,结合海上钻井隔水导管现场施工过程中不同的工况要求,利用隔水导管极限承载力分析方法,计算得出合理的隔水导管最小入泥深度。现场应用表明,计算结果与实际施工情况比较吻合,应用效果良好。     

风浪流作用下隔水导管强度及安全性计算

隔水导管的强度及安全性对于海上钻完井作业安全至关重要。将隔水导管下部入泥端简化为固支,上部约束简化为铰支,对隔水导管的轴向载荷和横向载荷进行了分析,研究了风、浪、流作用对隔水导管强度及安全性的影响。以渤海渤中34油田为例,对30年一遇海洋环境条件下该油田隔水导管的强度及安全性进行了计算与分析,其结果对于该地区海上工程设计和钻完井作业具有一定的指导意义。     

探井隔水导管在台风期间力学影响研究

针对探井延长测试周期长,隔水导管在作业时出现旋转和偏移等问题,探究隔水导管在环境载荷作用下的真实受力。以中国海上某探井为现场试验场地,进行台风期间的隔水导管应变采集试验,明确了不同环境载荷条件和不同顶张力对隔水导管应变大小的关系。结果表明,隔水导管应变随着环境载荷增加而增加,且增加的幅度越来越大。在不考虑管柱内外压情况下,隔水导管应变与理论计算结果,精度达到98%; 隔水导管应变随着顶张力的增大而减小,在遭遇台风的极限工况下,应适当增加张力器上提力,减少隔水导管受力和横向偏移。隔水导管实际受力与理论计算结果较为吻合,可为海上探井作业提供技术支撑。     

隔水导管相碰后钻井绕障技术

在海洋导管架上利用丛式井组开发海洋油气田时,隔水导管常以锤入方式下至泥面以下。在进行隔水导管作业过程中经常发生偏斜现象,严重时甚至与邻井隔水导管相碰,影响后续作业甚至会导致相应井槽报废。东海某平台井槽B10井在锤入φ609.6 mm隔水导管时与邻井隔水导管相碰,一开φ444.5 mm钻头钻至导管鞋处遇阻无法继续钻进。此文以该井为例介绍了隔水导管相碰后的钻井绕障技术。     

较深水导管架隔水套管悬挂平台的研制及工程应用

由于受到导管架平台顶水平层强度、作业水深、吊高、隔水套管强度、自由站立等因素的限制,东方1-1WHPF导管架首节隔水套管不能直接入泥,需悬挂在导管架上进行首节和第二节隔水套管的组对焊接工作,而导管架顶水平层强度不足,使得海上工程进度受阻,因此需根据其结构特点设计隔水套管悬挂平台,以提高导管架顶水平层强度。通过对东方1-1项目WHPF导管架隔水套管的力学分析及根据导管架EL.+7.5 m水平层强度及结构特点,设计了安装在导管架平台上的隔水套管悬挂平台,并利用ANSYS软件对其进行三维建模,分别对预挂2、3、4根φ762 mm(4节)隔水套管的悬挂平台进行结构强度分析,确定了合理的设计、安装、使用方案。工程应用表明,导管架平台安装了隔水套管悬挂平台后,解决了平台水平层悬挂强度不足的问题,悬挂的隔水套管数量增加到了4根,明显地提高了隔水套管安装作业效率,节约了船天数。     

海上延长测试过程钻井隔水导管力学特性

延长测试作业已成为海上油田获取产能参数、准确评价油气藏的重要手段。由于延长测试作业周期长且会遭遇恶劣海况,隔水导管稳定性是保证作业安全的关键因素。针对恶劣海况下隔水导管稳定性问题,从延长测试井井身结构特点入手,分析了延长测试过程中隔水导管受力特点,建立了隔水导管力学模型,得到在极限载荷条件下最大等效应力出现在水面附件,此位置的隔水导管是延长测试作业管柱危险点。结合东海海况条件和该井地质条件,设计了延长测试井隔水导管几何参数,利用有限元模拟软件ANSYS建立了延长测试过程隔水导管力学模型,并对模型施加环境载荷及约束,计算了导管力学特性,与现场测量值进行对比验证了所建立模型的可靠性。     

涠洲某油田隔水导管腐蚀检测及强度评估技术研究

海上固定式导管架结构生产平台隔水导管位于海水飞溅区和潮差段的部分由于常年受到海水冲刷、温度及应力变化等作用，普遍出现锈蚀、孔洞或裂缝变形等损害，结构和强度受到损坏。根据涠洲某油田隔水导管的实际情况制定了腐蚀检测方案，并建模对其结构强度及使用寿命进行了模拟核算和评估，研究表明该平台隔水导管普遍存在麻坑腐蚀及孔洞腐蚀现象，该方法对海上油气田开发平台的隔水导管检测和再利用具有很好的参考价值。     

较深水导管架隔水套管安装方案优化及提效技术

与浅水相比,较深水导管架隔水套管的安装具有翻身强度限制、分节数量多、悬挂于导管架井口区、井口区强度要求较高、海上施工效率低及建设成本高等特点。以东方气田某导管架平台为例,阐述较深水导管架隔水套管分节方案优化方法,创造性地提出超长隔水套管的分节方案,开发超长隔水套管双起重机合抬起桩设计,采用数值分析和三维模拟对结构强度和干涉状态进行分析,给出超长隔水套管的安装方案设计。技术成果在工程项目中得到实际应用,效果良好,对浅水及较深水类似项目具有一定的借鉴意义。     

打桩作业隔水导管接头的设计与现场工况校核

针对150m水深范围内隔水导管打桩作业问题,设计了一种具有自主知识产权的隔水导管接头,指标达到了APISpec16RD级要求。利用ANSYS的数值模拟对接头进行力学校核优化,通过分析得知接头现场工况模拟中其力学指标均满足设计要求,应力集中区域未超过材质屈服强度。打桩作业隔水导管接头的设计与开发,对于完善海油具有自主知识产权的石油管产品序列,降低作业成本具有一定的价值和意义。     

基于有限元的浅冷海隔水导管强度校核新方法

针对亚北极萨哈林浅冷海油田海风、海流、海浪强度高及海冰厚度大等给隔水导管强度校核带来的困难,在常规隔水导管强度校核基础上,考虑海冰因素,提出了浅冷海隔水导管强度校核新方法。将隔水导管视为上端铰支、下端固定的简支梁,分别建立海风、海浪、海流和海冰作用力的计算模型,采用有限元离散法建立隔水导管有限元模型。选择萨哈林海域近50年来海风速度、海浪高度、海流速度及海冰厚度的最大值,并利用ABAQUS进行综合分析计算。计算结果表明:考虑海冰因素计算的隔水导管最大应力值为不考虑海冰因素时的4.11倍。因此新方法可更好地为浅冷海隔水导管强度校核提供指导,对亚北极萨哈林浅冷海隔水导管选择具有重要意义。     

北部湾WX油田隔水导管最小入泥深度研究

隔水导管是海洋钻井关键部分,确定合理的下入深度对于安全钻完井作业具有非常重要的意义。随着WX油田开发,针对隔水导管下入深度问题,此文根据隔水导管不同工况,建立了基于钻井液安全循环和基于最大地层承载能力导管最小入泥深度计算模型,提供了计算方法及步骤,该计算模型指导了北部湾WX油田隔水导管入泥深度设计和现场施工作业,满足了开发的要求。