深水立管安装技术进展

深水油气开发的蓬勃发展促使深水立管安装技术成为世界石油工业科技创新的前沿.通过对深水立管系统、深水立管安装方法及深水立管安装关键设备的研究,分析总结了处于世界先进水平的深水立管铺设安装技术及装备.对形成适合我国深水油气开发的深水立管安装技术,满足我国南海深水油气田开发的需要具有一定的指导意义.     

深水油气田开发中的混合立管

混合立管是深水油气田开发中常见的主要立管类型之一,在降低浮式生产装置和立管系统的运动耦合度以及减小疲劳损伤等方面具有独特的优势。本文介绍了混合立管系统的总体组成、特点和未来发展趋势,并主要就其部分关键部件的设计和选型技术进行了论述。混合立管的特点及其在世界范围内尤其是西非海域的成功案例,可为我国开发南海深水油气田提供重要参考。     

深水立管干涉分析研究

随着立管长度的增加,海洋立管间的干涉风险也在增大,在深水油气田开发的早期就应关注立管干涉问题。立管干涉包含了复杂的物理现象,其中水动力相互作用对于众多立管系统的干涉分析来说不可忽略。该文主要根据DNV—RP—F203规范介绍了基于水动力相互作用的深水立管干涉分析方法,给出了深水立管干涉分析的设计流程,探讨了立管干涉的可接受标准,为深水立管设计分析提供借鉴。     

深水钢质懒波型立管技术进展及研究方向

作为一种改良型的钢悬链线立管(Steel Catenary Riser,SCR),钢质懒波型立管(Steel Lazy-Wave Riser,SLWR)在深水油气开发中的应用越来越广泛。介绍了SLWR技术概况,调研了SLWR在海洋油气开发中的应用现状; 分析了SLWR在力学分析、安装分析等力学方面的研究进展; 进行了SLWR分析的主要理论介绍,包括悬链线理论和大挠度梁理论; 最后就SLWR技术作出了展望,可对中国SLWR技术发展起到一定的参考作用。     

落石管抛石技术的发展及在我国深水油气田开发中的应用前景

阐述了水下抛石技术在海洋石油开发中的应用与发展,重点阐述了能实现深水水下精确抛石的落石管抛石船舶、落石管技术及ROV技术的应用与发展情况,并展望了落石管抛石技术在我国深水油气田开发中的应用前景.     

深水悬链线型立管形态和属性研究

本文利用悬链线理论推导出了确定深水悬链线型立管(Catenary Riser)所需的基本参数,分析了不同弯曲刚度对悬链线型立管属性的影响,并在考虑管线弯曲刚度的前提下对深水悬链线型立管触地点处管线曲率进行了修正,使其更接近实际曲率。此外本文将上述理论推广到深水懒波型立管(Lazy-Wave Riser)和陡波型立管(Steep-Wave Riser),简化了立管形态确定方法,实现了工程设计初期快速确定立管形态的需求,减少了工程设计工作量。     

我国超深水半潜平台钢悬链立管系统创新设计与应用

以超深水半潜式生产储卸油平台为载体,提出了内侧反向悬挂的钢悬链立管构型,研发了钢悬链立管系统水下超大跨距安装技术和平台舷外侧预倾回调安装技术,开发了钢悬链立管全自动焊接工艺并形成全尺寸共振疲劳试验体系,解决了我国超深水立管长期服役疲劳寿命难题、立管安装难题和焊接工艺抗疲劳性能可靠性评价难题。相关成果在“南海一号”成功应用,完成了6根钢悬链立管的设计、安装,对今后我国深水立管设计与应用具有借鉴价值。     

深水立管严重段塞流控制方法及其模拟分析

深水立管中常会出现严重段塞流,如果不加以控制,会带来严重的流动安全问题。为此,对国内外深水立管严重段塞流控制方法进行了全面调研和分析,总结了每种控制方法的优缺点、现场应用情况和适用范围。在此基础上利用某深水油气田的海管和立管资料,采用多相流瞬态模拟软件OLGA模拟了典型年份的流动状况,对段塞流最严重年份分别采用节流法、气举法、节流和气举结合法等方法进行了模拟,并探讨了管径与段塞流的关系。结论认为：该油气田生产后期会出现严重段塞流;在管径优化和设计阶段要充分考虑严重段塞流的影响;不同的段塞流控制方法适用于不同的工况,针对具体深水工程项目,应在开展软件模拟分析时综合考虑各种因素,最终选取经济、有效的段塞流控制方法。     

深水立管顶端柔性节点设计及非线性分析

本文结合南海"荔湾3-1"深水油气田的环境特征,深入研究SCR立管顶部柔性节点的内部结构,详细分析了波纹管、弹性体等主要部件及其相互作用。以0.3048m立管为例,设计出符合荔湾1500m水深的耐高温高压柔性节点。用ABAQUS有限元分析软件对其进行了非线性分析及强度校核,并对比分析了传统柔性节点,得出耐高温高压柔性节点更符合深水等复杂环境的要求。     

深水立管标准体系分析

立管是我国重点发展的海洋工程装备。随着南海油气田开发逐步走向深水,立管的应用将日益广泛,由于受到国外少数制造商供货的限制,在一定程度上制约了深水油气田的开发。针对深水立管,全面梳理了国际标准化组织、美国石油学会的有关标准体系,以及国外船级社等先进标准。结合我国立管技术发展现状和工程经验,对比研究了国家和行业标准。对国内标准体系中存在的问题进行了总结和分析,提出了以制造单位为主体开展标准编制,以标准来推动深水立管国产化的建议。     

