隔水管

摘要： 隔水管钻井液控压技术是在无隔水管钻井液上返技术基础上发展而来的一种新型控压钻井技术,主要是为了解决深水钻井中遇到的窄密度窗口问题。该项技术主要通过控制隔水管中钻井液液面高度从而达到灵活调控井筒压力,其当量钻井液密度为一条曲线,与安全密度窗口更加匹配。隔水管钻井液控压技术有利于减少窄密度窗口井的套管层次;在检测井涌及漏失所需时间较短,且检测方式不受海洋环境的影响;用于控压固井时可增加固井过程的安全性,提高固井质量;可抵消钻进过程中产生的循环摩阻,增加水平井的水平段长度;也可有效降低钻井液滤失量,提高井眼清洁能力,缩短钻井周期及降低钻井成本。文章详细分析了该技术的优势及在深水钻井中拥有的巨大应用前景,未来必将在深水钻完井作业中发挥更大作用。

摘要： 为了研究正常连接与悬挂撤离时隔水管动力特性与安全,本文建立了统一的隔水管动力分析模型,通过设置边界条件来考虑正常连接与悬挂撤离工况。同时采用有限单元法结合Newmarkβ动力分析方法对模型进行求解,并开展实验对模型进行验证。选取南中国海一深水井,对正常连接与悬挂撤离工况下隔水管动力特性进行分析,并对不同海况、工况下隔水管的应力及接头转角安全进行校核和讨论。研究表明:隔水管位移与应力随着海流流速的增加而增加;正常连接工况隔水管最大应力出现在水面位置,平台不发生漂移时,隔水管能够承受十年一遇及以下的载荷;隔水管变形和应力随着平台漂移的增大而增大,漂移方向与流速方向直线夹角越大越利于保护隔水管;软悬挂隔水管在水面附近出现极大应力,硬悬挂隔水管在连接处出现极大应力;相比于硬悬挂,软悬挂模式下隔水管弯矩与应力都更小,但是由于顶端转角限制,其所能承受海流作用能力并不能显著优于硬悬挂。

摘要： 深水钻井隔水管安装过程中的力学特性对安全高效安装作业具有重要影响。考虑顶部浮式平台漂移运动的影响,建立隔水管安装过程横向动力特性分析模型和控制方程,利用有限差分法对控制方程进行数值求解,讨论顶部浮式平台的静偏移、漫漂幅值和漫漂周期等对隔水管安装过程横向动力特性的影响。结果表明:深水钻井隔水管安装过程中,横向位移最大值出现在隔水管底部,弯矩与应力的最大值出现在隔水管顶部靠近海面的位置;在一个平台漫漂周期内,隔水管底部横向位移的最大值与顶部弯矩的最大值出现在同一时刻,顶部应力的最大值出现时刻滞后于顶部弯矩的最大值出现时刻;平台静偏移主要影响隔水管安装过程中的横向位移,二者呈正相关关系;平台漫漂幅值是影响隔水管安装过程横向动力特性的主要因素,随平台漫漂幅值的增大,隔水管横向位移、弯矩和应力增大;平台漫漂周期对弯矩影响较小,对横向位移和应力无明显影响。该结果对深水钻井隔水管安装过程具有工程指导意义。

摘要： 目的为了提高隔水管的使用寿命和保障深水钻井的安全性,在只考虑同一流速下的海流力、不同沟槽的布置对隔水管受力影响的工况下,利用织构减阻的原理,将三角型沟槽织构引入隔水管表面来起到降低隔水管绕流阻力的作用。方法采用大涡数值模拟,建立三角沟槽织构隔水管力学模型,在恒定流速下开展三角型沟槽深度和宽度几何参数对隔水管升阻力系数、速度场分布、压力系数分布、涡量分布影响规律的仿真分析,并与光滑隔水管的速度场分布、压力系数分布、速度矢量场分布进行对比。结果在南海恒定平均流速0.3 m/s的模拟工况下,当三角型沟槽织构沟槽个数为32时,沟槽织构隔水管的升阻力系数均小于光滑隔水管,起到了减阻抑升的作用,且在深度为0.14 mm、宽度为1.96 mm的条件下,隔水管的阻力系数降低了65.02%,升力系数均方根降低了78.3%,减阻效果最佳。结论建立了一套恒定流速下三角型沟槽隔水管绕流减阻优化设计与评价的新方法,为利用三角型沟槽织构改善隔水管的疲劳失效、提升其使用寿命提供了理论参考。

