深水高压模拟试验舱的研制与应用

为了模拟钻采装备的深水高压工作环境,并对水下装备的承压性能、密封性能、动作(功能)性能、安全性和可靠性等进行系统性试验与研究,研制了深水高压模拟试验舱。该试验舱采用集成法兰,将水压、液压、电源、信息、监控和测试等集于一体,便于统一管理,集成控制,同时减少高压舱的开口数量,提高可靠性和操作性;可对水下装备同时进行内、外水压试验和功能(动作)试验,可同时进行监控、测试和数据采集等。通过不同产品的深水高压模拟试验,证明了高压舱可模拟0~3 500 m水深的压力环境,能够满足深水环境下石油钻采装备的试验与检测。研制的深水高压模拟试验舱是一种安全可靠的多功能、综合性试验平台,可为水下装备的试验研究提供支持与评价。     

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。     

深水钻采管柱力学行为模拟试验系统研制

用试验手段对深水钻采管柱进行力学行为模拟,以获得管柱的受力变形规律,对于保证各种钻采管柱的可靠性以及深水钻采作业的安全性具有重要意义。为此,研制了能够模拟深水条件下管柱力学行为的特殊试验装置——深水管柱力学模拟试验系统。该系统可以模拟0~3 000m水深的海洋环境,可对被试验的管柱施加内外压及轴向力载荷,配备相应的附件后能实现横向力及转矩的加载。该装置具有加载压力高、响应及时、内部拆装空间大、操作简单、数据采集可靠等优点。     

考虑地震力的深水导管与海底土纵向耦合振动研究

为对深水油气钻采过程中隔水管、水下井口等管柱设备的稳定性研究提供理论支撑,基于桩基力学和流体力学,建立了考虑地震力的深水水下井口-导管与海底土纵向耦合振动模型。假设深水导管周围的土层是均匀的,且是各向同性的饱和黏性土壤,海底地震力是简谐力,并施加在土层的底部,模型考虑了环空钻井流体上返摩擦力,并引入势函数对模型进行求解。将计算结果与ABAQUS模拟结果对比,同时进行了影响因素分析。研究结果表明,采用此模型计算结果准确度较高,深水导管纵向振动主要影响因素是地震频率和导管下入深度,而环空上返流体对系统纵向振动影响较小,在深水油气钻采过程中应注意预防地震灾害,并合理设计导管下深。     

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。     

基于LedaFlow的深水海管清管模拟分析

清管操作可以清除海底管道中沉积的蜡、沥青质、水合物等杂质,降低管线内压降,提高管道流通能力。使用新型多相流瞬态模拟软件LedaFlow模拟了南海某深水油田清管操作过程,计算得出水下管汇处的压力、压降及清管速度,评估了不同井口产量、生产水流量等参数对清管过程中水下管汇压力的影响,给出了建议的清管策略。该模拟分析为工程实际提供了参考,对保证海底管道的安全运行有重要意义。     

深水水下采油树系统完整性测试技术分析

针对深水区域的高压环境和复杂的地质条件，水下采油树安装时压力系统的完整性难以判断的问题，建设并形成了自主的水下采油树完整性测试技术。该技术通过自主化水下采油树完整性测试设备方案及测试步骤，提升水下采油树气密测试压力等级至10000psi，扩大移动式气压试验单元压力范围为50～22500psi，实现水下采油树在海底生产过程工况模拟，确保水下采油树保持压力系统完整状态入水安装。技术成果广泛应用于深水气田勘探开发钻完井工程中，有力保障了深水油气田安全高效开发。     

大管径长距离深水海底管道预调试新技术

深水海底管道作为深水油气田的关键设备,完成铺设后的首要任务就是预调试。以我国南海某深水气田开发项目的一条新建长约80 km的D 559 mm海底管道为例,介绍了水下预调试模块及其工作原理;介绍了深水海底管道的预充水、充水和水下压力测试的工作流程;详细阐述了通过使用一种新型的水下清管列车,对深水海底管道进行清管和测径的工艺流程。在预调试过程中,通过使用水下收发球筒和水下预调试模块注入海水和化学药剂,通过参数控制,可以顺利完成对深水管道的清管、测径和打压工作,与以往使用水面平台或支持船舶方式进行施工相比,显著提高了工作效率。     

深水油气井测试海底控制系统及其关键设备

长期以来我国海洋油气井测试主要依靠引进国外技术,严重制约了该项技术在我国的发展。为此,研究了海洋油气井测试系统及其关键设备,并分析了海底控制系统应急作业流程。分析结果表明,海底控制系统对于深水测试过程起着决定性作用,其关键设备包括水下测试树、止回阀、防喷阀、立管控制模块和蓄能器模块等。平台综合控制系统可通过电液信号对海底控制系统的设备进行有序控制,并做出迅速响应,以保证在危险情况下对深水测试管柱内液体有效封堵,以及迅速断开与撤离测试管柱。最后指出海洋油气测试系统对我国深水油气钻采装备发展的重要意义。     

