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。     

深水钻井动力定位平台应急解脱范围分析

深水钻井动力定位平台在推进器由于失电或自然环境恶劣且超过其能力的情况下,会失去对位置的控制而产生漂移,对正常钻井作业产生重大的影响。基于深水钻井平台隔水管系统挠性接头和伸缩节冲程、隔水管连接器解锁角度、平台应急解脱程序和作业经验,建立了深水钻井动力定位平台应急解脱允许漂移范围的系统计算流程,针对目标平台(1 500 m作业水深的DP3钻井平台)使用ABAQUS软件对LMRP及下BOP组进行建模,并进行了不同工况下的动态分析,结果表明:目标平台在过提711 kN情况下LMRP倾斜6°可完成解锁;在应急解脱前,可用的解脱时间随着蒲福氏等级的增大与水深的减小而降低,海流流速与蒲福等级对平台漂移产生的影响规律相似,海流流速对平台漂移产生的影响较小。     

台风环境下深水钻井平台失控漂移后果分析及安全屏障研究

我国南海台风频度高、强度大,深水钻井平台存在失控漂移的风险。结合系统动力学方法,从系统角度整体分析平台-隔水管耦合模型在台风下的失控漂移过程,以漂移轨迹为顶部边界条件研究隔水管在不同状态下的力学响应,并利用因果回路图方法探讨防止平台漂移事故升级的各级安全屏障。研究结果表明:深水平台失控漂移轨迹随环境载荷方向变化明显,其中沿x方向漂移量呈现0°≈180°45°≈135°90°的特征,沿y方向漂移量规律相反且整体偏小;底部连接状态下隔水管等效应力大于断开状态,两种状态下隔水管分别在14 s和100 s左右超出应力限制;各级安全屏障存在显著交互关系,影响三级安全屏障性能的主要因素包括人员操作准确性、人员应急响应能力和紧急关断系统可靠性。本文研究结果可为台风下深水钻井安全作业提供理论依据和工程指导。     

深水钻井井喷事故情景构建及应急能力评估

深水油气开发面临着巨大的风险和挑战,尤其是在油气开发过程中如果发生井喷失控事故,应急救援将十分困难。采用重大事故情景构建方法,建立南中国海某深水探井在钻井期间发生井喷失控事故情景,包括从溢流发生到井喷失控、平台发生火灾爆炸、平台倾覆沉没、水下应急封井及打救援井、溢油回收处理及生态恢复,并对应急救援必须的工程技术、设备、人员等需求进行分析和评估,对我国下一阶段开展应急救援技术研究提出建议。研究结果对我国自主建立深水钻井井控应急救援工程技术体系有一定参考意义。     

深水防喷器组应急解脱系统模拟分析

应急解脱系统是深水水下防喷器组控制系统的重要组成部分,关系到深水钻井的安全。以南海某深水钻井平台的深水防喷器组应急解脱系统为例,利用其设备参数及现场反馈的数据作为输入参数,针对应急解脱不同工况下的操作要求,模拟计算了防喷器组进行作业时的动作时间、压力变化以及水下蓄能器组的压力和容积变化等。模拟分析方法及过程对于今后水下防喷器组性能评估具有重要的参考价值。     

南海深水钻井平台锚泊系统预张力优选研究

根据不同工况对锚泊系统的不同要求,确定锚泊系统性能优化的设计变量、优化目标和约束条件等。以南海某深水半潜式钻井平台为例,采用ANSYS-AQWA软件建立平台-锚泊系统动力耦合分析模型,根据现场环境载荷划分工况,并采用AQWA-DRIFT模块进行时域分析,得到各个方向上平台的最大漂移量、平均漂移量及系泊线最小安全系数等结果。基于作业工况安全作业窗口最大的优化要求,以及现场对平台漂移量和系泊线安全性能要求的优先级顺序,确定作业工况下的最优预张力范围;选取某极限工况,基于极限工况系泊线安全系数最大的优化要求,确定极限工况最优预张力范围。     

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。     

深水钻井平台-隔水管耦合系统漂移预警界限

建立了深水钻井平台-隔水管耦合系统漂移动力学模型,提出了深水钻井平台-隔水管耦合系统漂移预警界限分析方法,并进行了实例分析。分别建立了深水钻井隔水管-井口-导管耦合系统分析模型及平台漂移动力学分析模型,开发了深水钻井平台漂移动力学求解器。结合实例开展了深水钻井平台-隔水管耦合动力学特性及耦合作用规律分析,阐述了漂移预警界限分析方法。结果表明:平台漂移初始阶段隔水管载荷对平台漂移起促进作用,随着平台漂移位移的增大隔水管逐渐开始抑制平台漂移;平台漂移运动过程中隔水管系统顶部参数响应较快,底部参数响应具有明显的迟滞效应;随着海流流速的增大或水深的减小,深水钻井平台-隔水管耦合系统漂移预警界限减小,应尽早准备和启动隔水管系统底部脱离。     

