海上钻井隔水导管入泥深度预测与控制技术研究
海洋深水钻井钻井液研究进展
海洋深水钻井钻井液研究进展随着人类对地球的认识不断加深，海洋深层资源的开发日益受到重视。
钻井液作为深水钻井的重要组成部分，在对海洋深层资源开发中也扮演着重要角色。
本文将从海洋深层资源的开发现状入手，介绍海洋深水钻井钻井液研究进展，并对未来的研究方向进行展望。
一、海洋深层资源开发现状人类对海洋深层资源的开发始于上世纪50年代，随着技术的不断进步，海洋深层资源的探索与开发范围逐渐扩大。
海洋深层资源主要包括石油、天然气、甲烷水合物等，这些资源所在的深度一般在几百到上千米不等。
海洋深层资源的开发不仅对全球能源战略具有重要意义，而且对保障世界经济的可持续发展也具有重要的战略意义。
然而，海洋深层资源的开发还面临着一系列的挑战，如复杂的海洋环境、技术难度大、投资高昂等。
如何克服这些挑战，提高海洋深层资源的开发效率和可持续性仍然是摆在我们面前的重要问题。
二、海洋深水钻井钻井液研究进展作为深水钻井的重要组成部分，钻井液在海洋深层资源的开发中具有不可替代的作用。
近年来，国内外的学者们在海洋深水钻井钻井液方面做了大量的探索和研究，主要包括以下方面：1. 钻井液性能的优化在海洋深水钻井操作中，一些问题例如烧钻、漏失、堵塞等都是由于钻井液性能不好而引起的，而且随着钻井深度的加深，这些问题可能更大程度的出现。
因此，研究人员需要优化钻井液的性能，以提高海洋深水钻井的效率和成功率。
其中，防漏失剂、泡沫剂、高温高压稳定剂、环保改性剂等新型钻井液药剂的开发，有望为海洋深水钻井领域带来重大的进展。
2. 钻井液环境适应性研究海洋深水钻井作业的复杂环境要求钻井液能够适应不同的环境并保持稳定。
例如，在深海海域中，海水温度低、压力大，钻井液需要有一定的防冻、抗压性能；在沉积物较多的海域，钻井液的粘度需要相应增加，以便保证井筒安全。
如何研究和开发能够适应不同海洋环境的钻井液，是海洋深水钻井研究领域需要攻克的重要难题。
3. 钻井液环保性研究随着环保意识的不断提高，环保性成为了深水钻井液研究的热点问题。
海洋钻井隔水导管施工
施工准备
施工计划制定
根据钻井工程需求和现场环境， 制定详细的施工计划，包括导管 材料选择、施工设备配置、作业
人员组织等。
施工设备检查
对所有施工设备进行全面检查，确 保设备性能良好，满足施工要求。
作业人员培训
对参与施工的人员进行安全培训和 技能培训，提高作业效率和安全性。
导管铺设
01
02
03
导管运输
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管满足钻井工程需求。
调试方法
根据调试内容选择合适的调试方 法，如压力试验、电气测试等。
调试结果记录
对调试结果进行详细记录，为后 续施工提供参考依据。
03 海洋钻井隔水导管施工技 术
施工设备与工具
钻井平台
用于支撑和固定隔水导管，是 施工的基础设施。
隔水导管
用于隔离海水，保护钻孔和钻 井平台。
钻头和钻具
安全措施
制定安全规章制度
建立完善的安全规章制度，明确各级人 员的安全职责，确保施工过程中的安全
操作。
实施安全检查
定期对施工现场进行安全检查，及时 发现和消除安全隐患，确保施工过程
的安全。
定期进行安全培训
对施工人员进行定期的安全培训，提 高员工的安全意识和操作技能，确保 施工过程的安全可控。
配备安全设施
生态保护
在施工过程中加强对海洋生态的保护，避免对海洋生物和生态环境造 成影响。
应急预案
01
制定应急预案
针对可能出现的紧急情况制定应 急预案，明确应急组织、应急流
程和应急措施。
03
进行应急演练
定期进行应急演练，提高员工应 对紧急情况的能力和自我保护意
(完整版)海洋钻井隔水导管施工
二、隔水导管施工工具准备
26 〞(660.4mm）钻头+36 〞扩眼器1个、26〞钻 头盒子1个、8〞钻铤5根、6-1/2“钻铤12根、5〞加重 钻杆18根、850mm导管吊卡绳套2根、33-1/2〞导管吊 卡2个、30〞导管吊卡2个、50T以上卡环4个，33-1/2 〞×5〞内管扶正器3个、30 〞×5 〞导管垫铁1个、 30 〞×5 〞内管卡盘1个、30 〞×5 〞内管卡瓦1个、 30 〞×5 〞内管环形铁板1个、（33-1/2 〞浮鞋插入 头密封垫4个、33-1/2 〞导管密封圈、卡簧各6个、30 〞导管密封圈、卡簧各2个）以上最好留有备用
