自升式钻井平台插桩问题探讨

插桩作业是自升式钻井平台重要的工作之一,也是平台出坞以后进行其他工作和平台迁航到作业地进行钻井作业的前提。在介绍国内、外自升式钻井平台插桩技术现状的基础上,对自升式钻井平台插桩作业问题进行了讨论,包括海洋调查、工程调查、平台的穿刺问题、平台插桩操作过程中的问题及升降锁紧等重要设备的性能分析。指出平台穿刺问题基本上都是对地层的地质结构分析不清,对地层的剪切强度计算存在问题造成的;同时也指出了平台插桩过程中应注意的问题。最后就我国的自升式钻井平台插桩作业技术发展提出建议。     

新型多功能桩基试验系统的研制

桩基稳性对自升式钻井平台作业安全影响很大。国内针对桩基稳性的研究较少,更缺乏相应的试验装置。为此,设计了新型多功能桩基试验系统。该系统可以开展自升式钻井平台插桩、拔桩和穿刺等常见的桩基稳性试验研究,为自升式钻井平台在作业区域插桩深度、拔桩阻力的准确预测以及穿刺机理的深入研究提供了一个良好的试验平台;加装冲桩系统后,还可以开展自升式钻井平台拔桩时的冲桩效果分析和采用冲桩的方式主动穿透硬地层机理研究,扩展了试验系统的功能;能方便、快速地模拟自升式钻井平台作业过程中桩基与海土的相互作用,从而为自升式钻井平台能否到某区域特别是陌生区域作业的快速决策提供有力的技术支持。     

复杂地层条件下自升式钻井平台插桩穿刺分析

在复杂地层(硬土层覆盖软土层,即层状地基)条件下,自升式钻井平台预压载期间可能发生桩腿桩靴穿透上部硬土层,并在下伏软土层中快速沉降形成穿刺,导致平台结构受损,造成重大经济损失.对自升式钻井平台穿刺事故进行了统计分析,同时对穿刺破坏机理进行了研究,并以南海西部A井位为例,提出了可行的穿刺预防措施,对保证平台作业安全具有重要意义.     

规模化主动穿刺在南中国海的应用

一些海底土层表面上看起来很硬,但实际上只是薄薄的一层“硬壳”,而下面却很软,这种地层可以形象地比作“鸡蛋壳”地层。如果在这种地层上进行自升式钻井平台插桩就位作业,就会发生倾覆的风险。因此,在施工之前要弄清地质情况,通过打钻、采样等手段,将“鸡蛋壳”地层破坏掉,确保工程设施的安全。     

西非海上自升式钻井平台提高拔桩效率的方法与措施

西非几内亚湾OML-12X区块内自升式钻井平台插桩入泥深度过大,在钻井作业之后平台拔桩十分困难,有时甚至会出现拔桩过程中破坏平台主体结构而造成巨大的经济损失的问题。通过分析,将自升式钻井平台的拔桩过程分为克服桩靴吸附力和克服上行阻力2个阶段,利用吸盘效应理论对桩靴吸附力的产生机理进行了分析,同时对减小桩靴上行阻力的有效途径进行了探讨,提出了2种提高拔桩效率的方法,即对桩靴下部地层充分水化分散和灌注表面活性剂促进内外压力的联通。现场实践表明,本文提出的方法比较符合实际情况,能够有效指导海上自升式钻井平台拔桩实践,提高拔桩效率和安全性。     

南黄海铁板砂地层插桩分析及应对

南黄海盆地存在海底地层岩性为中密的灰色粉砂,砂颗粒级配均匀,孔隙水饱和,俗称铁板砂地层。自升式钻井平台在该种地层插桩时桩腿难以入泥,且入泥深度较小,另外随着平台自身及环境载荷变化,桩腿会发生下沉,严重影响作业及平台自身安全。通过对南黄海某探井在作业海区海底铁板砂地层的插桩深度浅、作业期间桩腿下沉情况进行原因分析,提出针对性措施及建议,为后续类似井作业提供参考借鉴。     

大比尺自升式平台插拔桩试验系统研制及验证

自升式平台顺利插拔桩对其安全作业具有至关重要的作用。根据插拔桩问题主要控制方程的相似,推导了1倍重力加速度模型主要物理量的相似系数,建立了主要由土池、加载装置、原位测量装置、冲桩系统和测量系统组成的大比尺自升式平台插拔桩试验系统。该系统可以模拟自升式平台插桩、冲桩和拔桩,能够测量插拔桩深度和阻力,监测桩靴底部孔隙水压力的变化。运用该系统进行了初步插桩试验和边冲边拔的拔桩试验,将插拔桩阻力与规范和相关经验公式进行了对比,验证了系统的有效性和准确性,研究了桩靴底部孔压的分布规律以及孔压和插桩阻力的变化关系,证实了冲桩可以减小拔桩阻力的显著效果。本文研制的大比尺自升式平台插拔桩试验系统为进一步研究自升式钻井平台的插拔桩阻力和冲桩效果提供了基础,有利于保障自升式钻井平台的作业安全。     

