超深水钻井隔水管动力分析理论研究与数值模拟

随着钻井作业向深水(500～1 500m)和超深水(1 500m以上)发展,在交变海洋环境载荷波浪力、海流力和浮式钻井平台运动的共同作用下,隔水管的动态响应更加显著.文中探讨了隔水管侧向振动的数学模型、动态特性分析中的结构与环境载荷建模技术及其非线性动力分析方法,研究并对比了不同分析方法在计算效率、计算精度和工程适用性等方面的差异.介绍了时域内应用ABAQUS软件进行超深水钻井隔水管非确定性动力分析的算法与详细流程,算例比较了不同边界条件对深水钻井隔水管动态特性的影响.研究表明,时域非确定性分析最为精确但需要时间最长,且只能采用线性AIRY波浪理论;理论上,海流主要引起隔水管动态响应的时不变部分,但该时不变部分不等同于海流引起的隔水管静态响应,一种简化方法只将海浪与钻井船运动作为动载荷而不考虑海流对动态响应的贡献;钻井船运动和波浪载荷是隔水管动态响应分析主要的动载荷,对于超深水隔水管来说,钻井船运动是首要的动载荷,其慢漂运动对隔水管性能有重要影响,而波浪仅对隔水管局部产生作用.     

深水钻井隔水管耦合系统分析(英文)

对于深水系泊钻井系统而言,移动式海洋钻井装置与细长结构(系缆、钻井隔水管)之间的耦合效应在预测浮体运动及钻井隔水管响应时起决定性作用.文中建立了深水系泊钻井系统的全耦合有限元模型,考虑波频与低频环境载荷,对系统进行了非线性时域分析.分析表明,由低频浮体运动激励的低频隔水管动态响应可对深水钻井隔水管设计产生重要影响.常规方法将低频浮体运动作为准静态效应考虑,对于连接在锚泊钻井装置上的深水钻井隔水管而言是不精确的.     

大直径隔水管携岩工艺及计算

在海洋钻井过程中,泥浆从套管环空返至截面积显著增加的隔水管环空时,泥浆上返速度明显降低,岩屑举升效率下降甚至于不能满足正常携岩的要求.通过对国内外深水钻井泥浆举升技术的调研与分析,以及对直井及深水隔水管携岩理论进行的深入研究,提出了隔水管携岩工艺,即在保持原有泥浆循环系统基本不变的情况下,由增压管线向隔水管环空内注入泥浆,增大隔水管环空段的泥浆总排量,从而提高泥浆上返速度来实现隔水管环空携岩;给出了计算泥浆泵与增压管线的水力参数计算方法.上述的研究结果对深水钻探具有重要实用价值.     

超深水半潜式钻井平台双井架钻机关键作业工艺分析

结合双井架钻机作业特点以及超深水半潜式钻井平台钻机配置要求,进行超深水半潜式钻井平台双井架钻机布置方案设计。在此基础上,对双井架钻机关键作业工艺进行分析,形成一种适合超深水半潜式钻井平台双井架钻机的钻杆、套管以及隔水管处理工艺和钻井作业工艺。分析结果可用于指导钻机系统设备配置选型,确定双井架钻机作业过程的载荷,指导双井架的设计,指导现场作业施工。     

深水半潜式井平台隔水管存储形式及作业功效研究

隔水管是深水半潜式钻井平台重要配置,为建造国内有自主知识产权第六代半潜式钻井平台地需要,对隔水管在平台两种存储形式即立放和平放形式进行研究,从所需设备配置、占用甲板面积、重心、总体布局和作业效率等多个方面对比分析立放和平放两种存储形式的优缺点.隔水管存放方式选择主要取决于公司设计理念和设计习惯及平台运营商的价值取向,文章所涉及的研究对国内半潜式钻井平台设计和隔水管作业有一定参考作用.     