海洋石油钻采平台凝析油处理流程研究

南海某海上石油钻采平台在生产过程伴有大量的凝析油的产生,如能对凝析油进行合格处理,输送至透平发电机燃烧发电,不仅可以满足自身平台的电力需求,还可以降低海底管道的外输量,达到降本增效的目的。本文利用HYSYS软件对凝析油处理装置进行模拟分析,结果显示,当负压闪蒸塔的操作温度为80℃,操作压力为60kPa时,可以取得较好的技术经济效果;饱和蒸气压、操作压力、操作温度这三个参数可以较好地关联在一起,利用模拟结果回归了各数之间的函数关系。     

MT-E50F深水钻井隔水管终端接头研制

为满足深水钻井隔水管系统的需要,采用等强度螺栓连接、高压动态密封、高强度厚壁管体全熔透对接焊接等技术,研制了MT-E50F型深水隔水管终端接头,并进行了8 896 kN载荷试验、静水压试验和连接互换性试验。试验结果表明,MT-E50F型隔水管终端接头满足深水使用要求和载荷工作要求,密封性能可靠。提出了进一步完成MT-E50F型隔水管终端接头深水水下工业性海试、开展隔水管LMRP系统集成研究和试验等建议。该装置的成功开发对海洋钻井隔水管系统国产化具有一定的参考作用。     

南海东部深水气田完井作业实践

南海东部海域某深水气田应用第六代半潜式深水钻井平台West Hercules和HYSY981平台顺利完成了9口井的完井作业,平均单井作业时间为41.03 d。在介绍该气田深水完井技术工艺特点、分析完井生产管柱设计原理的基础上,结合该气田的井况及环境特点,对深水完井作业难点及施工措施进行了系统的梳理,形成了一套完善的深水完井作业技术,包括材料防腐、水合物的防治、环空圈闭压力管理、生产管柱优化设计、压裂充填作业、井筒连续清洁、水下采油树安装和更换、复杂情况应急处理、精细施工等。清井放喷测试以及投产前的功能测试表明,各井产量及完井设备工作状态均达到投产要求。该套技术可以为今后其他深水油气田完井设计和施工提供借鉴。     

南海北部深水区油气成藏理论技术创新与勘探重大突破

南海北部深水区油气资源丰富，是我国重要的油气勘探开发领域，历经20年的科技攻关与应用实践，形成了一系列的理论和技术。研究成果表明：①南海北部陆缘大型拆离作用控制了深水盆地的形成和演化，在陆缘深水区形成了始新世湖相、渐新世海陆过渡相和渐新世—中新世海相3套烃源岩；②陆缘岩石圈强烈薄化带控制了南海北部的古地貌与沉积环境，在珠江口盆地白云凹陷与琼东南盆地深水区形成了陆架边缘三角洲—深水扇体系和大型中央峡谷沉积体系的优质储层，上述3套烃源岩与多类型储集体之间由不同的输导系统构成了3种油气成藏模式；③针对深水区中深层地震成像差、储层预测与流体识别难的问题，研发了“犁式”电缆宽频和立体震源采集技术、三维空间高精度重磁震联合反演技术、深水油气勘探海底检波器地震处理和纵横波联合反演技术、深水储层物性—含油气性定量评价技术；④针对深水钻完井与测试关键技术缺乏等难题，研发了一种深水探井井壁主动强化技术、深水表层集束批钻模式、深水大产能安全高效测试模块化技术。结论认为：①建立了南海北部深水油气成藏理论、深水区油气勘探地球物理技术体系和深水安全高效钻完井测试技术，形成了配套的深水油气勘探技术体系，有效地指导和发现了一批大中型商业油气田，探明天然气地质储量超过3 000×108 m3，实现了我国深水油气勘探历史性重大突破；②油气地质理论认识创新、地球物理和钻采关键瓶颈技术突破，是南海北部深水区持续获得重大油气发现的必要条件。     

我国深水石油钻采装备现状及发展建议

从我国自行设计建造的勘探3号半潜式石油钻井平台、渤海友谊号浮式生产储油船(FPSO)、伊朗戴维尔号30万t超大型油船(VLCC)、海洋石油941自升悬臂式钻井船、中海油3000m深水半潜式钻井平台及深水导管架等方面阐述了我国深水石油钻采装备的现状。对深水石油钻采装备国产化进行了初步探索,提出制订深海发展计划,建立多元化、多渠道的资金投入体系,开展深水钻采系列技术交流与技术储备,开发拥有自主知识产权的深水钻采装备以及优先实现大型装备配套件国产化等多项建议。     