带桩靴钻井平台插桩过程土压力变化规律研究

为了解决自升式钻井平台在实际插桩过程中实际插桩深度与预测深度误差过大以及可能发生的穿刺问题,需要摸清自升式钻井平台插桩过程中桩靴周围土压力变化规律。为此,在渤海近岸处完成了多组插桩试验,试验利用土压力计测量插桩时桩腿周围应力变化。按照合理方案埋设土压力计,很好的完成了径向、切向和垂向土压力变化规律的研究,为海上钻井平台插桩设计和施工提供科学依据和指导。试验表明,插桩时,桩腿对周围土体的径向影响范围为桩靴直径的3倍,对周围土体的垂向影响范围大于插桩深度的3倍。     

自升式平台穿刺计算方法探讨

自升式平台的穿刺会时平台结构或桩腿造成不同程度的损伤,因此非常有必要对作业井位进行插桩穿刺安全性评估.在总结国内外穿刺计算方法的基础上,首先分析了接近穿刺状态下上覆砂层的抗剪切能力,对桩基承栽力公式进行了修正;然后对穿刺安全系数进行了探讨,推荐了平台作业期处于台风季时采用的安全系数;最后提出了更完善的穿刺分析和作业流程...     

南黄海铁板砂海床插桩问题分析与对策——常州35-2-1井插桩及作业过程分析

南黄海盆地勿南沙隆起西北部海区的海床表层土质为中密实的粉砂质细砂和砂质粉砂 ,俗称铁板砂。自升式钻井平台在这种土层中就位插桩时 ,桩腿插入困难 ,插桩深度很浅 ,但在钻井作业过程中平台桩腿又时常发生下沉现象 ,严重影响钻井作业 ,甚至危及平台安全。通过分析平台桩腿下沉原因 ,结合常州 35 - 2 - 1井作业的实践 (该井在作业中桩腿曾下沉 2 8次 ) ,提出对策和建议 ,为今后类似的钻井作业提供借鉴     

地基边界条件对自升式平台桩腿承载性能的影响

针对深水自升式平台桩靴边界条件模拟问题，以某300英尺(1英尺=0.304 8 m)自升式平台为例，采用ANSYS有限元软件进行静力分析和极限承载力分析，对比常规铰支和弹性基础约束条件对自升式平台桩腿强度的影响，进一步探究不同桩-土边界条件对桩腿极限承载力和失效模式的影响。结果表明：弹性基础约束方式可有效降低重力二阶效应(p-Delta效应)的影响程度，使相应工况下的有效应力明显减小，在这种约束方式下计算得到的桩腿刚度更大且桩腿会率先进入塑性阶段；铰支约束过于保守；在2种边界条件下桩腿的失效模式也有较大差异。研究结果可为自升式平台的设计提供参考。     

高强度堵漏技术在KES1103井的应用

KES1103 井盐层及盐下地层均采用高密度油基钻井液体系,实钻过程中主要复杂为井漏,共计发生井漏30次,累计漏失油基钻井液5 028 m³。该井井漏基本涵盖了山前地区常见的井漏类型：卡盐底井漏、裂缝发育地层井漏、套管鞋井漏等,且同一开次包含两套或多套地层压力系统,漏点不易确定,堵漏难度极大。该井采用高酸溶沉降隔离、油基钻井液桥浆堵漏、水基钻井液桥浆堵漏、高失水快强箍堵漏、雷特桥堵堵漏等多种堵漏技术,有效提高地层承压压力,达到快速治漏的目的,为复杂地质条件下深井“安全、高效、经济” 钻完井和加快勘探开发进程提供强有力的技术支撑。     

海上安全就位风险识别技术在渤海油田的应用

介绍井场调查高分辨率数字地震探测技术、海上静力触探试验(Cone Penetration Testing, CPT)技术和海底声呐扫描技术,采用先进技术识别自升式钻井平台插桩就位风险,并制定安全就位措施,对海上就位作业具有较好的指导意义。以PL15-2和BZ25-1等油田为应用实例,解决钻井平台的就位难题,顺利实施勘探计划,具有广阔的推广应用前景。     

