水下应急封井装置技术研究进展与建议

为保障我国深水钻井作业和海洋环境安全,调研了国外已研制出或正在研制的水下应急封井装置的技术与装备,将其结构分为闸板防喷器式、阀门式、分体式3种形式。其功能也分为3类:仅实现关井作业;可实现关井、压井、分散剂注入、集油等作业;除实现关井、压井、分散剂注入、集油外还可进行节流作业。介绍了水下应急封井装置的下放安装及回收工艺,现场应用和试验情况。建议国内加强在水下应急封井装置标准、结构、技术、作业工艺等方面研究。     

水下应急封井装置深海测试稳定性分析

介绍了国产水下应急封井装置主要部件组成,分析了应用半潜式钻井平台进行水下应急封井装置部署影响因素。对水下应急封井装置在甲板组装的稳定性,使用采油树叉车运移的稳定性及钻杆下入过程进行了分析和作业窗口模拟。结果表明:该套水下应急封井装置可以通过A平台在深水环境下进行布放,在A平台甲板组装及使用A平台采油树叉车运移过程中不会发生倾覆; 在浪高不高于3 m,流速不高于0.58 m/s的海况下,使用钻杆下放水下应急封井装置具有最优作业窗口。分析结果对水下应急封井装置在井喷应急情况下进行现场应用具有重要意义。     

水下应急封井装置内部冲蚀磨损数值模拟

水下应急封井装置是一种应急抢险设备,用于水下井控失败后的抢险救援。为了解水下应急封井装置在不同工作状态下的磨损情况,对不同工况下应急封井装置的内部流动进行了CFD数值模拟。通过分析5种工况下内部管道的磨损率分布,确定磨损较严重的位置,并对其结构进行了优化。分析结果表明:主垂直管开启(工况1和工况2)时,最大磨损率较小,磨损主要分布在主垂直管的分流孔附近;主垂直管关闭时,最大磨损率明显增大,磨损严重的位置位于直角管下游管道外侧壁面,以及直角管内侧拐角处;将直角管结构改为盲三通可以显著减小该处的磨损率。所得结果可为水下应急封井装置的结构设计和优化提供一定参考,有助于加快我国水下应急装备的研究进展。     

基于Orcaflex的水下应急封井装置安全入水仿真

为确保3 000 m水深水下应急封井装置的安全入水,基于Orcaflex对3 000 m水深水下应急封井装置下放入水过程进行了模拟仿真。研究了不同因素对绞车缆绳最大受力和装置运动响应的影响,并将Orcaflex模拟结果与理论公式计算结果进行对比,得到如下结论:绞车缆绳最大受力(1 538. 5 kN)发生在水下应急封井装置在空气中的下放过程,而水下应急封井装置最大运动响应发生在入水前后;当波浪力垂直于船身方向时,绞车缆绳受力最大,水下应急封井装置运动响应最大,而其余波浪方向角对其影响较小,因此在进行水下应急封井装置下放入水操作时,最好让工程船的方位角沿着波浪方向角;绞车下放速度对绞车缆绳最大受力和水下应急封井装置运动响应影响较大,当下放速度为0. 3 m/s时,绞车缆绳最大受力为1 657. 4 kN,同时水下应急封井装置运动响应也增大,绞车缆绳属性对其影响较小;仿真结果比Chuang公式和Chen公式计算结果更接近理论公式计算结果。研究结果可对水下应急封井装置快速安全地安装和回收提供指导。     

3000m水下应急封井装置下放过程平衡分析北大核心CSCD

3000m水深水下应急封井装置的下放安装受井喷原油流速的影响较大,为确保3000m水深水下应急封井装置顺利下放安装到发生井喷的井口,基于ANSYS软件建立并模拟了3000m水深水下应急封井装置下放安装过程,研究了水下应急封井装置在不同井喷原油流速、距离井口不同高度时的平衡状态。研究结果表明,水下应急封井装置距离井口不同高度时,上托力与湿重平衡时对应不同的井喷原油流速;相同井喷原油流速下,水下应急封井装置从下放到距离井口1m过程中,距离井口1m时受到井喷原油产生的上托力最大。本文研究结果对水下应急封井装置快速平稳下放及水下应急封井装置的优化设计具有一定的参考意义。     