深水轻型与中型修井水下系统分析

在深水油气生产采用水下生产系统模式时,常规修井作业须动用半潜式钻井平台,由于高昂的修井成本限制了深水修井频率,使深水油气田在投产之后几乎很少实施后续的增产作业。但是,部分修井作业可以在不动生产管柱的条件下进行,例如采用小尺寸的修井隔水管及水下井口压力控制系统,单体工程船即可以实施修井系统的安装和修井作业,可提升修井的作业效率。 分析了深水水下井口修井的作业类型,针对不动生产管柱的轻型、中型修井作业,分析了修井系统的配置及关键设备特点和设计时应考虑的主要因素,给出了典型修井作业程序及作业风险应对方案,可为深水修井技术和装备的研发提供参考。     

昭通页岩气区块龙马溪组下段海相页岩气储层沉积微相与测井识别

四川盆地昭通页岩气藏发育在奥陶系五峰组志留系龙马溪组下段,为黑色、灰黑色泥页岩,主要形成于弱氧化强还原的海相深水陆棚沉积环境。根据海相页岩基本特征、沉积相类型与沉积环境,结合观察岩心、分析实验薄片、录井等资料,将五峰组龙马溪组下段深水陆棚沉积亚相进一步划分为砂泥质、灰泥质、硅泥质、泥质深水陆棚4种沉积微相类型。在此基础上,根据不同沉积微相其元素俘获测井及能谱测井响应特征差异,形成基于元素俘获与能谱测井的页岩气储层沉积微相识别与划分技术。应用该技术对Y9井进行沉积微相划分,结果与薄片鉴定、岩心观察结论相一致。区域连井相对比分析明确了富有机质深水硅泥质陆棚是昭通页岩气示范区五峰组龙马溪组页岩气藏勘探开发的有利相带。该技术对四川盆地海相页岩储层沉积微相划分及勘探有利相带优选有一定借鉴意义。     

深水勘探录井和随钻测井深度影响因素及应对技术

针对潮汐、波浪、洋流、钻井工程等多方面对录井和随钻测井深度系统、岩屑迟到深度的影响问题,运用装备相关专业传感器、投实物指示剂等方法,利用控制钻井参数、钻进过程中校深等手段,达到在深水恶劣环境下取全、取准各项地质资料的目的,对深水勘探作业保证地质相关资料的准确性具有指导意义,目前在南海东部海域多口深水探井作业都取得良好效果。     

钻头机械能对深水钻井井筒温度场的影响分析

从影响深水钻井井筒温度分布的因素出发,在常规钻井井筒温度计算理论和模型的基础上,应用能量守恒方法,建立了深水钻井井筒温度预测模型,综合考虑了钻头机械能破岩生热、钻井液循环摩阻生热等诸多热源对钻井液温度场的影响。结果表明,钻头机械能在破岩过程中产生的热量流入地层岩石,钻井液在井底携岩过程中温度产生了瞬时波动,温度波动范围为2～4℃,钻头机械能是研究深水钻井井筒温度场不可忽略的一部分。所建模型的求解结果与实测结果相比,最大误差小于5%,证明该模型具有较高的精度。     

流动式海上水基钻井液EPS处理技术研究及应用

为更好解决海洋油气勘探开发中水基钻井液及钻井岩屑的废弃处置问题,对现有技术和工作模式进行了分析。对流动式EPS处理技术适用性进行了阐述,说明了工艺流程设计和使用的技术,在EPS工作船性能优选的基础上,建立了移动式海上水基钻井液废弃物的回收处理装置。通过在垦利油田群的实际应用,有效地解决相邻多个作业点的钻井液废弃物处理问题。该技术和装置在海上的成功应用,为以后水基钻井液及钻井岩屑的废弃处置问题在设备的选用和技术推广方面提供了借鉴,对更加经济有效地保护海洋环境具有重大意义。     

岩屑处理装置在DSJ300-1海洋钻井平台上的应用

采用油基钻井液钻井产生的岩屑不但会造成钻井液的损失,而且随着井深的加大,大量岩屑若不加处理而直接排放,会破坏海洋生态环境,若直接收集又会给平台的岩屑清理造成很大的工作量。针对该问题,DSJ300-1海洋钻井平台采用了一套岩屑处理装置来处理钻井岩屑。该装置主要由岩屑甩干机、螺旋输送机、钻井液驳运泵、液体收集罐和液位自控控制装置等组成,它与振动筛、一体机、离心机等其他钻井液净化设备相比较,能减小岩屑的含油质量分数约10%,使其不大于5%。该装置具有液位自控控制功能,能有效减少现场操作人员的工作量,延长钻井液驳运泵的使用寿命。