⑤ 侯凝期间做简易井口，6小时后，在转盘下平面处切割 导管。
（二）砸隔水管 ：
浅海区域也可以在钻井平台未上之前通过气（液 压）锤设备，提前将隔水导管直接砸入泥面到设计深度， 一般用在丛式、批钻井组，减少因井间距小，钻导管容 易倾斜和井眼冲刷过大带来固井窜槽等方面的问题。
海洋钻井隔水导管施工
一、隔水导管的尺寸及作用
隔水导管一般为大直径36寸（914.4mm）、33.5寸 （850.9mm)、30寸（762mm）、20寸（508mm），厚壁 45mm、30mm，圆管。其作用有抵抗冰凌堆积，隔离地表 流沙层，支撑井口套管头、BOP满足井控要求以及后期采 油树的安装。渤海海域平均水深28m，隔水管下深83m
导管进入井眼时注意下 放速度和悬重变化，遇阻不 超过10吨，不能硬压，上下 活动缓慢下放。下导管过程 中，及时灌满海水。
套管下完后把下隔水工 具下钻台，为固井做准备。
（4）固井
① 下入带有插入头的内管柱。检查插入接头上的密封圈， 内管柱上接1～2个850×127毫米的弹性扶正器。内管 柱组合：插入头+127mm加重钻杆（带扶正器）8根 +Φ127mm短钻杆调整高度。
群桩作用下钻井隔水导管入泥深度计算方法研究
过 程 ， 固结 使 土 体 有效 应 力增 大 ， 间 土 面下 沉 ， 再 桩
土体 强度恢 复 ， 桩侧 摩 阻 力 和 桩 尖 端 阻 力 也 随之 增
大 。
观察 模 型 桩 和 真实 桩 沉 桩 过程 发 现 ， 沉 桩 过 在 程 中， 桩尖 处 土的形 变 类 似 一 球 形 孔 扩 张 引 起 的形 变 ； 在 除桩尖 和地 面 附近 以外 的桩 身周 围 ， 的形 而 土 变 类 似一 个 圆柱形 孔扩 张 引起 的形变 。图 １为沉 桩
曳可 能导致 土 体上 下错 位 ， 构 完 全被 破坏 ； 结 Ｂ区为 塑性 区 ， 沉 桩影 响严 重 ， 受 土体产 生大 位 移和 塑性 变
形 ， 不 至于上 下 倒 置 错 位 ； 区为 弹 性 区 ， 沉桩 但 Ｃ 受 影响 ， 土体 的变 形保 持 在弹性 范 围 内 ， 隙水 压力 和 孔
我 国海洋 石油工 业 的快速 发展 对海 上钻 井工 程 提 出 了更 高 要 求 。 为 了 节 约 工 程 费 用 ， 高 效 率 ， 提 井 口间距 已 由原 来 的 ２ ｒ ｎ×２ Ｉ ｎ缩 小 为 １ ５Ｉ ． ｎ× １ ８１， 打桩 施工 中 发现 ， 距 减 小 会 引起 群 桩 效 ． Ｉ但 Ｔ 井 应而 发 生 拒 锤 现 象 ， 而 影 响 到 隔 水 导 管 的入 泥 从
后 ， 隙水压 力 随着 时 间逐 渐 消散 ， 孔 软土 进入 再 固结
图 １ 沉 桩 过 程 中桩 周 围 土体 位 移 和 分 区 示 意 图
＊中 国海 洋 石 油 总 公 司 重 点 攻 关 项 目（ ＨＧ２ ０ —０ ） 分 成 果 。 ０ ００２ 部 第一 作 者 简 介 ； 平 双 ， ， 级 工 程 师 ， 海 石 油 研 究 中 心 开 发设 计 部 钻 井 技 术 总 监 ， 王 男 高 中 主要 从 事 海 洋 钻 完 井 工 程 方 面 的 研 究 。地 址 ： 京 北 市 东 城 区东 直 门 外 小 街 ６号 海 油 大 厦 １ ３层 （ 邮编 ： ０ ０ ７ 。 １ ０ ２ ）
深水结构导管喷射钻井技术
深水结构导管喷射钻井技术研究摘要：结构导管喷射下入技术是深水表层钻井的常用方法，针对导管喷射下入技术要求和深水海床地质环境特点，对结构导管入泥深度理论计算方法和新区探井经验确定方法进行了分析，对喷射钻具组合和钻头伸出导管鞋长度进行了分析。
针对深水表层喷射可能会出现的导管下沉事故的情况，分别在前期设计阶段和作业阶段进行了预防措施和现场技术处理方法研究。
