深水隔水管分析技术_肖谭.pdf
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1、技术交流 Technical Communication 2023/3 船舶标准化工程师 49 深水隔水管分析技术深水隔水管分析技术1 1 肖 谭(中海油能源发展股份有限公司 工程技术分公司,海口 570100)摘 要:摘 要: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。关键词:关键词:立管系统;受力分析;实时监测;作业窗口 中图分类号:中图分类号:TE52 文献
2、标志码:文献标志码:A DOI:10.14141/j.31-1981.2023.03.012 Analysis Technology of Deepwater Riser XIAO Tan (CNOOC EnerTech Drilling&Production Co.,Ltd.,Haikou 518067,China)Abstract:To improve the efficiency and safety of deepwater drilling and production operations,a stress analysis is conducted on the deepwate
3、r drilling riser to determine the operating window period and the configuration of the riser system.On this basis,a set of real-time monitoring technology service system for deep water risers is established,which can monitor the fatigue damage of the risers in real-time.Research has shown that this
4、system can effectively improve work efficiency and safety.The research results can provide some references for offshore drilling and mining operations.Key words:riser system;force analysis;real-time monitoring;job window 作者简介:肖 谭(1989),男,工程师。研究方向:水下采油树安装测试技术。0 引言引言 海洋立管是海洋石油钻采过程中关键的装备,是钻采平台与油气井连接的通道
5、,是海洋开发系统结构的重要组成部分。在海洋石油钻采过程中,风、浪、流等环境因素会对钻井船、浮式生产储油卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)及张力腿平台(Tension Leg Platform,TLP)等海面钻采设施的运动特性造成一定影响。作为海面钻采设施的连接部分,立管系统的运动特性也会间接或直接地受到环境影响1,这对海面钻采设施的正常生产作业构成了巨大的挑战,同时也成为了 海洋油气井设计的难点与重点2。深水隔水管是一种具有高风险、高难度、高技术和高附加值的石油钻井装备,相关的研究工作已引起了国内外普遍关注。设计和开发具有
6、高技术、高难度和高可靠性的海洋钻井隔水管及其系统已成为一个新的研究热点3。本文结合深水钻采作业的特点,开展深水隔水管技术研究,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。50 船舶标准化工程师 2023/3 1 深水隔水管分析技术深水隔水管分析技术 在对深水隔水管进行分析时,有必要结合我国目前深水开发的现状,并充分借鉴国外的研究成果与研究经验。深水隔水管分析技术主要包括隔水管受力分析技术及隔水管实时监测技术4。1.1 深水隔水管受力分析技术深水隔水管受力分析技术 深水隔水管受力
7、分析技术是指对深水隔水管系统进行综合受力分析,包括不同工况下的顶张力分析、强度校核、漂移分析、悬挂分析及疲劳分析等内容,并确定立管系统配置及钻采设施的作业窗口。深水隔水管受力分析技术可为油气井的设计及现场作业提供指导,并保障油气井作业的安全性。1.1.1 系统配置 在进行深水隔水管系统配置时,需要注意以下关键点:1)在计算顶张力时,需要综合考虑挠性接头角度和隔水管底部受力情况。2)考虑到水力半径及操作便利性,优先选用裸单根。3)适当配置浮力单根以控制隔水管的总湿重。4)在隔水管底部配置裸单根,以免悬挂时受压。5)根据需要配置压力填充阀。在完成深水隔水管系统的配置后,进行水力计算与分析,并根据计
8、算结果对隔水管的配置进行优化。1.1.2 顶张力分析 深水隔水管系统的顶张力需要满足美国石油学会(American Petroleum Institute,API)和大西洋边缘联合工业组织(Atlantic Margin Joint Industry Group,AMJIG)的相关要求:1)挠性接头旋转角度要满足相关要求。2)接头处要能保持拉力平衡,以便关键时刻断开立管。3)在张力器突然失效的情况下,隔水管要能保持拉力平衡。4)隔水管的张力不得超过最大允许张力的90%。5)要保持井口头的压力平衡。1.1.3 作业窗口分析 作业窗口分析包括静态作业窗口分析和动态作业窗口分析5。分别计算不同工况下
9、的作业窗口,并根据水深偏移量和洋流数据来选择最优的隔水管顶张力。在计算动态作业窗口时,要考虑重现期为一年的波高情况,并采用规则波法进行分析。值得注意的是,波的方向和洋流的方向保持一致。1.1.4 隔水管系统强度及薄弱点分析 强度及薄弱点分析可确定隔水管和连接丝扣的最大强度,并确定在平台失去动力的情况下最可能发生事故的薄弱点。在确定平台的极限偏移量时,需要考虑最优预期的作业环境6。1.1.5 漂移分析 漂移分析的作用在于确定作业观察圈,计算平台漂移的反应时间和应急解脱的时间,确保在平台漂移的情况下有足够的时间执行紧急断开指令。1.1.6 隔水管安装和回收分析 在进行安装和回收分析前,需要确定隔水
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