仿生防冲刷系统在埕岛油田中的应用_刘锦昆
埕岛油田海管立管悬空治理的常用方法
埕岛油田海管立管悬空治理的常用方法埕岛油田海管立管悬空治理的常用方法摘要：根据目前埕岛油田海管出现悬空的实际情况，对海管立管悬空形成机理进行了分析，重点介绍了水下支撑桩、仿生水草和铺设土工布加抛填砂袋三种治理方案原理进行了分析，并对海管立管悬空治理的不同方案应用进行了综合评价。
关键词：立管悬空治理水下支撑桩仿生水草土工布一、海底管线悬空原因1.建筑物（平台）存在形成的局部冲刷这种冲刷形成的原因是由于建筑物（平台）的存在而在局部范围内发生强化的水流或高速旋转的旋涡，这些水流或旋涡具有较高的冲刷（挟带泥沙）能力，从而在局部范围内形成冲刷坑。
冲刷坑范围与深度往往与建筑物尺度有直接关系。
2.海床侵蚀引起的大面积冲刷由于埕岛油田特殊的海洋及海底地质条件，本海区处于不稳定的冲淤状态，根据相关资料，海床调整的冲淤平衡点大致在12m到15m 水深处，在平衡点以上为侵蚀区，在平衡点以下为淤积区，这种剖面调整状态目前尚未有转缓的迹象。
对于10m水深处，在海管设计寿命15年内，海床整体冲刷深度可达0.7m。
3.海底不稳定性引起的冲刷海底表层土壤在大浪作用下发生滑移坍塌，当表层土为粉砂时，在暴风浪作用下，土壤发生液化而使土壤抗剪强度降低，从而可能造成海床一定范围内的下降。
4.其它因素如立管支撑结构的周期性振动，施工时由于受到设备、平台位置等的限制，管道在平台附近的埋深于小设计所要求的埋深等因素也是引起立管悬空的一个因素。
二、水下支撑桩施工方案为了防止立管悬空段在水流作用下产生的涡激振动，引起管线断裂，在悬空段设置支承支架，以减小横向和纵向振动幅度。
根据缩短立管悬空长度的思路，该方案采用沿悬空立管设水下短桩支撑的方法。
钢管桩沿悬空管道两侧交替设置，间距根据应根据立管的疲劳分析、极端静态及动态荷载分析结果确定。
在每一钢管桩靠近立管附近位置，设有H型钢悬臂梁，悬臂梁上设有2套①30高强U型螺栓将悬空的立管固定，从而实现减小立管悬空长度的目的。
埕岛油田海底管道冲刷及工程治理
埕岛油田海底管道冲刷及工程治理
胡洪勤
【期刊名称】《海洋科学》
【年(卷),期】2005(029)006
【摘要】埕岛海域地处1953年至1976年黄河在此入海形成的亚三角洲上,其特殊的地理位置和动力环境决定该海域有明显的冲刷现象,工程实测和物模试验结果均表明该区海底管道有冲刷悬空等许多隐患.作者对该海域冲刷机理进行了分析,并提出了适合本区海底管道冲刷治理的具体措施.
【总页数】4页(P13-16)
【作者】胡洪勤
【作者单位】胜利工程设计咨询公司,山东,东营,257026
【正文语种】中文
【中图分类】P754
【相关文献】
1.胜利埕岛油田海底管道内壁防腐补口技术探索 [J], 王智晓
2.埕岛油田海底管道监测与预警技术研究 [J], 陈同彦;刘锦昆;谭勇;王保计;郭海涛
3.埕岛油田海底管道修复施工技术探讨 [J], 朱庆
4.埕岛油田海底管道疲劳寿命评估 [J], 金学文
5.埕岛油田海底管道冲刷悬空机理及对策 [J], 王利金;刘锦昆
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埕岛油田海底管道冲刷悬空机理及对策
第 23 卷第 1 期
王利金等 : 埕岛油田海底管道冲刷悬空机理及对策
45
径426 mm时, 估算管道下的冲刷引起的最大可能悬 空高度为 0. 72 m, 该原因引起的管道下冲刷可体 现在整条海底管道。 ( 3) 结构群体影响下的冲刷 导管架腿柱、立
上述因素的联合作用下发生的, 单从理论上很难确 定出具体的数值, 必须通过模型试验确定。模型试 验水池的主要尺寸为, 长为 38 m, 宽为 8 m, 高为 1 m, 选用正态模型, 几何比尺 L = 50。 1、 试验条件及试验组别 ( 1) 根据目前埕岛油田海底管道立管支撑状态, 试验包括在波浪、海流作用下立管分别从导管架腿 柱和立管桩爬上平台时, 其海床面的冲淤形态及立 管底部的最大冲刷深度与冲刷长度。 ( 2) 试验考虑冲刷最严重的情况, 即波浪、海 流同向的情况, 具体的试验环境条件分为两种, 一 种为 50 年一遇的波浪与 50 年一遇的海流相组合, 波高 H 1 / 3 = 4. 8 m, 周期 T = 8. 0 s, 流速 v = 1. 29 m/ s。另一种为 50 年一遇的波浪与一年一遇的海 流相组合, 波高 H 1/ 3 = 4. 8 m, 周期 T = 8. 0 s, 流速 v = 0. 87 m/ s。 ( 3) 立管与相连接的水平管考虑按不同的连接 方位、不同的起始埋设深度情况进行试验。 ( 4) 试验的冲刷时间要求不低于相当于原型时 间 24 h。 ( 5) 根据以上试验条件共进行了 17 组冲刷试 验, 其中导管架结构的冲刷试验共 9 组, 4 腿导管 架主要尺寸为, 主导管直径为 1 320 mm, 10 1 双斜 布置, 工作点尺寸 7. 0 m 9. 0 m; 立管桩结构的 冲刷试验 8 组, 立管桩直径为 1 600 mm; 海底管道 直径为 426 mm 。 2、 试验结果 冲刷试验得到导管架和立管桩结构近旁的最大 冲刷深度及水平管悬空长度见表 1 和表 2。 3、 试验结果分析 ( 1) 冲刷范围仅限于结构物附近的局部, 在结 构物附近, 冲刷坑明显可见 , 离结构物一定距离即 无冲刷值。试验得到的海底管道在一般情况下, 冲 刷范围均小于 6 m, 最大悬空长度仅为 9. 5 m, 这 与实测得到的最大悬空长度 30~ 40 m 相比有较大差 距, 实际海底管道冲刷悬空长度较大主要是由于该 区海床大面积冲刷引起的。 ( 2) 水平管的起始埋管深度对冲刷后水平管悬 空长度有明显影响, 如第 D5 组、第 D7 组, 在腿柱 近端埋深较浅时, 悬空长度较大, 故埋深不足或未 埋将显著增大海底管道的悬空长度。
