陆地钻井防喷器液控系统选用设计方法的探讨

文章系统地叙述了防喷器液控系统的特点、陆地钻井防喷器液控系统的结构组成、基本原理以及选用、设计、制造等基本方法并有计算选用实例。文章还对防喷器液控系统的正确使用、维护及今后的发展,提出了应具备的特点。     

深水钻井防喷器温度场数值模拟研究

深水防喷器所处环境为低温高压,如有气侵出现,容易在防喷器位置生成天然气水合物,阻塞防喷器,产生井口安全隐患。为此,结合深水钻井工况,建立了深水钻井条件下闸板防喷器与环形防喷器的三维空间模型,并利用Fluent软件进行了温度场数值模拟,得到了防喷器不同位置的温度场分布。在此基础上,结合天然气水合物生成条件分析了防喷器的温度场分布,以及加热管对防喷器温度场的影响规律,并优选了加热管的布置位置。结果表明,在模拟环境条件下,闸板防喷器横向位置依靠防喷器通径内壁加热即可满足天然气水合物预防要求,在纵向侧面1/4处布置加热管效果较好;管线数量对环形防喷器温度场的影响很大,为满足温度高于天然气水合物形成温度的要求,可以将优化加热管数量与保温措施结合起来进行。      

深水防喷器控制系统换向阀可靠性试验研究

研究深水防喷器控制系统换向阀的可靠性对海洋钻井安全具有十分重要的意义。通常,一个阀件的失效可能会导致系统故障,带来无法估量的损失。参照相关标准制订了可靠性试验方案、故障判定和统计原则,对随机抽取的12台换向阀进行了模拟真实工作环境的试验。对换向阀失效模式及寿命次数进行了统计分析,得出了换向阀可以达到预期平均无故障工作时间的结论。为深水防喷器控制系统的国产化和工程应用奠定基础。     

深水钻井防喷器系统关键设备技术研究

深水钻井防喷器系统在保障海上油气作业安全,保护海洋环境和人身安全中起着关键作用。目前,国内深水钻井防喷器系统研制正在起步阶段,为了能提高国产深水钻井防喷器系统关键设备技术水平,在介绍深水钻井防喷器系统中关键设备的国内外技术现状基础上,重点对典型深水防喷器系统中深水BOP组和控制单元的关键设备进行了研究。分析了深水防喷器系统中其关键设备的主要特征,并对其组成和功能进行了说明。结合国内实际情况,提出了深水钻井防喷器系统研究建议。     

深水防喷器系统FMECA分析

为确定深水防喷器系统中影响可靠性较大的关键单元设备及故障模式,采用FMECA方法对系统进行了分析。定义了系统基本情况、边界条件、故障模式和判断依据等FMECA分析的基本要素。分析结果表明,对深水防喷器系统可靠性危害性较大的单元设备为闸板防喷器、控制箱、液压连接器;危害性较大的故障模式有闸板封井不严、节流压井管线外漏、黄箱与蓝箱中有1个所有功能同时不能激活、黄箱或蓝箱中有1箱有1个功能不能激活、黄箱与蓝箱同时有1个功能不能激活。对深水防喷器系统设计、应用及日常维护提出了改进建议。     

深水剪切闸板防喷器控制压力平衡装置研究

水下防喷器及控制系统是确保安全钻井的海洋井控装备,需要使用水下蓄能器提供压力控制液。随着工作水深的增加,水下蓄能器数量骤增。为了减少水下蓄能器的使用数量,设计了深水剪切闸板防喷器控制压力平衡装置。该装置通过海水静压平衡深水剪切闸板防喷器打开和关闭功能的控制压差,降低最小操作压力,提高水下蓄能器的容积率,进而减少水下蓄能器的使用数量,使额定压力21.0 MPa的水下防喷器控制系统能够完成高压剪切关井;在紧急情况可以使用海水关闭剪切闸板防喷器,确保钻井安全。通过计算1 500 m钻井平台水下剪切闸板防喷器加装控制压力平衡装置后,只需配备16个57 L水下蓄能器,水下蓄能器使用量减少为原控制系统的1/2,因此减小了水下防喷器控制系统的体积。该装置的应用可降低钻井装备的成本。     

