深海钻井隔水管的研究和开发
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。
浅析海洋隔水管
浅析海洋隔水管摘要海洋隔水管(water riser pipe system )水下器具的部件之一。
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。
本文从概述、事故类型及对策分析、发展趋势及我国深水海洋隔水管的发展等几个方面对海洋隔水管进行介绍，其中对深海隔水管的事故类型及对策分析做了重点论述。
关键词隔水管概述事故类型及对策发展引言隔水管是从海上钻井平台下到海底浅层的套管，是在钻井作业时隔绝海水、循环泥浆的安全通道，上接导流器，下连防喷器，是一组重要的水下钻井装备。
隔水管结构貌似简单，由于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，使得隔水管成为海洋石油装备开发的难点与重点。
研究海洋隔水管特别是海洋深水隔水管对我国海洋石油开采有关键意义。
一.概述(一)海上隔水管系统组成及隔水管的制造材质1. 海上隔水管系统组成图1.海上隔水管系统组成卡盘/万向节分流器上部挠性接头伸缩节张力环中间挠性管上部接头13表1.海上隔水管系统组成名称2. 隔水管的制造材质a. 钢质b. 铝合金c. 钛合金d. 其它复合材料（二）海洋隔水管系统主要功能1. 隔开海水，提供井口与钻井船之间的液体传输的通道：a. 正常钻井条件下，在隔水管环空内。
b .当BOP组正用于井控时，通过节流和压井管线。
2. 支撑节流压井及辅助管线；3. 把工具导向井内；4. B0P组送入或回收管体。
（三）特点1. 海上隔水管特点：a. 工况多变；b. 操作频繁；11 防喷器接头12 井口接头c. 深水对钻井隔水管的作用效率与安全有重要的影响；d. 其安全性与钻井过程及钻井参数密切相关。
2. 深水隔水管的特点：a. 结构更为复杂；b. 隔水管设计时所考虑的主要因素不同；c. 受力状态更加恶劣和复杂，动态响应更为明显，动态分析时与浅水也有很大的不同；d. 操作时间长，导致非钻井时间变长，容易出现操作不当导致结构损伤。
深水钻井隔水管系统工程设计与分析软件系统开发
第 ６期
中 国海 上 油 气
ＣＨ Ｉ Ａ ＦＦＳＨ Ｏ ＲＥ （Ｉ Ａ Ｎ Ｄ Ｎ Ｏ ）Ｉ ＧＡ Ｓ
Ｖ（１２３ Ｎｏ． ）． ６
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深 水 钻 井 隔 水 管 系统 工 程 设 计 与 分 析 软 件 系 统 开 发 ＊
单根 基础 数据 ； 隔水 管 配 置数 据 库 主 要 存 储 隔 水 管 单根 类 型 、 根 数 目以及 隔水 管 的 配 置 数据 。每 个 单
数据 库都 配 有相应 的管理模 块 ， 责 数据 库 的查询 、 负 修 改和增 删 等管 理 。 ２ ２ 隔 水 管 系统 静 态 分 析 ． 静 力 分 析 求 解 器 采 用 切 线 刚 度 矩 阵 和 牛 顿 迭 代 法很 好地 解 决 了隔 水 管 系统 的大 变 形 非 线 性 问题 。
为 不 同 的 子 模 块 。 ＤＤ ｓ ｒ软 件 系 统 的 模 块 组 成 Ｒｉ ｅ 如 图 １所 示 。
问通 过数据库 、 置文件和 数据文件 传递控 制信号 和 配 数据 ， 确保 了各个模块 的独立性 ， 实现 了各个 模块 的有
效封装 ， 同时 也 减 少 了 系统 升 级 和 调 试 的 工作 量 。
隔水 管 系统 设 计
图 １ ＤＤ Ｒｉ ｒ软 件 系 统 的 模 块 组 成 ｓ ｅ
以上 模 块 中 ， 力 分 析 求 解 模 块 、 态 分 析 求 解 静 模
配 置优化 设计 功 能 ， 为 深 水钻 井 隔水 管 系 统 的 设 可 计提 供参 考 。
模块 、 动力分析求解模块 、 疲劳分析求解模块 以及 网格 划分模块 采用 ＭＡ Ｌ Ｂ 语言实现 ， Ｔ Ａ 并封装成独立 的可 执行程序供其他 模块调 用 ， 其余模 块 均采用 Ｖ ＋语 Ｃ＋ 言实现 。数据 库管理 模块 功能较 为独立 ， 因此将 其封
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
海洋钻井隔水管系统简介
隔水管系统简介隔水管系统是指连接海底井口与钻井船之间的导管系统，主要包括钢质、柔性和混合型三类，主要用途是钻井、采油、注水和油井维修，按用途分类可分钻井隔水管、采油隔水管和油井维修隔水管等钻井隔水管是连接海底井口与钻井船的重要部件，其主要功能是提供井口防喷器与钻井船之间钻井液往返的通道，支持辅助管线，引导钻具，下放与撤回井口防喷器组的载体等。
钻井隔水管单根是大直径，无缝或者焊接高强度且两端有焊接接头的管线，特殊的管线夹把辅助管线紧固于主管线上。
隔水管单根两端的接头一侧公端裸露，另一侧母端裸露，单根之间往往采用接头连接，采用金属-金属或者弹性体或者二者组合进行密封。
隔水管单根典型长度为50，65，70，75和90ft。