关键字：深水喷射导管入泥深度钻具组合中图分类号：te52 文献标识码：a 文章编号：1674-098x （2013）01（a）-00-01在深水油气田勘探开发过程中，结构导管主要作用是为水下井口和水下防喷器等设备提供支撑作用。
导管的入泥深度和钻具组合的设计是深水喷射成功的关键因素，该文对喷射钻入法的关键影响因素进行了研究，并结合深水现场作业实践经验进行了分析，对深水导管喷射钻入作业具有一定的指导作用。
1 喷射作业关键技术1.1 入泥深度确定一般要准确确定结构导管具体下深，需要对目标井位进行井场调查，经过土工试验分析确定海底浅层土体的抗剪强度，然后根据导管作业载荷，通过下式计算确定导管具体下深：式中q：导管承载的重量；qf：导管表面摩阻力；td：导管设计下深；x：导管单位长度；ml：泥面；f：单位面积摩阻力；as：导管侧面积；c：土壤剪切强度；fox：安全系数；a：喷射钻井后，受扰动土壤剪切强度的安全系数，一般取值10%～40%。
公式中单位采用国际单位制。
经过井场调查地质取芯计算得出的土壤剪切强度往往是地层非扰动抗剪切强度，而实际作业过程中，由于喷射钻井导致结构导管周围土壤遭到破坏，受扰动土壤抗剪切能力往往比原土壤低很多，虽然抗剪切强度恢复很快，但实际计算时，往往取一个安全系数a，一般为原地层抗剪切系数的10%～40%。
1.2 钻具及钻头设计与选择喷射钻具组合主要考虑喷射钻井作业结束后继续钻进的需求，与下一开钻具组合设计一样，只是在钻具组合上端安装与导管头连接工具，喷射到位后与导管脱开继续钻进。
东海锤入法下入30 in隔水管实践应用
东海锤入法下入30 in隔水管实践应用谢领【摘要】由于东海某油气田开发需要,从2015年9月到2016年6月先后进行了7口深井、超深井、大位移井钻完井作业,首次应用了锤入法下入30in隔水管工艺.该气田现场施工前进行了扎实的理论研究,分析了地层承载力大小,确定了隔水管井口载荷及入泥深度,选定了打桩锤等关键设备,在继承并改进前期成熟打桩工艺与理论的基础上,首次成功实践了锤入法下入30 in隔水导管.该项作业的成功,验证了锤入法下入30 in隔水管的可行性,并取得了良好的经济与应用效果,为该项技术推广应用打下了坚实的基础.【期刊名称】《海洋石油》【年(卷),期】2018(038)001【总页数】5页(P64-68)【关键词】锤入法;30"隔水管;入泥深度;桩锤选取;井口载荷【作者】谢领【作者单位】中海油能源发展股份有限公司上海工程技术分公司,上海200335【正文语种】中文【中图分类】TE256+.2东海某气田位于上海市东南方向约397 km的东海海域，是东海西湖石油天然气作业公司位于西湖凹陷的一个开发项目。
该项目是在东海大开发的背景下，根据“统筹考虑、分批研究、分期实施”的指导原则，紧跟已经投产的平湖、天外天及残雪油气田的开发节奏，于2015年9月正式开始钻井作业施工的。
该油气田主要开发平湖组在垂深4 100 m以下的低渗、特低渗油气藏。
布井9口，平均设计井深5 644 m；实际完钻7口，平均完钻井深5 550.37 m。
东海开发井常规井身结构为4层套管，而该油气田井身结构为5层套管，井身结构复杂[1]，为典型的高难度开发项目。
为解决井深大带来的井口载荷大的问题，满足井身结构设计需要，表层隔水导管选定外径尺寸为30 in [1]。
为了践行中海油总公司降本增效的口号，降低作业成本，在前期坚实的理论研究及成熟的打桩工艺的基础上，决定放弃成本较高的钻入法而尝试使用锤入法下入30 in隔水导管 [1-3]。
深水钻井隔水管设计方法及其应用研究
《深水钻井隔水管设计方法及其应用研究》2023-10-27contents •引言•深水钻井隔水管设计基础•深水钻井隔水管设计方法•深水钻井隔水管应用研究•结论与展望•参考文献目录01引言研究背景与意义深水钻井是海上油气开发的重要技术手段，而隔水管是深水钻井的关键装备之一。
深水钻井隔水管设计不当会导致钻井效率低下、钻井成本增加，甚至引发安全事故。
因此，开展深水钻井隔水管设计方法及其应用研究具有重要的现实意义和理论价值。
