海洋钻井隔水管处理系统技术现状与关键技术

加大隔水管处理系统技术研究力度,快速实现该系统的国产化对推动我国海洋石油装备的全面发展意义深远。在介绍国内、外隔水管处理系统发展现状的基础上,对隔水管处理系统进行了技术分析,主要包括卧式隔水管处理系统和立式隔水管处理系统,并将两者进行了对比,其主要不同为存储方式对平台结构的影响、工作效率与安全性、隔水管移运吊机和存储指梁。我国要开发具有自主知识产权的隔水管处理系统,需攻克的关键技术有隔水管移运载荷分析、控制系统设计及系统安全性设计。建议我国从立式隔水管处理系统入手,研究试制其重要单元设备,逐渐形成系统开发,并最终达到成套开发的目的。     

深水钻井隔水管事故类型及对策分析

深水钻井隔水管可能发生的事故主要包括隔水管意外脱离、隔水管断裂、辅助管线泄漏、隔水管挤毁、附属设备失效和隔水管磨损等,如果控制不当可能造成人员伤亡、生产停产、平台倾覆等严重后果。为此,对事故类型及成因进行分析,研究事故决策方案和应急处理技术;结合不同的失效类型,研究隔水管失效机理并提出有针对性的预防措施。这可为我国隔水管系统与部件优化设计、制造加工工艺的改进以及压力密封可靠性分析提供参考,还能保证国产隔水管产品现场应用的安全性,进而提高我国深水钻井隔水管作业管理能力和事故处理能力。     

超深水钻井隔水管设计影响因素

超深水钻井隔水管设计的影响因素主要为环境因素与作业因素,前者主要包括水深、波浪、海流,后者主要包括钻井液密度,脱离后隔水管系统悬挂模式、浮力块分布、涡激抑制设备等.系统总结了超深水钻井隔水管设计影响因素.研究了各因素影响隔水管设计的机理.定性或定量分析了各因素对隔水管设计的影响.研究表明,水深和海流是隔水管设计最显著的影响因素,水深增加导致隔水管材料、结构,配置产生重大变化,海流导致隔水管产生涡激疲劳,并增加隔水管下放与收回的难度.悬挂模式影响隔水管系统的浮力系数和浮力块分布,涡激抑制设备造成隔水管作业困难,钻井液密度影响隔水管的有效张力和底部球铰转角进而影响隔水管系统的稳定性.相关结论可为超深水钻井隔水管设计、配置、作业、管理提供参考.     

深水钻井隔水管单根寿命管理方法

深水钻井隔水管面临多种失效模式,对隔水管单根寿命进行管理有助于提高隔水管服役的可靠性。基于深水钻井隔水管系统完整性管理流程,提出了隔水管单根寿命管理方案:根据隔水管事故统计结果识别深水钻井隔水管的主要失效模式;建立隔水管单根失效风险矩阵,详细阐述深水钻井隔水管单根失效概率分析和失效后果分析的过程及方法;最后确定隔水管单根的检测要求、检测方法与维修方法。      

海洋钻井隔水管单根制造技术研究

针对国内在隔水管制造技术方面的研究成果,结合隔水管单根实际生产制造的过程,分析了国内在隔水管单根的制造过程中所需要的关键技术。通过对隔水管单根制造过程的探索与研究,以隔水管单根的组成和相关技术参数为起点,从隔水管的材料选择、管体制造、接头技术、焊接技术、加工与装配、防腐处理和试验验证7个方面对隔水管目前的制造技术进行了分析研究。研究结果表明:我国已经掌握了隔水管单根的制造技术,此项技术国产化的实现将对我国海洋石油装备的国产化发展具有推动作用。     