应急封井装置对接方法数值模拟研究

为了研究应急封井装置在垂直对接和水平对接时流场及受力变化规律进而对两种对接方式的对接失效风险进行评价,采用数值模拟的方法对不同喷速下应急封井装置应用垂直对接和水平对接两种对接方式时的对接过程进行模拟研究。研究结果表明：垂直对接时引流通孔对喷流汇聚和吸引作用明显,使得应急封井装置受力面积呈倒圆锥式逐渐减小,下放高度由3.0 m下降至1.0 m时迎流面受力下降60.23%,当井喷速度增加至250 m/s时迎流面受力下降较为明显,前后受力下降了66.15%;水平对接时由于是侧向进入喷流区封井装置单侧受力明显,喷流流场将出现分叉、偏转使得封井装置受力变化规律总体呈现抛物线状,前期逐渐增大,后期逐渐减小。由此得出结论：垂直对接时封井装置受力均匀,对接风险总体较小;水平对接时单侧受力明显,对接失效风险较大。     

水下高压井口头静水压测试装置的研制与应用

高压井口头作为水下井口头系统中最关键的承压部件,出厂前必须通进行静水压测试,但国内前期对此研究较少,亟待深入。鉴于此,在参考相关标准及工程调研的基础上,结合待测高压井口头结构,兼顾测试操作安全性及经济性,设计了一套高压井口头地面测试装置,顺利完成了测试并通过了DNV船级社现场认证,由此得出高压测试装置设计的几点建议:须考虑密封冗余,提高密封可靠性;须设计密封泄漏检测点,方便判断密封失效部位;尽量减小密封腔体积,以提高测试效率及测试安全;兼顾装配因素,须容易对中和调平,避免组装引起的密封损伤。该套测试装置的研制成功可为其他类似测试工装的设计提供借鉴与参考。     

浅水油气田开发水下干式采油装置

针对我国浅水海域敏感区、航道等受限区域的油气田难以实现经济有效开发的问题，借鉴港口工程行业成熟的大直径钢圆筒技术，结合常规水下干式舱及常规油田处理工艺技术，开展水下干式采油装置技术研究并形成方案，其投资较常规水下生产系统显著降低，可进一步提高受限油气田开发的经济收益，对推动浅水受限油气田开发具有重要意义。     

水下管汇水平连接器结构及安装方案分析

水下连接器作为水下跨接管与水下生产设施的连接部件,是连接系统的重要组成部分。设计了2种不同的水下管汇水平连接器方案,第1种方案选用定位锥式安装方式,定位准确;第2种方案选用支撑臂式安装方式,操作快速。分析了这2种方案的结构组成和安装过程。在连接器及其安装工具、液压系统的结构方面,定位和对中功能的准确性,二次锁紧功能的可靠性等方面进行了对比。提出了改进建议。     

水下井口及配套工具压力测试工装设计与分析

水下井口是深水油气钻井作业的关键装备,承受复杂多变的内压和外部载荷。目前,主要通过理论分析和数值模拟的方法,对水下井口进行强度分析。但缺乏水下井口压力测试的专用测试工装,无法真实反映水下井口系统及其配套工具承压作业时的安全性。针对此问题,本文考虑水下井口系统作业过程中的不同作业工况,针对水下井口不同作业阶段的内压载荷,分别设计了相应的专用测试工装。为保证工装结构的测试稳定性,采用有限元分析方法,建立测试工装有限元模型,开展了不同测试载荷下工装结构的力学响应分析。分析结果表明,水下井口专用测试工装能够开展不同作业阶段的承压能力测试,在测试过程中,工装结构各部件应力均未超出材料屈服强度。本研究可为水下井口测试工装的结构设计和优化分析提供技术支持。     

海洋水下井口装置技术分析及发展建议

在介绍GE-Vetco Gray公司、Cameron公司、Dril-Quip公司、FMC公司及Aker Kvaerner公司的几种海洋水下井口装置的基础上,对其技术性能进行了对比分析。指出国外海洋水下井口装置的发展方向:高温、高压、多种类、系列化、更安全、更可靠,并在此基础上提出了国内海洋水下井口装置的发展建议,即采取以自主研发为主的开发模式,瞄准市场、突出重点搞好开发工作,尽快完善海洋装备海试等试验条件。     

流动试验中酸碱性及电导率测试装置

文章介绍了流动试验中酸碱性及电导率测试装置设计原理及在试验过程中的应用。该装置最大的优点是能测量试验过程的瞬时值 ,还可以设定时间测量 ,适当改进后可以测试液体的瞬时离子浓度。该装置成本低 ,易安装 ,是一种提高工效 ,减轻劳动强度的实用性装置     