研究目的建立深水钻井隔水管设计方法，提高隔水管的设计水平和钻井效率，降低钻井成本和风险。
研究方法通过理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对深水钻井隔水管进行设计和优化。
研究目的和方法02深水钻井隔水管设计基础深水钻井隔水管是一种用于深水钻井工程的设备，其主要功能是隔离海水和淡水，以保护钻井设备不受海水腐蚀和盐分影响，提高钻井效率。
深水钻井隔水管的材质通常为高强度钢或其他合金材料，其结构包括管体、连接件、密封件等部分。
深水钻井隔水管概述深水钻井隔水管设计原理深水钻井隔水管的设计原理主要包括力学性能、水力学性能、环境适应性等方面的考虑。
水力学性能方面，隔水管需能够承受海水和淡水的压力和流速，因此需要对其水流阻力、耐磨性、耐腐蚀性等方面进行优化设计。
力学性能方面，深水钻井隔水管需承受各种外力和内部压力，因此需要对其强度、刚度、稳定性等方面进行详细设计。
环境适应性方面，深水钻井隔水管需在深海环境下工作，因此需要对其耐低温、耐高压、耐腐蚀等方面进行特殊设计。
深水钻井隔水管设计标准深水钻井隔水管的设计标准主要包括国际标准、行业标准和企业标准三个层次。
国际标准方面，主要包括ISO、API等国际组织制定的相关标准。
行业标准方面，主要包括中国石油天然气集团公司、中国海洋石油总公司等石油行业组织制定的相关标准。
企业标准方面，主要包括各石油公司的企业标准，如中石油、中石化的企业标准等。
03深水钻井隔水管设计方法利用遗传算法进行优化，以隔水管的结构参数为优化变量，以实现最优的力学性能和使用寿命为目标函数，通过优化得到隔水管的最优设计方案。
深水钻井导管喷射下入施工技术
深水钻井导管喷射下入施工技术摘要：喷射导管下入技术是深水钻井施工中的一项关键技术，本文通过理论研究分析和现场模拟试验，研究了喷射导管侧向摩擦力与海底土性质关系，建立了海底土强度与导管喷射后静止时间的关系模型；结合深水喷射导管施工过程，对钻井导管喷射过程中受力情况进行了分析，建立了喷射导管下入深度的计算模型。
关键词：深水表层导管喷射下入入泥深度一、引言自上世纪90年代以来，深水石油勘探日益成为热点，世界范围内的石油大发现越来越多地来自深水区域。
深水海域浮式钻井装置采用常规的下入表层导管方法常常会出现一些十分棘手的困难：其一，钻井眼时由于地层松软，容易出现井壁冲刷，甚至垮塌现象；其二，由于海流和涌浪的影响，导管鞋还是难以对准井口有时甚至找不到井口而报废；其三，固井作业中易造成水泥返高达不到设计要求，造成固井作业失败；其四，常规下表层导管方法的现场作业时效低和作业费用高。
二、深水表层导管下入技术现状1.国内外技术现状在国内，目前由于深水钻井数量很少，2007年只有husky公司在我国南海地区钻出我国第一口水深超千米的深水探井LW3-1-1井，该海域水深为1482米，该井完钻井深3843米。
该井在钻井作业过程中，采用了喷射导管下入技术，由于该井的作业者是一家外国石油公司，所以该技术的关键技术和核心资料对中方人员保密。
2.喷射法下钻井导管技术喷射导管钻井技术采用喷射方式将表层导管下入到位，利用水射流和管串的重力，边喷射开孔边下导管，同时在喷射管柱中下入动力钻具组合以提高安全性和作业效率。
钻至预定井深后，静止管串，利用海底浅层土的粘附力和摩擦力稳固住导管，然后脱手送入工具并起出管内钻具，从而完成表层导管的安装。
喷射导管技术的优势：（1）喷射导管技术可在钻进的同时下导管，解决了深水表层钻孔后下导管不容易找到井口的难题；（2）喷射导管技术可至少节约12小时以上的钻井时间，对于日花费上百万美元的深水钻井来说，经济效益可观；（3）喷射导管作业结束后无需固井；（4）喷射导管技术现场操作方便，具有良好的应用前景。
渤海油田科探井隔水导管入泥深度确定方法
图 １ Ｂ Ｚ — Ｘ — Ｘ井 ３ ０ 英 寸固井 时钻 井隔水导 管承载力 曲线 根据 上述 海底 土在不 同规格 隔水导 管下 的承 载力计 算结 果 ，可 以 分别 计算 出不 同固 结时间 下隔 水导 管下入 深 度 。在现 场 实际施 工过 程