摘要： 隔水管监测系统主要目的是监测隔水管形状、受力、上下滑动接头的角度,通过实时监测关键参数,移动平台位置,确保隔水管处于安全作业范围,保障了作业安全。通过对比常见的国外供货商和国内研制的隔水管监测系统的组成、监测参数的获取、处理,对常见的监测系统进行分析对比,供行业内参考和决策使用。

摘要： 为确定隔水管充气双梯度钻井充气水深和充气速率,根据气液两相流漂移流理论,考虑气体流动过程中其体积受隔水管环空压力变化的影响,建立了隔水管环空压力计算微元模型,推导出了隔水管充气双梯度钻井充气速率计算模型,并利用现场试验数据验证了模型计算结果的准确性。以南海某深水井为例,利用所建模型分析了施工参数对隔水管充气双梯度钻井充气水深、泥线处环空压力和充气速率的影响。结果显示:进行隔水管充气双梯度钻井时,在0~300.00 m水深段充气对井底压力的调节效果最明显,反应最迅速;在300.00~1 100.00 m水深段,充气只起到辅助调节井底压力的作用;在水深超过1 100.00 m处充气实现双梯度钻井所需的充气速率非常大;井口回压较小时,通过充气调节海底泥线处隔水管环空压力的效率高。研究结果表明,进行隔水管充气双梯度钻井时,应根据水深选择充气点,合理配置充气管路。

摘要： 准确把握隔水管系统的动力学行为特征是保障海洋钻井管柱系统安全性的基础。文章通过Hamilton原理建立了海洋钻井隔水管的动力学模型,通过引入弯曲梁单元的Hermite三次插值函数作为形函数将动力学模型进行离散化,并进一步通过对质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵以及外力列向量的分类整合,最终形成了隔水管系统的整体限元模型。在此基础上,通过Newmark积分法对隔水管系统的动力学响应进行数值求解,并进一步探讨了不同参数对隔水管系统动力学行为的影响。通过数值模拟结果的对比发现,对于海洋环境载荷而言,海流力对隔水管偏移的影响要大于波浪力;隔水管的加厚和顶张力的提升都是控制隔水管振动和偏移的有效手段;此外,浮力块提供的浮力越大,隔水管的弯曲应力和横向偏移也越大。因此,在确保满足海洋钻井平台提升能力的前提下,应尽量减小浮力块的使用数量。

摘要： 隔水管万向节由多个挠性元件组成,有限元计算时需考虑挠性元件中橡胶-钢层状结构复杂的接触以及橡胶材料的非线性,导致计算效率低。研究了挠性元件的一种等效单元,可大幅提高万向节的计算效率。首先,利用ABAQUS软件中的弹簧单元、连接器单元和子结构单元对橡胶柱建立不同单元模型并进行有限元分析;然后,基于有限元分析优选出最佳等效单元,建立挠性元件等效单元模型。最后,对挠性元件不同载荷下等效模型的拉伸刚度、压缩刚度和弯曲刚度进行分析,并与挠性元件实体单元模型分析结果进行对比。结果表明:基于连接器单元建立的等效模型可以有效代替挠性元件并提高计算效率。研究结果可以为隔水管万向节挠性元件的有限元分析提供参考。

摘要： [发布日期:2022-04-18]近日,宝鸡石油钢管有限责任公司(简称宝鸡石油)牵头申报的“海洋油气开发用隔水管主管关键技术研究”项目荣获2021年度陕西省科技进步三等奖。据悉,海洋钻井隔水管作为海洋深水油气勘探开发的一个重要装备单元,是一种具有高风险、高难度、高技术、高附加值的石油钻井装备,目前我国海洋钻井隔水管的绝大部分仍然依赖进口。宝鸡石油依托陕西省科技统筹创新工程计划“海洋油气开发用隔水管关键技术研究”项目和国家“863计划”“深水钻井隔水管系统工程化研制”课题,联合相关单位开展了海洋隔水管主管关键制造技术研究,在国内率先开发出具有高尺寸精度及高性能要求X80钢级高强度深水钻井隔水管用直缝埋弧焊接钢管。

