隔水导管打桩新技术研究与应用

针对现有浮吊等大型海洋作业资源不能满足渤海地区钻井打桩作业需求的问题,研究了隔水导管打桩新技术.该项技术包括:采用“生活支持平台+模块钻机”作业模式进行隔水导管打桩作业;配合“边钻边完”钻井技术实现打桩作业优化设计;研制了特殊螺纹扣实现隔水导管安全、快速连接;打桩作业过程采用实时水下监控等措施保证打桩作业准确、高效.该项技术已在锦州25-1南油气田A平台获得了成功应用.     

24”多线螺纹隔水导管接头强度校核

海洋钻井隔水管接头设计依据为API Spec 16R,而国内的实验室不满足对实物进行试验,因此,通过理论分析是验证设计是否满足要求的有效手段,本文通过对24"多线螺纹隔水导管接头,对海洋钻井隔水管接头的主要零部件在承受拉伸、弯曲、内压条件下的强度进行校核计算,以验证是否满足设计要求,对优化设计具有一定的指导意义。     

20”炮栓式隔水导管接头强度校核

为了研究20"炮栓式隔水导管接头的应力分布规律,利用理论计算进行强度校核并验证理论设计的正确性与合理性。利用ANSYS软件对隔水管接头进行多体非线性接触分析,同时运对隔水管接头进行结构优化,以保证海洋钻井隔水管接头各主要零部件在承受拉伸、弯曲、内压条件下的强度时的安全性及可靠性。     

20″外平齐式双线螺纹隔水导管接头强度校核

为验证20″外平齐式双线螺纹隔水导管接头是否满足现场环境和打桩作业要求,利用ANSYS经典软件对用ANSYS的数值模拟对接头进行力学校核优化,通过分析得知接头现场工况模拟中其力学指标均满足设计要求,应力集中区域未超过材质屈服强度。     

接箍对海上隔水导管打桩的影响

隔水导管打桩作业是浅海石油勘探开发中至关重要的一个环节,分析不同因素对打桩的影响具有很大的难度。文中针对接箍对隔水导管打桩的影响进行了深入研究,提出了接箍对隔水导管打桩作业影响的分析方法及模型。以南海文昌13-6油田为例,分析计算了有无接箍条件下隔水导管打桩作业的锤击数和贯入率。研究结果表明,无接箍的隔水导管在打桩作业中具有更好的时效性和经济性。     

钻井隔水导管稳定性校核模型改进与应用

隔水导管作为海上油气资源开发的重要井口持力结构,其安全稳定性对于钻完井作业以及后续的油气生产过程至关重要.基于ANSYS有限元模拟软件,针对隔水导管受力情况,综合考虑风浪流、腐蚀、附着海生物、海底土作用等多种影响因素,建立了隔水导管有限元模型.提出了以限位层分段校核隔水导管稳定性的方法,优化了隔水导管管身结构.采取分段...     

隔水导管螺纹接头连接性能研究

基于非线性有限元分析方法,以隔水导管螺纹接头为研究对象,对承载工况下不同标准齿形螺纹接头的抗拉能力进行分析,并采用改变螺纹锥度和改变螺纹螺距的方法对螺纹进行了优化。算例表明:隔水导管螺纹接头在拉伸载荷作用下,各螺纹牙应力分布不均匀,每个螺纹牙根部应力最大,且第1个螺纹牙根部存在严重的应力集中现象。通过改变螺纹的锥度和螺距,能够使隔水导管螺纹接头应力分布更加均匀,提高隔水导管螺纹接头的连接质量。     

海洋开发隔水导管接头的应用现状

通过调研四海海域根据作业方式和装备条件,选择不同类型的隔水导管,但是共同点均采用快速接头,快速接头的应用是有效减少非钻井时间、降低钻井费用的重要手段,对隔水导管接头的研发具有一定的指导意义。     

