考虑内波流影响的南海八号钻井平台锚泊能力分析评估

南海八号钻井平台在我国南海某油田钻井作业时,遭遇了内波流的作用,对平台的锚泊系统和钻井作业产生了一定的影响。结合南海特有的内波流环境条件,分析评估了南海八号钻井平台的锚泊能力。首先对平台的锚泊系统配置、海洋环境进行了介绍,然后就平台原设计环境条件进行了锚泊能力评估,平台水动力计算依据三维势流理论,采用挪威船级社DNV的Hydro D和Deep C软件,对南海八号半潜式钻井平台进行了水动力分析,并建立了平台系统耦合运动空间离散有限元模型的动平衡方程。重点评估了内波流作用下平台的定位能力,分析了平台遭遇不同内波流流速下平台的偏移、锚缆张力、锚的水平载荷,提出了可供平台作业方参考的工程建议。     

海洋内波流对深水钻井影响技术分析

内波流是发生在海洋中的一种神秘的水下巨浪,它对海上作业设施和人员生命危害极大。描述了内波流形成和发展特性,介绍了南海北部存在内波流的现象,对海洋工程、石油钻井平台和海底石油管道造成严重的威胁。通过海洋石油981深水钻井平台在南海预防对抗内波流作业实例,提出应加强对南海内波流的认识,制定更加有效的应对措施,以确保南海海域石油勘探与开发的安全作业。     

南中国海深水救援井井位优选方法

分析了深水救援井井位选择影响因素,针对南中国海深水作业环境及不同平台定位方式提出了救援井与井喷井最小安全距离计算方法,并进行了实例分析。进行深水救援井井位选择时,除了考虑浅水救援井井位选择的影响因素,还存在深水作业环境造成的难点,需要考虑作业期间海况、井场调查资料、井喷井状态和发展趋势,选择的井位对救援井轨迹设计、探测程序、探测工具施工难度、后期动态压井作业的影响,以及平台火灾热辐射半径、平台定位方式等。南中国海深水救援井井位选择要考虑台风和内波流这两个关键因素。对于锚泊定位平台,主要考虑布锚方案、内波流及台风影响;对于动力定位平台,主要考虑平台作业窗口和其他作业船只的影响。基于南中国海深水救援井井位选择影响因素的分析,结合实例给出了救援井井位优选方法。     

半潜式钻井平台内波工况定位能力

采用MOSES软件建立动力定位半潜式钻井平台分析模型,在时域内模拟平台在钻井作业过程中遭遇内波作用的耦合动力特性,分析平台在不同流速内波作用下的定位能力,并对动力定位系统的关键因素进行敏感性分析。研究结果显示：在同等环境载荷强度下,平台在船宽方向出现最大偏移;当内波流速小于1.0 m/s时,平台可基本满足钻井作业的定位要求,而当内波流速达2.0 m/s时,平台出现大幅值的水平偏移和倾角,需要解脱隔水管系统;提升推进器推力和增加推力敏感因子都有助于提升平台的抗内波能力,但都无法明显减小平台的水平偏移。因此,在遭遇高流速内波作用时,推荐平台撤离或调整船体首向。     

超深水半潜式钻井平台设计技术创新与应用

中国南海环境条件恶劣,夏季强台风频发,冬季突发性风暴不断,内波时隐时现,对深远海作业的半潜式钻井平台的安全性、总体性能、作业效率等方面均提出了非常高的要求,南海超深水半潜式钻井平台的设计面临多项世界级的技术挑战。结合南海超深水半潜式钻井平台的研发过程,重点叙述在南海内波流载荷、甲板可变载荷、慢漂运动预测、简化疲劳分析等方面取得的创新性成果,并对南海超深水半潜式钻井平台的总体方案加以介绍。通过多项重大技术创新攻关,最终研发出世界首次针对南海特殊环境条件、具有自主知识产权的超深水半潜式钻井平台新船型。平台作业水深3 000m、钻井深度10 000m、可变载荷9 000t,稳性和结构强度满足南海200年一遇环境条件要求。与世界先进的同类平台相比,其运动性能和作业性能优良,平均钻井作业时效较国际同类平台提高10%,综合技术指标世界领先。     