摘要： 水下井口是深水油气钻井作业的关键装备,在海流的作用下易发生涡激疲劳失效,目前的研究侧重于深水钻井隔水管-水下井口系统整体涡激疲劳分析,尚未开展深水水下井口涡激疲劳损伤精细化评估。为此,在已有研究的基础上,提出深水水下井口涡激疲劳损伤精细化评估方法,建立深水钻井隔水管-水下井口整体与局部分析模型,构建整体模型与局部模型交互机制,通过整体模型与局部模型应力关系得到水下井口局部涡激疲劳损伤,实现水下井口局部涡激疲劳精细化评估。研究结果表明,整体上水下井口和导管近泥线处的涡激疲劳损伤较大,水下井口涡激疲劳损伤最大值出现在高压井口,其次为低压井口和刚性锁紧总成,套管悬挂器的疲劳损伤较小。所得结果可为深水水下井口疲劳设计、分析及寿命管理提供参考。

摘要： 深水隔水管井间移位为满足降本增效的行业需求应运而生,作业效率提升的同时带来新的风险隐患,移位过程隔水管力学特征及安全作业窗口的研究对现场作业具有重要的意义.本文基于隔水管移位作业力学分析模型,建立深水钻井移位作业隔水管结构安全评估方法,并形成隔水管安全移位作业窗口.研究表明:移位过程隔水管整体偏移自顶端至底部呈增加趋势,等效应力随水深增加呈递减趋势,海况重现期和航向角对隔水管力学行为影响显著;随海况重现期增大,平台适宜移动航速范围减小,实例井平台移位作业的推荐航速为0.3～0.9m/s,推荐航向角不超过50°,建议平台在移位过程中沿顺流方向以适中航速前进以保证作业安全.

摘要： 在深水钻井作业中,钻柱在弯曲的隔水管柱中运动,与隔水管产生摩擦,既损失了能量,又使作业工具产生磨损,严重时会引发作业事故.为此,研究和设计了一种能够使隔水管柱保持垂直的装置——深水钻井隔水管垂直系统.通过不断设计与改进,最终形成了三个设计方案.对三个方案进行分析比较,选取了一个最优方案,并对其部分构件进行了初步设计.深水钻井隔水管垂直系统,可以使隔水管柱保持垂直状态,有效减少钻柱与隔水管的摩擦和磨损,从而使深水钻井作业更加安全高效.

摘要： 应用ANSYS对深水钻井隔水管受波浪、海流以及其他海洋环境载荷作用时进行涡激振动分析,采用Fluent和Mechanical对深水隔水管进行了双向流固耦合瞬态分析,计算了流体载荷的脉动和结构振动变形相互耦合的响应.在结构分析的基础上,对隔水管进行了疲劳分析,计算得到隔水管的疲劳寿命.通过分析实际尺寸的深水钻井隔水管与流体的耦合作用,研究隔水管动力学特性以及隔水管响应对流场的影响.隔水管系统流固耦合分析可以准确预测及分析海洋隔水管的动态响应,为海洋深水钻井隔水管的设计及使用提供理论支撑.

摘要： 针对深水钻井隔水管下放安装过程中的受力变形问题,分析了其下放安装过程中的外载荷.首次针对隔水管下放安装过程中纵横耦合变形问题,采用耦合振动梁的分析方法,推导了隔水管纵横耦合振动方程,采用多尺度法进行求解,得到了内共振发生的条件.研究发现,隔水管纵横耦合共振发生于纵向振动的低阶模态和横向振动的高阶模态之间,其耦合共振能否发生与振型函数、顶部张力及管材与几何性质等诸多因素有关.