隔水导管腐蚀工况下静力学稳定性研究

隔水导管作为隔离海水、支撑油气井口的重要部件,在生产平台设计阶段,需要考虑由于腐蚀而附加壁厚裕量,保证隔水导管的稳定性。以南海东部某生产平台结构数据为基础,运用ANSYS软件,按照南海东部海况条件极限值,模拟隔水导管在不同腐蚀程度情况下的井筒稳定性。模拟分析结果表明,从静力学角度考虑,该平台在最大井口载荷为200 t工况下,受到1年期或100年期海况条件时,隔水导管腐蚀比例不超过75.99%,隔水导管强度依然满足设计要求。研究结果为油气井安全生产和后期隔水导管修复或更换决策提供理论依据。     

基于有限元的浅冷海隔水导管强度校核新方法

针对亚北极萨哈林浅冷海油田海风、海流、海浪强度高及海冰厚度大等给隔水导管强度校核带来的困难,在常规隔水导管强度校核基础上,考虑海冰因素,提出了浅冷海隔水导管强度校核新方法。将隔水导管视为上端铰支、下端固定的简支梁,分别建立海风、海浪、海流和海冰作用力的计算模型,采用有限元离散法建立隔水导管有限元模型。选择萨哈林海域近50年来海风速度、海浪高度、海流速度及海冰厚度的最大值,并利用ABAQUS进行综合分析计算。计算结果表明:考虑海冰因素计算的隔水导管最大应力值为不考虑海冰因素时的4.11倍。因此新方法可更好地为浅冷海隔水导管强度校核提供指导,对亚北极萨哈林浅冷海隔水导管选择具有重要意义。     

崖城13-1气田表层隔水导管快速打桩技术

由于崖城13-1气田开发需要,从2009年12月到2010年10月先后进行了4口大位移调整井的钻完井作业,其中A10和A15井表层?660.4 mm隔水导管采用钻机打桩方式完成。以这2口井的打桩作业情况为基础,结合相关理论研究计算,进行了地层基础承载力分析、打桩锤的优选及快速安装设计、深穿刺引鞋的设计、替打短接的设计,应用了Pile driving monitor数据采集系统及快速打桩工艺,形成了完整的快速打桩工艺理论,经过现场作业的检验,取得了较好的应用效果。崖城13-1气田打桩作业的技术关键,对未来海洋钻井打桩作业模式具有重要的借鉴意义。     

无接箍隔水导管接头结构设计及力学特性分析

无接箍隔水导管接头以其优良的工作性能被广泛应用。由于无接箍隔水导管接头螺纹啮合面的非线性,常用的二维接头模型不能满足其复杂的力学分析要求。根据在东海某扣型无接箍隔水导管接头的CAD设计模型,建立了考虑螺纹升角的不同径向尺寸、不同螺纹头数的三维有限元计算模型,分析了无接箍隔水导管接头的结构特点和应用前景。通过上扣转矩、弯矩、轴向拉力等载荷的施加与计算,得到与二维有限元模型不同的计算结果。无接箍隔水导管接头的应力分布不均匀,并且螺纹头数越多,应力极值越小; 探讨了在不同载荷组合下,应力极值出现的位置。可为无接箍隔水导管接头的选择提供参考。     

海上钻井隔水导管打入作业溜桩深度预测

目前桩体施工溜桩深度预测主要集中在大直径超长桩的打桩风险分析中,对海上隔水导管施工溜桩机理和深度预测缺乏研究,存在作业盲目性和风险性。通过对海上隔水导管施工中导管与平台几何关系分析、导管极限承载力计算和溜桩机理分析,提出了海上隔水导管施工溜桩深度预测理论模型。溜桩深度预测理论模型在我国某海域油气田数口井的隔水导管施工作业中得到了成功应用,施工预测深度范围与实际溜桩深度基本一致,为隔水导管施工风险评估提供了理论基础,确保了海上作业的安全性。     

国外的浮力钻井隔水导管

在深水环境中,钻井船是通过立管连接到底部的,并通过它进行钻井和修井作业。在立管的底部,一套下部海洋立管组件起着一个大阀门的作用,它可以通过压送管线从钻井船上进行控制。传统立管的缺陷是:第一,由于水压对浮力材料的作用,要求浮力块非常坚固,这就意味着水越深浮力块的效果就越差;第二,当下放立管时,拖曳力和由波浪所产生的力会使立管总成与钻井船壳体发生接触。目前,瑞典钢材公司针对此问题设计出新的立管结构,试验后效果较好。它是通过使用能在其中完全充以空气的最大许可立管结构直径,以实现更为有效的浮力效果,很好地保护下部海洋…     

