海底管道铺设技术研究进展

为解决深海油气资源开发众多技术难题,对国内外学者在海底管道铺设技术方面的研究进行了总结。在此基础上指出了今后的研究方向,如多种计算方法的综合运用、管道动力分析、管道屈曲传播和整个铺管过程的实时监测等。     

基于卷管铺设的管道椭圆度损伤参数研究

卷管铺设过程中管道会发生数次弯曲,产生往复的塑性变形,导致管道产生很大的截面椭圆度损伤,大大降低管道的屈服承载能力。基于有限元软件ABAQUS中的Standard模块建立了管道的上卷和退卷模型,模拟了卷管铺设中管道的上卷-退卷-校准和校直过程,研究了卷管铺设时无缺陷管道的外径、厚径比和钢材级别对管道椭圆度损伤的影响。研究结果表明,当厚径比相同时,管道外径越大,管道的椭圆度损伤越大;当管径相同时,管道厚径比越大,管道的椭圆度损伤越大;钢材级别对管道椭圆度损伤影响很小。研究结果可为卷管式铺管法的现场应用提供参考。     

深海管道法兰连接方案研究

法兰式连接是深水海底管道常用的机械连接方式,也是海底管道回接技术急需解决的课题。为此,对深海管道法兰连接机具的发展现状进行了概述,对比了典型法兰连接机具的特点,通过分析国外典型机具（包括国外机具的机构特点和工作原理）,提出了具有自主知识产权的三瓣式深海管道法兰连接机具的结构方案,设计了机具连接作业过程方案。该研究成果对于追踪国外先进科技, 为机具进一步设计提供依据和提高我国深水回接作业水平具有一定意义。     

深海管道保温性能试验装置的设计研究

深海管道保温性能试验装置是进行深海环境下管道保温性能研究的前提,为了对深海管道的保温性能进行研究,对高压试验装置进行了设计和模拟试验研究。设计中的关键技术问题包括试验管件端部效应的消除、试验装置的密封和数据采集及控制系统的设计。通过FLUENT软件对试验管件两端不进行保温处理的极端情况进行模拟,得出试验管件越长,受端部效应影响越小,试验数据测量越准确;为消除端部效应影响并保证试验数据测量准确性所需要的最小管件长度为2 m。研究结果对于深海油气管道的安全运行具有一定的指导作用。     

滩海铺管敷缆船管道铺设工艺研究

介绍了滩海铺管敷缆船管道铺设工艺的设计方案。     

深海管道回接对接机具设计

管道对接机具对接精度的高低关乎深海石油管道法兰连接的成败。因此,通过对国外典型管道对接机具结构和作业情况的分析,综合考虑深水管道安装和操作的环境条件,提出了管道对接机具的总体设计方案：①对接机具采用液压驱动,具有良好的深水适应性;②轴向对准工具和接应工具对管道的夹紧、拖拽、调整等动作均采用液压缸为执行元件;③轴向对准工具和接应工具所需的液压动力源由ROV携带,实现压力油的供给。根据管道对接机具的作业流程,对管道对接机具即轴向对准工具和接应工具的结构进行了设计,分析了其工作原理,为管道对接机具的进一步设计提供了参考。     

深海管道无潜式维修连接技术

加快开展海底管道维修方法研究,做好应急抢修准备对于促进我国深海油气开发具有重要意义。在介绍无潜式维修连接技术和无潜式焊接连接维修技术的基础上,对国内的海底管道连接维修技术进行了概述。指出机械连接技术是海底管道修复技术中最成熟、应用最广泛的维修方法,作业时采用纯机械连接,连接深度可达3 000 m;焊接维修技术可以保证管道结构的完整性,且维修费用低、维修管径大。针对我国深海管道无潜式维修连接技术和设备与国外差距较大的状况,提出重点开发性能可靠、施工方便的机械管道连接器和加强水下维修配套设备研发等建议。     

J形铺设过程管道动态分析与研究

在考虑管土相互作用的基础上,以16 000 t半潜式起重铺管船为例,建立了耦合船体运动和环境载荷的有限元分析模型,研究了不同周期、波高和流速对管道动态受力特性的影响。研究结果表明,波高和海流速度越大,管道的应力、应变值也越大;波浪周期主要影响船体运动,与船体的固有频率相关;浪流不同入射角都会引起管道形态发生比较大的改变,入射角度越小,管道的应力、应变值也相应减小。通过研究拟合出了不同作业工况下的铺管动力系数,为16 000 t半潜式起重铺管船在南海作业提供了相应的理论指导。     

深水天然气管道流动安全保障设计探讨

由于水深和距离的影响,深水天然气管道的流动安全保障问题突出.本文以荔湾3-1深水气田天然气管道设计为例,利用OLGA动态模拟软件对深水天然气管道流动安全保障的几种典型工况进行分析,探讨了深水天然气管道设计中须要关注的问题以及相应的解决措施,以期对今后深水天然气管道设计提供参考.     

等效离散型海底管道模型试验方法研究

随着研究水深的增加,国内现有试验水池难以完成水深2 000 m以上的深水海底管道铺设试验,因此提出了等效离散型管道模型试验方法.分别对等效离散型管道模型试验方法和连续型管道模型试验方法进行了理论分析,以及2 000 m水深海底管道铺设水池试验,2种模型的理论分析及水池试验结果较为接近,验证了本文提出的等效离散型海底管道...     

