深海钻井隔水管的研究和开发(ppt 23页)
海上钻井平台隔水管振动特性研究及应用
海上钻井平台隔水管振动特性研究及应用隔水管是海上自升式钻井平台石油钻井的第一个环节，应用三角级数描述用隔水管的挠曲方程，同时根据雷利法（L.Rayleigh）在求得隔水管系统的相对变形以后，由系统的能量平衡求得其振动频率方程，应用这种方法对于我们研究隔水管的振动特性及其对于钻井作业状态的影响，在海洋石油钻井工程中有很重要的指导意义。
通过隔水管振动特性与钻柱横向振动的结合，可以在钻井作业的转速选择上提供参考依据，将钻柱与隔水管的谐振研究与作业安全结合起来，对于统筹管理海上钻井作业有着重要的现实意义。
标签：海上钻井平台;隔水管;挠曲方程;横向振动;固有频率1隔水管振动特性研究意义自升式钻井平台在海上进行钻井作业时，通常在海底泥线钻孔一定深度后下入30”隔水管，由此建立钻井液的闭式循环系统，隔水管施工作业质量关系到该井后续各工序的顺利与安全。
隔水管顶部通过钢索与钻井平台连接固定，泥线以下部分用水泥浆封固。
作业中由于隔水管的振动加上与海流的作用，造成表层钻进时，钻柱与隔水管之间的敲击与振动，以致隔水管的快速接头处发生严重的偏磨，其磨损严重的个别管子接头处，深度竟达到10～15mm之多，由此可见：研究隔水管的横向振动问题，选择合理的钻井参数避免钻具与隔水管之间的谐振，对于我们保护和使用好隔水管，保证钻井作业安全，具有重要的现实意义。
2 隔水管的挠曲变形分析2.1隔水管的挠曲方程数学模型推导我们知道：通常情况下，隔水管在海上使用时，采用先钻孔后下入隔水管再用水泥浆封固的方法，但通常均是隔水管入泥线以下约50m，因此我们可以将底部视为插入的嵌固端，而在隔水管的顶部我们则是在其上部用4只1-3/4”的大顶丝将其顶在钻井平台井口平台的中心，这样就相当于一个上下可以滑动的固支端。
为研究问题方便起见，我们首先沿隔水管的轴线方向建立坐标，为研究问题简便起见，我们暂不考虑隔水管受到的波浪力，仅考虑隔水管受到顶部的轴向力P，可知此时隔水管的挠曲方程，用三角级数方程表示十分简便和快捷，此时的挠度曲线方程为：[1]将上式写成和的形式可得到：由于系数an的增量dan引起的位移增量为：在隔水管柱的轴向方向，轴力P做功为：此时应变能的增量为：由于隔水管质量连续分布，在其上作用有均布载荷q，则均布载荷也要做功。
海洋隔水管基本介绍(ppt 67页)
深 度
-4
（
千 -6
米
） -8
- 10
大
深
海
陆 架大
陆
斜
坡
大洋盆地
马
利
亚
纳
海
沟
12 海洋隔水管
SPE38544
12 海洋隔水管
12 海洋隔水管
12 海洋隔水管
12 海洋隔水管
海洋生产设备
12 海洋隔水管
海洋平均深度： 3759m 马里亚纳海沟：11034m 中国东海最深： 2719m
1999年3月中国已在东太平洋拥 有7.5万km2矿区商业开采权。 水深：4800-5300m 平均流速：0.4-0.6m/s，最大流 速：1.7m/s 海底水温：1.5℃
12 海洋隔水管
3 深水隔水管
深水隔水管主要研究内容
3 起下钻过程中隔水管的安全分析 在隔水管出现弯曲时，起下钻或下套管过程中，内部工
具及管柱给隔水管施加影响，使隔水管变形增加，引起失效。 如果下套管及钻柱受阻，内部管柱弯曲失稳，将对隔水管及 海底井口施加侧向力，使隔水管变形过量，并挤压防喷器组， 还会造成钻柱或套管被挤毁事故。
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
导管架平台吊装
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
混凝土平台
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
自升式平台
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
自升式平台钻导管架平台井
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
张力腿平台(TLP)
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
半潜式平台
12 海洋隔水管