埕岛油田盐水水淹层测井综合评价方法
埕岛油田盐水水淹层测井综合评价方法
李健;曲萨;张海娜;申辉林;胡晨彬;孙启鹏
【期刊名称】《测井技术》
【年(卷),期】2022(46)3
【摘要】埕岛油田各区块目前已相继进入中-高含水期,水淹类型属于盐水水淹。
随着水淹程度增强,地层电阻率受到诸多因素的影响,测井曲线响应特征具有多解性,电阻率减小量与水淹程度的关系一直难以界定,给盐水水淹层的定性解释和定量评价均带来了极大的困难。
基于埕岛油田22F井区的实际地质情况,对水淹层测井响应特征进行分析,提出了重构水淹层指示参数定性判识水淹层的方法,并通过模拟水驱油实验来验证变倍数物质平衡法在盐水驱油油藏动态变化中的适用性。
在实际测井资料处理过程中,采用变倍数物质平衡法求解混合液电阻率、含水饱和度以及产水率等水淹层关键参数,其定量解释结果与重构水淹层指示曲线及生产测试结论相吻合,应用效果良好。
【总页数】7页(P304-310)
【作者】李健;曲萨;张海娜;申辉林;胡晨彬;孙启鹏
【作者单位】中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】P631.84
【相关文献】
1.埕岛油田埕北30潜山复杂岩性储层测井定量评价
2.埕岛油田水淹层测井响应原理及识别
3.埕岛油田水淹层测井响应原理及识别
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5.海外某油田碳酸盐岩储层水淹层测井识别与评价方法研究
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胜利海上油田开发海工技术及应用
１ 半 海 半 陆的 油 气集输 技 术
根据 水深 和所 处 位 置 的 不 同 ， 利滩 浅 海 油 胜 田采 取 了 固定 式平 台和海 油 陆采平 台两 种结 构形
系统 不仅投 资 较省 ， 而且 管理集 中 、 便 。 方
２ 该集 输 系统 可 以先 形 成 骨干 工 程 ， 后 逐 ） 然 渐完 善和 扩充 ， 实现 了近期 与远 期 的结合 。 ３ 卫 星平 台与 中心 平 台之 间 、 心平 台与 陆 ） 中
附近 水深 ３～ ０ｍ 的渤 海 湾 南部 极 浅 海 海 域 ， ２ 海 况及 地质条 件 恶劣 ， 明储 量 多 属 于 边 际性 小 油 探
藏 ， 加上 水深 条 件对 海 上 钻 井 及 施 工 安装 装 备 再
的 限制 ， 工设 计 及 建 设 难 度 度 大 。胜 利海 上 油 海
建 的设施 和配套 系统 ， 少 了海 上工 程量 ， 减 实现 了
陆地 与海 上 的结合 。
４ 卫 星平 台 的油气 计 量 工 艺 ， 用油 井 变 压 ） 应
收 稿 日期 ：０ １ Ｏ ２ １ 一 １—１ ７
修 回 日期 ：０ １ ０ ２ １ — ６—１ ３
控制 两相 分离 仪表计 量新 技术 。计 量系 统 中的分 离器 使用 了 自行 攻 关 研 究 成 功 的油 气 三 通 调 节
活多样地 开发应用 的可行性 。实践证 明 ， 该方法能缩短施工工期 ， 减少一次性投入 ， 能提 高经 济效 益并具有较
好 的适 应 性 。
关键 词 ： 上 油 田 ； 海 海洋 工程 ； 用 应 中 图 分 类 号 ： ６４ ３ Ｕ ７．８ 文 献标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １７５ （ ０２ ０ －１９０ １７ —９ ３ ２ １ ） ２０４ －６
仿生水草治理海底管道悬空情况探查及改进措施
处 ．探 查资 料显 示 ．治理 时铺设 的仿 生水 草 缺失 率 平均超过 ５ ０ ％ ，悬 空长 度 、高 度 较 治 理 前 都 有 较 大 幅度 的下 降 但 由于仿 生水 草缺失 严重 ．新 的悬 空 隐患 已经对 管道 的安 全 构 成 了威 胁 ２ ０ ０ ８年 治
Ｏ 引 言
了大 范 围推广 但从 胜利 油 田海洋 采油 厂最 近一 段 时 间的探查 资料 看 ．发 现 了新 的情 况 ．许多 管道 再
次 悬 空 本 文针 对该 情况 进行 探查 研究 ．分 析再 次 悬 空 的原 因 ．并 对应 用仿 生水 草 系统 的海底 管道 悬 空治理方案提 出了新 的改进措 施 １ 管 道悬 空现 状
理 的有 １ 处 ，治理 效 果较 好 ．悬 空 长度 ６ ｍ，高 度
０ ． ４ ｍ，治 理 范 围 内 均 发 现 仿 生 水 草 。缺 失 少 。
２ ０ １ ０年 治 理 的有 ３处 ．治 理 范 围 内未 发 现 悬 空 ．
了大 量人 力 和物力 ．在 治理 方案 上不 断探 索 ．取 得 了显著成 效 ２ ０ ０ ６年 ．引入 了海底 仿生 水草 防 冲刷 系统 ．充 分利 用海 区海 水 的高含 沙特 点 ，通过 仿 生