摘要： 应用ANSYS对深水钻井隔水管受波浪、海流以及其他海洋环境载荷作用时进行静态强度与疲劳分析,并分别考虑隔水管顶部张力、波浪高度、波浪周期以及海流速度等因素对隔水管强度的影响,为深水钻井隔水管设计及使用提供了科学依据.对深水钻井隔水管强度影响因素分析结果表明:增加隔水管顶部预张力,隔水管的横向变形、顶部与底部的柔性接头转角、最大剪力和弯矩均减小,最大轴力随着隔水管顶部预张力的增加而增大;增加波高,隔水管的横向变形、顶部与底部的柔性接头转角、最大剪力和弯矩均减小,最大轴力随着波高的增加而增大;增加波浪周期,隔水管的横向变形、顶部与底部的柔性接头转角、最大轴力、最大剪力和弯矩均减小;增加海流速度,隔水管的横向变形、顶部与底部的柔性接头转角、最大轴力、最大剪力和弯矩均增大;对于本章设计的海况下,通过应力疲劳计算得到的最小疲劳寿命发生在隔水管顶部区域,最大寿命约为10年.

摘要： 深水钻井隔水管是深水钻井的关键设备,对于深水钻井效率和费用有重要影响,对于一口深水井作业而言,起下隔水管作业时间占到总时间的比例高达30％(如南海××29-2-1井),因此如何考虑提高深水钻井隔水管的现场作业效率,保证作业安全高效具有重要意义.本文从多个方面系统的总结了提高隔水管作业效率的方法,从设计到作业,再到新技术的应用这几个方面对相关技术进行了研究.从提高设计和作业效率的角度,提出了隔水管浮力块配置设计标准化的建议,建立了现场顶张力优化调整模板,方便现场根据不同井段的钻井液密度,及时调整顶张力,并确定对应的作业窗口;基于系统弱点分析的方法,分析了隔水管-水下井口系统的薄弱点,提出了强化措施,并进行了对比效果评估,以提高隔水管钻井作业对海洋环境的适应能力.建立了隔水管悬挂避台和井间移位方案,并形成作业图版,方便现场根据实际海况确定悬挂隔水管的方案,节省起下隔水管的时间.最后介绍了铝合金钻井隔水管在降低平台设备载荷和甲板空间要求方面的优势,为老平台升级及提高现场作业效率提供借鉴.

摘要： 印尼东加深水天然气开发项目钻井水深为550-1988米,属深水、超深水钻井.生产隔水管在海浪、海流的作用下易产生涡激振动,涡激振动将造成生产隔水管的疲劳破坏,严重影响隔水管的生产安全和使用寿命.因此,印尼东加深水天然气开发项目在进行深水生产作业时,采用螺旋列板装置对隔水管的涡激振动进行抑制.本文着重介绍螺旋列板的设计原理和安装依据,并阐述螺旋列板在抑制深水隔水管涡激振动中的使用效果,最终对螺旋列板的使用提出展望.

摘要： 深水作业时,海水对流换热作用等对井内循环温度计算影响显著.目前,国内鲜有针对深水固井循环温度预测的研究.本文考虑了隔水管增压流和海水区域的对流作用,建立了深水固井循环温度场的预测模型.一方面通过与钻井不钻进循环期间的实测随钻温度数据对比;另一方面通过与固井下套管循环期间,钻井液出口温度、国外软件模拟的温度数据对比,反映出本算法计算的温度场有较高的可信度.

摘要： 深水面临地层压力窗口窄、深水低温、长隔水管作业以及浅层土质疏松及井口稳定性差等诸多技术挑战.通过10余年的科研攻关,突破深水探井钻井与测试关键技术,主要包括:南海深水钻井、测试工程设计技术体系和方法、钻井装置和隔水管系统安全作业控制理论和方法;研发南海深水表层钻井理论方法和装置;研发深水钻井液和固井水泥浆体系和试验系统,形成一套深水探井钻井与测试技术体系,以亚洲第一深水井为标志,在南中国海和海外已经钻成近40口深水井,实现了深水自主作业的技术跨越.

摘要： 埕岛油田早期井口平台的隔水管系利用快速接头连接,同时还作为支撑柱.这种井口平台隔水管受力复杂,目前对这些井口平台的隔水管整体结构,尤其是水中及泥面以下机械快速接头连接处的结构完整性没有检测评估手段和技术.论文对井口平台进行整体受力性能分析,对井口隔水管快速接头局部进行结构有限元分析.分别建立快速接头卡簧完好,损坏50％和完全损坏三种模型,得出卡簧损坏程度对隔水管结构安全性的影响.