深水钻井隔水管关键技术研究进展

深水钻井隔水管系统是海洋油气勘探开发的关键设备,其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的安全与高效。总结了近年来深水钻井隔水管的几项关键技术研究进展,主要包括深水海底井口-隔水管-平台耦合动力学分析方法,深水钻井隔水管避台撤离分析技术、悬挂隔水管井间移位分析技术及平台漂移下隔水管脱离预警界限分析技术等3项特殊作业技术,以及隔水管电磁检测技术、隔水管监测技术及深水钻井隔水管完整性管理系统。深水钻井隔水管关键技术已在中国南海、西非等11口深水井的钻井隔水管设计中得到了良好应用,解决了现场技术难题,可为我国深水钻井隔水管的设计和作业提供更全面的技术支撑。     

考虑钻柱作用的深海隔水管柱力学分析

隔水管作为海洋石油钻井的重要设备,其安全使用直接关系到整个钻井作业的顺利完成,甚至关系到钻井平台的安全。目前关于隔水管的研究主要集中在海洋环境载荷及钻井平台漂移影响下的隔水管柱力学分析,对于隔水管内部钻柱这一影响因素研究较少,这给计算结果带来了较大误差。考虑起钻过程中钻柱侧向力、轴向摩阻对隔水管横向位移、弯矩的影响,建立了深水钻井时隔水管柱力学模型,用数值差分法进行求解。研究结果表明:考虑钻柱影响下隔水管横向变形影响幅度增加7.9%。靠近水面的位置,隔水管所受弯曲载荷最大。该模型为海洋隔水管设计、安全使用、以及深水钻井井口安全等提供理论分析方法。     

钻井船漂移状态下隔水管-井口系统安全分析

常规钻井平台位置警戒圈根据隔水管的静态分析方法确定,无法考虑风、浪、流等载荷作用下平台的运动轨迹,也不能确定平台达到极限位置的时间,存在一定的局限性。为此,建立了基于钻井平台-隔水管-水下井口系统的动态耦合方法,采用FLEXCOM软件建立了钻井平台漂移分析的有限元模型,得出平台动态漂移轨迹与漂移情况下隔水管-井口系统的载荷状态,并结合平台应急解脱作业的响应时间,提出了钻井船允许的漂移时间和漂移距离的计算方法。分析结果表明:漂移分析模型综合考虑了风、浪、流等载荷的影响,能够动态预测平台动力定位失效情况下钻井船的漂移轨迹;在隔水管-井口系统的选型设计时,要针对具体井开展漂移分析计算,根据计算结果评估漂移时间和距离是否满足平台响应的时间要求,根据分析确定限制因素,针对性地采取强化措施。所得结论对于保证深水钻井隔水管系统和水下井口系统的完整性具有重要意义。     

新型深水钻井井喷失控海底抢险装置概念设计及方案研究

针对目前深水钻井井喷失控抢险方法及装置极其缺乏,井喷失控后带来重大经济损失和环境污染等问题,通过对深水钻井井喷失控抢险过程中的固体力学和流体力学特征分析,提出了一种新型深水钻井井喷失控海底抢险装置概念设计,并以墨西哥湾"深水地平线"钻井平台爆炸井喷事故为例,验证了所设计的深水钻井井喷失控海底抢险装置的科学性和可行性,在此基础上制定了多种抢险方案。本文成果对深水钻井井喷抢险装置的研发及抢险方案的制定有一定参考价值。     

深水钻井隔水管力学行为实验装置设计与研制

隔水管是连接海底防喷器与海面钻井平台的关键设备。在深水钻井过程中,隔水管受到海洋环境与钻井工况耦合作用易发生失效事故,而目前针对这种耦合工况的研究未见报道。运用相似理论设计了实验参数,基于实验参数设计深水钻井隔水管力学行为实验方案,并研制了深水钻井模拟系统,实现了实验室内真实模拟深水钻井的各种工况。研究结果对于实验室内开展基于海洋环境与钻井工况耦合作用下的隔水管力学行为实验研究具有重要意义。     