加药装置配管研究及方案比较

介绍了油田地面工程水区加药撬及棚子的设备布置和配管设计的方法和注意事项。选取了两种配管方式结合工程实例进行比较。其中的方案研究、设计参数与对比方法可供工程设计人员参考。     

泥页岩膜效率测试装置及测试技术研究

在对泥页岩膜效率测试原理分析的基础上,推导了通过压力传递技术测定泥页岩膜效率的计算公式,并研制了泥页岩膜效率测试装置。用该装置对泥页岩膜效率进行测试,测试结果表明,该装置测试方便,精确度高,能有效测试泥页岩的膜效率,准确评价钻井液对泥页岩膜效率的影响。泥页岩膜效率测试技术的建立,为深入开展泥页岩井壁化学/力学耦合作用机理研究以及研制高效防塌水基钻井液提供了有效的试验手段。     

装置预警与应急技术措施介绍及探讨

通过对预警系统以及目前炼化装置火灾、泄漏预警系统的介绍,指出装置预警与应急技术措施之间存在的不足,提出和探讨今后装置预警与应急技术措施的发展方向。     

加氢裂化装置产品结构优化方案及效果

针对国内成品油市场柴油需求减少而喷气燃料、重石脑油和加氢裂化尾油等产品需求增加的实际情况,炼化企业利用加氢裂化装置可以灵活调整产品方案的特点,通过采用部分更换新型加氢裂化催化剂、不同性能加氢裂化催化剂级配、调整和优化产品切割方案以及以柴油为原料生产白油等技术措施,可以提高加氢裂化装置的喷气燃料、重石脑油以及加氢裂化尾油产品的收率,降低柴油收率,改善加氢裂化喷气燃料、尾油产品的质量,充分发挥加氢裂化装置在产品结构灵活调整方面的优势。加氢裂化装置调整产品结构方案在Y公司和M公司2个企业的应用结果表明,加氢裂化装置喷气燃料收率增加3.58～13.28百分点,柴油收率减少5.14～5.81百分点,喷气燃料冰点降低1 ℃以上,尾油BMCI降低1.2～1.7。     

胶凝态水泥浆渗透率测试装置研制及应用

为解决胶凝态水泥浆渗透率性能测试需求,满足水泥凝结过程中的早期窜流风险预测和水泥浆防窜工程性能评价,基于胶凝态水泥浆渗透率预测模型,研究了胶凝态水泥浆渗透率试验测试方法。提出了气侵危险时间内平均渗透率的概念,并研制了对应的胶凝态水泥浆渗透率测试仪。该装置具有结构简单、易于操作,试验测试集成化、简单化和自动化,能有效测试胶凝态水泥浆渗透率在凝固过程中的时变关系曲线等技术参数。可对水泥浆本体防气窜能力的研究提供参考,有助于提高固井质量。     

国外油气水多相流测试标定装置及技术现状

英国、法国、挪威和美国等发达国家大都建造了一定规模的多相流测试和计量装置,以供开展多相流测试标定技术方面的试验和理论研究。英国国家工程试验室建造的多相流测试标定装置是世界上唯一一个具有国家标准的多相流量计标定装置,在世界上具有一定的知名度和权威性。具有功能齐全,精确度高等优点。挪威 ＨＹＤＲＯ公司的多相流标定装置是一套高压多相流标定装置。法国 ＩＦＰ石油研究院的多相流测试装置主要用于多相流模拟试验及多相流量计和混输泵的试验。美国Ｃｏｎｏｃｏ多相流标定装置是采用原油、天然气、产出水为介质的现场实液标定装置。这些多相流测试标定装置已成为试验研究多相流工艺参数和多相流计量技术的重要手段之一。     

高压液氮泵设备测试装置及试验方法

目前国内的测试装置只能满足低压、小排量液氮泵设备整机测试与试验需要,而对于高压、大排量液氮泵设备的测试与试验,一方面技术上很难实现,另一方面还有较高的安全风险。为此,研究了一种高压、大排量液氮泵测试装置及测试方法。介绍了高压液氮泵设备测试装置的结构及工作原理,阐述了高压、大排量液氮泵测试装置及测试方法的应用情况。应用结果表明,该测试装置可降低试验和测试风险;压力调节系统可对水力压裂设备排出的流量和压力进行调节,操作简便、精确;可以对排出压力和排量分别进行测试,得出排量与压力、输入功率与排出压力、加载压力与加载时间的关系曲线,并输出试验与测试结果。