深水钻井隔水管静态性能参数敏感性分析

采用ABAQUS软件，建立深水钻井隔水管的有限元模型，对隔水管的力学性能进行了研究。在此基础上，对隔水管参数敏感性进行了分析，研究深水钻井隔水管力学性能在不同工况下的变化规律，得到一些有用的结论可供工程应用参考。     

超深水半潜式钻井平台钻井系统选型配置研究

文章针对超深水半潜式钻井平台钻井系统总体布局及作业工艺,在确定主要技术参数的基础上,对物料处理系统、游吊系统、旋转系统、钻柱升沉补偿装置、隔水管张紧系统、井架及钻台等核心部件的关键参数进行分析计算,提出了适用于超深水半潜式钻井平台的钻井系统配置方案,同时可为超深水海洋钻机设计提供参考。     

深水钻井隔水管磨损评估及保护措施分析

结合两起深水钻井隔水管磨损事故后果分析,对钻杆转动造成的隔水管磨损机理进行了探讨和定量评估.分析了底部挠性接头角度、深水海流对隔水管磨损的重要影响,探讨了相应的改进措施,并介绍了两种磨损减缓装备可供选用.     

平台运动对深水钻井隔水管非线性动力响应的影响

文章建立了波浪、海流和船体运动等载荷综合作用下的深水钻井隔水管非线性时域动力响应模型,模型考虑了顶部张力和隔水管内部泥浆对隔水管动力响应的影响,计人了张力沿隔水管长度的变化,并采用有限差分法求解了四阶偏微分运动方程.计算了随机波浪和规则波浪下船体运动对深水钻井隔水管非线性动力响应的影响,研究分析了船体平均偏移以及波频响应和低频响应的周期和幅值对深水钻井隔水管动力响应的影响.结果表明,船体运动对深水钻井隔水管动力响应有较大的影响,在随机波浪和海流作用下,考虑船体运动时,隔水管上部最大弯矩增大了59%.船体的平均偏移主要影响底部最大弯矩.船体波频运动对上部最大弯矩有较大影响,随着波频响应的周期和幅值的变化,上部最大弯矩变化较快,而低频响应的则主要影响隔水管上部弯矩.     

基于风险增强的钻井隔水管VIV疲劳评估

涡激振动(VIV)是深水钻井隔水管疲劳损伤的主要来源.合理评估VIV疲劳是进行隔水管疲劳设计的关键问题.应用基于风险增强的疲劳准则进行隔水管VIV疲劳评估.应用设计参数的最佳估计值对隔水管进行标准VIV疲劳分析,以确定隔水管的基本疲劳损伤.识别控制疲劳损伤不确定度的随机变量,并对这些变量进行标准疲劳灵敏度研究,以评价疲劳损伤不确定度.基于风险增强准则确定VIV疲劳安全因子的大小,同时考虑VIV分析模型的内在偏差,以建立对VIV疲劳的接受准则.以南海某深水区钻井隔水管设计为例进行分析.隔水管在设计寿命内的最大疲劳损伤为0.3570,在高、中、低三种安全等级下的许可疲劳损伤分别为0.1274.0.2410与0.5263,该隔水管设计仅满足低等级安全标准.     

预条件GMRES(m)算法在钻井隔水管力学分析中的应用

常规的线性方程组解法很难求解钻井隔水管力学计算过程中的大型稀疏非对称线性方程组.以"海流+表面波+内孤立波+平台纵荡运动"叠加作用下的深水钻井隔水管为例,对比6种大型线性方程组的数值解法并结合Wilson-θ法进行有限元编程求解,优选出了预条件的重开始广义极小残量法(i LU-GMRES(m)).研究表明,采用i LU-GMRES(m)算法求解隔水管力学计算中的大型方程组时,每个时间步迭代6次即可使迭代残差降低到10-20,降低了中间数据的内存占用量,提高了数值计算效率和精度;实例表明,内孤立波显著扩大了隔水管动力学的幅值包络线,并在内波分界面处对管体施加强剪切作用.     

