打桩作业隔水导管接头的设计与现场工况校核

针对150m水深范围内隔水导管打桩作业问题,设计了一种具有自主知识产权的隔水导管接头,指标达到了APISpec16RD级要求。利用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。打桩作业隔水导管接头的设计与开发,对于完善海油具有自主知识产权的石油管产品序列,降低作业成本具有一定的价值和意义。     

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。     

新型国产隔水导管穿刺鞋研发及应用

针对隔水导管穿刺鞋打桩作业中出现的溜桩、破岩能力差等问题,研发了一种新型国产隔水导管穿刺鞋,采用圆柱形管体防止歪桩,管体外部焊接加强筋提高强度,底部有线形结构合金齿用以破裂坚硬岩层。ANSYS数值模拟分析表明,新型国产隔水导管穿刺鞋具有较好的贯入能力、抗压能力及抗外挤能力,其性能指标具有较大的安全余量,可满足现场应用要求。新型国产隔水导管穿刺鞋已在南海西部某区块16口井的隔水导管打桩作业中取得成功应用,与周边油田打桩作业相比平均每锤进尺提高约28%,作业效率提高约15%,具有良好的应用效果和可推广价值。     

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.     

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。     

南海某油田隔水导管施工溜桩风险分析

隔水导管溜桩风险预测是近海钻井前期的一项重要工作,然而在实际研究中存在着诸多问题。为了实现安全高效钻进、准确控制钻井进程的目的,通过研究并优化打桩控制技术,提出了"海上隔水导管施工溜桩深度预测理论模型",其核心是准确确定海底土极限承载力、隔水导管管柱载荷分析以及对溜桩机理的研究,建立溜桩初期以及打桩时期的力学模型。该模型在南海某油田数口井的隔水导管施工作业中得到了成功应用,隔水导管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。     

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。     

超长隔水套管的设计和应用创新

在常规海洋平台安装过程中,隔水套管的海上安装耗时较长,约占导管架海上安装时间的一半。在隔水套管分段设计中,超长隔水套管的创新设计,可以充分利用大浮吊吊高,降低海上接桩的难度与风险。同时,超长隔水套管的设计可以减少套管的分段数量,从而减少起锤、套锤和打桩作业工作量,提升海上施工效率。     

基于地层和钻井要求隔水导管最小入泥深度的计算方法

为更准确地计算出打桩隔水导管的最小入泥深度,充分考虑泥线以下地质特征、泥线以下地层的承载能力及隔水导管的力学性能等参数,在理论研究的基础上建立隔水导管最小入泥深度计算方法,并根据某油田的工况条件进行了理论计算,从而得出针对该区块24in、30in两种规格隔水导管在不同井口载荷下的最小入泥深度,对该区块现场打桩作业有一定的指导意义。     

风浪流作用下隔水导管强度及安全性计算

隔水导管的强度及安全性对于海上钻完井作业安全至关重要。将隔水导管下部入泥端简化为固支,上部约束简化为铰支,对隔水导管的轴向载荷和横向载荷进行了分析,研究了风、浪、流作用对隔水导管强度及安全性的影响。以渤海渤中34油田为例,对30年一遇海洋环境条件下该油田隔水导管的强度及安全性进行了计算与分析,其结果对于该地区海上工程设计和钻完井作业具有一定的指导意义。     

深水钻井导管水下打桩站立稳定性分析与建议

分析了钻井导管水下打桩安装工艺在施工过程中所面临的导管站立稳定性问题.由于国内未进行深水钻井导管水下打桩实践,关于导管海底站立稳定性问题的分析及优化设计的指导性文献较少.基于现有标准及国外已有实践,分析了现有几种导管站立稳定性分析方法的特点与适用性,剖析了导管稳定性的工况、载荷及关键影响因素.提出了导管站立稳定性分析方...     

单桩变刚度结构隔水导管稳定性研究及设计方法探讨

采用弹性稳定性分析方法,研究和分析了隔水导管稳定性的特点及临界载荷,并根据海上钻井作业中隔水导管设计和使用的实际情况,提出了一种既能增强稳定性,又能降低成本的变刚度结构隔水导管设计方法,并且在考虑自重均布载荷和端部井口集中载荷条件下,对单桩隔水导管的弹性稳定性进行了研究及工程实例计算分析。本文的探讨对于降低海上钻井作业成本和提高隔水导管安全性能将会产生积极的影响。     

膨胀式导管提高深水钻井水下井口承载力的机理

表层导管是深水钻井水下井口的主要持力结构,水下井口失稳、下沉等复杂事故的发生主要是由于表层导管承载力不足造成的,因此经济高效地提高表层导管承载力是深水钻井工程研究并关注的重点。采用膨胀式导管方法来提高表层导管的承载力,能够实现不改变常规深水喷射法安装表层导管的工艺。表层导管喷射安装到海底设计深度后,膨胀材料发生膨胀实现增加表层导管与海底土接触的表面积,进而提高表层导管侧向摩擦力和水下井口承载力。基于深水钻井水下井口主要结构组成,通过建立深水钻井水下井口承载力计算模型,分析了表层导管尺寸与井口承载力相互关系,揭示了膨胀式表层导管外表面积与水下井口承载力呈线性变化规律,得出了膨胀材料厚度与水下井口承载力之间的计算模型;提出了膨胀材料采用分段式结构可以提高膨胀导管承载力,分析了膨胀材料分段数量、覆盖面积、膨胀厚度对表层导管承载力的影响规律;得出了在相同覆盖面积条件下随着分段数量增加表层导管承载力呈线性增加,随着膨胀厚度增加承载力呈线性增加。通过中国南海现场3口深水井的应用试验,建立的钻井水下井口承载力计算模型结果与现场试验结果的误差约为5%。     