为了抵御超深水域恶劣的环境载荷，隔水管制造商采用具有较好疲劳特性的钢，采用标准化制造以便隔水管主管与接头之间的无缝焊接，在超深水制造商现行一般选用X80钢，屈服强度为80Kpsi(551.6MPa)。
海洋钻井隔水管作为海洋深水油气勘探开发的一个重要装备单元，已经引起很多国家的重视。
因为在海洋恶劣环境下工作，海洋钻井隔水管是一种具有高风险、高难度、高技术、高附加值的石油钻井装备。
当前，深水钻井隔水管系统整体设计与分析技术仅被少数几个公司所掌握，如OPR, INTEC、Saipem、JP Kenny、Technip、MCS、Hoffshore，世界范围内除美国、挪威、日本等国家几个大的海洋工程公司能够制造钻井隔水管外，其它国家和公司还不具备开发能力。
统计显示，世界海洋油气探明储量的80%所处水深超过500米，例如，我国南海东部储量极其丰富的白云凹陷油气聚集带，其水深为650～1500米，走向深水、开发南海是我国新世纪海洋石油发展的重大战略选择。
2009年4月22日，胡锦涛总书记在视察中国海洋石油总公司青岛场地时，对中国海洋石油自主创新、挑战3000米深水油气田勘探开发尤为关注。
但是，迄今为止国内还未实现隔水管的生产，因此开发自主知识产权的海洋钻井隔水管生产技术，不仅有着广阔的市场前景，对我国的南海开发具有重要战略意义。
国外海洋钻井隔水管与国产化研究建议
国外海洋钻井隔水管与国产化研究建议随着近几年海洋钻井技术的不断发展，隔水管的应用也日益广泛。
隔水管是指在海洋石油钻井过程中，在上游和下游之间建立的防止海水混合的隔离装置。
它的特性在于减少海水的渗入，从而更有效地保护海洋石油钻井场地的安全。
近年来，隔水管一直由国外公司，如美国、英国、德国等，生产和供应给中国市场。
由于其等外国公司的垄断地位，我国相关行业的升级更新受到了极大的限制，钻井的成本也不断上升，影响了该行业的发展。
因此，在“产业转型+创新发展”的战略下，我国也需要发展和利用本土化技术研发隔水管，以满足海洋钻井的需求。
由于中国市场的巨大需求，开发本土化技术产品将有助于缓解中国行业的升级更新能力不足，促进该行业的经济增长。
为了发展和利用本土化技术研发隔水管，我们需要首先从技术研究开始。
根据实际应用情况，首先明确用于隔水管开发的技术条件，包括材料选择、抗紫外线性能、结构强度等。
针对不同的条件，可以确定合适的技术解决方案，完善开发新型隔水管的技术参数。
其次，加强人才培养，建立专业的研究机构，推动钻井行业的技术进步。
具体的，可以在院校加大隔水管相关专业的教学和科研，引入外部尖端技术，丰富隔水管研究的思路。
同时，可以聘请优秀的外部专家或技术人员，以进一步提升隔水管开发的科学水平和质量。
最后，开展大规模的试验和实践，为新型隔水管的发展提供有力的技术经验和参考依据。
在这一过程中，可以深入实地考察，进行大规模的试验，以期获得更多的隔水管实际应用经验，从而更好地改进和完善隔水管设计，实现钻井行业的本土化生产。
综上所述，发展和利用本土化技术研发隔水管，可以极大地改善海洋钻井行业的经济效益，同时增强我国自主创新能力，促进国产化进程。
在相关政策的支持下，我们将抓紧时间，积极推进隔水管的研发和国产化，以期为海洋钻井行业的发展提供持续的技术支持。
深水钻井隔水管关键技术研究进展
深水钻井隔水管关键技术研究进展周建良;许亮斌【摘要】深水钻井隔水管系统是海洋油气勘探开发的关键设备,其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的安全与高效.总结了近年来深水钻井隔水管的几项关键技术研究进展,主要包括深水海底井口-隔水管-平台耦合动力学分析方法,深水钻井隔水管避台撤离分析技术、悬挂隔水管井间移位分析技术及平台漂移下隔水管脱离预警界限分析技术等3项特殊作业技术,以及隔水管电磁检测技术、隔水管监测技术及深水钻井隔水管完整性管理系统.深水钻井隔水管关键技术已在中国南海、西非等11口深水井的钻井隔水管设计中得到了良好应用,解决了现场技术难题,可为我国深水钻井隔水管的设计和作业提供更全面的技术支撑.【期刊名称】《中国海上油气》【年(卷),期】2018(030)004【总页数】9页(P135-143)【关键词】深水;钻井隔水管;海底井口;钻井平台;避台撤离;完整性管理【作者】周建良;许亮斌【作者单位】中海油研究总院有限责任公司北京 100028;中海油研究总院有限责任公司北京 100028【正文语种】中文【中图分类】TE951深水钻井隔水管是连接海上钻井平台与海底之间的重要装备，隔水管在海水中既受到波浪、海流等环境载荷的影响，同时也受到各种深水钻井工程因素的影响，其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的安全与高效。
因此，深水钻井隔水管设计、分析、作业及完整性管理是保证深水钻井安全和高效的关键和核心技术。
经过10余年的技术攻关和应用，国内首先突破了深水钻井隔水管系列关键技术，形成了深水钻井隔水管与井口系统力学分析技术［1-5］、深水钻井隔水管与井口系统钻前设计技术［6-10］、深水钻井隔水管系统作业技术［11-14］等。