深水钻井用水上防喷器设计

水上防喷器(SBOP)系统相对于水下防喷器系统,具有对平台性能要求低、作业成本低、检测和维修方便等优点,得到越来越广泛的应用。针对SBOP相对于陆地防喷器的特殊性,提出了在SBOP设计过程中,应进行法兰承载能力的评估,满足特定平台对拉力、弯矩和内压组合载荷工况的要求;由于海上环境的特殊性,应提高金属构件的耐腐蚀能力;针对平台作业使用钻杆的要求,剪切闸板应满足高等级钻杆剪切的要求,满足带压剪切和偏离中心钻杆剪切的要求。     

深水钻井防喷器选配关键因素分析

深水钻井防喷器组是保证海洋深水钻井安全的最关键设备。介绍了深水钻井防喷器组的基本配置方法,分析了防喷器组配置的关键因素,重点研究了闸板数量和类型、防喷器高度和压力等级、节流压井管线、蓄能器能力与辅助控制系统等。最后指出,应确保所有剪切闸板具有剪切特定钻杆及套管的能力,测试闸板和管子闸板不可混用,万能防喷器可考虑只采用1个;应确保ROV动作满足规范规定的响应时间要求,不推荐声纳辅助控制系统,应对新增辅助控制系统进行风险分析,以确保设计能兼容并能实现相应的功能;合适的防喷器配置有助于保证深水钻井安全,应该针对具体情况,制定统一的深水防喷器闸板和辅助控制系统配置标准规范。     

国内外深水防喷器控制系统的发展

介绍了国外主要厂家Cameron、NOV、GE和Oceaneering公司在深水防喷器控制系统方面的新发展及国内荣盛公司在深水防喷器控制系统的研究进展,指出深水防喷器控制系统向高系统压力、三重冗余、高可靠性、智能化和清洁环保方向发展。     

深水防喷器状态监控系统研究进展

概述了深水防喷器状态监控系统的研究意义,以及国外三家公司NOV、GE、Cameron的相关产品。介绍了国内对防喷器状态监控系统的研究现状,分析了防喷器状态监控系统的构成。研究深水防喷器状态监控系统可在钻井过程中实时监控系统状态,并可根据钻井数据制定预防性维护计划,有效降低设备故障导致的停机时间,提高系统的可靠性和安全性。     

深水防喷器控制系统试验样机研制

针对深水防喷器组控制系统体积庞大,直接进行整机海试,存在风险高、成本高的问题。通过简化系统结构,保留核心功能,建立缩尺寸试验样机。利用深水高压舱对试验样机进行模拟深水环境试验及可靠性试验,试验结果验证了深水防喷器组控制系统结构的合理性。掌握了关键部件设计加工技术以及相关试验数据,为国内首台电液多路深水防喷器组控制系统的研制奠定基础。     

基于动态贝叶斯网络的深水防喷器可靠性研究

研究深水闸板防喷器系统的可靠性具有十分重要的意义。为此,将深水闸板防喷器故障树模型转换为静态贝叶斯网络模型,再经时序扩展得到其动态贝叶斯网络模型。利用BNT和GraphViz4Matlab软件包对动态贝叶斯网络进行建模和推理分析,得出如下结论:①在400周内,深水闸板防喷器的可靠性随时间的延长逐渐下降,在第400周时趋近于0;②深水闸板防喷器的可靠性随基本事件节点退化导致失效的概率DS1和DS2的增大而下降,且DS1的影响大于DS2;③研究的4个基本事件退化导致的失效概率对系统可靠性的影响程度从大到小依次为PILFC、YPFMR、ELYCFH和LCFLYP。因此,在实际可靠性设计和评估中应根据基本事件对系统可靠性的影响大小给予不同程度的重视。     

深水水下防喷器控制系统蓄能器能力分析

根据蓄能器系统的工作环境和工作状态,将水下防喷器控制系统蓄能器分为地面蓄能器、水下蓄能器和应急蓄能器等3类,分析了水深对不同蓄能器系统主要参数的影响。提高蓄能器的承压能力,可以减小控制系统的预压力,从而减少地面蓄能器的个数,节省平台空间。不同蓄能器系统主要技术参数随水深的变化趋势差异较大,在蓄能器系统控制能力设计与校核时须特别注意。     