南海东部M区块古近系地层井壁稳定钻井液技术

在南海东部古近系地层作业期间,常规的钻井液体系对硬脆性裂缝地层及渗透性砂岩地层无法起到有效的封堵作用,也就无法改善地层的承压、防漏失能力,导致在多口井中出现井壁失稳、卡钻、井漏等复杂情况。该文以南海东部M区块为例,探索一种KL强封堵钻井液体系,该体系在现场应用时表现出优良的封堵性能,起到了维持井壁稳定的良好效果。KL强封堵钻井液体系在M区块古近系地层的成功应用可为后续提高井壁稳定性的钻井液选型提供参考。     

东方1-1气田浅层大位移水平井钻井技术

东方1-1气田浅部储层已进入开发中后期,受海上平台空间、井槽数量等条件限制,现多采用“外挂井槽+大位移井”或“老井侧钻+大位移井”的模式挖潜平台周边剩余油气。该区域浅部地层疏松,同时受群桩效应影响,表层桩管鞋易窜漏,井眼轨迹控制难度大,并且该气田储层压力衰竭,在前期的钻井作业过程中卡钻、卡套管、井漏等井下复杂情况频发,钻井时效低于70%。针对以上问题,在表层隔水管选型、提高钻井液封堵性及润滑性、精细控制井眼轨迹等方面进行了技术攻关,于2016年在东方1-1气田X4平台4口大位移水平井上进行了应用并进一步完善,最终形成一套适用于该气田的浅层大位移水平井钻井技术。2017年底将该技术应用于东方1-1气田X1平台的1口水平位移4 107 m、水垂比3.119的水平井,整个钻进过程未发生漏失及井下复杂情况,钻井时效提高至99%,该研究为东方1-1气田后续类似井施工提供了技术参考。     

自升式钻井平台插桩等候时间与拔桩阻力相互影响研究

自升式钻井平台现场作业时可能会出现拔桩困难、周期长等问题,为了提高拔桩效率,对拔桩阻力与插桩等候时间之间的相互影响关系进行了试验研究。以“海洋石油941”平台桩腿和桩靴为原型,选取渤海湾天津海边原状土为试验场地,进行了相关试验。结果表明,拔桩阻力随等候时间的增加而增加,且增加的幅度越来越小,最终趋于稳定;在不考虑拔桩前用高压海水对桩靴上下表面土体冲桩的情况下,当拔桩阻力稳定时,拔桩阻力约为桩腿自重的2倍。     

低活度强抑制封堵钻井液研究与应用

济阳坳陷沙河街组地层油泥岩黏土矿物含量高,以伊/蒙混层、伊利石为主,且微裂缝发育,钻井过程中易发生坍塌、掉块等井壁失稳问题,为此进行了低活度强抑制封堵钻井液研究。利用油泥岩的半透膜作用,根据活度平衡理论,通过优化活度调节剂的加量来降低钻井液的活度,通过优选抑制剂来提高钻井液的抑制性,并利用"钻井液全固相粒度优化+多元协同封堵"技术优选封堵剂提高钻井液的封堵性,形成了低活度强抑制封堵钻井液。室内性能评价结果表明,低活度强抑制封堵钻井液的常规性能满足钻井要求,其活度低于油泥岩的活度,抑制性能与油基钻井液接近,封堵性能良好,动滤失速率在10 min时显著降低,60 min后逐渐趋于平缓。10余口井的现场应用表明,低活度强抑制封堵钻井液的常规性能满足钻井要求,钻井过程中油泥岩和泥页岩井段未发生坍塌、掉块等井壁失稳问题。这表明,低活度强抑制封堵钻井液可以减缓油泥岩、泥页岩的吸水膨胀和水化分散,实现微裂缝的有效封堵,能够解决水平井段油泥岩、泥页岩坍塌、掉块等井壁失稳问题。      

巴彦河套盆地临河区块深层井壁失稳钻井液对策

巴彦河套盆地临河区块深层钻井过程中井壁失稳严重,制约油田的高效开发。利用X射线衍射、扫描电镜等分析测试方法对失稳地层岩样的黏土矿物成分和微观结构进行分析,确定井壁失稳原因主要是地层水敏性强,同时微裂缝发育,钻井液滤液侵入后,水楔作用下造成微裂缝扩张,地层水化引起坍塌压力的增加导致剥落掉块。解决井壁失稳的关键是针对性提高钻井液体系的抑制性和封堵性。结合现场钻井液技术需求,引入微纳米封堵剂提高钻井液体系的封堵能力、引入聚胺与KCl配合提高体系的抑制性能。室内实验表明,优化后的钻井液体系页岩膨胀降低率62%,滚动回收率可达90%以上。现场应用3口井,古近系地层平均井径扩大率小于20%,有效提高了巴彦河套盆地临河区块深层井壁稳定性,为油田的高效开发提供了技术支撑。