近年来，在深水海底井口-隔水管-平台耦合系统动力学分析方法、特殊环境下隔水管系统作业技术、隔水管完整性管理技术等方面又取得了重要研究进展，且相关研究成果在深水自营井的隔水管系统设计与作业中得到了良好应用，为中国南海及西非等深水钻井项目的顺利开展提供了有力的技术支撑。
深水钻井隔水管＂三分之一效应＂的发现——基于海流作用下深水钻井隔水管变形特性理论及实验的研究
王 国荣 黄 鑫 石 晓 兵 付 强 柳 军
（ １ ．中 国海 洋 石 油 总 公 司 ； ２ 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室）
摘 要 深 水 钻 井 隔水 管是 连接 平 台和 水 下 井 口的 关键 设 施 ， 其 在 海 水 中 既 受 到 海 流 等 海 洋 环境 的影响 ， 同时 也 受到 各 种 深 水 钻 井Ｚ － ． 程 因素 的 影 响 。深 水 钻 井 隔 水 管 的 受 力 和 变形 规 律
深 海 环境 中海 流 类 型大 多 为 剪切 流 ， 因此 研究 真 实剪 切海 流作 用下 隔水 管 的形变 特性将 对 隔水 管 的设 计 、 张 紧力 的优 化 、 浮力 块 的配 置 、 钻 井 参数 的
优选 等 具有 更加 重要 的指 导意 义 。笔者 以理论 模 型
是 均 匀来 流下 的立 管 涡 激 振 动 特 性 ， 且 没 有 考 虑 钻 井 工况 。此 外 ， 国外 学者 采用 最小 势 能原 理 ， 通 过建
管形 变 特性 研 究 ， 在 实验 研 究 中 以“ 海洋石油 ９ ８ １ ”
＊国 家 自然 科 学 基 金 “ 基于钻井系统动力学的深海钻井升沉补偿系统机理研究（ 编号 ： ５ １ ２ ７ ４ １ ７ １ ） ” 、 国 家科 技重 大专 项 “ 大 型 油 气 田及 煤 层 气开发——海洋深水工程重大装备及配套工程技术 （ 编号 ： ２ ０ ０ ８ Ｚ Ｘ０ ５ ０ ２ ７ 、 ２ ０ １ １ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ２ ７ ） ” 部分研究成果 。 第 一 作 者 简 介 ：周 守 为 ， 男， 中国工程院院士 ， 教授级高级工程师 ， 海洋石油开发工程专家。
海洋工程中深海钻探技术的分析与应用
海洋工程中深海钻探技术的分析与应用随着科技的不断发展，人类对海洋资源的探索也越来越深入，深海钻探技术作为其中的重要一环，更是引起了人们的广泛关注。
本文将从深海钻探技术的原理、应用、挑战和前景等方面进行论述，以期为大家对该领域有更深入的了解。
一、深海钻探技术的原理深海钻探技术的原理在于，通过将钻头伸入海底并旋转，将海底岩石打碎，使钻孔不断向深处延伸，并取得岩心样品来分析岩石构成和化学性质等信息。
具体而言，深海钻探技术是通过钻井平台、钻杆、钻头、钻井液、泥浆泵和管柱等装备从海面到海底，钻进海底岩层内部，通过旋转钻头、压缩钻进的岩层等一系列步骤完成深海钻探作业。
二、深海钻探技术的应用1. 科学研究领域深海钻探技术在海洋科学研究领域发挥着重要作用。
它可以获取到海底地质、地球物理、生物学、化学等多方面的信息，为科学家解读地球历史、研究地球变迁提供了有力的证据。
2. 海上油气勘探领域深海钻探技术在海上油气勘探领域也被广泛应用。
通过深海钻探技术可以获得海底沉积物和地层构造等信息，帮助石油勘探人员分析油气藏分布、性质和构造等，为勘探工作提供重要数据支撑。
三、深海钻探技术面临的挑战深海钻探技术虽然在实践中发挥了重要作用，但也面临着一些挑战。
主要包括：1. 钻探成本高深海钻探技术需要使用昂贵的海洋科学、海洋工程设备，这使得钻探成本很高，因此只有少数发达国家能够承担。
2. 钻探深度受限制深海钻探技术在钻探深度上受到很大的限制，这主要是由于海床水压极高，钻探设备承受不了太大的压力。
因此，深海钻探技术目前只能在约4000米深度的海底进行。
3. 环境保护难度大深海钻探技术还面临环境保护难度大的问题。
在钻孔过程中，钻井液和泥浆等有毒化学物质的排放会对海洋环境造成一定程度的影响。
四、深海钻探技术的前景尽管深海钻探技术面临着一系列的挑战，但在未来，随着人类不断加强对海洋资源的探索，深海钻探技术仍将有广阔的发展前景。
1. 新技术的应用随着科技的不断发展，包括遥感技术、海底探测技术、海底车技术等在内的新技术的出现，将有望为深海钻探技术的应用提供更先进、更高效的技术支持。
深海油田开发中的海底管道液体运输技术研究
深海油田开发中的海底管道液体运输技术研究随着全球能源需求的不断增长，深海油田的开发已经成为满足能源需求的重要手段之一。
在深海油田的开发过程中，海底管道液体运输技术起到至关重要的作用。
本文将围绕深海油田开发中的海底管道液体运输技术进行研究和探讨。
海底管道液体运输技术是深海油田开发过程中的关键环节，直接影响着深海油田的开采效率和经济效益。
由于深海油田位于海底数千米深的地方，海底管道运输的挑战是巨大的。
首先，需要解决的问题是管道的设计和铺设。
深海油田的管道设计需要考虑地质条件、水深、海底地形等因素，以确保管道的安全和可靠性。
在铺设过程中，还需要考虑到海底生态环境的保护，避免对海洋生物和海底资源造成不可逆的损害。
其次，海底管道的液体运输技术也是一个重要的研究方向。