成品油管道与热原油管道同沟敷设技术研究

同沟敷设管道中成品油管道和原油管道间的传热对原油管道的运行有一定的影响。采用非结构化有限容积法,对成品油和原油管道内复杂的流动和传热问题进行了数值模拟。为了确定同沟敷设成品油管道对原油管道的影响,对相同条件下单独敷设的原油管道进行了水力和热力计算,并与同沟敷设管道的计算结果进行了对比。结果表明,两条管道的间距取1.2m时,原油管道沿线温度受成品油管道的影响较小。     

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。     

Research on hydrate formation and prevention during deepwater gas wells cleanup stage

Abstract

Wellbore cleanup is an important part of deepwater gas wells completion testing and also a critical stage for hydrate formation. For evaluating hydrate risk and proposing specific hydrate prevention-control measures, based on multiphase flow theory, combined hydrates formation-deposition characteristics, the flow risks under different discharge stages are evaluated. It is concluded that hydrate formation in annular flow pattern needs to be focused on importantly. Meanwhile, the research results were verified with the cases of deepwater gas wells in the South China Sea. Finally, the hydrate risk period and critical discharging institution were determined for deepwater gas wells. Optimizing the inhibitor injection time and the amount of the inhibitor injection, combining the discharge pressure differences reasonably can play an economical and effective role in preventing and controlling hydrate risk during deepwater gas well cleanup stage.     

基于实验研究的油气钻采水平两相流管道泄漏声发射检测

气液两相流管道在油气钻采、运输中应用广泛,但对其泄漏检测的研究较少.本文通过搭建水平气液两相流泄漏实验系统,利用声发射(AE)检测原理对气体压力、流型、泄漏孔径、泄漏位置等因素对泄漏声发射信号的影响进行了实验研究,提出通过经验模态分解(EMD)去噪并用小波包分解(WPD)提取声发射信号特征输入BP神经网络进行泄漏存在性...     

世界深水油气勘探形势分析及对我国深水油气勘探的启示

为了了解及借鉴世界深水油气勘探开发的技术、经验,从而对我国正在开展的深水油气勘探开发有所启示,对当前世界深水油气勘探开发形势、面临问题及发展趋势等进行了广泛调研,并进行了较深入分析。全球深水海域油气资源丰富,已成为当前热门的油气勘探领域。深水油气产量及所占比重不断增长,全球深水油气产量从1996年的不足2×108bbl油当量增长到2005年的14×108bbl油当量,全球深水油气产量占海洋油气总产量的比重分别由2004年的10%和7%,将增长至2015年的25%和12%。与此同时,随着深水油气勘探的逐渐深入,也面临着越来越多的难题,如油藏规模越来越小、油藏流体越来越复杂、作业海域环境越来越恶劣以及对技术的要求越来越高等。为了解决这些问题,高分辨率3D地震技术、4C/4D地震技术、大位移水平井及分支井技术、智能完井技术、各种深水作业平台以及越来越智能化的海底生产系统等,正日益广泛应用于深水油气的勘探开发中。全球深水油气勘探开发形势表明,深水油气勘探开发虽然面临各种难题与挑战,但因其丰厚的投资回报以及相关技术的快速进步,使得其在世界各深水海域得以迅猛推进,尤其在大西洋两侧的西非沿岸、巴西近海和墨西哥湾深水区,并不断取得重大发现,成为全球油气储量增长的重要一极。我国南海北部陆坡深水盆地具有与大西洋两侧盆地群类似的被动大陆边缘背景,亦应具有良好的油气前景,最新的荔湾3-1-1井取得的重大发现亦证实了此点。南海南部周边国家在南部深水区已取得的众多油气发现亦表明我国南海南部深水区具有良好的油气勘探前景。因此,应加快勘探开发的步伐,充分利用深水区丰富的油气资源。     

压裂过程中高压管线的振动研究

在油田,对于地层渗透性不好的地层,常用压裂办法在地层中形成大量裂缝,改善地层的渗透性,提高油井的产量和增加采收率。然而在高压大流量压裂时,现场的高压管线频频发生强烈振动,严重影响了施工的安全性和施工质量。为此,对使管线产生振动的激振源和相关的谐波进行分析。结果表明,一、二次谐波幅度较大。应用文献中导出的输流管线运动方程和DQ方法,将带压输流管线的固有频率的计算转化为特征值问题。计算得出了压力、流量与固有频率的关系。最后分析了压裂车与输流管线产生共振的原因,并提出了解决办法。     

深水钻井隔水管系统工程设计与分析软件系统开发

针对深水钻井隔水管系统专用分析软件缺乏的现状,开发出了一套具备深水钻井隔水管系统力学分析和工程设计功能的软件系统,可实现隔水管系统的静态分析、模态分析、动态分析和疲劳分析,以及隔水管系统的顶张力优化设计和浮力块配置优化设计.该软件系统采用模块化的编程方法,主体部分采用VC++实现,核心求解器采用MATLAB设计,其成功开发为深水钻井隔水管系统的设计和分析提供了一个有效的工具.实例分析表明,该软件系统的计算精度满足工程应用需要.     

液体输送管线小泄漏诊断技术的研究

在介绍负压波法液体输送管线泄漏诊断技术工作原理的基础上,着重论述了基于负压波法的小泄漏诊断技术的两个关键技术:(1)双扭环不间断采集技术,提高采集频率,同时保证能够连续采集;(2)采用GPS(全球卫星定位系统)技术进行同步采集。模拟实验表明,采用这种方法负压波的时间坐标值为0.05 s,泄漏点的定位精度达1.45％,为液体输送管道的微小泄漏诊断提供了切实可行的方法。