及 油 田注水 的重要 任 务 但 由于油 田处 于黄 河人 海 口附 近 ．海 底 表 层 多 为 黄 河 三 角 洲 的 冲 积 沙 质 粉 土 ．极 易 受 到 冲 刷 由于 近 年 来 黄 河 治 理 成 效 显 著 ，黄 河来 沙量 减少 ，再 加 上 沿岸 构 筑 物 的建 设 ， 如 防潮 堤 、进 海 路 的修 建 等 ，改变 了海 区的 流场 。
海底管道悬跨处理及抑制工程方法简介
1 沙袋支撑法
图3 仿生保护技术
4 沙袋填充及混凝土压块覆盖法
沙袋填充及混凝土压块覆盖法是对悬空管道进行沙袋 填充，确保管段底部填满沙袋，再用压块进行覆盖保护， 如图4所示。沙袋填充及混凝土压块覆盖法的优点是施工 工艺简单，管道无须停产，保护范围广。缺点是可靠性 差，易形成二次冲刷造成管道悬空进一步加大。
图1 沙袋过长而产生涡激振动，引起管道 疲劳断裂，可采用缩短悬空长度，设置水下桩支撑的方法 对海管进行支撑固定，如图2所示。该方法的优点是施工 简便，作业时管线无须停产，可靠性强。缺点是适用水深 小，成本高，保护范围小。
图2 水下桩支撑法
图4 沙袋填充及混凝土压块覆盖法
2017年第11期
科学管理
海底管道悬跨处理及抑制工程方法简介
雷震名 熊海荣 孙国民 戚晓明 张捷
海洋石油工程股份有限公司 天津 300451 摘要：本文对国内外海底管道悬跨处理及抑制工程方法进行了介绍，并分析了不同处理方法的特点及适用性，对海底 管道悬跨处理及抑制施工具有一定的指导意义。 关键词：海底管道 悬跨 处理及抑制 工程方法
参考文献 [1] 文世鹏，吴敏等 . 埕岛油田海底管线悬空治理探索
[J]. 研究与探讨，2008（7）：17-20. [2] 刘锦昆，张宗峰 . 仿生水草在海底管道悬空防护中
的应用 [J]. 石油工程建设，2009，35（3）：20-21. [3] 李士清等 . 海底石油管道防护技术研究 [J]. 中国海
海洋平台桩基周围冲刷过程及冲刷机理分析_孙永福
第 37 卷 第 4 期 2007 年 4 月
中国海洋大学学报
PE RIO D ICA L O F O CEAN U N IV ERSIT Y O F CHIN A
37(4):636 ～ 640 July , 2007
海洋平台桩基周围冲刷过程及冲刷机理分析
孙永福1 , 2 , 宋玉鹏2 , 边淑华2
图 3 研究区实测潮流 特征曲线 Fig .3 Curv es show ing the tidal characteristics of the survey area
638
中 国 海 洋 大 学 学 报
2 00 7 年
黄河三角洲岸线的影响 , 使得这里成为一强流区 , 各层 潮流速度相差不大 , 潮流方向比较接近 。 通过在典型 平台附近进行流场观测表明 , 典型平台所处位置涨潮 流底层最大流速为 90 cm/ s , 落潮流底层最大流速为 70 cm/ s(见图 3 , 测流点位置为 38°14 .9′N ;118°51 .3′E , 观 测时间为 2005-06-06)。
4 桩基冲刷过程及冲刷坑形态特征
以 CB12C 及 CB25C 井组平台为研究重点 , 通过平 台周边多年实测水深资料进行桩基冲刷分析对比 。 以 典型平台所在位置为中心 , 向东 、西向各延伸 100 m 布 设剖面(见图 5 及图 6 , 平台处于剖面中心位置), 井组 平台桩基冲刷过程如下 :
埕岛油田现有 50 多座井组平台分布在水下岸坡 和海底平原上 , 平台的建立改变了附近海区原有的水动
收稿日期 :2006-06-04 ;修订日期 :2007-03-12 作者简介 :孙永福(1964-), 男 , 博士生 , 研究员 , 主要从事海洋工程环境研究 。 E-mai l :sunyongf u @fio .org .cn
仿生防冲刷系统在埕岛油田中的应用
在海 洋 工程 中，由于波浪 、水 流 的作 用而 造成 海底 结构物 底部及 其 附近海 床 的泥沙 运动 ，即通 常 所 说 的海 底冲 刷现象 。根 据海 洋冲刷 动力 学原 理分 析 ，海底冲 刷 的形成 ，主要 是 由于海 洋结 构物安装
在 海底之 后 ，打破 了原有 水下 流场 的平衡 ，引起局 部水 流速度 加快 ，使 正常流 动 的水流 形成 一定 的压
一
。
仿生 水草采 用耐海 水浸 泡且抗 长期冲 刷 的新型 高 分子材 料加 工而成 ， 过安装 基 垫 由海 底锚 固装置 固 通 定于海 底 。通过 仿生 海草 的粘滞 阻尼作 用 ，降低海 流流 速 ，防止海 流冲 刷 ，促 进泥 沙淤 积 ，从而达 到
埋管 的 目的。
２ 仿生系统防冲刷 作用机理
多年来 ， 底冲刷 及其 冲刷保 护与控 制 技术 一直 是各 国海洋 工程领 域亟 需解 决 的重 要研 究课题 之 海
这种 悬空现 状 ，对 海底 管道 安全存在 极 大 的隐患 ，一旦 海管 泄漏将 造成 重大经 济损 失 ，急需 治理 。 海 底仿 生防冲 刷保 护系 统 ， 基于海 洋仿 生学 原理 而开 发研制 的一种 海底 防冲 刷 的高新技 术措施 。 是
地 带 ，场 区海 洋动 力 、浅层 工程地 质 、海底 动 力地貌 条件 十分 复杂 ，造 成该海 区 大面积 区域冲刷 ，特
别是 在平 台附近 ，由于平 台存在 引起 的局部 冲刷 ，造 成海底 管道 立管底 部 附近 出现悬 空现象 。这种 现
象还 在进一 步加剧 中，严重危 害 到埕 岛油 田的产 能建 设及 生产安全 。
