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.     

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.     

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.     

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.     

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。     

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.     

深水隔水管分析技术

为提高深水钻采的作业效率和安全性,对深水钻井隔水管进行受力分析,进而确定作业窗口期以及立管系统的配置情况。在此基础上,建立一套深水隔水管实时监测技术服务系统,可对隔水管的疲劳损伤情况进行实时监测。研究表明：该系统可有效提高作业效率和安全性。研究成果可为海洋钻采作业提供一定参考。     

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.     

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。     

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。