挪威北海半潜式钻井平台总体布置研究

以烟台中集海洋工程研究院有限公司自主研发设计并建造交付的挪威北海深水钻井平台为背景,对挪威北海海域作业的半潜式钻井平台的总布置特点进行简单介绍,并对可变载荷、井架作业系统、隔水管存放形式、定位系统等关键技术做综合说明。     

深水半潜式钻井平台钻井设备配置方案的探讨

钻井设备配置是深水半潜式钻井平台的关键技术。本文着重就井架作业系统、BOP与采油树处理设备、隔水管移运设备、隔水管张紧系统、钻柱运动补偿装置等设备对半潜式钻井平台主尺度、总体性能和布置方案的影响作了探讨。     

超深水钻井船隔水管舱段结构总体强度分析

为分析超深水钻井船隔水管舱段结构总体强度,利用美国船级社(ABS) Drillship 2. 0软件,结合ABS钻井船规范进行有限元建模、加载和分析,对目标舱段的应力分布结果进行强度评估。计算结果表明:隔水管舱段满足屈服、屈曲和疲劳强度要求。     

超深水海洋钻机管柱处理系统配置和布局研究

管柱处理系统设计是海洋平台钻机设计的重要部分,对提高钻井效率、降低操作人员劳动强度、节约钻井成本具有很大意义。该文针对第七代半潜式钻井平台目标任务按管柱类型不同将管柱处理系统分为钻杆/套管、隔水管处理系统,并根据各自的作业特点,结合作业工艺进行设备配置和布局研究,分析布置方案对平台钻井作业的影响,提出一种双井架海洋钻机管柱处理系统设备配置和布局方案,可为双井口海洋钻机及其管柱自动化处理系统工程设计提供参考。     

深水钻井平台-隔水管系统波激疲劳分析

平台运动是深水钻井隔水管系统波激疲劳的主要来源之一。传统的隔水管波激疲劳分析不考虑或简化钻井平台运动,为了更精确地评估隔水管系统波激疲劳损伤,建立了深水钻井平台-隔水管耦合系统动力学模型及波激疲劳损伤评估方法,开展了动力定位和锚泊定位模式下的隔水管系统动力学响应及疲劳损伤分析,深入揭示深水钻井隔水管系统波激疲劳动力学特性。结果表明,两种定位模式下的平台-隔水管系统受波浪载荷的影响,在常规波浪频率范围内发生波频振动,锚泊定位模式下的平台-隔水管系统还呈现一定的低频特性;两种定位系统下的深水钻井隔水管系统疲劳损伤最大值均发生在隔水管系统顶部,锚泊定位模式下的隔水管系统波激疲劳损伤变异系数较大,动力定位系统下的隔水管系统波激疲劳损伤较大。     

自动化堆场作业信息显示系统

为提高集卡的收发效率,以司机需求信息为基础,在堆场设备上置入作业信息显示系统,实现在信息显示系统的电子看板上实时显示设备作业信息,保证集卡车司机在自动化堆场内进行高效流畅作业,可显著提高作业效率。     

通用型FPSO消防水系统管路应力分析及优化

通用型FPSO拥有良好的作业性能,但是性能提高的同时其安全性就需要得到更严格的要求。本文通过对通用型FPSO消防水管路系统建立Caesar Ⅱ模型,对其各种情况下的工况进行分析,对其所受应力进行计算,对不合理部分进行相应的优化;对消防水管道进行约束载荷以及法兰泄漏进行相应的分析,并根据安全要求对其进行相应的调整,保证消防水管路系统的安全性,确保FPSO完成生产任务。     

中修后潜艇综合评估系统及其在Visual C＋＋语言中的实现

通过对潜艇深水作业安全性的分析，得出潜艇深水作业安全性检查项目及其在中修后的评估方法，在此基础上运用Visual C＋＋语言形成中修后潜艇综合评估系统软件包。该软件包将对中修后潜艇深水作业的安全性技术状态进行综合评估，形成中修后潜艇深水安全性作业指导书，并对中修后潜艇的安全使用和保养维修提出指导性意见。     

隔水管垂直存放系统设计简介

隔水管垂直存放系统是一种新颖的隔水管处理系统,它是钻机行业井架内钻杆垂直存放系统成功解决方法的外延应用。通过对隔水管垂直存放系统的设计基础、系统组成、主要设备参数、系统保护等有关问题的阐述分析,指出隔水管垂直存放系统的解决方案对钻井装置的布置合理性影响很大,应引起重视。