浮式钻井装置隔水管张紧系统研究

针对浮式钻井装置的隔水管张紧问题,提出了几种解决方案,并对方案的补偿原理做了分析研究,同时也对DAT隔水管张紧系统设计作了阐述。     

吨/循环在半潜式钻井平台的应用

本文从实际应用出发,简明扼要地叙述了吨/循环在半潜式钻井平台隔水管张紧器钢丝绳移位切割过程中的指导作用,以期与海洋钻井的同行们共同探讨吨/循环的实际应用.     

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。     

钢悬链线的涡激振动分析

文章介绍了立管在不同流剖面下的涡激振动实验,然后给出了简支钢悬链线的静态方程和基于能量平衡原理的涡激振动频域预报理论.之后提出把钢悬链的参数转化为顶部张紧钻井隔水管的参数的思想.通过预报顶部张紧钻井隔水管的涡激振动响应,得到钢悬链线的涡激振动响应.文中还研究了不同的顶部预张力和不同流剖面对钢悬链线的涡激振动响应影响.结果表明立管的固有频率和模态数的关系足线性的,并且立管的均方根位移和激励的模态数不仅与流速的大小和变化范围有关,还与顶部预张力有关.     

铺管船用张紧器链轨张力计算方法以及张紧端受力的研究

简要介绍了S-Lay型铺管船用张紧器的基本功能和构造,张紧器链轨张紧和张紧端轴的工况和设计考虑,给出链轨张紧时内张力的计算方法,讨论了设计张紧器时链轨张紧方面需要注意的问题,对于从事设计张紧器的人员来说具有一定借鉴参考意义.     

顶张式立管液压气动式张紧器的数学模型

以顶张式立管液压气动式张紧器为研究对象,考虑张紧器中的摩擦、活塞和活塞杆的质量以及油管内的压力损失等因素,建立较为完善的张紧器张力的数学模型。通过静力和动力两种加载方式,将论文建立的模型与工程中常用的简化模型作对比研究,对张紧器的影响因素和张力特性进行分析。研究表明,简化模型计算得到的张力较实际张紧器的张力偏大。低压氮气的压力、活塞和活塞杆的重力和惯性力、摩擦力以及油管内的压力损失对张紧器的张力具有重要影响,在张力计算时应恰当地予以考虑。     

超深水半潜式钻井平台钻井系统选型配置研究

文章针对超深水半潜式钻井平台钻井系统总体布局及作业工艺,在确定主要技术参数的基础上,对物料处理系统、游吊系统、旋转系统、钻柱升沉补偿装置、隔水管张紧系统、井架及钻台等核心部件的关键参数进行分析计算,提出了适用于超深水半潜式钻井平台的钻井系统配置方案,同时可为超深水海洋钻机设计提供参考。     

安装载荷下脐带缆的抗压抵抗力参数研究

脐带缆作为水下生产系统进行油气资源开发的关键结构之一,在安装过程中的脐带缆受到动态的拉伸载荷和张紧器挤压载荷,保障脐带缆的安装下放过程的结构安全有着重要的工程应用意义。本文应用ABAQUS建立脐带缆有限元模型,充分考虑脐带缆内部各构件之间的相互作用,研究不同张紧器角度与不同摩擦系数下脐带缆的抗压抵抗力性能。结果表明,张紧器与脐带缆之间的摩擦力随着摩擦系数、和张紧器夹角增加而增加,基于此提出可通过优化张紧器夹角及张紧器与脐带缆间的摩擦系数来降低深水对于脐带缆安装的限制。     

顶张式立管液压气动式张紧器的模拟方法

综合考虑液压气柱的张力-冲程非线性关系、液压气柱与立管之间的夹角以及平台-张紧器-立管之间的耦合关系,研究顶张式立管液压气动式张紧器的不同模拟分析方法。选取3种典型工况,对不同张紧器模拟方法下立管的动态响应进行仿真计算,分析比较不同模拟方法的科学性和适用性。结果表明:在顶张式立管分析过程中,张紧器的合理模拟至关重要,是否考虑液压气柱和立管之间的夹角对立管响应的影响不大;恒定集中力模型不能反映立管张力的变化规律,而且立管响应也存在较大差别,故不宜采用;线性模型可用于平台运动幅值较小的情况;非线性模型最能反映张紧器的刚度特性,且在极端载荷环境下尤为适用。     

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.     

正常连接与悬挂撤离工况下深水钻井隔水管动力特性与安全分析

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。     

深水钻井隔水管磨损评估及保护措施分析

结合两起深水钻井隔水管磨损事故后果分析,对钻杆转动造成的隔水管磨损机理进行了探讨和定量评估.分析了底部挠性接头角度、深水海流对隔水管磨损的重要影响,探讨了相应的改进措施,并介绍了两种磨损减缓装备可供选用.     

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。     

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.     

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.     

隔水管垂直存放系统设计简介

隔水管垂直存放系统是一种新颖的隔水管处理系统,它是钻机行业井架内钻杆垂直存放系统成功解决方法的外延应用。通过对隔水管垂直存放系统的设计基础、系统组成、主要设备参数、系统保护等有关问题的阐述分析,指出隔水管垂直存放系统的解决方案对钻井装置的布置合理性影响很大,应引起重视。     

波流共同作用下隔水管动力响应非线性分析

为了探讨在波浪海流共同作用下隔水管的动力响应及涡激振动力分析,根据三维空间中隔水管运动的微分控制方程,以:MatteoIuca改进的Vanderpol尾流振子模型为基础计算涡激振动时隔水管与流体之间的相互作用.通过Hermite插值函数对隔水管的运动微分方程进行有限元离散,基于非线性分析理论利用当前拉氏描述(UL)建立了考虑几何非线性、预应力、涡激流固耦合等复杂因素影响的综合非线性增量平衡方程,并采用New-ton-Raphson迭代法和Newmark方法相结合的方法建立了空间隔水管非线性涡激动力响应的增量迭代算法.最后给出了考虑几何非线性与对外界荷载作用简化的位移分布包络线.以及横向涡激振动响应曲线.计算结果表明,所采用的方法正确、有效,可以为隔水管的生产没计及理论分析提供依据.     

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.     

海底管道J形铺设张紧器的张紧力计算分析

对海底管道建立微段和整体的力学模型,通过MATLAB编程求解顶部张紧器应提供给管道的张紧力。对比编程计算和Abaquas数值模拟结果,验证编程求解代替软件模拟计算的可行性和便捷性。探讨海域水深、管道入水角度、管重对张紧力的影响,结果表明,增加铺设水深和单位长度管重,所需张紧力增加;而增加铺设角度,所需张紧力相应减小。     

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。