深水防喷器组自动剪切系统模拟分析

利用SimulationX系统仿真软件,对深水水下防喷器组自动剪切系统进行了建模及仿真分析。以南海某油气田的深水防喷器组自动剪切系统为例,利用其设备参数及现场反馈的数据作为输入参数,模拟了防喷器的水下蓄能器组部分失效时剪切闸板的封井过程,得到了系统实现封井所需的最少蓄能器配置。仿真结果对工程实际有重要意义。     

深水SBOP钻井技术及装备发展现状

介绍了深水SBOP钻井系统的主要配套装备——水上防喷器组、高压小直径套管隔水管、水下断开系统及其控制系统和隔水管上、下部应力短节。论述了深水SBOP钻井系统的发展历程及一般的钻井程序。对深水SBOP钻井系统优缺点及在国外的应用情况进行分析,结果表明,深水SBOP钻井技术是一项适合海洋深水钻井作业的新技术,应用它可以缩短钻井周期,减少深水钻井作业日费;高压小直径套管隔水管系统、水下断开系统及其控制系统是关键技术,是深水SBOP钻井系统装备国产化研究的重点。     

深水钻井水下防喷器组配置选型研究

深水防喷器组是保障深水钻井作业安全的重要装置,与陆地相比其配置有所不同,因此有必要开展该方面的研究,以便为我国开展深水钻井作业设计提供有价值的指导。参阅了国外深水钻井作业实践和相关资料,并统计了全球最大的深水钻井承包商Transocean公司典型深水钻井船的防喷器组配置情况。在此基础上给出了不同水深时深水防喷器组的推荐配置,包括压力级别、配置方式、质量和高度等,可以作为深水钻井防喷器组配置的参考。     

水下防喷器组控制系统深水模拟试验装置研制

防喷器组控制系统在深水环境的工作可靠性一直是海洋钻井业高度关注的问题。研制了用于水下防喷器组控制系统及其阀件功能测试和可靠性研究的深水模拟试验装置,包括模拟3 000m水深的大型高压舱,用于控制系统原理样机的深水模拟试验;模拟4 200m水深的小型高压舱,用于深水电磁阀和深水液压阀的深水功能试验和寿命试验。介绍了该试验装置的液控系统、电控系统、水下监控系统的设计原理。试验结果表明:该试验装置能够满足深水防喷器组控制系统的测试要求。     

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。     

深水防喷器组控制系统的模拟分析

深水防喷器组的各项功能的检验,若开展前期试验研究,成本高昂,某些极端工况无法开展试验。为此,利用SimulationX系统仿真软件,建立了水下防喷器组及控制系统的仿真模型。该模型考虑到长距离水下输运管道,能够计算管道的非线性体积膨胀,精确模拟液体长距离传输过程中的压力损失。对防喷器组在不同操作顺序下的封井过程进行了仿真,仿真结果表明,在1 500 m水深下,环形防喷器和闸板防喷器的关闭时间与平台实测值非常接近,符合API的设计规范,模型具有较高的仿真精度。仿真结果对于国内深水防喷器组的研制有重要意义。     

超深水防喷器组及其控制系统配置探讨

超深水海域海洋环境极其复杂,对保证钻井安全的防喷器组及其控制系统的要求非常高。针对目前超深水防喷器组及控制系统没有统一的配置规范与标准和我国该方面产品研发及配置尚处于起始阶段的现状,提出了一种比较合理的防喷器组及控制系统配置方案。分析该方案中防喷器组中各种防喷器的功能和作用及控制系统的控制方法和特点,发现该方案与现行技术标准及HYSY981超深水钻井装置的防喷器组及其控制系统的配置方案相比,提高了对剪切防喷器的要求,并将备用控制系统和特殊控制系统作为了必配项目,超深水钻井作业的安全性和可靠性明显增强。      