南海西部深水钻井实践

南海西部海域W区块的深水钻井作业中,低温高压和狭窄的安全密度窗口给钻井工程带来了较大的困难,容易引起井漏、溢流、环空带压、生成水合物等问题,且附近海域经常出现由内波流引起的突发性强流。针对这些问题,结合W区块的钻井地质特征,开展了深水井井身结构优化技术、随钻扩眼技术、深水井钻井液防水合物及防漏堵漏技术、环空压力预测与管理技术、内波流应对技术等方面的研究,解决了深水钻井容易发生的井漏与溢流并存、水合物堵塞管线、环空压力高和内波流损坏水下设备等问题,并成功发现了大型深水气田。     

第六代半潜式钻井平台定位能力分析研究

在钻前风险识别阶段,根据南中国海天气海况条件,分析了第六代半潜式钻井平台定位能力。分别针对1年一遇季风、5年一遇台风和10年一遇强台风的情况进行了分析计算。结果表明,推进器辅助模式的锚泊系统能够满足作业条件下的结构强度要求,若要满足最大漂移量为水深的2%要求,则最大允许波高、波速分别为3.82m和11.40m/s。确定第六代半潜式钻井平台适应南中国海天气海况的定位能力,为制定钻井作业的应急反应策略和应对措施提供决策依据。     

内波参数对半潜式钻井平台漂移量的影响

基于KdV理论和莫里森方程,对内波作用力进行理论计算。获得平台在内波作用下的运动时程曲线,发现在内波作用下,平台产生沿内波入射方向的最大漂移量和反向漂移,并在内波过境后不断振荡最终回到平衡位置。针对内波上层流体厚度、最大流速、入射角度和水深等4个因素对平台漂移量的影响进行规律性研究,发现上层流体厚度与水深的变化对平台的漂移量影响不大,最大流速应作为首要监测因素,内波入射角可在最大流速确定的基础上适当调整监测范围。监测到强内波流后,应停止平台作业,断开作业管柱,适当放松迎流向锚链。     

深水钻井工程风险综述

深水钻井是深水油气勘探开发必不可少的环节。由于作业环境的复杂性,深水钻井工程面临诸多风险,如浅水流、浅层气、天然气水合物、海洋内波、强风和低温等。这些风险可归纳为四类:浅层地质灾害、海洋环境危害、海洋气象灾害及深水操作特殊性。通过对各种风险产生原因和作用方式的论述,全面系统地认识和评价了各种风险对深水钻井的影响,以便采取恰当的方法预防和降低深水钻井的工程风险。     

南中国海深水区域井漏现状及预防

与浅水钻井相比,深水钻井井漏的处理更加困难,预防井漏尤为重要。针对南中国海深水区域井漏频繁发生的现状,调查了已钻井发生井漏的复杂情况,对漏失现状进行了分析,包括易漏失时的作业工况及漏失性质研究等;结合南中国海深水典型的漏失案列,分析了本地区井漏的主要原因:深水压力窗口小、ECD过高等;并根据南中国海深水井漏失的原因和特点,提出了相应的的预防和处理措施,希望对后续该区域深水井井漏的预防及处理提供一定的参考。     

半潜式钻井平台隔水管破裂的处理

半潜式平台的钻井作业中,隔水管破裂对现场安全及施工作业危害极大。文中描述了南海西部油田DF1-1-14高温高压井作业过程中隔水管破裂的案例,介绍了现场处理该事故的过程以及对此次事故的认识与总结。经过此次事故,作业人员对隔水管的使用进行严格把关,在随后的作业中,没有再次出现过隔水管破裂事故。南海西部油田的这次事故可为以后预防半潜式平台的隔水管破裂提供技术参考。     

半潜式钻井平台隔水管破裂的预防

半潜式平台的钻井作业中,隔水管破裂对现场安全及施工作业危害极大。本文通过南海西部油田DF1-1-14高温高压井作业过程中隔水管破裂的案例,多方面分析隔水管破裂的原因,并提出了几点预防隔水管破裂的建议,为以后预防半潜式平台的隔水管破裂提供技术参考。     

南海深水钻井隔水管设计与作业技术

深水钻井隔水管设计与作业技术是深水钻井最重要的考虑内容之一。为此,针对我国南海深水油气钻井作业的迫切需要,考虑了平台与装备的实际条件,开展了深水钻井隔水管设计与作业技术研究,具体包括隔水管系统配置、排列设计和张紧力、钻井作业窗口、下放/回收作业窗口和悬挂作业窗口等。结果认为,排列设计就要确定隔水管具体的下放列表供现场司钻使用,而张紧力的确定既要满足API规范关于最小张紧力的要求,同时也应更适合于现场作业。算例所用基础数据依托南海某深水钻井平台,依据某井位具体的水深和环境条件,最后给出了隔水管设计与作业技术的具体应用情况,设计方案与作业参数已在南海深水钻井实践中得到成功应用。相关结论可为深水钻井隔水管设计与作业提供参考。     