4 隔水管安全性综合分析 针对隔水管端部转角、弯曲应力、动态惯性力、与内部
海洋钻井隔水导管施工ppt课件
一、隔水导管的尺寸及作用
隔水导管普通为大直径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
吊1号套管上钻台，吊车操作一定平稳，专人指挥。 套管送到位后，上提气绞车，吊卡扣合后插销子，然后拆 气绞车吊吊卡的绳套。游车起到适宜的位置，然后推绳套 和卸扣衔接吊卡，衔接好后游车上提，吊车渐渐下放，等 摘前端绳套。摘后绞车和吊车同时上提，当套管下端高于 钻台面时，绞车刹住，吊车开场缓慢下放，套管渐渐垂直 后，快速下放吊车大钩到适宜的位置刹住，以便摘绳套。
砸隔水导管要留意居中问题，否那么就会将引导 安装或导管砸裂，要有备用品。
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经过气 〔液压〕锤设备，提早将隔水导管直接砸入泥面到 设计深度，普通用在丛式、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。
通常砸导管不算开钻时间，但进尺计入井深； 钻隔水管记录实效，应算开钻。
绳套解开以后，水手班预备吊第二根套管上钻台。司 钻下放游车套管入转盘时要缓慢。同时钻台用气绞车把第 二个850mm吊卡放到坡道前。当吊套管的吊卡放到盘面以 后，摘卸扣。
吊车送第二根套管上钻台，扣吊卡穿销子，摘绳套。
操作同上。第一根套管衔接处，派专人给套管衔接处抹油， 并上好密封圈、卡簧。在公扣处有一个圆柱标志，用粉笔 标清楚，以便对扣。
上提第二根套管高于转盘上套管高度时刹住。吊车缓
海底管道PPT教案
锚杆将管道与岩盘基础锚固在一起
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稳定压块的设计与计算 当稳定压块在管道上连续盖压时，它的重量 （单位长管道上的压块水下重量）可为
KV FL NBP
Q01
K
H
FI
FD
FL
N BP
取二者之最大值
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J-Lay
• J形铺设方法：适用于深海（≤1500m）大管径管 线的铺设。需要J式托管架，托管架上必须有张 紧器。
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Reel-Lay
• 卷盘式铺设方法：适用于深水区的小管径管线的 铺设。
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压力; 温度; 海浪; 海流; 海床; 风; 冰;
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马鞍形稳定压块
各种马鞍形稳定 压块，根据断面 形状不同有如下 几种：例如，矩 形、梯形，拱形 等等。
坡侧方向的阻力 小，稳定性好
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本章小结
海底管道强度设计的内容之一是对波、流情况出 估计，以此选出管道各项参数；
波浪参数有波速、波长、波高； 常见的波浪理论有：Airy波、Stokes二阶、三阶、
海底管道
会计学
1
内容
海底管道工程的特点 海洋平台、铺管船及铺管方式 载荷条件 海底管道的相关标准和规范 海底管道的结构形式 结构设计中的难题
第1页/共40页
海底管道工程的特点
• 施工投资大：铺管船、开沟船和10余只辅助作业 的拖船组成的庞大的专业船队等
• 施工质量要求高：维修困难 • 施工环境多变：海况变化剧烈、迅速 • 施工组织复杂：管道的预制，船队的配件、燃料
深水钻井隔水管动力特性及涡激振动响应实验与理论
深水钻井隔水管动力特性及涡激振动响应实验与理论汇报人：日期:•深水钻井隔水管概述•深水钻井隔水管的动力特性•涡激振动响应实验•理论模型及预测•深水钻井隔水管动力特性的优化设计建议目•参考文献录01深水钻井隔水管概述深水钻井隔水管的定义和重要性深水钻井隔水管是一种用于深水钻井的关键设备，其主要功能是隔离海水和淡水，为钻井提供稳定的工作环境，同时保护钻井设备和人员的安全。