摘要： 本发明公开了一种海洋钻井隔水管的连接装置、装配方法及隔水管结构，属于海洋石油钻井装置技术领域；该装置包括至少2个设置于隔水管的法兰盘连接处的连接块，所述连接块组合装配在隔水管的法兰盘连接处外侧，所述连接块的内侧还设置有用于装配法兰盘的装配槽，所述连接块通过装配槽装配于法兰盘上后通过螺栓固定装配在法兰盘上；本发明有效的解决了传统隔水管连接处接触面不贴合、损坏，最终导致隔水管发生泄漏事故的问题，通过连接块分体式的设计以及装配槽的设计有效的促使法兰盘连接处法兰面的贴合，提供更好的轴向限位效果。

摘要： 本发明公开了一种水下隔水管总成台车及包括其的水下隔水管总成试压系统，水下隔水管总成台车包括动力装置、传动装置、滚轮载重车、托架以及轨道，动力装置驱动传动装置旋转，传动装置连接托架，滚轮载重车为四个且位于轨道上，托架连接四个滚轮载重车，滚轮载重车底部设置有滚动履带并且四角设置有导向轮，导向轮水平悬空设置。本发明的水下隔水管总成台车移动速度快，同步性好，本发明的水下隔水管总成试压系统可在同一位置实现隔水管总成移动和隔水管总成试压作业，省去了试压框架，大大节省了空间和试压工序，降低了成本。

摘要： 本发明公开了一种海洋深水钻井隔水管法兰用钢，包括以下组分，各组分的基准单位为Wt％：C为0.13-0.21，Mn为1.65-1.95，Mo为0.25-0.35，Nb为0.03-0.09，V为0.02-0.08，Ti≤0.015，Ni为0.5-0.9，Cu为0.07-0.2，Cr≤0.15，Si≤0.22，S≤0.01，P≤0.02，余量为Fe。本发明还公开了海洋深水钻井隔水管法兰的制造方法，实施步骤是：按照前述的组分含量配料，再进行电弧炉冶炼，得到钢液；将钢液在真空下采用电弧加热钢液和吹氩气搅拌钢液脱气；钢锭浇注，采用吹起式滑动水口吹入惰性气体，均匀成分和温度，净化钢水；对得到的钢锭锻造，锻后经退火处理；机加工车光；进行模锻，最后得到隔水管法兰成品。本发明的钢材及隔水管法兰制备方法，通过最佳的成分配比和热处理工艺设置，各项力学性能满足API关于海洋隔水管法兰用钢的要求。

摘要： 本发明公开了一种模拟在平台运动激励下深水隔水管力学特性的装置及方法，包括钻井平台‑海底模拟系统，包括基础台架、海水模拟系统和平台运动模拟系统；海水模拟系统设置在基础台架内，被配置为模拟海水环境；平台运动模拟系统设置在基础台架的顶部，包括运动平台和驱动机构，运动平台通过驱动机构水平设置在基础台架的顶部，驱动机构被配置为驱动运动平台模拟钻井平台的运动；隔水管系统，设置在海水模拟系统内，隔水管系统的顶端与运动平台连接，隔水管系统的底端通过挠性连接件连接于海水模拟系统的底部；数据采集系统包括设置在隔水管系统上的应变片，设置在挠性连接件上的转角测量器，以及与应变片和转角测量器连接的数据处理器。

摘要： 本发明公开了一种海洋钻井隔水管的连接装置、装配方法及隔水管结构，属于海洋石油钻井装置技术领域；该装置包括至少2个设置于隔水管的法兰盘连接处的连接块，所述连接块组合装配在隔水管的法兰盘连接处外侧，所述连接块的内侧还设置有用于装配法兰盘的装配槽，所述连接块通过装配槽装配于法兰盘上后通过螺栓固定装配在法兰盘上；本发明有效的解决了传统隔水管连接处接触面不贴合、损坏，最终导致隔水管发生泄漏事故的问题，通过连接块分体式的设计以及装配槽的设计有效的促使法兰盘连接处法兰面的贴合，提供更好的轴向限位效果。