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。     

基于多自由度系统的深水钻井隔水管紧急解脱反冲响应

深水钻井隔水管紧急解脱后的反冲响应是隔水管系统设计分析的重要内容之一。基于多自由度质量—弹簧—阻尼系统,建立了深水钻井隔水管紧急解脱后反冲响应分析的力学模型和控制方程,采用子空间迭代法求解了系统振动的固有频率和主振型,获得了隔水管底部组合（LMRP）紧急解脱后的振动响应曲线,并讨论了张紧器活塞运动振幅及运动频率、解脱初相角、水深和隔水管壁厚对LMRP振动响应时程曲线的影响。结果表明：随着作业水深和张紧器运动幅值的增加,LMRP与水下防喷器发生碰撞的可能性增大;解脱初相角对隔水管反冲响应具有较大影响;顶部张紧器活塞存在某一运动频率最不利于深水钻井隔水管的紧急解脱;壁厚对隔水管反冲特性的影响不大。     

基于多自由度系统的深水钻井隔水管紧急解脱反冲响应

深水钻井隔水管紧急解脱后的反冲响应是隔水管系统设计分析的重要内容之一。基于多自由度质量—弹簧—阻尼系统,建立了深水钻井隔水管紧急解脱后反冲响应分析的力学模型和控制方程,采用子空间迭代法求解了系统振动的固有频率和主振型,获得了隔水管底部组合（LMRP）紧急解脱后的振动响应曲线,并讨论了张紧器活塞运动振幅及运动频率、解脱初相角、水深和隔水管壁厚对LMRP振动响应时程曲线的影响。结果表明：随着作业水深和张紧器运动幅值的增加,LMRP与水下防喷器发生碰撞的可能性增大;解脱初相角对隔水管反冲响应具有较大影响;顶部张紧器活塞存在某一运动频率最不利于深水钻井隔水管的紧急解脱;壁厚对隔水管反冲特性的影响不大。     

深水防喷器组电磁阀设计

在海洋深水钻井作业中,深水电磁阀直接控制深水防喷器组的启动,是保证深水钻井作业安全可靠的关键设备。由于深水压力高,要求深水电磁阀具有良好的耐高压和密封性能。采用内嵌式设计方法设计了一种能在3 000 m以下深水高压环境下正常工作的深水电磁阀,并把深水电磁控制阀设计在主控阀内部,不直接与海水接触,解决了抗高压与密封等难题。此外,将深水电磁控制阀的铁心与阀心进行一体设计,提高了阀的响应速度。根据设计方案制作出深水防喷器组电磁阀并进行了初步试验验证,结果表明该电磁阀能够满足使用要求。     

半潜式钻井平台水下防喷器组侧门密封及失效机理分析

水下防喷器组是半潜式钻井平台海上钻探油气井过程中必备的井控设备,能有效解决引发的溢流、井涌、井喷等钻井安全问题。以"勘探三号"半潜式钻井平台水下防喷器组为例,阐述了水下防喷器组侧门总成及其密封形式,从分析侧门密封工作原理入手,通过大量的总结与分析,得出侧门密封失效的原因,通过采取合理增加门封O形密封圈的压缩率等措施,消除侧门密封失效隐患,提高工作的可靠性。可供国内半潜式钻井平台水下防喷器组侧门密封失效分析、解决提供指导和借鉴。     

巴西深水盐下钻完井配套技术与降本增效措施

自2006年巴西超深水海域发现巨型盐下油田以来,深水盐下钻完井技术取得了显著进步。本文总结了巴西深水盐下钻完井面临巨厚盐岩层蠕动危害大、灰岩储层漏失严重、地层可钻性差、超深水钻井装备可靠性及应急管理挑战、巨厚储层完井严重漏失等难题,阐述了盐层段安全钻井及套管设计、控制压力钻井技术、钻井工具及工艺优化提高钻速技术、深水应急专项技术、大尺寸智能完井技术等深水盐下钻完井配套技术,并梳理了深水盐下L油田降本增效举措,最后展望了超深水无隔水管钻井、完井管柱湿式解脱工具、混合式智能完井控制系统等深水盐下钻完井新技术,以期为国内深水油气田钻完井技术发展提供借鉴。     