中，可根 据现 场施工 条件 选择 合理 的钻井 隔水 导管 下入 深度 。对隔 水 导管 最小入泥 深度计算 结果如下 ：
二 、隔水导管入 泥深度计算 模型
钻井 隔水 导管 的轴 向受 力大 致 由四部分 组成 ：隔水 导管 上部 井 Ｉ Ｓ Ｉ 载 荷 、底 部阻 力、 自重和 侧壁摩 擦力 。 由隔水 导管轴 向力分析 可得隔 水导管最 小入泥深 度为 ：
Ⅳ ｉ ｎ — — — —
Ⅳ 上 一 』 Ｖ 地 极 承 ＋ ￣ － ｔ ｍ 一 （ ， ＂ 一 ２ ） ］ 三Байду номын сангаас，
＿—— —＿一
万・ ｍ・ ｆ一 ［ ， 一（ ， ” 一 ２ ８ ） 】 ／
式 中 ，ｍ一隔水导 管的 外经 ，ｍ； 隔水导 管 的壁厚 ，ｍ； 一导 管钢材 的密度 ，ｔ ／ ｍ 一隔水 导管在 钻井 液 中的浮力 系数 ；ｆ －隔 水导 管 的侧 壁单 位 摩擦 力 ，ｔ ｉ ｍｚ ；Ｌ 一泥 面 以 上隔 水导 管 的长 度 ，ｍ；Ｉ ｒ Ｉ 一 泥面 以下隔水 导管 的下入深 度 ，ｍ。 当导管 底部 管鞋 处 由于受 钻井 液冲刷 后 ，则导 管就 失去 了管 鞋处 地 层的支 撑 ，底部 只受 到 向上 的钻井 液压 力 ，这 种情 况下 的导管 最小 入泥 深度可 用下面模 型计算 。 由轴 向受 力平衡方 程 ，整理 后可得 ：
‘ ‘
四 、 结 论
１ ． 通 过对 隔水导 管 承载 力 的分 析研 究 ，建立 了隔 水导 管最 小 入泥 深度 计算模型 。 ２ ． 针对 Ｂ Ｚ — Ｘ — Ｘ 油 田海底 浅层 土质 资料 ，采用 建立 的计 算 理 论 ， 得 出了隔 水导 管承 载力 曲线 和最 小入泥 深 度计算 结果 ，该 成果将 为现
海洋石油钻井隔水导管的研究
海洋石油钻井隔水导管的研究发表时间：2018-01-10T14:44:02.653Z 来源：《防护工程》2017年第23期作者：李妍1 马会珍2 程仁勇3 刘娟4 刘松[导读] 海洋隔水导管为水下钻井器具的部件之一。
山东祺龙海洋石油钢管股份有限公司山东东营 257091 摘要：海洋隔水导管为水下钻井器具的部件之一。
它是整个海洋钻井装备中重要而又薄弱的环节，是海洋石油勘探开发的“瓶颈”，具有高技术、高投入、高风险的特点，是影响海上钻井安全的重要因素。
本文从隔水的研究现状、浅水用隔水导管现有的结构形式及优点、隔水导管研究开发的社会效益和经济效益等几个方面对海洋隔水导管进行介绍，其中对我公司隔水导管的结构形式分析做了重点论述。
关键词：隔水导管；研究现状；结构形式；引言：隔水导管是钻井获取油、气资源的第一层屏障，隔水导管是从海上钻井平台下到海底浅层的套管，在钻井作业时起到了支撑和稳定井口，隔离外界泥、沙、海水，保护套管油气不受污染的至关重要的作用。
由于隔水导管载荷与作业过程的复杂性，自身结构的大变形非线性，分析方法的不确定性，实际响应的抽象性等，使得隔水导管成为海洋石油装备开发的难点与重点。
钻井隔水导管与井口系统是深水钻井装备中重要而薄弱的环节,其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的顺利完成。
研究海洋隔水导管对我国海洋石油开采具有关键意义。
1钻井隔水导管的研究现状随着海洋石油资源的开发，海洋石油钻井技术与装备的发展越来越重要。
隔水导管系统设计难点主要在于设计复杂环境因素和作业因素，如水深、海流、波浪、钻井载荷等，现国内外均对隔水导管进行深入的研究。
国外具有更加先进的理论和技术，且根据水深与作业环境开发出一系列的对应产品。
我国的开发起步较晚，钻井隔水导管技术基本处于空白阶段。
开发钻井隔水导管，不仅在世界范围内有着广泛的前景，对我国的油气田开发也具有重要的战略意义。
2浅水用隔水导管现有的结构形式及优点 2.1 隔水导管结构及形式隔水导管根据连接形式可分为卡簧式、螺纹式。
海上油田水平井加密钻井中的防碰轨迹控制技术