随着深海油田的开发，液体的运输距离和压力也会逐渐增大。
在这种情况下，如何保证液体的顺利运输成为一个亟待解决的问题。
一方面，需要研究新型的液体泵浦技术，以确保液体能够顺畅地流动。
另一方面，还需要研究海底管道的稳定性和安全性，以减少液体运输过程中的泄漏风险。
深海油田开发中的海底管道液体运输技术研究还需要关注管道维护和监测技术。
由于海底管道处于恶劣的环境中，经常会受到海底地震、海洋气候等自然因素的影响。
因此，定期对管道进行维护和监测必不可少。
在维护方面，可以利用机器人技术进行巡检和维修；在监测方面，可以利用传感器技术实时监测管道的运行状态和安全性。
此外，为了提高深海油田开发的效率和经济性，还可以考虑一些新的技术和方法。
例如，利用液体分离技术将不同密度的油水进行分离，提高油田的产出效率；利用新型材料和涂层技术提高海底管道的抗腐蚀性能和使用寿命。
在深海油田开发中，海底管道液体运输技术的研究是一项具有挑战性的任务。
然而，通过不断地研究和创新，我们相信可以解决这些挑战，为深海油田的开发提供更可靠、高效的海底管道液体运输技术。
总之，深海油田开发中的海底管道液体运输技术研究是一个重要的课题。
深海钻井隔水管的研究和开发(ppt 23页)
隔水管性能要求的标准:
1. API Spec 5L 《管线管规范》 2. DNV-OS-F101 《海底管线系统》
是深海钻井隔水管设计的基础 也是其余几个设计标准的基础
3. DNV-OS-F201 《动态立管》
4. API Spec 16F 《海洋钻井隔水管设备规范》
5. API RP 16Q 《海洋钻井隔水管系统设计、选择、操作和维护的推荐做法》
1、深海钻井隔水管的研究背景
国际上众多石油公司已将开发重点转移到深水区域。如墨西哥湾、 巴西、西非与北海周边地区等，我国南海也有丰富的油气资源。
深海油气田开采环境十分恶劣，开采难度大、风险高，海水腐蚀、 浪涌、洋流环境、海洋涡激振动和深水压力等对深海钻井装备提 出了严格的要求。深海钻井隔水管系统就是最关键的组成部分。 深海钻井隔水管技术仅掌握在美国、挪威、日本等国，如INTEC、 Saipem、JP Kenny、Technip、MCS、2Hoffshore公司。
MR-6H SE曾获得2007年美国OTC奖；
卡扣式的固定连接方式，能实现快速 和便捷的连接，结构简单且质量轻；
能适用于深海环境下的钻井作业。
深 海 钻 井 隔 水 管 的 研 究 与开 发
4、深海钻井隔水管的性能要求
隔水管事故的严重影响:
1. 钻井船、海底装备和油井将受到破坏，造成巨大的经济损失； 2. 钻井液的泄漏以及石油的泄露，造成环境的严重污染。
深 海 钻 井 隔 水 管 的 研 究 与开 发
5、深海钻井隔水管设计与生产
深海钻井隔水管系统设计的影响因素
水深 波浪 海流
环 境 因 素
机理研究
作 业 因
素
浮力块分布 钻井液密度 涡激的抑制 悬挂的模式 钻井的载荷
海洋钻井隔水管张力器控制系统研究
海洋钻井隔水管张力器控制系统研究作者：李宇来源：《科学与财富》2018年第19期摘要：海洋钻井隔水管张力器是浮式钻井装置上的一种关键设备，用于提升隔水管、消除隔水管重力、为伸缩节提供结构性支持、保证隔水管的正常工作并消除浮式平台或钻井船相对于钻井隔水管的升沉运动。
其中，为提高张力器对波浪垂荡运动的及时性，张紧装置中的监控控制系统至关重要，对保持隔水管受恒定张力、张紧器的运动行程以及张紧能力有重要的影响。
海洋隔水管张力器主要有钢丝绳式和液压缸直接式（DAT）2种，不同类型张紧装置的控制系统也有不同，滑轮钢丝绳技术比较成熟，适用于安装在半潜式钻井平台中钻井模块的四周，直接液缸式张紧器制造难度大，技术先进，全球仅有一两家公司具备制造能力，本文就两种张紧器的控制系统分别探讨其控制原理、控制方式、控制系统关键技术等问题。
关键词：隔水管；张紧系统；控制系统；监测响应海洋钻井隔水管张紧器的技术革新随着半潜式钻进平台的技术发展而发展的，隔水管张紧器国内研究还处于起步阶段，现有宝鸡石油机械有限公司、中国石油大学以及上海708研究所等单位研究，其设计和制造主要被NOV、CAMERCON、MH、CONTROL FLOW等西方少数公司掌握。
1滑轮钢丝绳隔水管张力器控制系统被动补偿式张紧器的控制系统是基于液缸下的控制模块，在对张紧器活塞运动数据进行现场信息监控收集条件下，通过对比钻井平台升沉运动，经过人机界面HMI和逻辑控制单元SLCU对其控制操作。
所采集的信号是由布置于抗反冲监控单元的位移传感器、线绳式位置传感器、气源监控单元的传感器以及钻井平台的升沉运动单元的速度位移传感器进行实时收集，然后在CPU的每个脉冲周期，由SLCU对张紧器活塞位置和升沉运动单元发出坐标询问信号，处理传递过来的信号，以判断系统的状态。
如图1所示，是张紧器的监测控制组成图。
被动式补偿隔水管中对张紧力的控制可以采用间接张力控制法，又称补偿控制，它通过对影响张力稳定的参数的调节补偿可能出现的张力变化，间接地保持张力稳定，即只给定张力设定值，不用检测器采集张力的实际值，对张力不形成闭环控制，而是通过对被控机即驱动电机的电流或励磁电流的控制来间接对张力进行恒定控制，从而使电动机力矩保持不变，保证被卷取产品的张力恒定。