钻井隔水管柔性悬挂系统试验装置设计及仿真研究

半潜式钻井平台隔水管在防台过程中采用硬悬挂和软悬挂均不能完全满足恶劣环境下平台安全撤离要求。根据硬悬挂和软悬挂特点,提出了隔水管柔性悬挂方案,并根据相似原理设计了隔水管柔性悬挂系统试验装置,该试验装置主要包括升沉模拟系统、运动补偿系统和负载等3部分。采用限压补偿法,利用SimulationX软件对隔水管柔性悬挂系统试验装置进行了仿真分析,仿真结果表明:本文设计的隔水管柔性悬挂系统试验装置可以模拟平台升沉、削弱隔水管动载等试验功能;隔水管柔性悬挂装置可以运用有限行程降低负载加速度,证明了隔水管柔性悬挂避台的可行性。本文研究成果为半潜式钻井平台隔水管悬挂避台提供了新思路。     

钻井隔水管接头技术现状与发展建议

钻井隔水管接头是海洋钻井隔水管系统的关键部件之一,具有连接隔水管串、固定辅助管线、隔离管内外高压钻井液和海水等多种用途。从钻井隔水管接头的结构特点和使用性能上,介绍了国外钻井隔水管接头的主要技术现状,并从MR—6HSE型隔水管接头、CLIP隔水管接头及采用轻质合金材料的隔水管接头几个方面阐述了国外近几年在钻井隔水管接头方面的技术进步。最后对国内隔水管接头技术发展提出了一些建议,指出国内在隔水管接头的研究中应加强技术合作,跟踪国际先进技术,同时还要依托重大工程项目,实现自主创新。     

深水钻井隔水管系统关键技术研究与发展建议

针对深水钻井隔水管系统特点,分析了隔水管接头设计、隔水管材料、隔水管焊接、挠性接头挠性元件制造、隔水管试验和隔水管系统管理等关键技术,重点阐述了国内在隔水管关键技术研究方面取得的进展和突破,包括具有自主知识产权的隔水管接头快速连接技术、深水隔水管法兰接头用材料X80J、隔水管用X80级埋弧焊直缝钢管、高承载耐疲劳挠性元件制造、大直径厚壁管体全熔透焊接、隔水管载荷装置开发、隔水管系统管理等,对相应关键技术进行总结,并从加快隔水管系统自主配套出发,提出了若干建议。     

深水钻井隔水管力学性能分析

隔水管是深水钻井的关键设备,国内外对其开展了大量的理论研究以及有限元分析,但主要是针对顶张力和钻井液密度等因素的力学分析以及固有频率分析,未考虑浪流多种情况下的耦合作用。鉴于此,利用有限元软件建立隔水管系统模型,得到隔水管的弯矩分布以及这些结果随波流参数、浮式平台运动的变化特征。研究结果表明:在不同的波流以及平台运动下,隔水管的力学特征呈规律变化,波浪对隔水管飞溅区部分弯矩影响较大;海流流速较小时,海流对隔水管影响不大,海流流速增大,隔水管飞溅区响应增大,海流剖面形式对隔水管影响不大;平台运动则影响隔水管的整体动力响应。研究结果对于保障海上钻井作业安全具有一定的参考价值。     

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。     

半潜式钻井平台隔水管存放形式研究

对第六代某型深水半潜式平台甲板上隔水管平放及立放两种存放形式在存放面积、重心、操作效率、检测与定位控制方面作了详细对比,并分析了该目标平台作业区域特点,得出该平台最佳隔水管存放形式。     

半潜式钻井平台隔水管破裂的处理

半潜式平台的钻井作业中,隔水管破裂对现场安全及施工作业危害极大。文中描述了南海西部油田DF1-1-14高温高压井作业过程中隔水管破裂的案例,介绍了现场处理该事故的过程以及对此次事故的认识与总结。经过此次事故,作业人员对隔水管的使用进行严格把关,在随后的作业中,没有再次出现过隔水管破裂事故。南海西部油田的这次事故可为以后预防半潜式平台的隔水管破裂提供技术参考。     

深水钻井隔水管防台悬挂装置的选型设计

针对目前深水钻井防台时隔水管处理方式存在的作业窗口小、作业模式选择困难、易发生事故等问题,本文提出了将隔水管硬悬挂与软悬挂方案相结合的新方法,既能快速操作,又能缓冲隔水管运动。为了降低新方法中隔水管的加速度,提出并分析了3种控制方案对加速度的补偿效果,结果表明加速度峰值控制方案具有制造安装简单、实施方便等优势。在此基础上针对加速度峰值控制方案中封闭高压系统散热难的问题,提出了采用差动液压缸实现半开式循环散热的方法。本文提出的隔水管加速度峰值控制悬挂方法及其配套的差动散热-主动控制节流装置,具有较好的动载荷补偿能力,可为我国深水钻井防台提供技术支持。     