海底管 道悬 空治 理方法 也在探 索 中 日趋完 善 。２ ０ 年 ￣２０ 间 ，先后 对 ２ 条海底 管道 的悬 ０１ ０４年 ０多 空情 况进 行 了 隐患 治理 ，在 管道 两端 平 台 附近采 用 水 下桩 支撑 保护 ，有 效 保护 了管线 最 薄弱 的环 节
混凝土联锁排应用于海底管线冲刷防护试验研究_张宗峰
79
图 1 联锁排表面水流速度矢量 Fig． 1 Water flow velocity vector on mattress surface
图 2 联锁排底面水流速度矢量 Fig． 2 Water flow velocity vector on mattress bottom
3 模型试验
3． 1 模型试验设计 （ 1） 试验在波浪双向流浑水水槽中进行，水槽长 50 m，宽 1． 0 m，深 1． 5 m，水槽的一段配有伺服电机不
（ 2） 模型制作： 在水流和波浪运动中，惯性力和重力起主导作用，故试验模型应遵循弗劳德相似或重力 相似准则，模型与原型波浪的弗劳德数相同。试验的模型几何比尺设计为 1∶ 10 和 1∶ 15，联锁排排体和海 底管道模型如图 3 和图 4 所示。
图 3 联锁排模型
图 4 海底管道模型
Fig． 3 Test model of interlocking mattress
－ cn2
2F( k)
x L
－
t T
，k
（ 3）
式中： L 为 波 长 （ m ） ，T 为 周 期 （ s ） ，F( k) 为 第 一 类 完 全 椭 圆 积 分，E( k) 为 第 二 类 完 全 椭 圆 积 分，
[ ( ) ] cn2 2F( k)
x － t ，k 为模数 k 的雅可比椭圆函数。 LT
当模数 k 位于 0． 88 ～ 1． 0 之间时，公式可简化为 δm
=
0． 298
(1 － λ)H r'r
，通过计算得出波浪作用（
H
=
3． 48 m） 时的稳定厚度为 0． 167 m。
2． 2 数值模拟计算
利用 GMBIT 进行混凝土联锁排数值模型的建立和网格划分，为简化取 3 × 3 排体计算，单个混凝土块体
埕岛油田出砂油藏分层防砂分层注水技术
埕岛油田出砂油藏分层防砂分层注水技术
刘殷韬;申兴哲;王进京
【期刊名称】《油气地质与采收率》
【年(卷),期】2005(012)005
【摘要】针对胜利油区埕岛油田注水开发效果差、洗井难等问题,为适应海上油田高速强采的开发要求,研究了在大斜度定向井内实现分层机械防砂分层注水的综合配套技术.该技术采用液压可洗井封隔器进行防砂管内的二次分层,可进行全井筒洗井,并满足了后续配套工艺的功能和设计要求.经过38口井的现场试验,施工成功率达100%,试验区生产递减率得到了有效控制,取得了良好的开发效果和经济效益.该技术为埕岛油田的精细注水开发提供了有效途径.
【总页数】3页(P73-75)
【作者】刘殷韬;申兴哲;王进京
【作者单位】胜利油田有限公司采油工艺研究院;胜利油田有限公司采油工艺研究院;胜利油田有限公司采油工艺研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TE358.1
【相关文献】
1.埕岛油田3种分层防砂分层注水技术分析 [J], 姜广彬;郑金中;张国玉;陈伟;姜道勇
2.埕岛油田分层防砂提液技术研究及应用 [J], 吕超;尚岩;魏芳;张冰洋;吴琼
3.新型分层机械防砂分层注水技术研究 [J], 王民轩;尹赐禹
4.海上定向井防砂管柱内全井洗井分层注水技术 [J], 周建国;申兴哲;刘殷韬;李小军;咸建忠
5.胜利海上疏松砂岩油藏分层防砂分层采油技术 [J], 何海峰
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新型海洋液压修井机在埕北油田的配套研究与应用
57由于埕北油田的油质都是重质稠油，并带有很多砂，所以在初始建设阶段，为了显著缩短施工周期，快速完井，大部分油井都采用迅速完井形式，这不仅造成了一些油井的井底防砂部分具有较多的问题，而且还使油井潜油电泵经常出现问题，最终导致管柱泄漏现象较为严重。
因为此油田的油水井工作量非常大，所以钻机模块一直都处于运行当中，要想有效解决故障、增大产能，就必须借助液压修井设备，以迅速、高效地完成修井工作，同时保证埕北油田顺利、安全的开采。
1 修井机研究1.1 井下作业在开发油田时，应按照油田的实际情况，对其展开良好的修整、改善和挖潜，并结合设计需要，运用配套的装备及工具对井实施相应的调整，以显著增加石油的采量，同时调整油层渗流以及油水井技术等，以进一步增强采油的效率以及产量，此过程就是井下施工技术，为井下作业。
井下作业一般包含3个方面，分别为：修井作业、增产增注作业和油藏监测。
对于修井作业来说，按照规模可分为大修井、中修井和小修井。
对于增产增注作业来说，其过程包括换大泵、酸化、堵水、压裂、转注和除垢等一系列操作。
对于油藏监测来说，其监测的内容包括：流压、静压、试井、吸水剖面、产出剖面以及注水井吸水指数等等。
1.2 修井机及液压修井机修井机通常包括3种，即陆地撬装修井机、陆地车载修井机和海洋修井机。
现阶段为提高石油开采效率，人们研发出许多新型的修井机，液压修井机就是其中一种，其主要用于海洋、海滩、沙漠和丘陵当中，以显著提高油气藏的采收率。
调查发现，全球液压修井机将近100台。