深水钻井隔水导管在起下作业过程中的固有频率研究

针对深水钻井隔水导管在起下作业过程中的受力特点,建立了隔水导管系统受力与变形模型,并推导出了隔水导管系统的挠曲方程;在此基础上,根据能量守恒原理建立了隔水导管系统的固有频率方程。通过实例计算,研究了起下作业过程中隔水导管系统固有频率的分布规律,以期为海上钻井作业安全和管理提供科学依据。     

基于ANSYS分析的隔水导管回接设计优化

为降低油田生产成本,探索油气快速开发新模式,针对边际某油田已弃置的评价井,开展评价井复产方案研究。为实现油田初期快速投产,拟计划评价井在无井口平台扶正状态下进行复产作业,隔水导管回接作为复产作业关键步骤,风险的把控尤为重要。本文基于该油田海况条件,针对隔水导管回接作业,利用ANSYS软件首先从整体上进行隔水导管强度与稳定性分析,基于整体分析结果,进一步针对隔水导管回接器进行局部构件的强度分析,最终得出回接器设计要求。     

海上钻井隔水导管横向振动特性及其对钻井作业的影响

以渤海自升式钻井平台为研究对象,根据能量法建立了用三角级数方程表示的隔水导管挠曲变形方程,由雷利法计算了隔水导管系统的振动频率,并通过工程实例对隔水导管在不同尺寸和不同水深条件下的自振特征和特点进行了分析。这些研究成果可以为钻井参数的选择提供依据,对于海上钻井作业,特别是深水钻井作业的安全管理以及减少井下隔水导管和钻具事故的发生有着重要的指导意义。     

快速穿刺型隔水导管管鞋设计及应用

针对现用隔水导管管鞋打桩过程中存在穿刺能力弱的问题,通过优化结构设计,采用楔形管鞋,产生劈土效应;顶端镶嵌硬质合金齿,提高穿刺能力;外侧布置加强筋,增加纵向强度;内侧布置旋流筋,增加横向强度且防护防转销;自主设计了一种快速穿刺型隔水导管管鞋。根据现场施工参数,Abaqus有限元分析表明,该管鞋具有极好的刺穿能力,满足现场应用要求。该管鞋可推广至渤海蓬莱、南海东部惠州等硬地层油田,将大幅提高作业效率,具有良好的应用前景。     

南海北部湾打入式隔水导管承载力CPT设计方法

钻井隔水导管承载力和下入深度设计对井口稳定性具有重要意义。基于静力触探试验(CPT)的单桩承载力计算理论,研究了砂土密实程度、隔水导管下深对隔水导管摩阻力及承载力影响。研究结果表明:随隔水导管下深增大,桩侧单位摩阻力出现退化,与密实砂土相比,中等密实砂土摩擦疲劳效应显著;与CPT法相比,API法计算密实砂土中隔水导管承载力偏低,计算中等密实砂土中隔水导管承载力偏高,导管下深50m时高估幅度达134.8%。结合北部湾工程实际,验证了CPT法计算承载力具有较高的准确性,可为隔水导管承载力计算提供参考。     

钻井隔水导管自振特性及对海上钻井作业安全的影响研究

本文针对自升式钻井平台隔水导管在钻井作业中的工作状态,采用结构力学多自由度系统的自由振动研究方法,建立了隔水导管与防喷器系统的集中质量悬臂杆体系.本文通过求解主振型的位移方程和频率方程,得到了隔水导管系统的自振频率.根据常用钻井条件下的钻井隔水导管和防喷器的工程参数,结合自升式钻井平台工作实际情况,计算结果考虑不同水深条件下自振频率和作业海域的波浪周期,对于在不同海域,提出了在可能发生谐振的海域和水深情况下,作业者从隔水导管串与防喷器设计到钻井作业过程中,应该注意采取的工程措施,为制订合理的设计和工程参数,避免隔水导管发生损坏,保障钻井作业安全,提供了科学的决策依据.