在深水钻井过程中，隔水管能够承受高水压、抵抗外部扰动、保持结构稳定，是保障钻井作业顺利进行的关键因素。
由于深海环境的复杂性和不确定性，隔水管的性能和质量对于整个钻井作业的成败具有至关重要的影响。
深水钻井隔水管的背景和历史深水钻井技术是随着石油工业的发展而逐步发展起来的，隔水管作为其中的重要设备之一，也经历了从传统材料到高性能材料、从简单结构到复杂结构的演变过程。
在20世纪90年代以前，深水钻井隔水管主要由钢丝绳和水泥构成，具有结构简单、成本低廉的优点，但同时也存在重量大、易损坏、难以维修等缺点。
随着材料技术和结构设计的发展，新型的深水钻井隔水管不断涌现，如玻璃纤维增强塑料隔水管、碳纤维增强塑料隔水管等，这些新型隔水管具有轻便、抗腐蚀、易于安装等优点，逐渐取代了传统的钢丝绳水泥隔水管。
深水钻井隔水管的当前应用和发展趋势•目前，深水钻井隔水管已经成为了全球海洋石油工业中不可或缺的一部分，广泛应用于海洋油气资源的开发中。
•随着技术的不断进步和应用需求的不断提高，深水钻井隔水管也在不断地进行着更新换代。
未来，隔水管将更加注重轻量化、高强度、耐腐蚀、易于安装等方面的性能提升，以满足更加复杂的海洋环境和高效率的钻井作业需求。
同时，随着数字化和智能化技术的不断发展，深水钻井隔水管的智能化监测和控制系统也将成为未来发展的重要方向。
通过对隔水管运行状态的实时监测和调控，能够提高钻井作业的安全性和效率，降低事故发生的风险。
此外，随着环保意识的日益增强，绿色制造和可持续发展也成为了隔水管行业的重要发展趋势。
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。
第十一章 海上隔水管
第十一章海上隔水管第一节海上隔水管简介海上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。
在海上石油的勘探中，钻井隔水管是整个钻井系统中重要而又薄弱的环节，是影响海上钻井安全的重要因素。
因此隔水管的稳定性对于整个石油的勘探、开采起着重要的作用。
（一）海上隔水管系统主要功能如下：a．隔开海水，提供井口与钻井船之间的液体传输的通道：1）正常钻井条件下，在隔水管环空内。
2）当BOP组正用于井控时，通过节流和压井管线。
b．支撑节流、压井及辅助管线；c．把工具导向井内；d．作为BOP组的送入和回收管体。
（二）海上隔水管特点：•工况多变；•操作频繁；•深水对钻井隔水管的作用效率与安全有重要的影响；•其安全性与钻井过程及钻井参数密切相关。
（三）深水隔水管特点：•结构更为复杂；•隔水管设计时所考虑的主要因素不同；•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；•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（四）海上隔水管的失效形式：1、隔水管灾难性破坏2、隔水管爆裂3、隔水管塌陷（静水压溃）4、涡激振动导致开口破坏5、隔水管最下部接头处（LMRP上部）断裂6、隔水管磨损第二节海上隔水管系统组成及工作原理（一）隔水管系统的组成（二）海上隔水管系统配套设备1、卡盘（液压连接装置）隔水管液压上紧装置放在转盘上，当提起隔水管和连接隔水时，将隔水管柱和BOP组件坐在盘上，卡盘内径和转盘内径相同。
其主要作用在于夹紧水管，便于快速连接和拆卸隔水管接头。
隔水管万向节隔水管万向节放在转盘和卡盘之间，能够支持卡盘、整个隔水管柱和BOP组件的重量，其作用类似于伸缩接头，可以补充由于海流产生的隔水管偏移，便于隔水管连接。
2、分流器(转喷器）当穿过30英寸套管进行井口钻井时，如有必要，可采用隔水管，使用重泥浆，以提供过平衡。
浅谈深海钻井隔水管系统相关影响因素分析
浅谈深海钻井隔水管系统相关影响因素分析摘要：由于目前深海油气田的开采环境非常恶劣，而且开采难度大、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因素，因此对深海钻井装备也提出了严格的要求，深海钻井隔水管系统作为一个非常关键的组成部分，其研究显的非常重要，本文主要针对深海钻井隔水管系统相关影响因素进行分析论述，仅供参考。