我国开始使用液压修井机是在20世纪80年末，所运用的液压修井机是改良的加拿大CT-155型山地钻修机，其被叫做DY-30型山地全。
1.3 埕北油田液压修井机的应用状况埕北油田某个钻井平台采用首口双管注水井修井装置以后，得到了用户的极大肯定。
此修井机不仅充分满足了用户的实际需要，而且还引用了采多新型的工艺技术，主要包括：大扭矩、移运轻量化、丛式井间整机滑移以及装备集成等等，其不仅结构简单，而且还非常节省空间，质量也较轻，无论是建模，还是方案设计，均给用户带来了很大的便利。
埕北326 A-7大位移井钻井液技术
埕北326 A-7大位移井钻井液技术
李彦操;刘金明;邱春阳;赵成龙;杨倩云;杨大伟
【期刊名称】《四川化工》
【年(卷),期】2024(27)1
【摘要】埕北326 A-7井上部地层沉积大段易水化泥岩,沙河街组发育油泥岩和油页岩,古生界地层压力系数低,近5000 m斜井段定向过程中岩屑易沉降在下井壁形成岩屑床,定向施工中钻井液井壁稳定、井眼净化及润滑防卡技术难度大。
通过使用聚胺低活度固壁防塌钻井液体系和海水无固相润滑防塌钻井液体系,辅助相应的现场钻井液维护处理工艺,施工中井壁稳定、井眼净化良好、定向顺畅,全井平均机械钻速24.86 m/h,取得了优快钻井的良好效果。
【总页数】5页(P40-44)
【作者】李彦操;刘金明;邱春阳;赵成龙;杨倩云;杨大伟
【作者单位】中石化胜利油田分公司工程技术管理中心;中石化胜利石油工程有限公司海洋钻井公司;中石化胜利石油工程有限公司钻井液技术服务中心
【正文语种】中文
【中图分类】TE2
【相关文献】
1.埕岛油田埕北CB30A-1井钻井液技术
2.胜利油田埕北21-平1大位移井固井技术
3.埕北21-平1大位移水平井测量技术
4.埕岛油田埕北326A井组钻井液油层保护技术
5.北堡西3×1大位移井钻井液技术
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埕北海域海底管线冲刷稳定性研究_阎通
埕北海域海底管线冲刷稳定性研究阎 通 李 萍 李广雪 (青岛海洋大学,青岛266003) (海洋地质研究所,青岛266071)摘 要 根据埕北海域水下三角洲的工程地质条件和水动力条件,分析海底管线在两种铺设方式情况下的冲刷稳定性。
第一种为埋置在一定土层深度处的管线:根据整个埕北海域海底长期冲淤变化规律,利用1992～1996年的实测水深资料得出的冲刷速率,推算出管线被冲出泥面所需的时间。
第二种为裸露在海底的管线:根据海流对管线周围沉积物产生冲刷效应,冲刷达到一定程度时处于平衡状态,认为此状态下,海流在该点产生的剪切力等于形成可冲蚀海床沉积物的临界牵引力,据此计算出在管线周围冲刷的最大深度。
关键词 埕北海域;水下三角洲;海底管线;冲刷速率;最大冲刷深度中图法分类号 P642.4;P756.2随着海上石油的开发,海底铺设管线逐年增多,其稳定性分析愈加重要。
胜利油田埕岛浅海石油开发区地处黄河口水下三角洲滩海交界地带,场区的浅地层工程地质条件、动力地貌特征、特别是黄河尾闾摆动后引起的岸线变化和泥沙运移规律十分复杂。
已有工程地质勘测资料表明,该海区存在各种不同类型的海底不稳定现象[1]。
如滑塌、塌陷、液化流、滑坡海洋等自然环境,较软弱地基土的发育,黄河三角洲叶瓣的重复叠置,海岸动力地貌条件急剧改变,这些对海底管线及周围土层的稳定性有着重要的影响。
尤其对海底出现不同程度的冲刷侵蚀,严重威胁到输油管线的安全,是管线毁坏的重要因素。
因此,在管线的设计与施工过程中,必须考虑对冲刷的影响作出定量评价,对油田开发运行具有重要的实际价值。
1 研究区概况本研究区所在位置如图1所示,它起于现行黄河向北向西延展,止于1976年废弃老黄河口西侧,是胜利油田海上采油的主要开采区。
本研究区是黄河1855年改道入渤海以来形成的水下三角洲。
黄河流域的水土流失,特别是黄土高原富含粉砂颗粒的物质构成了本区丰富的物源。
在黄河下游,河道直接座落在快速堆积的松散沉积物上,当下游河床淤积抬高、成为悬河后,洪水水流极易冲决河堤、开辟新的河道入海,造成了黄河改道频繁的特点[2～3]。
埕岛油田馆陶组水淹特征及控制因素分析
了胜利 海上埕 岛油田馆陶组油藏的水淹特征 ，经研 究认 为，油藏 水淹在平面上 受沉 积微相及注 采井网的影响 ，在纵 向上受油层非均质 程度 的控制 ．在层 内主要 受砂 体韵律性和重 力的影响 ，注采比是 影响 水淹的最主要 因素 ，对指 导馆 陶组下步注采结 构调 整提 供 了科学
的 依 据
注水开发油 出只有正确 认识了油藏 水淹特征 ，才能采取有效的针 对性凋整措施 ，并提高水驱开发效果 ，凶此摸清油 藏水淹规律是一项 十分重要 的工作 埕岛馆陶组 油藏ｑ 年投入正式开发 ， 年下半年陆 ｓ 续进 入溶解 气驱阶段 ，２ Ｈ年下半年转 入注水开发 ，一套 层系开发 ， ｌ １ Ｈ 采用温和 注水技术政 策 ，整体 注采 比保持在０ 倍 左 右，Ｊ 上油 田位 ． ８ Ｊ ｕ 于海上 ，资料录 取难度大 ．对 油藏水淹规律的认识 存在很 大的 难 ， 综 合利 朋油水井 动静态 、监测资料 及数 模成果 ，研 究了油 藏水淹特 征， 并对影 响水淹的因素进行了分析 评价
越 强 。如 ｜ ｔ ２ － 井 （ 水层 位Ｎｇ ￣＇— ），主 力吸 水层 为Ｎｇ “ 呈￣： Ｃ ６ ２ 注 ４４４５ ５ （ ２４ ｌ ），２ ０ 年６ １ ．ｍ／层 ０ １ 月测 试相对吸 水 量３ ．５ ０６ ％，２０ 年８ ０ ２ 月份 测 试相对吸 水量增大到５ ． ％ 、 １８ ９