输油管线泄漏事故初期应急处置研究

输油管道一旦发生泄漏,不仅造成资源浪费和环境污染,甚至发生火灾爆炸事故。管道泄漏后,采取各种措施做好初期的应急处置,能够确保安全、快速、有效地处置泄漏事故,最大程度地减少各类损失和社会影响,避免恶性事故的发生。本文分析了管道泄漏的主要成因、泄漏的危害,提出了泄漏初期应急处置的"早、抢、控、准"四条原则。     

深水半潜式钻井平台防台措施探讨

中国南海台风频发,给海洋油气资源安全高效的开发带来了一定的挑战。随着近海石油资源的日益减少,未来海洋石油开发将逐渐聚焦深水区。深水半潜式钻井平台是南海深远海重要的钻井装备。因中国南海台风强度大且其产生经常出人预料,在某些平台无法紧急撤台的情况下,如何有效避台或减小台风对平台造成的损失是工程设计人员必须面对的问题。以某座深水半潜式钻井平台为研究对象,详细分析了深水半潜式钻井平台避台原则及防台措施,并讨论了调整平台艏向对减小平台整体受力的影响。采用三维势流理论和时域耦合分析方法计算平台在不同吃水下的总体性能,分析对平台系泊张力及运动性能的影响,探讨通过改变平台吃水而降低系泊系统的受载,从而避免系泊系统破坏的可行性,最终得到可指导平台操作的结论。     

LNG加气站现场的应急处置

简要介绍了LNG加气站潜在事故的类型、现场的应急处置及原则和应急防范措施.适当的现场应急处置措施能最大限度地减少突发事故造成的损失,对事故现场抢险救灾作用明显.     

深水钻井平台与分段组合锚泊系统耦合分析

由于水深的增加,在风浪流载荷作用下,采用分段组合锚泊系统定位,平台移动范围可能超过安全作业区域范围,极易导致钻井隔水管破坏,从而影响钻井平台正常作业。采用分段组合锚泊设计系统,考虑了钻井平台与锚泊的耦合作用,应用AQWA软件建立了981深水半潜式平台三维水动力模型。在此基础上,以南海风、浪、流载荷为背景,在不同锚泊系统顶部倾角情况下,分析锚泊线的张力和平台的偏移量。分析结果表明,在百年一遇的极端载荷下,半潜式钻井装置的锚泊线安全系数为1.73,大于API标准1.67且锚泊线张力值小于破断载荷,平台在水平面的最大偏移值超过了正常作业区域,但还在最大连接工况10%范围及最大自存工况范围内。在此锚泊系统的作用下,钻井装置在1 500 m水深时能在百年一遇的极端天气中生存,其锚泊系统的设计组合合理,满足锚泊线强度及平台定位安全的要求。     

深水钻井技术进展与展望

深水钻井指作业水深大于400 m而小于1500 m的海洋钻井作业。为减少甚至避免深水钻井中由于地层破裂压力低、浅层流体入侵井筒、页岩不稳定性、天然气水合物问题、海底低温等引发的诸多严重钻井事故,总结了能够缓解部分钻井危险的深水钻井技术,例如:喷射下导管技术、动态压井技术、深水钻井液技术、随钻测井与随钻环空压力测量技术等。针对深水钻井新技术,包括无隔水管套管钻井技术、无隔水管钻井液回收技术、控制压力钻井技术等,分析并总结了各项新技术的应用优势和基本原理,以期为深水油气田勘探开发提供理论依据和现场应用指导。同时,还可为实现智能钻井提供相关的技术支撑。     

墨西哥湾漏油事件引发美国强化深水钻井应急措施

<正>2010年4月,美国墨西哥湾发生漏油事件后,美国政府强化了深水钻井应急措施,以避免再次发生同类灾难。美国政府新政策要求深水钻井应建立海上应急救援系统,主要包括以下内容:①深水钻井的海床BOP(防喷器)通用连接系统;②深水钻井的海底漏油乳化处理剂喷洒系统;③深水钻井应具有避飓风、台风功能的浮筒式漏油收集系统;④深水钻井的救援井钻进系统。     

深水钻井平台钻机大钩载荷计算方法

在浅水平台钻机大钩载荷计算方法基础上,针对下隔水管与防喷器、下套管以及起下钻等作业工况,基于弹性杆振动理论,给出了合理确定深水钻井平台钻机大钩载荷的计算方法.以某深水钻井平台设计工况为例,确定了3000m水深、10000m井深条件下所需的大钩载荷,讨论了平台升沉运动幅值、运动周期以及钻井泥浆密度对钻机大钩载荷的影响,所获得的结论可供深水钻井平台设计和深水钻井作业参考.