国外深水钻井隔水管发展现状及主管性能分析
表 2 X80 深海钻井隔水管的主管化学成分
%
w（C） w（Si） w（Mn） w（P） w（S） w（Cu） w（Ni） w（Cr） w（Mo） w（Ti） w（V） w（Nb） w（B） w（Al） w（Nb+V+Ti） Ceq CEPcm
占地球面积70以上的海洋有着丰富的油气资源油气开发重点正逐步由陆地转向海洋并走向深海洋钻井隔水管是一条从海洋钻井平台或钻井船通往海底bop装置的液体输送管道其主要功hanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguanhanguan能是提供井口防喷器与钻井船之间钻井液往返的通道支持辅助管线引导钻具下放与撤回井口防喷器组的载体等劣环境和气候的影响深水海洋钻井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海洋钻井隔水管是海洋深水油气勘探开发中重要装备单元作为连接海底bop至海面钻井平台之间咽喉通目前其研究工作已引起了世界多个国家普遍关注研究和开发具有高技术高难度和具有高可靠性海洋钻井隔水管及其系统已成为一个新的技术亮点
3. 天水天力特种管有限公司， 甘肃 天水 741020）
摘 要： 阐述了国外海洋钻井隔水管的发展状况， 并对海洋钻井隔水管的关键技术进行了分析。 结
合我国深水隔水管的发展现状， 对国外某 X80 钢级 Φ533.4 mm×25.4 mm 深水钻井隔水管主管进行外
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。
深水环境钻井难点及对策探究
深水环境钻井难点及对策探究发布时间：2022-06-22T06:25:37.664Z 来源：《科技新时代》2022年5期作者：宫俊海[导读] 根据研究调查表明在海洋中有着极其丰富的油气资源能够占到全球油气资源的70%左右，而海水深度超过500m的深水海域油气田所具有的油气资源则占据着海洋油气资源的很大一部分，综合来看未来对于深水海域的油气资源开采是不可避免的发展趋势。
中海油田服务股份有限公司湛江分公司广东省湛江市524057摘要：现如今任何一个国家的经济发展和科技发展都离不开石油资源的支撑，而石油资源的丰富程度跟所处的地理环境位置有着非常重要关系，就我国而言除了部分盆地地区有着较为丰富的石油资源以外，我国所属的海域地底也有着丰富的石油资源，在海底开采石油资源尤其是在深水地区其钻井方面有着诸多的难点，本文就针对深水环境下钻井时所遇到的困难点进行分析并提出相应的对策以供参考。
关键词：石油资源；深水钻井；难点；对策一、引言根据研究调查表明在海洋中有着极其丰富的油气资源能够占到全球油气资源的70%左右，而海水深度超过500m的深水海域油气田所具有的油气资源则占据着海洋油气资源的很大一部分，综合来看未来对于深水海域的油气资源开采是不可避免的发展趋势。
深水海域虽然具有着丰富的油气资源但其开采难度要比常规陆地开采困难的多，随着水深的不断增加其钻井作业所处的环境就变的更加复杂，同时还会形成诸多的技术难题。
本文以我国南海海域为例对深水钻井过程中所遇到的难点进行讨论并提出相应的对策。
二、深水环境钻井面临难点南海海域深水地区钻井所面临的难点大部分都来源于自然环境，环境方面的难题给钻井工作带来较大的影响，接下来对其进行简要探讨。
2.1 浅层地质灾害方面浅层气、浅层水流以及气体水合物这三类是最为主要的浅层地质灾害，该类灾害在1500米内的地层进行钻进作业时有一定的几率会遇到，从而影响到钻井作业的安全性。
所谓的浅层气就是指存储深度较浅其存储量较少的各种类型天然气资源。
中国南海深水优快钻井技术探索与应用
当代化工研究Modem Chemical Research58技术应用与研究2021•12中国南海深水优快钻井技术探索与应用*刘保波陈彬李彬(中海石油深海开发有限公司广东518000)摘耍：南海深水钻井因面临许多与浅水钻井不同的困难和挑战，导致深水钻井作业周期更长.当前，随着国内加大对南海深水油气田的勘探，优快钻井技术成为了深水油气田大规模勘探开发取得突破的关键技术之一.本文将介绍南海东部在深水优快钻井技术和管理上的探索与突破，实现了从前期常规深■水探井2500m当量平均钻井周期27.59天缩短至11.82天，为加快南海深水油气田的勘探开发提供了技术支撑.关键词：南海深水；优快钻井；技术；钻井周期中国分类•号：T文献标识码：AExploration and Application of Deep-water Excellent and Fast Drilling Technology inSouth China SeaLiu Baobo,Chen Bin,Li Bin(CNOOC Deep-sea Development Co.,Ltd.,Guangdong,518000)Abstractz Deep-water drilling in the South China Sea f aces many difficulties and challenges different f rom shallo^-^ater drilling,resulting