２ 馆 陶 组 水 淹 特 征 研 究
’ 表３ 埕 岛油田馆陶组油藏吸水剖面解释成果袁
主 力层 水 淹程 度高 ，非 主 力层 水淹程 度 相对 较低 。 由埕北 ｌ 一 ｌ
２ 井 区数 值模拟 成果看 ，主 力产层 Ｎ ５、５、ｓ甚 （ ２ ｇ 地质储 量 占全区 储！ ＞ ｏ ｉ ｔ ％），总产油量 占全区产量 的５ ． ｔ ５ ％，水淹程度相应也高 ，其 ４ 中 高 水 淹 面 积 １ ．％一 ８ ｏ７ ２ ％Байду номын сангаас平 均 １ ．％， 比 其 它 非 主 力 层 高 出 ８８ １ ．％。对２ ０ 年 完钻的Ｃ ５ 井组加 密井水 淹层含 油饱和度进 一步 ２２ ０４ Ｂ２ Ｅ 分 析表明 ，同一 口井主 力层水淹程度高 ，含水饱和 度高 ， 余油饱和
埕岛油田海底管线悬空治理探索_文世鹏
１８
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｓ ＵＰ ＥＲＶＩＳ ＩＯＮ ＩＮ Ｐ ＥＴＲＯＬＥＵＭ ＩＮＤＵＳ ＴＲＹ
石油工业技术监督·２００８ 年 ４７ 月
研究与探讨
湾 某 工 程 中 使 用 一 周 、一 个 月 、三 个 月 、半 年 及 一 年 后的效果照片。 １ 海底防冲刷仿生技术
海底防冲刷仿生技术是基于海洋仿生学原理而 开发研制的一种海底防冲刷的高新技术。海底仿生 防冲刷系统是由仿生海草、仿生海草安装基垫、特殊 设计的海底锚固装置及专用水下液压工具等组成。 仿 生 海 草 采 用 耐 海 水 浸 泡 、抗 长 期 冲 刷 的 新 型 高 分 子材料加工， 且符合海洋抗冲刷流体力学原理。
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ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｓ ＵＰ ＥＲＶＩＳ ＩＯＮ ＩＮ Ｐ ＥＴＲＯＬＥＵＭ ＩＮＤＵＳ ＴＲＹ
研究与探讨
石油工业技术监督·２００８ 年 ４７ 月
线下面最大可能冲刷深度达到 ０．７２ｍ。该原因引起 的悬空更多体现在距立管底部一定距离外。 ３ 海床侵蚀引起的大面积冲刷
由于埕岛油田特殊的海洋及海底地质条件， 本 海 区 处 于 不 稳 定 的 冲 淤 状 态 。 根 据 飞 雁 滩 １９７６－ ２０００ 年 ２４ 年断面测量， ５ｍ 等深线平均每年蚀退距 离达 ０．１９ｋｍ， 海床蚀深 １２．６ｃｍ／ａ； １０ｍ 等深线每年 蚀退距离达 ０．１０ｋｍ， 海床蚀深 ４．７ｃｍ／ａ。海床调整的 冲淤平衡点大致在 １２～１５ｍ 水深处， 在平衡点以上 为侵蚀区， 在平衡点以下为淤积区， 这种剖面调整状 态目前尚未有转缓的迹象。对于 １０ｍ 水深处， 在海 管设计寿命 １５ 年内， 海床整体冲刷深度可达 ０．７ｍ。 由于该原因引起的海底管线淘空体现在整条海底管 线。 ４ 海底不稳定性引起的冲刷
阿加德姆油田地面建设工程仪表自控系统的安装调试
电工 程 建 筑 专业 ．现 从 事 海底 管道 及 海 洋 平 台设计 Ｘ － － 作
收 稿 日期 ２ ０ １ ３ － ０ ３ — ２ ０
第 ３ ９卷第 ５ 期
杨 成 伟 等 ： 阿加 德 姆 油 田地 面 建 设 工 程 仪表 自控 系统 的安 装 调 试
１ ９
（ ２ ）控 制 系统 复杂 。在 阿加德 姆 油 田地面 建设
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禁止 渔业 捕捞 ，对后 续工 程 的施工进 行监督 ，一 旦 工程 施工 影 响到仿 生水草 的稳 定性 ．就需 要及 时进 行修 补 。每年 定期 进行探 查 。发现水 草缺 失 以及 沙 袋 冲淘应 及 时投放 沙袋及 补充 水草
４ 结 束 语
参 考文 献 ：
［ １ ］Ｓ Ｙ 厂 Ｉ ＇ １ ０ ０ ３ ７ — ２ ０ １ ０ ， 海底管道系统［ Ｓ ］ ．
［ ２ 】王 利 金 ， 刘锦昆． 埕 岛油 田海 底 管 道 冲 刷悬 空机 理 及 对 策 ［ Ｊ １ ＿ 油 气
储运， ２ ０ ０ ４ ， ２ ３ （ １ ） ： ４ ４ — ４ ８ ． ［ ３ ］刘 锦 昆， 张宗峰． 仿 生 防 冲刷 系 统 在 埕 岛 油 田 中 的应 用 ［ Ｊ １ ＿ 中 国海 洋平台， ２ ０ ０ ８ ， ２ ３ （ ６ ） ： ３ ６ — ３ ８ ．
并并对产生各个io信号的继电器接触器开关等根据现场的实际生产工艺要求整定pid参数的动作情况进行检查3整个调试过程充分考验系统的稳定性因3将现场仪表设备与执行机构和电气设备进为现场几乎所有的设备都处于运行中
海底双层保温管的悬空数值模拟
海底双层保温管的悬空数值模拟
倪玲英;刘秉德;詹燕民;刘锦昆
【期刊名称】《船海工程》
【年(卷),期】2014(043)006
【摘要】以埕岛油田CB11D-CB11E海底双层保温输油管为例,考虑波浪和海流以及内压和热膨胀的影响,采用有限元软件建立立管附近海底双层管及等效单层管的悬空力学模型.静力分析表明,不考虑内压和热膨胀影响时,可以用等效单层管近似代替双层管;考虑内压和热膨胀的影响时,用等效单层管代替双层管导致计算结果偏差较大.此外,弯头处的应力最大,悬空中点处以及悬空段与埋设段的交接处也容易屈服甚至断裂.