内孤立波作用下深水锚泊平台-隔水管耦合系统动力学特性

中国南海内孤立波自然环境频发,内孤立波下深水锚泊平台-隔水管系统动力学失效风险高,为此建立了内孤立波下的深水锚泊平台-隔水管耦合系统动力学模型及分析方法,开发了深水锚泊平台-隔水管耦合系统动力学求解器,开展内孤立波下深水锚泊平台-隔水管耦合系统动力学特性分析,识别内孤立波下深水锚泊平台与隔水管系统的动力响应、耦合作用规律以及隔水管系统安全弱点。结果表明,在内孤立波作用下深水锚泊平台向内孤立波传播方向运动,当内孤立波波峰到达平台中心位置时锚泊平台的偏移达到最大,然后锚泊平台逐渐向初始平衡位置运动并最终趋于稳定;内孤立波促使隔水管系统顶部向内孤立波传播方向偏转,导致隔水管系统对锚泊平台运动产生一定的促进作用;当锚泊平台位移最大时隔水管系统关键参数响应值最大,但隔水管系统上球铰转角峰值时间有一定的滞后性,下挠性接头转角是内孤立波下的深水钻井隔水管系统安全弱点。     

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。     

深水钻井动力定位平台允许漂移范围分析

目前深水钻井动力定位平台允许漂移范围计算需委托国外专业公司分析,且计算过程保密、结果考虑不全面,在分析了南海深水钻井动力定位平台作业风险和平台漂移警戒区划分的基础上,基于深水钻井平台隔水管系统挠性接头和伸缩节物理极限、平台应急解脱程序和作业经验分析,建立了深水钻井动力定位平台允许漂移范围实用计算方法,该方法可对平台极限解脱、红圈、黄圈和绿圈允许漂移范围进行全面的计算,已在国内外多个深水钻井平台数十口深水井得到了成功应用,保证了深水钻井动力定位平台的作业安全。     

基于加速度监测数据的钻井隔水管疲劳损伤评估

在隔水管钻井作业中,利用有限个加速度传感器监测数据预测钻井隔水管疲劳寿命是钻井隔水管系统面临的一项技术挑战.介绍了一种基于传递函数法,监测位置A处加速度数据,评估目标位置B处钻井隔水管疲劳损伤及疲劳寿命的分析方法.利用南海某深水气井钻井隔水管336 h加速度的监测数据,进行隔水管的疲劳损伤评估,得到了疲劳寿命.提出的基...     

深水钻井隔水管-导管系统波激疲劳分析

波激疲劳是深水钻井隔水管-导管系统最主要的失效模式之一。综合考虑波浪载荷、钻井平台运动和土壤抗力建立了深水钻井隔水管-导管耦合系统波激疲劳分析方法,实例分析了中国南海某井深水钻井隔水管-导管系统波激疲劳寿命,识别出了系统波激疲劳关键部位,并与隔水管常规分析模型的计算结果进行了对比。在此基础上,研究了钻井平台运动幅值、顶张力、下挠性接头转动刚度和井口出泥高度对系统波激疲劳特性的影响。结果表明,常规分析模型将隔水管底部看作固定端导致隔水管波激疲劳损伤过大,而本文提出的隔水管-导管系统分析模型能较好地模拟隔水管实际受力情况;隔水管最大波激疲劳损伤出现在下挠性接头处,导管的最大波激疲劳损伤出现在泥线附近;导管是整个系统中波激疲劳性能最薄弱的环节,适当地减小钻井平台运动幅值、隔水管顶张力、下挠性接头转动刚度和井口出泥高度均能改善导管波激疲劳性能。     

水下井口头疲劳寿命分析

在海洋钻井和生产过程中,水下井口头系统作为钻井和生产设施的基础装备,其疲劳寿命相当重要。以“勘探三号”平台为假设作业平台,以南海某油田海域作为工程实例取值,应用MOSES软件建立隔水管力学计算MOSES模型,得到求解出隔水管下端挠性接头受到的作用力;然后应用ABAQUS有限元分析软件ABAQUS建立水下井口头的有限元模型,根据研究海域土壤P-y曲线线性化,采用ABAQUS非线性弹簧模拟了土壤与水下井口头的相互作用,对水下井口头进行了疲劳寿命计算。计算结果表明,其疲劳寿命满足相关规范和DNV有关水下井口头的设计和使用要求。