考虑温度影响的水下井口疲劳损伤计算方法

水下井口系统与隔水管系统共同构成连接平台与地下油藏的通道。钻井、完井、修井作业过程中泥浆循环导致井筒温度发生变化，并且平台运动、波浪等产生的循环动载荷通过隔水管作用于水下井口，造成水下井口疲劳损伤。首先建立深水井筒温度场计算模型，将温度场计算得到的井筒温度分布施加于水下井口精细有限元模型，采用局部等效方法得到水下井口的等效梁模型，把等效梁模型作为子模型代入隔水管-井口耦合模型中进行水下井口动态响应和疲劳损伤计算，研究泥浆循环作业过程中井筒温度对水下井口疲劳热点处疲劳损伤的影响，并研究不同水泥环返高对水下井口疲劳损伤的影响。结果表明，对于水泥环返高无缺陷的水下井口，50 h内不考虑温度影响时最大疲劳损伤发生在导管接头处，其值为1.00×10^-2；考虑温度影响时最大疲劳损伤发生在套管接头处，其值为3.59×10^-2。当水泥环返高缺陷分别为-2 m和-5 m时，与水泥环返高无缺陷相比，套管（接头和焊缝）的疲劳损伤减小，而导管（接头和焊缝）的疲劳损伤增加，最大损伤均发生在套管接头处，其值分别为3.55×10^-2和3.48×10^-2。     

深水钻井导管水下打桩锤选型分析

中国海洋石油集团有限公司十三五重大科技项目“南海深水钻完井关键技术研究”课题1“深水钻完井关键技术研究”(CNOOC-KJ 135 ZDXM 05 LTD 01 SHENHAI 2016)     

水下导管出泥高度对井口稳定性的影响研究

针对工程中的具体问题,提出了导管允许高度与井口倾斜角相互关系的计算方法和模型,并对番禺35-2气田进行了导管出泥高度分析评价研究。对于井口的分析采用力学等化计算方法,把位于井口以上的设备对井口的力进行传递等化,在不同作业工况下采用统一的计算模型进行井口的校核模拟。分析结果表明,对于水下井口而言,最危险工况为完井作业工况,完井工况的侧向力比钻井工况大一个数量级,并且完井工况的弯矩也较大;井口允许导管出泥高度和井口倾角之间近似为二次曲线关系。     

深水吸力锚井口承载能力研究——以挪威Wisting油田水平井吸力锚井口为例

近年来随着特殊深水油气藏开发的需要,国外吸力锚筒体开始替代常规导管作为井口支撑的装置,例如挪威Wisting油田使用吸力锚技术钻成了极浅水平井。在国内,吸力锚作为深水钻井水下井口的使用尚处于起步阶段,需要对吸力锚井口承载力进行研究。该文基于API单桩轴向极限承载力经验公式的导管极限承载力计算模型,结合吸力锚负压置入受力情况进行研究,研究了吸力锚置入过程中瞬时承载力与随时间变化的实时承载力变化规律,构建了吸力锚承载力-土壤恢复系数-土壤强度的耦合计算模型。以挪威Wisting油田吸力锚设计参数及区域土壤不排水抗剪切强度为例,吸力锚承载力-土壤恢复系数-土壤强度耦合计算模型的计算结果与工程实际吻合,具有实际工程意义。     

浅水隔水导管动态响应及涡激振动疲劳损伤

介绍波浪海流作用下的隔水导管动力学模型,总结极限强度分析、稳定性校核和涡激振动Vortex Induced Vibration（VIV）疲劳损伤分析方法,并就某隔水导管实例分析动态响应和VIV疲劳损伤,得到隔水导管的极限强度结果、稳定性校核结果、VIV疲劳寿命满足钻井作业要求。所提出的隔水导管振动响应、VIV疲劳损伤及寿命分析方法为隔水导管的安全保障提供参考和技术支撑。     

应对深水井喷的简易防喷器应急技术研究

为有效解决深水井喷失控问题,研究了简易防喷器应急技术.采用预先危险性分析方法评估了简易防喷器作业风险,建立了隔水管-简易防喷器-导管耦合系统力学模型,研究了简易防喷器组合类型和配置方案的确定方法.以南海深水某油井为例,研究了顶张力、钻井船偏移、海流和关井压力对简易防喷器作业性能的影响,并基于极差分析和方差分析方法确定了影响简易防喷器作业性能的主要因素.研究表明,简易防喷器闸板数量对导管应力影响较小,为提高简易防喷器系统的可靠性,可选取五闸板简易防喷器;影响导管最大等效应力的因素依次为钻井船偏移、关井压力、海流流速和顶张力.根据简易防喷器应急技术研究结果进行应急预案制订和现场作业设计,可保障深水井喷应急作业的安全开展.