【总页数】4页(P154-156,160)
【作者】倪玲英;刘秉德;詹燕民;刘锦昆
【作者单位】中国石油大学(华东),石油工程学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东),石油工程学院,山东青岛266580;中海油天津分公司,天津300452;中石化石油工程设计有限公司,山东东营257026
【正文语种】中文
【中图分类】P751
【相关文献】
1.海底双层钢质保温管生产技术和质量控制 [J], 陈颂辉;王志强;叶文涛
2.海底双层保温管道系统最终压力测试接受标准的探讨 [J], 康一龙;张人公;王怡;
满新宝;王进成
3.海底双层保温管热膨胀分析 [J], 石云;曹静
4.海底双层保温管道固定支环间距分析 [J], 施权;肖剑;吴世娟;卢泓方
5.海底双层保温管预制用脱模材料比选 [J], 王洪洲
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第23卷第6期2008年12月
中国海洋平台CHI NA O FFS HO RE PL A T FO RM V ol .23N o .6Dec .,2008
收稿日期:2008-08-01作者简介:刘锦昆(1967-),男,高级工程师,从事海洋结构工程研究、设计及管理工作。
文章编号:1001-4500(2008)06-0036-03仿生防冲刷系统在埕岛油田中的应用
刘锦昆, 张宗峰
(胜利工程设计咨询有限公司,东营257026)
摘 要:介绍了海底仿生防冲刷保护该系统的特点、防冲刷作用机理以及应用效果,为河流及海底管线的
防护提供参考。
关键词:仿生防冲刷保护;海底管线;粘滞阻尼;冲刷机理
中图分类号:T B17 文献标识码:A
APPLICATION OF BIONIC SC OUR PREVENTION
SYSTEM IN CHENGDAO OFFSH ORE OIL -FIELD
LIU Jin -kun , ZHANG Zong -feng
(Sheng li Engineering &Consulting Company Ltd .,Do ngy ing 257026,China )
Abstract :This paper introduces the cha racteristics of the subsea bio nic scour preventio n
sy stem ,the m echanism of anti -scour and its application effect ,which provides the reference to
the pro tection o f the riv er and subsea pipelines .
Key words :bio nic scour preventio n sy stem ;subsea pipeline ;visco sity resistance ;
mechanism of scour
埕岛油田自开发以来,已建成海底输油、输气、注水管道110条,海底管线总长达177km 。
这些复杂的海底管网肩负着埕岛油田原油外输及油田注水的重要使命。
埕岛油田地处黄河口滩海交界地带,场区海洋动力、浅层工程地质、海底动力地貌等十分复杂,造成该海区大面积区域冲刷,特别是在平台附近,由于平台存在引起的局部冲刷,造成海底管道立管底部附近出现悬空现象。
这种现象还在进一步加剧中,严重危害到埕岛油田的产能建设及生产安全。
海底管道悬空治理方法在探索中日趋完善。
2001年～2004年之间,先后对20多条海底管道的悬空安全隐患进行了治理,在管道两端平台附近采用水下桩支撑,有效保护了管线最薄弱的环节———立管部分。
但根据最新的探摸资料,在已治理的管线上,水下桩保护之外也出现悬空范围扩展,这种悬空现状,对海底管道安全存在极大的隐患,一旦海管泄漏将造成重大经济损失,急需治理。
多年来,海底冲刷及其冲刷保护与控制技术一直是各国海洋工程领域亟需解决的重要研究课题之一。
海底仿生防冲刷保护系统,是基于海洋仿生学原理而开发研制的一种海底防冲刷的高新技术措施。
仿生水草采用耐海水浸泡且抗长期冲刷的新型高分子材料加工而成,通过安装基垫由海底锚固装置固定于海底。
通过仿生海草的粘滞阻尼作用,降低海流流速,防止海流冲刷,促进泥沙淤积,从而达到埋管的目的。
1 仿生系统防冲刷作用机理
1.1 海底冲刷及其防护措施
在海洋工程中,由于波浪、水流的作用而造成海洋结构物底部及其附近海床的泥沙运动,即为海底冲刷
现象。
根据海洋冲刷动力学原理分析,海底冲刷的形成,主要是由于海洋结构物安装在海底之后,打破了原有水下流场的平衡,引起局部水流速度加快,使正常流动的水流形成一定的压力梯度并构成对海底剪切力的原因,同时,海洋结构物的出现还改变了水流的方向,使之产生湍流和漩涡,更加速了冲刷作用(图1)。
海底冲刷对海洋结构物的安全造成很大的威胁,在北美墨西哥湾和欧洲北海油气资源开发过程中,就有不少因海洋冲刷而造成海洋结构物损坏的事故实例。
