深水刚性跨接管安装操控作业及风险研究

在深水油气田开发模式中,跨接管作为重要的连接元件用于连接管线与采油树、管线与管汇、管汇与采油树、管汇与立管等水下生产设施,其安装技术是构建水下生产系统的重要内容。以某深水气田M型跨接管安装过程为例,介绍了跨接管下放安装作业方法及要求,利用事故树分析方法对其进行风险研究,找出安装过程中的关键环节,并提出控制措施,旨在为我国深水跨接管下放安装提供参考。     

导管架Ф508mm套管回接技术在油田开发中的应用

导管架回接完井技术是在预钻井作业完毕后,安置导管架并安装上部组块,实现套管回接,建立水下至地面的流体通道后转入完井生产作业。为了节约钻机资源,海上某油田进行多次调研,最终实现导管架回接完井作业。导管架回接作业的最外层为?508mm套管,回接作业包括连接、安装扶正器、对孔、对井口、回接锁紧等几项工序,并最终通过试压验证回接的可靠性,回接作业中需要考虑井口密封及承受载荷方面的影响,以便满足长时间生产的需求。该油田通过对管串的受力分析及现场切割等工艺,实现了20余口井的回接,为顺利投产奠定了基础。在回接过程中,管串受导管架安装精度影响较为明显,需要在后续油田作业中加以控制。     

刚性垂直连接跨接管穿越飞溅区阶段安装分析

跨接管海上安装时,在穿越飞溅区的阶段受到较大的环境荷载,对现场安装海况有严格要求,使得安装作业效率较低。为扩大跨接管安装的容许海况,利用OrcaFlex软件建立了包括垂直连接器在内的完整跨接管安装分析模型,研究了撑杆配重、吊机吊高及作业半径、垂直连接器索具数量、波流方向等关键因素对跨接管所受应力的影响。结果表明：增加撑杆配重和减小吊机吊高及作业半径均无法有效降低跨接管穿越飞溅区时的最大应力响应,而增加垂直连接器索具数量、选择合适的作业船首向都可以有效降低跨接管穿越飞溅区时的应力响应。因此,刚性垂直连接跨接管安装时将垂直连接器由2腿索具改为4腿索具以及选择适宜的浪向2种措施相结合的方案,跨接管的最大允许作业海况达到了2 m,提高了跨接管的海上安装效率。本研究为刚性跨接管的海上安装提供了参考。     

水下生产系统跨接管场地吊装难点分析

针对水下生产系统跨接管在陆地建造过程中的吊装作业难点,着重分析如何降低大跨度柔性细长杆件跨接管吊装作业过程中的变形,以及降低吊装过程中吊机起吊高度等,提出使用多挡绳柱吊装撑杆并采用4点起吊的措施。应用SACS软件对跨接管吊装进行模拟计算,确定跨接管和撑杆总成的质量、重心,并由此确定吊钩、撑杆与跨接管之间的钢丝绳布置。根据计算结果中的吊绳力确定钢丝绳的规格,最终得出吊装过程中跨接管和撑杆的应力和变形情况。分析结果对后续水下生产系统跨接管、膨胀弯等细长管系结构吊装有一定的借鉴意义。     

深水刚性跨接管设计的主要影响因素分析

水下跨接管通常用于连接管线与管汇、管线与采油树、管汇与采油树、管线与立管等,是水下生产系统重要的连接元件。从深水跨接管的优化设计的目的出发,提出了影响深水跨接管设计的主要因素,包括几何形状、功能要求、连接器、涡激振动、地质灾害、容许误差、安装要求、规范等。研究了上述因素对深水跨接管设计的影响规律,在此基础上阐明如何合理选择设计参数,旨在为深水跨接管的优化设计提供参考。     