海上油田水平井加密钻井中的防碰轨迹控制技术摘要：受地质因素、施工条件、施工平台、施工工艺等多方面因素影响，海上油田部分加密水平井在钻井过程中钻井表层轨迹与周围井缠绕、穿插，井眼防碰压力、轨迹控制难度很高，导致海上油田水平井加密开发钻井过程中井眼防碰问题极为突出，严重影响了钻井效益。
为有效实现水平井加密钻井中的防碰轨迹控制，文章以该平台某水平井轨迹控制为例，通过合理槽口选择、井身结构优化、控制井段预留、出现井眼碰撞后的反应操作、侧钻轨迹设计等技术，解决了本井表层出现严重井眼碰撞问题后的钻井问题。
关键词：水平井加密钻井；防碰撞轨迹控制；海上油田1井眼碰撞问题的出现渤海油田AHF-1井与BHF-1为同一批实施井(AHF-1井于BHF-1井之前实施)，AHF-1井为锤入隔水导管，表层批钻结束后，陀螺测量井眼轨迹显示AHF-1井隔水导管偏斜严重，导致其轨迹在132 m时与本井设计轨迹最近距离仅有O.07 m。
2初期应对措施2.1合理确定一开并深针对上述情况，BHF-1井一开作业前决定通过在满足工程条件要求的情况下减少隔水管下入长度(渤海油田要求隔水导管入泥40 m以上)，为后续绕障留够较长井段。
最终本井一开φ762 mm井眼钻进至112.45 m中完，φ609.6mm隔水导管下至112.35 m。
2.2轨迹绕障设计二开φ444.5 mm井眼使用1.75°弯角马达(渤海表层常用1.5°弯角马达)配合牙轮钻头，钻穿隔水管鞋之后便开始绕障，绕障设计见表1。
表1 BHF-1井270°方位防碰绕障轨迹设计3井眼碰撞的现场判断及应对措施二开φ444.5 mm井眼下入如下钻具组合：φ444.5 mm铣齿牙轮钻头+φ244.5 mm泥浆马达(1.75°，φ438mm直翼扶正套)+φ203.2 mm浮阀接头+φ311.2 mm扶正器+φ203.2 mm短元磁钻铤+φ203.2 mm MWD+φ203.2 mm短无磁钻铤+φ203.2 mm定向接头+φ203.2 mm随钻震击器+变扣接头+φ127mm加重钻杆×14根[1]。
海上隔水导管接头类型及特性分析
海上隔水导管接头类型及特性分析摘要：随着我国海洋石油的高速发展，油气勘探开发不可避免地遇到海域扩大，水深加深，海况条件日趋复杂的严峻现实。
隔水导管作为海上钻井不可或缺的石油装备，新的施工条件对隔水导管性能和设计提出了更高的要求。
该文从隔水导管的工艺方式切入，结合海洋环境，系统而深入地分析了隔水导管的设计原则和使用方法。
并在现有设计原则和使用方法的基础上，提出具备实用性和创新意义的钻井隔水导管选型思路，为钻井隔水导管的施工安全和选型经济性提出技术参考。
关键词：钻井隔水导管导管接头设计隔水导管在海洋石油勘探开发过程中起着至关重要的作用，对于隔水导管的研究关注本体入泥深度确定、强度及稳定性方面比较多，该文针对于隔水导管接头的类型及特性做综合性的分析，从隔水导管使用情况及接头特性等方面，并综合设计原则和使用方法，提出对现场作业具有参考性的选型思路。
1 钻井隔水导管使用情况隔水导管所承受的载荷极为复杂，其中包括自重、井口设备载荷、环境载荷等。
目前隔水导管外径规格一般定为914 mm、762 mm、610 mm及508 mm，壁厚一般为38.1 mm、25.4 mm及15.9 mm。
对于出现冰期的海域，如冰载对隔水导管的安全造成严重威胁的渤海油田，一般导管尺寸和壁厚都相对较大，基本上都是762×25.4 mm以上规格；在南海等海域，导管规格为610×25.4 mm的居多，其规格选取与环境条件直接相关。
[1]2 钻井隔水导管接头类型和特性隔水导管接头是隔水导管的关键组成，其强度直接关系到隔水导管抵抗海波、海流作用的效果，其连接效率直接关系到钻井的生产成本，因而隔水导管的接头类型和特性不容忽视。
在目前的海上钻井中，焊接方式接头、螺纹接头和卡簧接头是主要的隔水导管接头方式。
[2]2.1 焊接方式随着技术的发展，焊接方式在隔水导管的连接中越来越少地被提及和使用，其逐步被其他连接方式所取代。
对于高成本的海上钻井而言，隔水导管的连接效率是衡量连接方式的重要指标，而焊接方式接头需要将隔水导管吊装并逐点焊接，加之焊接中辅助设备多，客观上增加了钻井的工时和成本。
海上大尺寸钻井隔水导管入泥深度计算