深水钻井重大事故防控技术研究进展与展望

深水钻井具有水深大、离岸远、自然环境恶劣、人员设施集中、作业地层风险高等特点,因此钻井井控事故应急救援难度大。本文从普遍的井喷事故和南海特有的台风事故防控技术着手,重点阐述了井喷早期溢流智能预警技术、水下井口应急封堵技术、深水救援井技术及深水钻井防台策略和应对方案等技术研究进展。展望了我国深水钻井重大事故防控技术下一步研究方向,主要包括深水油气开采重大安全事故演化灾变机理研究、深水井喷智能预警技术研究、水下应急封井装置研制、深水救援井设计和作业技术体系建设、适合南海海况的新型防台应急技术及装备研究、深水油气开采事故应急救援平台搭建等方面。本文成果可为我国深水油气开采重大事故防控技术研究提供参考。     

深水平台控压钻井技术浅析

窄密度窗口、漏溢同存、高温高压已成为深水钻井实现安全高效钻探所面临和亟待解决的难题。控压钻井技术已在我国陆地和浅海取得良好应用效果，国内深水领域还未系统开展控压钻井工艺和装备的攻关研究。调研分析我国南海某工区钻井工程需求，文章在此提出将旋转控制头安装在张力环下方的深水控压钻井技术，从系统的组成和功能方面阐述控压钻井隔水管水下子系统和控压钻井平台管汇系统；从平台工作状态、控压钻井隔水管水下子系统部署时序、钻井液循环特点等方面与自升式平台控压钻井进行对比分析；以井底压力为研究目标开展平台升沉、大排量钻井、增注/节流参数等因素对其影响的模拟计算。在此基础上指出我国深水控压钻井应从工艺、井底压力波动机理及控制方法、实时水力计算软件研发等方面开展攻关研究，满足深水钻井工程需求，助力深水油气资源高效勘探开发。     

深水钻井重大事故防控技术研究进展与展望北大核心CSCD

深水钻井具有水深大、离岸远、自然环境恶劣、人员设施集中、作业地层风险高等特点,因此钻井井控事故应急救援难度大。本文从普遍的井喷事故和南海特有的台风事故防控技术着手,重点阐述了井喷早期溢流智能预警技术、水下井口应急封堵技术、深水救援井技术及深水钻井防台策略和应对方案等技术研究进展。展望了我国深水钻井重大事故防控技术下一步研究方向,主要包括深水油气开采重大安全事故演化灾变机理研究、深水井喷智能预警技术研究、水下应急封井装置研制、深水救援井设计和作业技术体系建设、适合南海海况的新型防台应急技术及装备研究、深水油气开采事故应急救援平台搭建等方面。本文成果可为我国深水油气开采重大事故防控技术研究提供参考。     

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。     

深水水下井口研究现状及发展建议

深水水下井口在水下生产系统中是不可或缺的关键设备，起到承受和隔离井下压力以及连接和支撑防喷器组与套管串的作用。深水水下井口长期被国外公司垄断，“卡脖子”严重，长期依赖进口；近年，为缩小与国外装备的技术差距，我国不断在深水水下井口方面取得显著进步。通过对国外及国内水下井口的研究现状进行介绍，对比国内外深水水下井口技术差距，提出适应于我国的水下井口发展建议。     

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。     

海洋深水钻井力学与控制技术若干研究进展

深水钻井是深水条件下海洋油气工程关键环节之一。与近海浅水钻井不同，深水钻井必须面对更为复杂的海洋深水环境和作业条件，面临"下海、入地"的双重挑战，需要使用浮式钻井作业平台，采用特殊的深水管具系统（包括深水导管、送入管柱、钻井隔水管、套管柱等）、水下智能控制系统等，建立安全稳定的水下井口与钻井系统，具有高科技、高投入及高风险等基本特征。深水钻井管具是实施深水钻井工程不可或缺的基本工具，深水钻井管具系统在服役过程中受到海洋深水环境载荷和作业载荷的作用，表现出复杂的力学行为。通过主要介绍深水送入管柱、深水导管、深水钻井隔水管及深水水下井口等方面的研究进展，对深水钻井管具力学研究与工程实践具有参考价值。