深水水下防喷器剪切能力分析方法及应用

深水水下防喷器剪切闸板在评估时相对复杂,在设计阶段通过剪切试验方法对剪切闸板进行剪切能力评估成本较高。鉴于此,以Von Mises屈服准则为基础,阐述了深水水下剪切闸板防喷器的动作原理和剪切过程,分析了剪切过程中活塞杆及活塞受力状况;考虑水深、隔水管内钻井液密度、井涌强度、钻杆钢级及关井压力的影响,给出了深水水下剪切闸板防喷器的剪切能力评估方法,并通过实例对该评估方法进行了应用。分析结果表明:提出的评估方法弥补了API Spec 16A中对于剪切闸板剪切能力评估的不足,评估方法计算的数值与厂家提供的数据误差在3%以内;防喷器剪切能力评估的关键是修正参数C_3,该值与防喷器类型及管柱特性等有关。研究结果可为深水闸板防喷器剪切能力评估及作业平台选择提供指导和借鉴。     

钻井防喷器人工智能液控装置

针对传统气控型防喷器液控装置的不足,开发了钻井防喷器人工智能液控装置。这种液控装置主要由远程控制台、HMI操作面板、PLC可编程控制板、触摸屏、推拉式电磁铁和转阀等组成。由于采用了先进的PLC和触摸屏,以及高可靠性的PROFIBUS总线通讯,装置可方便地实现多处遥控操作,能即时同步显示远程控制台转阀的位置,使司钻台和远程控制台的显示动作达到一致。在国外油田和国内华北油田的现场应用结果表明,人工智能液控装置具有操作智能化、反应速度快、电动机启停准确可靠等特点,在陆地和海洋油田的应用前景广阔。     

车载式重锤震源气动液控系统研究

炸药震源和可控震源在现行陆地地震勘探中得到了广泛应用。但炸药震源存在重复性差、环境破坏性大、施工复杂等缺点;可控震源中的重锤式震源虽然特别适合建筑物比较密集的中浅层地质勘探,但存在出力小、行程固定等问题。为适应中西部中浅地层地质勘查需求,实现冲击能量60kJ、同一地点作业4次且作业不启泵的性能指标要求,采用开放气缸加速重锤结构作为震击出力结构,采用液压系统作为出力结构的控制与操作系统。在气动系统与液控系统方案研究基础上,对其气动系统、液控系统的核心构件进行设计计算,设计出一种运载方便、出力可控、动作快速、能多次重复锤击的车载式气动液控重锤震源系统。为中西部中浅地层地质勘查提供一种车载式重锤气动液控震源解决方案。     

关于修井作业液控闸板防喷器密封性的研究

本文分析了闸板防喷器的密封薄弱环节,对其失效模式进行了阐述,并对闸板防喷器可控柔性密封进行了研究。对提高闸板防喷器可靠性具有一定意义。     

深水半潜式钻井平台防喷器控制系统升级探讨

为了解决深水半潜式平台防喷器控制系统存在系统落后、操作时间长、应急能力不足、冗余度低等问题,此文从深水半潜式钻井平台防喷器地面控制和水下控制系统分析,对比超深水半潜式钻井平台防喷器控制系统特点,结合实际现场作业经验和需求,探讨将目前深水半潜式钻井平台防喷器地面与水下控制系统进行适当的改造与升级方法,以实现较小的投入,达到快速升级防喷器控制系统和稳定安全地操作水下防喷器的目的,提出了改进升级的方法,旨在为今后我国深水半潜式钻井平台防喷器控制系统升级工作提供参考。     

深水水上防喷器钻井系统水下井口稳定性分析

采用水上防喷器(SBOP)系统进行深水钻井可以大大降低作业成本,但在SBOP系统的应用中还有许多问题需要探讨.建立了深水水上防喷器钻井系统水下井口稳定性分析模型并进行了分析,结果表明:采用水上防喷器系统,导管下入深度可以比常规隔水管系统浅,且导管直径越大水下井口的稳定性越好;大尺寸隔水管会导致水下井口产生较大的横向偏移和弯矩;随着水深的增加,水下井口的横向偏移和弯矩值逐渐增大;水下井口的横向偏移和弯矩值随着钻井平台漂移量的增大而线性增加,并且随着隔水管顶张力的提高而逐渐增大.     

钻井防喷器人工智能液控装置的研制

随着石油工业的不断发展,在钻井过程中对智能井控设备要求更高。根据目前市场需求,开发了一种人工智能防喷器液控装置。该系统采用了先进的PLC和触摸屏和高可靠性的ROFIBUS总线的通讯,性能稳定可靠,具有良好的应用前景和良好的经济效益和社会效益。