1711 引言单筒多井技术是一项世界先进的钻井技术，适用于海洋边际油田及调整井的开发作业，单筒多井目前世界上应用的有单筒双井及单筒三井，单筒双井技术相对使用较多，在国内目前渤海油田及南海油田均使用过单筒双井技术；而单筒三井技术的应用相对较少，在涠洲6-1油田之前国内尚未应用。
2 单筒三井平台结构特点单筒三井技术是一项先进的钻井技术，对于独桩简易平台而言，这项技术具有很好的适用性，它解决了平台槽口不足而无法完全充分开发储层的问题，并且在一定程度上节省了油田的开发资金，减少海上平台尺寸及平台的数量，节约了工程造价，对油田进行更充分的开发利用，在很大程度上节省油田开发费用[1]。
通过对单筒三井平台桩腿开展轴向载荷和横向载荷作用下强度及稳定性模拟试验研究，掌握不同载荷条件下的桩腿力学参数变化规律及极限承载力；得到不同尺寸结构的极限承载力关系；探讨不同结构型式桩腿的力学性能参数及其承载力曲线。
以此为单筒三井独桩简易平台的实施提供可靠的理论保证和可行性方案的支持。
3 结构稳定性分析进行结构分析模拟试验的一个很重要的问题就是如何准确地模拟边界条件，保证试验的可信度及准确度。
由于桩腿下部插入泥土，必须考虑桩—土之间的相互作用关系。
对于这种状况的处理，以往的理论分析基本上采用了两种方法。
一种是采用泥面以下6倍桩径处固支。
另一种是采用文克尔模型将桩与土之间的相互关系简化为弹簧模型。
本试验对于边界条件的处理采用6倍桩径处固支的方法。
处于工作状态下的桩体上部不存在约束，因此可看作是自由端[2]。
4 隔水导管入泥深度计算利用钻井隔水导管入泥深度计算软件，对涠洲6-1油田井场地质调查资料进行处理，分别对隔水导管承载力分析和入泥深度进行计算。
（1）对于30英寸的单桩隔水导管结构：根据涠洲6-1油田平台区域工程地质参数，考虑海况条件影响，经过处理分析得出：当井口载荷为30吨时，隔水导管的最小入泥深度为55.3米。
（2）对于36英寸的单桩隔水导管结构：根据涠洲6-1油田平台区域工程地质参数，考虑海况条件影响，经过处理分析得出：当井口载荷为30吨时，隔水导管的最小入泥深度为45.2米。
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（ １ ．中海 油 研 究 总 院 ； ２ 中 国石 油 大 学 （ 北京） ）
摘 要 在 大量 室 内及 室外模 拟试验 的基 础上 ， 研 究 了隔水 导管与 海底 土相互作 用规 律 ， 定量描述 了 多 因素条 件下桩 土载荷和位移 关 系； 基 于桩 土作 用规 律 和理 论 ， 从 隔水 导 管功 能特性 分析入 手 ， 得出 了群桩条件 下双准 则判别式 的隔水导 管最 小入 泥深度 确 定方 法 ； 依据 大量模拟 试验 及 工程 实践数 据 分析 ， 提 出 了适 用于海上钻井 隔水导 管打桩顺序控 制技术和 贯入度及锤 击数预 测技 术 。这些研 究成果 已在我 国 ４个海域 ５ ８个油气田 ２ １ ０ ０多 口井中得到成功应用 ， 取得 了良好的经济效益和社会效益 。 关 键词 隔 水导 管 桩 土作 用规律 最 小入 泥深 度 控 制技 术 贯 入度
作 用下 室 内模 拟试 验 及 群 桩 作 用 下 隔 水 导 管 可 打
性（ 渤 海） 模 拟 试 验 。通 过 模 拟 试 验 及 理 论 研 究 ， 得 出 了海 上 钻 井条 件 下 隔 水 导 管 桩 土 相 互 作 用 本 构 关 系和 海 上 井 口平 台 群 桩 效 应 下 桩 周 围 土 体 应 力 计算 方 法 。 １ ． １ 隔 水导 管桩 土相 互作 用规律 模 拟试验
第２ ５卷 第 ６期 ２ ０ １ ３年 １ ２月
中 国海 上 油 气
ＣＨＩ Ｎ Ａ ０ＦＦＳＨ ０Ｒ Ｅ ＯＩ Ｌ Ａ ＮＤ ＧＡ Ｓ
Ｖｏ １ ． ２ ５ Ｎｏ ． ６
Ｄｅ ｃ ．２ Ｏ１ ３
海 上钻 井 隔水 导 管 入 泥 深 度 预 测 与控 制技 术 研 究 ＊
应、 贯人 度控制 预测等 问题 尚未见有关 研究报 道 。