流花4-1油田开发项目中的技术集成创新及应用

作为中国海油第一个自营开发的以水下生产系统为主体的边际油田开发项目,流花4-1油田开发项目中应用了多项自主创新技术和引进集成新技术。在对依托的超期服役老平台延寿工程中,进行了永久系泊的半潜式生产平台安全解脱和回接作业;通过自主创新,成功开发了锚系解脱与回接成套技术,立管快速解脱、海底存放与回接成套技术,老旧跨接管深水拆除技术等。在流花4-1油田水下生产系统的开发中,创新应用了双泵采油系统和远距离电潜泵变频驱动技术,使用简化联顶管柱系统取代了传统联顶管柱系统成套技术,实现了管线终端PLET的国内首次研发,自主管理了国内首次300m深水铺管,并首次应用了遥控水下高压电切换开关技术。这些技术的集成创新与应用为以后类似的深水油气田开发积累了技术和经验。     

深水超长超重跨接管的设计与安装技术

针对我国南海某深水气田长达91 m、质量达107 t的超长超重水平式跨接管的运输和海上安装面临的挑战,提出了加装临时或永久性浮子及平衡重用于跨接管的安装就位,采用重达222 t的均力架进行跨接管的吊装,利用A/R绞车和双滑轮组解决跨接管的深水下放,使用专用连接工具进行水平式连接器的水下连接等技术,并成功地完成该气田工程跨接管的安装作业。深水超长超重跨接管的设计与安装在国内尚属首次,其技术研究及应用成果可为我国其他深水油气田的跨接管设计安装作业提供参考。     

深水超长超重跨接管的设计与安装技术

针对我国南海某深水气田长达91m、质量达107t的超长超重水平式跨接管的运输和海上安装面临的挑战,提出了加装临时或永久性浮子及平衡重用于跨接管的安装就位,采用重达222t的均力架进行跨接管的吊装,利用A/R绞车和双滑轮组解决跨接管的深水下放,使用专用连接工具进行水平式连接器的水下连接等技术,并成功地完成该气田工程跨接管的安装作业。深水超长超重跨接管的设计与安装在国内尚属首次,其技术研究及应用成果可为我国其他深水油气田的跨接管设计安装作业提供参考。     

乙二醇立管底部接头的倾斜问题与解决方法研究

乙二醇(MEG)在天然气田生产作业中一般被注入到井口及天然气管道初始端,用于防止和减少天然气水合物的产生。某深水气田平台导管架底部的乙二醇立管专用接头及其压帽在安装过程中发现严重倾斜,使得接头压帽如何拆卸成了大难题,影响到后续的跨接管安装及整个施工工期。经过计算机模拟研究和陆地试验,并采用潜水员作业和浮袋提升的方法,最终拆卸了严重倾斜的专用接头压帽,使后续跨接管的海上安装作业得以继续进行。     

深水钢悬链线立管安装回接技术国内外现状

介绍国外近年若干典型钢悬链线立管安装项目,着重介绍这些项目中应用到的新技术、新工艺。根据国内当前钢悬链线立管安装回接技术研究,论述国内钢悬链线立管安装回接方法、方案、设备、计算分析等方面的研究现状。基于国内钢悬链线立管安装回接技术研究现状和工程应用需求,提出几点可开展的工作。     

在位浮式平台回接钢悬链线立管安装设计

详细介绍在位浮式平台的钢悬链线立管(Steel Catenary Riser,SCR)回接安装的流程、安装分析方法以及分析准则。以某半潜平台为例,对其钢悬链线立管的安装进行静态、动态和疲劳分析,得到安装作业的气候窗和关键状态最长待机时间等重要安装参数。     

深水M型跨接管热循环疲劳损伤评估

跨接管在运行中由于启动、关断、冷却、再启动、通球等操作产生温度、内压的变化,导致热循环疲劳。本文以深水立式M型跨接管为研究对象,通过ABAQUS软件分别进行跨接管一个循环周期内高温高压、低温低压运行状态下的强度分析,得到两种运行状态下管道截面各位置的轴向力和弯矩,结合跨接管材料的S-N曲线进行疲劳损伤评估,为深水M型跨接管热循环疲劳计算提供指导和参考。     