in a longer operation cycle.At p resent,with the increasing exploration of d eep-water oil and g as f ields in the South China Sea in China,excellent and fast drilling technology has become one of t he key technologies to achieve breakthroughs in large-scale exploration and development of d eep-water oil and gas f ields.This paper will introduce the exploration and breakthrough in deep-water excellent and f ast drilling technology and management in the eastern part of t he South China Sea.The average drilling cycle of2500-meter-equivalent conventional deep-water exploratory wells has been shortened f rom27.59days to11.82days,and p rovided technical support f or accelerating the exploration and development of d eep-^ater oil and gas fields in the South China Sea.Key words:deep water in South China Sea；excellent andfast drilling；technology^drilling cycle深水优快钻井技术是通过集成先进、适用的技术和装备，优化、创新作业流程，并结合应用新的管理模式而形成的一项系统优化配套技术，旨在大幅提高深水钻井作业效率，降低钻井作业周期和勘探成本。
深水钻井隔水管系统设计的选型配置
1 系统设计选型限制因素的考量1.1 重量控制由于水深的大幅增加，深水钻井隔水管的甲板重量和存储要求是常规隔水管的几倍。
这些隔水管的较大甲板重量及空间要求及其总体成本经常占据可变甲板负荷及钻井平台(船)成本的相当大比重。
因此，在深水隔水管的设计和制造过程中，应采用成本和重量控制方案。
1.2 存储和连接问题隔水管的送入或回收可能作业多日，还要考虑恶劣环境如台风，洋流因素的挑战。
钻井平台(船)上应配备把隔水管单根从存储区移出并有效、高效地移至钻台的设备。
要在最短的时间内送入或回收深水隔水管，现代深水钻井船应采用较长的单根并使用自动装卸系统。
由于起下防喷器从而进行维护/修理所需的时间是一项非常重要的经济因素，所以在选择联轴器(隔水管公、母接头)时，组接、测试和脱开隔水管联轴器所用的时间至关重要[1]。
1.3 隔水管挤毁因素当隔水管正常作业时，如果发生如井漏等意外情况，井筒内钻井液排空，会产生内外压差，导致隔水管的挤毁。
为了防止此种情况的发生，需配置隔水管自动灌注阀平衡隔水管内外部压差，隔水管灌注阀的使用可有效提升隔水管系统的可靠性，保证海洋隔水管系统的安全运行[2]。
2 主要设备部件的功能和选择2.1 隔水管张紧系统浮式钻井平台(船)因风、海浪和海流的影响产生纵向、横向位移时，隔水管张紧系统施加在隔水管顶部的垂直张力，能0 引言海洋钻井隔水管作为一个完整的系统，单个设备组件的设计和选择应匹配该系统的总体性能。
一般而言，海上钻井隔水管系统包括张紧系统以及上部挠性接头与下部挠性之间的所有设备，是井眼从防喷器(BOP)组至钻井船的延伸(如图1)。
图1 海上隔水管系统及其配套设备隔水管系统主要功能如下：(1)提供井与钻井船之间的液体传递；(2)提供节流、压井及辅助管线的支撑；(3)把各种钻井工具导入井内；(4)用于下放和回收防喷器组。
深水钻井隔水管系统设计的选型配置刘双莹，孙明远(广州海洋地质调查局，广东 广州 510075)摘要：深水钻井隔水管系统是挺进深海油气勘探开发的关键设备，该系统正确的设计、系统设备的合理选型及配置直接关系到钻完井作业的成本、效率与安全。
深水钻井隔水管的应用及其发展
域进 行作业 . 在深 水 钻 井作 业 过 程 中 , 常会 遇 到 天然 气 水 经
经 为 P ie Itr ain l公 司 制 造 了 2套 系 统 , r nen t a d o