在 我 国早期 海 洋 钻 井 中 ， 隔 水 导管 的下 人 深度 依 据经 验而 定 。 由于没有 相应 的基 础 理论 和先 进 的 计算 软 件作 指导 ， 不 能很 好 地 利 用 工 程 地 质 调查 资 料对 隔水导管 下人 深 度 和打 桩过 程 控制 进行 科 学 分
位置 钻 直径 １ ２ ０ ｍｍ 的孔 ， 把 ２个 土 压力 传 感 器 分 别置于 １ ． ５ ｍ和 ２ ． ５ ｍ 深 的位置 ， 传感 器压力 面正对
＊国家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 （ ８ ６ ３计 划 ） “ 深水钻井隔水导管最小入 泥深度研究 （ 编号 ： ２ ０ ０ ４ ＡＡ６ ｌ ６ １ ２ ０ ） ” 、 中 国 海 洋 石 油 总 公 司 项 目“ 海 上 钻井隔水导管下入方式综合技术研究（ 编号 ： Ｃ ＮＯＯ Ｃ ＣＬ Ｔ Ｄ） 一 ２ ０ ０ ９ 一 Ｚ ＨＫＹ ０ ０ ６ ） ” 部 分 研 究成 果 。
规 律 的基础 上 ， 笔 者通 过 １ ０余 年 的技 术 攻 关 ， 逐 步 形成 了一套隔 水导 管 下人 深度 确 定方 法及 隔水 导 管 打桩 作业控制 技术 ， 目前 已在 ５ ８个 海上 油气 田 ２ １ ０ ０ 多 口井 中得到 了成功应用 ， 具 有 良好 的推广价值 。
钻 井 隔 水 导 管 是 海上 钻 井 作 业 的先 决 条 件 ， 是
海上 钻井作业 的第一道 重要环节 ， 在后期 钻井 作业 中
一
１ 隔水导管与海底土相互作用规律研究
隔水 导 管与 海 底 土 之 间 的相 互 作 用 规 律 与 常
规 的桩 土 相 互 作 用 有 较 大 的 不 同 。首 先 ， 隔 水 导
１ ． １ ． １ 群 桩 作 用 下 室 内模 拟 试 验
析， 从 而造成 了隔水 导管下入 深度及 施工 控制 的不合 理性 和经济上 的浪费 。同时 ， 由于 海洋石 油一 般采 用 丛式 井 网进 行 开发 ， 井 槽 间距 非 常 小 ， 达到 １ ． ５ ｍ×
１ ． ７ ｍ， 群 桩效 应显 著 ， 从 而 给 隔水 导 管 入 泥 深度 的 确定 和 打桩 作业 施 工 控 制 方 面 都 带来 较 大 的影 响 。 白２ ０ ０ ０年 开始 ， 在研 究 隔水导 管 与海 底 土相互 作用
隔 水 导管 与 海 底 土 相 互 作 用 的 规 律 ， 开 展 了群 桩
定研 究ｌ ＿ １ 。 ； 国内杨 进等 对单 桩条 件下 隔 水导 管
Hale Waihona Puke 人泥 深度 、 海底 土 承载 力 等作 了一 定 研 究 ， 并 从 承 载
能力 方面 ， 不考 虑 时 间因 素 ， 对 隔水 导 管人 泥 深 度作 了探 索性分 析＿ ７ ］ ， 但 关 于海 上 钻井 隔水 导管 群 桩效
直起 到提供 循 环通 道及 支 撑井 口防喷 器等 重 要作
用， 因此隔水导 管入泥深度 的确定及 施 工控制 对其 安
全及 经济性有 着 重要 的影 响 。国外对 打 桩理 论 作 了
一
管 与周 围海 底 土 的 群 桩 效 应 十 分 明显 ； 其次 ， 海 洋 环境、 钻 井 管 柱 对 井 口产 生 的 动 载 及 其 耦 合 载 荷 对 隔水 导 管 周 围 土 体 产 生 了影 响 ； 最后 ， 隔 水 导 管 内部 流体 流 动 对 土 体 产 生 了 冲刷 影 响 。 为 了 探 寻
根据 相似 原 理 ， 实 物 与模 型几 何 尺 寸相 似 比选
为 １ ０： １ 。选用 直径为 ５ ０ ． ８ ｍｍ、 壁厚为 ２ ． ５ ４ ｍｍ 的 钢管作 为桩 模 型 ， 长度为 ３ ． ５ １ Ｔ Ｉ 。打 桩锤 选 用 ５ ０ ｋ ｇ 重锤 ， 锤落 距为 １ ． ０ ｍ。试 验选择场 地为 ５ ｍ×５ ｍ× ５ １ Ｔ Ｉ ， 土 体 选择 ３种 （ 砂土、 粘土、 粘土 和砂 土 互层 ） ， 设计 了 ４个模 拟 桩 位 置 ， 如图 １ 所 示 。在 模 型 中心