深水原油生产跨接管回收维修技术及应用

流花11-1油田是国内海域第一个深水采油树生产油田。运行中检查发现B-1跨接管(D 305 mm)阀门内漏和BT-1跨接管(D 102 mm)阀门卡死,为此开展了对这两个跨接管的回收和维修方法研究。文章介绍了研制并首次使用跨接管拆除回收专用工具、跨接管专用维修夹具进行跨接管的回收维修作业,内容包括深水跨接管及连接器工作原理、跨接管拆除回收设备工作原理、跨接管拆除回收及其在平台上维修等。     

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。     

拖轮法更换跨接软管的实践

"渤海世纪号"FPSO单点系泊系统的直径12in(305mm)跨接软管由Dunlop公司设计和制造,由4节组成,每节长度为11m,通过ASME法兰连接,该软管已到使用年限。以秦皇岛32-6油田"渤海世纪号"FPSO单点系泊系统跨接软管更换项目为例,结合近年来多次FPSO拖航、连接的施工经验,论述单点系泊系统跨接软管更换的方案设计、施工准备以及海上施工流程,对涉及的跨接软管安装、作业方案优化、缩短施工时间等方面进行了独创性研究,为今后类似工程提供参考。     

修正的系统误差分析方法在随钻测斜中的应用

利用系统误差理论,对常规的定向钻井中所使用的测斜仪的测量性能进行分析,改进了原有的模型,将测斜仪井眼不对中所引起的误差纳入随机误差范畴而没有在系统误差分析中采用。经过分析,实际的测斜过程中的系统误差源主要有深度测量误差、真实倾斜角误差、钻柱磁化误差、陀螺罗盘误差和罗盘参照误差。在一次测斜过程中,各个误差源是相互独立的,并且所产生的误差影响具有系统性。而且钻柱磁化误差所表现出来的不确定性不对称,其余的4种误差对井眼位置的影响呈现明显的正态分布特性。根据这些误差源的特性得到了改进后的分析井眼位置不确定分布范围的系统误差分析模型,并给出了具体的算例。     

平台新增立管“三卡一管”创新安装方案探索

为了在已有平台新增立管,需要将立管卡子安装至导管架指定位置。在平湖油气田已有平台新增立管卡子安装过程中,摒弃传统的单个安装方案,利用平台吊机与卷扬机,大胆采用富有创新性的"三卡一管"安装方案,成功将立管卡子安装至导管架上。采用"三卡一管"方案,不但有效解决了立管卡子安装后的同心度问题,而且不需要作业工程船舶支持,简化了海上作业步骤,极大地提高了海上作业效率,缩短了施工时间,降低了工程费用。     

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。     

浮式平台井口区跨接管缆干涉分析技术研究

浮式平台井口区的跨接管与脐带缆运动时可能与附近结构物发生碰撞干涉。同时,跨接管缆运动过程中构型会发生变化,管体可能在弯曲挤压过程中发生失效。本文依托实际工程项目,对浮式平台井口区跨接管缆干涉问题进行了分析研究,根据井口区布置和基本设计参数,选定跨接管脐带缆悬挂方案,根据浮式平台、TTR运动数据,采用Flexcom有限元分析软件,进行静态和动态分析,得到跨接管/脐带缆运动时间历程结果,通过后处理得到跨接管缆与附近结构物最小距离及跨接管缆最小弯曲半径,根据干涉分析准则,得到跨接管缆与周围结构物的干涉情况及强度校核。该研究成果可用于深水浮式平台开发项目的井口区跨接管缆的干涉分析。     

深水生产钻井中心水平跨接管结构应力分析研究

跨接管的设计是深水生产钻井中心设计的重要组成部分,而结构应力分析是跨接管设计的重点。阐述了水下生产钻井中心跨接管布置设计需要考虑的因素,建立了跨接管模型,研究了跨接管建模时的关键载荷。指出了加载顺序应与实际作业过程一致才能保证计算结果合理,应力分析结果应满足设计标准和项目连接器接口载荷限制的解决方法。水平跨接管布置设计和结构应力分析方法在西非某实际深水项目中成功应用,可为我国南海类似深水项目设计提供参考。