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Ab t a t sr c :Be a e mor i a a r e uie ha twa c us e o l nd g s a e r q r d t n i s,p op e be n t x o e a veo e l gi o e pl r nd de l p n w i- e d i e p wa e n lr e p wa e r a The d iln ie s t m p r a o li e o lf l n d e t r a d u t a d e t r a e . i rli g rs r i he i o t ntt o n d iln rli g,b h r dii na rli ie s ma e u fc sn utt e ta to ld i ng rs r i d p o a i g,a d i c n n pp i d t e p l n t a otbe a le o d e wa e nd u t a de p wa e rli g. So s ve a w d e t r drli g rs r s t m s ha e b e t ra lr e t r d iln e r lne e p wa e i n ie ys e v e n l s ud e nd a le o d ilt e de p wa e ls Fe t r s o h s y t ms a e t e c oa n t id a pp i d t rl h e t rwe l. a u e ft e e s s e r o r du e l d o
深水海洋管道系统的力学性能分析与改进设计
深水海洋管道系统的力学性能分析与改进设计摘要：深水海洋管道系统在海洋工程中起着重要的作用，但在实际应用中，其力学性能问题一直是研究的热点。
本论文通过对深水海洋管道的力学分析与改进设计进行研究，以期提高其力学性能和抗力的能力。
1. 引言深水海洋管道系统是连接海底开采设施与陆上工程设施的重要组成部分。
在石油、天然气等资源的开发过程中，深水海洋管道不仅承载着越来越高的外部载荷，也需要满足更高的抗力要求。
因此，深水海洋管道的力学性能分析及改进设计具有重要的理论和实际意义。
2. 深水海洋管道系统的力学性能分析深水海洋管道系统受到多种力学因素的影响，如海水压力、波浪、海流以及地震等。
其中，海水压力是对深水海洋管道系统施加的额外载荷，通过压力差驱动，常常引起深水海洋管道系统产生塑性变形和运动。
而波浪和海流则会引起深水海洋管道系统振动和摆动，从而影响其稳定性。
同时，地震可以产生巨大的动力载荷，进一步加剧对深水海洋管道系统的力学性能挑战。
为了分析深水海洋管道系统的力学性能，可以采用有限元法进行建模。
首先，通过对深水海洋管道系统的几何特征进行建模，包括管道直径、厚度以及连接件等。
然后，将外部载荷施加到管道模型上，以模拟实际的工作环境。
最后，通过有限元分析，得出深水海洋管道系统在不同载荷下的应力、位移等参数，以评估其力学性能。
3. 深水海洋管道系统的改进设计为了提高深水海洋管道系统的力学性能，可以从以下几个方面进行改进设计：3.1 材料选择：在深水海洋环境中，海水中的腐蚀性物质会对管道材料造成破坏，因此需要选择具有较高耐腐蚀性能的材料。
例如，可以选用高强度的不锈钢、耐腐蚀铜合金等。
3.2 结构优化：通过对深水海洋管道系统的结构进行优化设计，可以减小系统的自重、降低流体阻力和风载荷等。
例如，可以添加减重防风圈、减小管道的直径等。
3.3 加固措施：可以采用加固措施来提高深水海洋管道系统的抗力能力。
例如，可以在管道的敏感部位添加加固结构，如环形加固环等。
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•深 海 钻 井 隔 水 管 的 研 究 与开• 发
•5、深海钻井隔水管设计与生产
•隔水管（准）静态性能分析:
•载荷分析 •应力分析 •极限载荷制定 •隔水管的结构设计
•隔水管的非线性动力学分析:
•时域和频域分析 •确定性和非确定性
•水深对深海隔水管系统的影响：
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•深 海 钻 井 隔 水 管 的 研 究 与开• 发
深海钻井隔水管的研究 和开发
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2020年4月11日星期六
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•主 要 内 容
• 深海钻井隔水管的研究背景 • 深海钻井隔水管的结构组成 • 国外典型的深海钻井隔水管 • 深海钻井隔水管的性能要求 • 深海钻井隔水管设计与生产
•深 海 钻 井 隔 水 管 的 研 究 与开• 发
4. API Spec 16F 《海洋钻井隔水管设备规范》
5. API RP 16Q 《海洋钻井隔水管系统设计、选择、操作和维护的推荐做法》
6. ISO 13628-7/API RP 17G
7. 《石油和天然气工业水下才有系统的设计与操作.第7部分 完井修井隔水管系统》
8. 7. SY/T 10037 《海底管道系统规范》
•法兰式连接，隔水管连接强度大适 •用于3048m或以上的深海钻井 ；
•接头的上、下法兰结构相同，可互 •换简化了安装； •接头的法兰间采用内衬套，既起到 •密封的作用也延长法兰使用寿命；