干式井口半潜式生产平台技术与应用

介绍了一种国外先进的干式井口半潜式生产平台概念,以及其设计特点、立管支撑系统、立管张紧系统及井口布局方式,并对其应用前景进行了分析。     

混合立管系统严重段塞流流动特性的实验研究

深海油气田开采过程中混合立管系统会出现严重段塞流,造成系统流动特性参数周期性剧烈波动,严重危害海洋开发系统。在混合立管系统的模拟装置上,实验研究了混合立管系统严重段塞流的流动特性。研究结果表明：混合立管严重段塞流的1个周期分为液塞形成、液塞生产、液气喷发和液体回流4个阶段,立管的垂直管段与U形柔性管段的流动特性稍有不同,U形柔性管段在液气喷发阶段产生剧烈抖动;严重段塞流周期随气液相折算速度的增大而减小;立管压力波动幅度随气相折算速度的增大先增大后减小;液塞长度随气相折算速度的增加而减小,且下倾管增加缓冲容积时液塞长度明显增大,减小出油管长度有利于抑制严重段塞流;在深水混合立管系统结构尺寸变化范围内,垂直管高度和U形柔性管尺寸对严重段塞流的发生范围及特性影响不大。该研究结果将为混合立管的设计提供一定的参考依据。     

深水立管气举效果影响因素模拟分析

以西非某深水油田为研究对象,利用OLGA及PVTsim商业软件,对水深、气油比、含水率、输量以及管道出口压力等影响深水立管气举效果的因素进行了模拟分析。气举能有效地降低深水立管底部压力;在一定范围内,注气量的增大能有效地减小深水立管底部压力波动,但注气量并不是越大越好,每种工况对应一个最优注气量;在油田生产后期,随着含水率增大和管道入口处流体气油比减小,立管底部注气带来的压降获益效果越明显;输量越小,气举效果越好;管道出口压力越大,气举效果越好。     

Model test investigation on an innovative lifting system for deepwater riser installation

An S-lay crane barge, named CNOOC 201, has been built for pipe laying in deepwater oil/gas fields in the South China Sea. It is due to be commissioned by the end of the year 2010. A special lifting system is developed to meet the challenge that installing deepwater risers from an S-lay barge is difficult and has not been achieved. The purpose of this paper was to investigate the model test on such an innovative system, which has to be done before field application. By applying the similarity theory, the movement of the S-lay barge is simulated through a six degrees-of-freedom motion platform, and a truncated model riser is utilized for the model testing. The displacement and force boundary conditions at the truncated position of the riser are obtained from the catenary governing equation and become realized by a slideway cart and a loading system designed to control the configuration of the model riser, which presents a similar configuration to a real riser in deepwater. The test results are in very good agreement with theoretical calculations, showing that the active truncated test is applicable for controlling the configuration of the deepwater riser in model testing investigation.     

海洋深水钻井力学与控制技术若干研究进展

深水钻井是深水条件下海洋油气工程关键环节之一。与近海浅水钻井不同，深水钻井必须面对更为复杂的海洋深水环境和作业条件，面临"下海、入地"的双重挑战，需要使用浮式钻井作业平台，采用特殊的深水管具系统（包括深水导管、送入管柱、钻井隔水管、套管柱等）、水下智能控制系统等，建立安全稳定的水下井口与钻井系统，具有高科技、高投入及高风险等基本特征。深水钻井管具是实施深水钻井工程不可或缺的基本工具，深水钻井管具系统在服役过程中受到海洋深水环境载荷和作业载荷的作用，表现出复杂的力学行为。通过主要介绍深水送入管柱、深水导管、深水钻井隔水管及深水水下井口等方面的研究进展，对深水钻井管具力学研究与工程实践具有参考价值。     

防台风钻井隔水管技术现状及适用性分析

随着我国南海深水油气的开发,频发的南海台风导致深水钻井隔水管出现严重事故,造成较大损失,需要开发一种有效的防台风钻井隔水管以提高海上钻井安全。为此,阐述了防台风钻井隔水管系统的发展历程及应用情况,详细介绍近海面脱离总成和浮力罐系统2个关键技术,从防台风钻井隔水管安装过程、紧急脱离过程和回接过程3个方面介绍防台风钻井隔水管作业技术。以我国南海某井为例进行了防台风钻井隔水管适用性分析。分析结果表明,与常规钻井隔水管相比,防台风钻井隔水管的连接钻井作业窗口稍微偏小,基本不影响正常钻井性能;在南海台风条件下防台风钻井隔水管可以保持结构完整性,具有良好的防台风性能,同时大大缩短了作业时间,降低了作业费用。     

深水双梯度钻井技术研究进展

深水双梯度钻井技术主要包括海底泵举升钻井液、无隔水管钻井、双密度钻井等,可以很好地解决深海钻井中的技术难题。目前已发展了多个双梯度钻井系统：Conoco公司和Hydril公司的海底钻井液举升钻井系统,Baker公司和Transocean公司的DeepVision钻井系统,Shdl的SSPS海底泵系统,AGRSubsea公司的RMR无隔水管钻井液回收系统,MTI公司的空心微球双梯度系统以及路易斯安那大学的隔水管气举、稀释系统。与常规钻井比较,双梯度钻井优势明显,它能以更低廉的成本、更短的建井时间、更安全的作业、更高的产量实现深水油气勘探开发,因此,双梯度钻井技术在中国深水油气开发中具有显著的优势和巨大的潜力。图4参30     

充液钻井隔水管的非线性动力特性分析

近年来,海洋油气勘探开发已从浅海走向深海,甚至超深海。随着水深的增加,隔水管受力状态更加复杂,对隔水管的强度和稳定性的要求也更高。研究影响隔水管固有频率变化的各种因素,并数值计算了张力比、管长、浮力块对隔水管固有频率的影响,通过分析提出避免发生锁频共振途径,所得的结果可对深水钻井隔水管的正确设计和使用提供参考。