1.2 海底防冲刷仿生技术的基本原理
海底防冲刷保护系统,是基于海洋仿生学原理而开发研制的一种海底防冲刷的高新技术措施。
仿生海底防冲刷技术是由采用耐海水浸泡、抗长期冲刷的新型高分子材料加工且符合海洋抗冲刷流体力学原理的仿生海草、仿生海草安装基垫、特殊设计的海底锚固装置,以及专用水下液压工具等组成的。
从作用机理来看,当仿生海草及其安装基垫被可靠地锚固在海底需要防止或控制冲刷的预定位置之后,海底水流经过这一片仿生海草时,由于受到仿生海草的柔性粘滞阻尼作用,流速得以降低,减缓了水流对海床的冲刷能力;同时,由于流速的降低和仿生海草的阻碍,促使水流中夹带的泥沙在重力作用下不断地沉积到仿生海草安装基垫上,逐渐形成一个被仿海生物加强了的海底沙洲,从而控制了海底结构物附近海床冲刷的形成(图2)。
2 海底防冲刷仿生技术的特点
工程实践表明,与海洋工程领域其他常规海底防冲刷措施(比如:水下抛石、沙包堆垒、混凝土沉排垫等)相比,仿生海底防冲刷技术具有如下优点:
(1)仿生防冲刷系统原理先进但结构简单,采用先进的高科技装备和手段,确保了能够有针对性地将仿生防冲刷系统准确地安装到需要保护的海底位置,海上施工所需的辅助船舶和装备相对较少,仿生防冲刷系统安装到位后,几乎迅即产生作用,抑制海底冲刷。
(2)水中淤积的泥沙通过软质基垫与海底结构物接触,不会出现硬性碰撞或损伤;随着时间的延续,在海底逐渐形成由高分子材料加强且完全与海床融合为一体的沙洲,这种海底沙洲的存在不会影响海洋生物的生长,符合海洋环境保护要求。
(3)水中泥沙在沉积过程中,通过柔性仿海生物端部的自然摆动,形成相当密实的泥沙层;海上施工费用远低于其他传统防冲刷措施,而且仅需一次投资,不必后继保养。
不过海底仿生系统在进行海底管线立管悬空治理时也存在水下作业量较大,海上施工受气候影响大以及仿生水草的制造专营性强,成本高等问题。
3 海底防冲刷仿生系统的应用
仿生草的应用在1996年得到众多官方机构的许可,如英国农业渔业部、美国农牧渔工程局等,认为其是环境许可的,仿冲刷沙坝的形成使沙坝自然和海床形成一体,对海洋植物和鱼类没有负面影响。
结合对流体特性、加工制造和水下施工等多方面的综合考虑,仿生海底防冲刷系统目前设计的基垫尺寸为:宽度5m ,长度2.5m 、5m 、7.5m 和10m 等系列,仿海生物的高度及其锚固设计则视防冲刷需要而定。
3.1 导管架防冲刷应用方案
根据埕岛油田海域采油平台的环境及结构特点,利用仿生防冲刷保护系统对于采油平台导管架进行海底桩基冲刷防护和控制,可采取图3所示的方式进行布置。
·37·第6期 刘锦昆等 仿生防冲刷系统在埕岛油田中的应用
3.2 海底管道防冲刷应用方案
为了控制海底冲刷的进一步恶化,海底管道的防冲刷保护措施,应首先采用沙石对海底管道下部已冲刷的沟槽进行回填,整平后再在回填层上安装仿生防冲刷保护系统,对管道进行保护。
仿生防冲刷保护系统施工完成后,海底管道的防冲刷保护效果如图4所示。
图5 CB35井组平台端淤积效果图
4 海底防冲刷仿生系统的应用实例
CB35单井平台-CB35井组平台海底输油管线采用双
层管保温结构,内管规格为Ф114×8,外管规格为Ф245×
12,海底表层为粉质粘土,在波浪及海流作用下海区处于
弱冲刷阶段,特别是在两端立管附近,加上结构物的存在
引起局部冲刷,在两端均已造成立管底部的悬空,根据现
有物探资料,管线悬空长度已达58m ,立管桩附近最大悬
空高度达1.9m 。
悬空已对海底管道的安全运行带来严重
隐患。
治理方法为水下支撑结构结合仿生水草覆盖防护,
为有效减小管线悬空长度,在悬空段抛填砂袋,并在管线
上及两侧覆盖仿生水草,以阻止管线进一步冲刷及悬空扩
展、降低流速、促进淤积。
施工完成一年后进行水下检测,检测结果显示:防冲刷仿生草安装在管线上面,在较短的时间内形成了淤积沉淀,淤积厚度为20～50cm ,淤积效果见图5,并在管线的外部形成沉积沙坝。
在海流作用下仿生海草呈柔软性漂浮状态,颜色呈浅红色。
5 总 结
在海洋工程设计中,最为常见的海底结构物防冲刷措施有:水下抛石、沙包、混凝土沉排垫以及钢管桩等,此类防冲刷都是采用“堵截”方式,通过一些不怕冲刷的物体来阻止水下冲刷的发生。
在实践中,这类方法虽然取得了一定的防冲刷效果,不过由于水下抛石、沙包、混凝土沉排垫等固态物体的存在,同时也会导致海底“二次冲刷”问题的出现。
海底仿生技术防冲刷系统采用具有水下粘滞阻尼的仿生水草,降低水流速度、促进淤积等,能有效控制海底结构物的冲刷,并可有效防止冲刷范围的扩展,是比较理想的治理措施,可为河流、海底等类管线提供有效保护。
参考文献
[
1] SY /T 4804-92.海底管道系统规范[S ].中国石油标准化技术委员会.[
2][美]摩赛尼A .H .海底管道设计分析方法[M ].北京:海洋出版社,1984.[
3]王利金,刘锦昆.埕岛油田海底管道冲刷悬空机理及对策[J ].油气储运,2004,23(1):44—48.[4]胡洪勤.埕岛油田海底管道冲刷及工程治理[J ].海洋科学,2005,29(6):13—16.·38·中国海洋平台 第23卷 第6期。