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•深 海 钻 井 隔 水 管 的 研 究 与开• 发
•3、国外典型的深海钻井隔水管
•深海钻井隔水管主要结构:
• 卡盘/万向节 • 分流器 • 上部挠性接头 • 伸缩节 • 隔水管短节 • 填充阀 • 隔水管母管 • 节流与压井管线 • 液压管线 • 钻井液增压管线 • 浮力块 • 终端接头 • 下部挠性接头 • 底部隔水管总成LMRP • 井口防喷器BOP • 隔水管接头
•深 海 钻 井 隔 水 管 的 研 究 与开• 发
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•深 海 钻 井 隔 水 管 的 研 究 与开• 发
•4、深海钻井隔水管的性能要求
•隔水管集合尺寸及性能的具体要求:
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•根据API 5L和DNV-OS-F101：
•深海钻井隔水管的主要材料是 •API 5L X80管线钢，需满足： • 最小屈服强度 555MPa • 最大屈服强度 705MPa • 最小抗拉强度 625MPa • 最大抗拉强度 825MPa • 屈强比最大值 0.93 • 延伸率最小值 21% • CTOD最小值 0 oC时0.20mm
•CLIP卡箍连接式钻井隔水管
•MR-6H SE和MR-6E钻井隔水管
•Aker Kvaerner公司设计； •接头上、下两层拨盘式的法兰等 分凸凹扣压入后旋转定位安装，
•GE-Vetco Gray公司设计和开发的； •MR-6H SE曾获得2007年美国OTC奖；
可快速装卸 ； •内螺纹部件对接焊在主管上端并 设圆凸缘可承受载荷；外螺纹部
•2、深海钻井隔水管的结构组成
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•深海钻井隔水管主要作用:
•隔离油井与外界海水； •钻井工作液的循环； •安装水下防喷BOP系统； •支撑各种控制管线；
•节流和压井管线 •泥浆补充管线 •液压传输管线
•钻杆、钻井工作从钻台到海 底进口装置的导向；
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•卡扣式的固定连接方式，能实现快速 •和便捷的连接，结构简单且质量轻；
件对接焊在主管下端有密封缘 ；
•能适用于深海环境下的钻井作业。
•设计满足API 16R的要求
。
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•深 海 钻 井 隔 水 管 的 研 究 与开• 发
•4、深海钻井隔水管的性能要求
•隔水管事故的严重影响:
•1、深海钻井隔水管的研究背景
•国际上众多石油公司已将开发重点转移到深水区域。如墨西哥湾 、巴西、西非与北海周边地区等，我国南海也有丰富的油气资源。
•深海油气田开采环境十分恶劣，开采难度大、风险高，海水腐蚀 、浪涌、洋流环境、海洋涡激振动和深水压力等对深海钻井装备 提出了严格的要求。深海钻井隔水管系统就是最关键的组成部分 。 •深海钻井隔水管技术仅掌握在美国、挪威、日本等国，如INTEC、 Saipem、JP Kenny、Technip、MCS、2Hoffshore公司。
•3、国外典型的深海钻井隔水管
•HMF型法兰式隔水管
•符合API 16R标准中的D、E、G和H •级别要求 ； •ห้องสมุดไป่ตู้头衬套采用不同直径的台阶式的结 构，简化连接，能快速、准确装卸；
•能承受大工作载荷，使用于深海钻 井条件； •法兰椭圆形的圆弧过渡，既保证了 强度也减轻了质量
•Cameron公司LoadKing隔水管系统
•（规则波和不规则波）
•线性和非线性波浪理论 •LMRP和BOP脱离后的 •悬挂模式影响轴向动态 •波致疲劳性能的分析
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•深 海 钻 井 隔 水 管 的 研 究 与开• 发
•5、深海钻井隔水管设计与生产 •影响隔水管设计的主要因素: 环境因素和作业因素两大类
•环境因素：水深、波浪、海流等；
1. 钻井船、海底装备和油井将受到破坏，造成巨大的经济损失； 2. 钻井液的泄漏以及石油的泄露，造成环境的严重污染。
•隔水管性能要求的标准:
1. API Spec 5L 《管线管规范》 2. DNV-OS-F101 《海底管线系统》
•是深海钻井隔水管设计的基础 •也是其余几个设计标准的基础
3. DNV-OS-F201 《动态立管》
•我国的研究开发起步较晚，深海钻井隔水管技术基本处于空白。 开发深海钻井隔水管，不仅在世界范围内有着广阔的市场前景，对 我国东海和南海的油气田开发具有重要战略意义，已经成为亮点。
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•深 海 钻 井 隔 水 管 的 研 究 与开• 发
•2、深海钻井隔水管的结构组成
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