深水钻井隔水管漂浮减重技术

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1、石油机械2010年第38卷第5期CHINAPETROLEUMMACHINERY．．钻井新技术深水钻井隔水管漂浮减重技术张炜范春英王娜中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室2．北京石油机械厂)摘要为了降低深水钻井作业成本的压力，钻井平台有向着小型化发展的趋势，为适应这种趋势，有必要对钻井隔水管自身重力进行控制。分析了隔水管的主要结构组成部分，提出了隔水管结构重力减小的几种技术，包括采用新型轻质材料的隔水管、超静定集成结构隔水管和变刚度结构隔水管，通过减小隔水管的自身重力，可以增加隔水管的极限作业水深，改善隔水管的动态性能，使其固有频率避开共振区，从而延长其疲劳寿命。关

2、键词钻井隔水管深水钻探漂浮减重轻质材料张紧机构的增加。而降低钻井作业成本也是深水钻探需要解0引言决的一个难题。由于钻井作业成本的压力，现在深水钻井作业平台有向着小型化发展的趋势。这种发随着陆地油气资源的逐渐匮乏，海上油气的勘展趋势也要求对钻井隔水管自身重力进行控制。探开发逐渐成为热点。近年来，各大石油公司在深水海域的投资不断增加。目前，墨西哥湾、西非和1隔水管的结构分析巴西成为世界深水油气勘探的热点地区。海洋石油开发与陆地石油开发主要不同点在于海洋具有一层1．1张紧机构汹涌澎湃的海水，而随着水深的增加，开发难度骤隔水管在钻井作业过程中，必须要保持一种近增。为了避免海水的影

3、响，在平台和海底井口之间似垂直状态，如果不能提供一个足够的轴向拉力，需建立通道，这一通道就是隔水管。通过隔水管建隔水管就会发生屈曲，使隔水管发生毁坏，造成钻立通道以后，海上钻井作业就和陆上钻井作业没有井作业中断，发生事故。这种轴向拉力需要通过张什么本质区别了。目前的深水钻井几乎都采用隔水紧机构来提供。张紧机构和隔水管通过滑轮组相管，无隔水管钻井技术还处于不成熟阶段。钻井作连，或张紧装置液压缸活塞直接和隔水管相连，虽业区域水深每增加1m，则隔水管的长度也就要增然这一方式机械效率高，但要求液压缸的尺寸大，加1m，因此，钻井隔水管的技术水平在很大程度增加平台的制造成本。但是，如

4、果隔水管的自身重上体现了深水钻井技术的发展水平。力减小，即使作业水深增加了，现有平台上的张紧深水钻井作业中，限制钻井装置可钻深度的主装置还可以提供足够的张紧力，或者对现有平台稍要因素有：甲板载荷(weightonboard)，钻井组分加改造，就可以使作业水深增加，不必建造或者租的库容能力(storagecapacityfordrillingcomponents)借更大的平台。和张力载荷(tensionloading)L2J。而这几个方面和1．2浮力单元隔水管自身的重力都密切相关。随着水深增加，钻浮力单元是深水钻井隔水管必不可少的重要组井作业就需要更长的隔水管，更大的甲板容

5、量，张成部分。在深水情况下，受顶部张紧系统附近隔水紧机构提供更大的张紧力，更多钻井所需要的材料，管强度的限制，上部隔水管承受着很大的轴向载钻井平台体积就会增大，那么，就会造成钻井成本荷，隔水管承受的顶部张力受到限制。隔水管受到$基金项目：国家863计划重点课题“深水钻完井关键技术”(2006AA09A106)。石油机械2010年第38卷第5期横向载荷，特别是由于其自身的巨大重力，需要足海水密度和底部残余张力密切相关。够大的顶部张力才能维持自身的稳定性，所以必须增加浮力单元来提供分布式浮力并改善隔水管局部2隔水管结构重力减小技术力学性能，同时降低张紧系统的性能要求。考虑海流

6、拖曳力及安装位置的优化，浮力单元的安装一般隔水管的减重概念很简单，就是在保证安全钻在中间位置。进的前提下，尽量减小隔水管的自身重力。如果隔浮力单元一般为空气舱式浮力单元及合成泡沫水管发生故障，就会造成极大的经济损失，同时污塑料浮力单元。其中，空气舱式浮力单元采用钢制染环境。材料，制造成瓶状，安装到隔水管单根上。这种结隔水管重力减小的优点有以下几个方面：构的优点是可以保证强度要求，浮力效果也很好，(1)不必建造大的新钻井平台，只需对现有但是加工成本高，本身重力较大，而且要求有注气平台稍加改造就可以向更深水域进军。管线和注气设备，结构复杂，现在深水作业中一般(2)虽然总长度增

7、加，但是重力增加不多，不采用。张紧装置不用再增加张紧能力；主管的轴向拉力增合成泡沫塑料浮力单元中的合成泡沫塑料是一加不大；所需浮力单元体积变小。种热成型材料，成型过程中得到硬化。正确的安装(3)动态性能得以改善，纵向、横向固有频使用可以抵消隔水管串在空气中重力的90％～率降低，可以避免共振发生，疲劳寿命增加；有效95％。同时它能提供浮力，改善隔水管的受力状增加平台甲板的利用率。态，降低管子顶部应力和弯矩的合理分布J。合通常情况下，隔水管结构重力减小主要有以下成泡沫塑料成型包裹在隔水管外面。根据使用深度几项技术。的不同，合成泡沫