天然气处理厂暖通设计常见问题及对策

为更好地满足工艺要求,不断提高供暖、通风、空调等系统的设计水平,通过对某天然气处理厂暖通系统设计常见问题的分析,提出供暖散热器应选用新型产品以适应现代经济的发展。大开间的辅助生产用房应采用水平串联式系统,减少供暖立管数量,充分考虑建筑物的美观,多层建筑应该考虑设置管道井,单层建筑考虑设置管道阀井;气候恶劣地区通风系统的设计应该考虑机械送风和集中排风,从人性化角度考虑,设置空气处理机组处理新风;空调系统的设计应根据建筑情况提倡选用多联中央空调,根据不同的气候情况进行机组出力的修正。     

隔水管输送机关键部件设计与分析

针对海洋钻井平台使用平放隔水管的情况,设计了隔水管处理系统输送机的关键部件,主要包括前后置推车和新型输送机扶管臂的设计。利用有限元分析软件ANSYS对输送机前后置推车进行了作业状态时的强度分析,分析结果符合作业要求。     

基于反冲响应的深水钻井隔水管张紧力计算方法

张紧力是深水钻井隔水管系统作业的安全的关键因素,尤其对隔水管系统紧急脱离作业安全影响显著,但目前的隔水管张紧力设计方法（包括API算法、底部残余张力算法以及下放最大钩载算法）均未考虑隔水管系统的反冲问题。为此,基于隔水管系统反冲响应,确定了隔水管张紧力设计准则,提出了张紧力修正API算法及计算流程,并通过实例分析验证了修正API算法的可行性。研究结果表明,修正API算法可为隔水管系统提供合理的张紧力,改善了隔水管紧急脱离反冲过程中的隔水管底部总成位移、张紧器冲程以及有效张力波动范围,从而提高了紧急脱离后隔水管系统的安全性,有效保证了深水钻井隔水管系统紧急脱离作业的安全。      

气举法控制深水混合立管严重段塞流实验研究

利用深水混合立管系统模拟流动实验装置进行了严重段塞流的注气控制模拟实验,结果表明,在立管底部进行气举法控制可以减小流型图中不稳定流区域,并能明显减小管内压力大小和波动幅度,但过大的注气量会增大柔性管段的摩阻损失,使整个立管系统的压力增大,对流动反而不利。根据实验中管内压力随注气量增大的变化趋势的不同,将混合立管系统的气举控制过程分为4个阶段,不同控制阶段垂直立管内流型有所不同;注气控制不能完全消除深水混合立管系统中的不稳定流,但将垂直立管流型控制在段塞流与过渡流分界处时可达到较好的控制效果。     

深水钻井隔水管张紧系统反冲控制仿真研究

隔水管张紧系统能够克服浮式平台/船升沉运动对隔水管的影响,为隔水管提供近于恒定的顶部张紧力,因此隔水管系统中存储大量能量。在隔水管底部总成与水下防喷器紧急脱离时,能量释放会产生反冲,若反冲得不到有效控制,会导致隔水管与平台碰撞或隔水管丢失等严重事故。为研究隔水管反冲的动态过程并验证反冲控制系统设计的合理性,对3658 m水深隔水管张紧系统搭建了仿真模型,针对紧急脱离工况进行模拟,设计了反冲控制算法。通过仿真得到张紧液缸运动曲线以及防反冲阀主阀的流量曲线。研究结果表明:在紧急脱离工况下,PLC以预编程模式控制防反冲阀主阀的节流速度,使系统在行程末端达到稳定状态;主阀开度控制曲线是隔水管反冲控制的主要影响因素,优化主阀开度曲线可优化反冲相应过程。研究结果对于深水钻井隔水管张紧系统的现场安全应用具有一定的指导作用。