摘要： 本发明公开了一种水下隔水管总成台车及包括其的水下隔水管总成试压系统，水下隔水管总成台车包括动力装置、传动装置、滚轮载重车、托架以及轨道，动力装置驱动传动装置旋转，传动装置连接托架，滚轮载重车为四个且位于轨道上，托架连接四个滚轮载重车，滚轮载重车底部设置有滚动履带并且四角设置有导向轮，导向轮水平悬空设置。本发明的水下隔水管总成台车移动速度快，同步性好，本发明的水下隔水管总成试压系统可在同一位置实现隔水管总成移动和隔水管总成试压作业，省去了试压框架，大大节省了空间和试压工序，降低了成本。

摘要： 本发明公开了一种海洋深水钻井隔水管法兰用钢，包括以下组分，各组分的基准单位为Wt％：C为0.13-0.21，Mn为1.65-1.95，Mo为0.25-0.35，Nb为0.03-0.09，V为0.02-0.08，Ti≤0.015，Ni为0.5-0.9，Cu为0.07-0.2，Cr≤0.15，Si≤0.22，S≤0.01，P≤0.02，余量为Fe。本发明还公开了海洋深水钻井隔水管法兰的制造方法，实施步骤是：按照前述的组分含量配料，再进行电弧炉冶炼，得到钢液；将钢液在真空下采用电弧加热钢液和吹氩气搅拌钢液脱气；钢锭浇注，采用吹起式滑动水口吹入惰性气体，均匀成分和温度，净化钢水；对得到的钢锭锻造，锻后经退火处理；机加工车光；进行模锻，最后得到隔水管法兰成品。本发明的钢材及隔水管法兰制备方法，通过最佳的成分配比和热处理工艺设置，各项力学性能满足API关于海洋隔水管法兰用钢的要求。

摘要： 本发明涉及一种全覆盖多自由度检修维护隔水管系统及方法，包括：主甲板，用于布置隔水管堆场及其检修隔水管的滑道工作篮；隔水管堆场，由多根隔水管堆在一起形成；导向滑轨，布置在隔水管堆场前后，为工作篮提供运动路径；工作篮，布置于导向滑轨上，能沿导向滑轨运动，并设置有转向装置及伸缩机构，能实现多自由度运动，为隔水管堆场进行检查维护工作。本发明全覆盖多自由度检修维护隔水管系统及方法，工作篮运动以及工作人员进行检修工作过程中稳定性增强，保证了工作人员的人身安全，增强了设备的可靠性；通过导向滑轨以及工作篮自身机构间的协作配合，可以实现堆场内所有隔水管区域的全方位覆盖，实现了工作区域的增大。

摘要： 本发明公开了一种海底采油隔水管防护装置，包括隔水管本体，所述隔水管本体表面设有至少一个环槽，所述环槽内设有环套，所述环套表面设有多根垂直设置的扰流杆，相邻两根隔水管本体连接处设有法兰，两个法兰之间设有软管，两个法兰之间通过弹簧钢螺栓连接，法兰相对面上设有监控探头，本发明所述的防护装置，能够保护隔水管，特别是接头处，结构简单，方便更换，适用性强，成本低。

摘要： 本实用新型涉及船舶机械修理技术领域，具体涉及用于海洋钻井平台隔水管张力器液缸拆装装置，包括滑轨、液缸托架组件、活塞杆托架组件和杆头托架组件，滑轨包括两条平行设置的轨道；液缸托架组件架设在轨道上并支撑液缸筒体；活塞杆托架组件包括活塞杆支撑架和活塞杆小车，活塞杆小车滑动连接于轨道，活塞杆支撑架一端固定在活塞杆小车上，另一端与活塞杆可拆卸连接；杆头托架组件包括杆头支撑架和杆头小车，杆头小车滑动连接于轨道，杆头支撑架一端固定在杆头小车上，另一端与杆头可拆卸连接。用活塞杆小车、杆头小车和滑轨取代车间行车安装活塞杆，有效避免活塞杆移动时的晃动，便于将活塞杆的轴线调整至与液缸筒体一致，利于提高装配的质量。