关键词：深海钻井；隔水管；系统；影响因素Abstract: Due to the oil and gas fields in deep-sea mining environment is very bad, and the difficulty of exploitation, high risks, marine corrosion, surge, currents environment, marine vortex excited vibration and deep-water pressure and other factors, so deep-sea drilling equipment proposed stringent requirementsdeepwater drilling riser system as a critical part of their research is very important, this paper discusses the analysis of the deepwater drilling riser system related factors, for reference only.Key words: deep-sea drilling; riser; system; influencing factors前言：海洋钻井隔水管是海洋深水油气勘探开发中的重要单元装备，作为连接海底BOP至海面钻井平台之间的咽喉通道，目前其研究工作已引起了世界多个国家的普遍关注，尤其在欧美等发达国家发展速度很快。
海洋钻井隔水管连接单元设计与分析
海洋钻井隔水管连接单元设计与分析海洋的油气资源约占地球资源总量的45%，作为深水油气资源勘探开发的基础，深水重大装备建设已纳入国家海洋发展战略规划，“海洋石油981”已经开启南海之旅，但钻井隔水管相关配套装备仍需依靠进口。
因此，为了实现海洋石油开采装备真正国产化，需要加快相关石油装备的设计研发。
本文以十二五国家科技重大专项课题“深水油气田开发钻完井工程配套技术”子课题“深水钻井隔水管作业管理及安全评价技术”为依托，面向我国海洋环境条件，系统开展海洋钻井隔水管系统连接单元研究，在隔水管系统连接单元虚拟样机设计、关键部件设计分析、连接单元密封性能分析及隔水管连接系统可靠性分析方面取得的研究进展可为我国海洋钻井隔水管系统连接单元设计制造提供技术支持。
主要研究进展总结如下：1隔水管连接单元虚拟样机设计通过调研国内外隔水管连接单元生产商产品及国内外相关专利，分析隔水管伸缩节、挠性接头、隔水管接头及液压连接器功能原理，对隔水管伸缩节锁紧结构与密封结构、挠性接头结构及隔水管接头形式进行分析，利用Pro/E软件完成隔水管连接单元虚拟样机设计，可为隔水管连接单元的设计提供指导。
2隔水管连接单元关键部件设计与分析通过研究隔水管相关API标准，提出隔水管连接单元设计准则。
利用有限元分析软件ABAQUS针对隔水管连接单元关键部件：隔水管快速接头卡簧、挠性接头弹性体进行优化设计与分析，通过分析，确定了隔水管快速接头卡簧主要尺寸参数设计优化方法，研究了橡胶参数对隔水管挠性接头轴向刚度与旋转刚度特性影响，相关结果可为相关部件的设计提供理论支持。
3隔水管连接单元密封性能分析作为隔水管连接单元设计分析的核心内容，密封性能分析对于保证隔水管系统作业安全至关重要。
通过分析调研现有隔水管连接单元的密封方式及由隔水管连接单元密封失效引起的钻井事故，确定合理的密封圈密封性能校核准则；分析比较O形圈及其演化密封圈形式的密封性能，为不同隔水管连接单元密封圈选型提供理论支持；分析隔水管伸缩节密封性能，并提出相应的提高密封可靠性的措施。
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。
深水钻井隔水管可靠性研究
个钻 井 平 台的安 全 。建 立 了深 水 钻 井 隔水 管 连 接 模 式 和 悬 挂 模 式 下 的 力 学 分 析 模 型 ． 识 别 了 隔水 管 系统 在 不 同作 业模 式 下 的
■ ■■●■■
陈 冲 国 国 海
深水钻井 隔水 管可靠性研 究
姗
明 刘 大 学 海 究 完 总
锻
摘
要 深 水钻 井 隔水 管 是 连接 海底 井 口和 钻 井 平 台 的 重要 部 件 ，其 主 要 功 能是 提 供 井 口 防喷 器与 钻 井 平 台之 间 的 泥 浆往 返
许
限制 准 则 ； 分别 进 行 了连接 下放 与 回收 作 业 窗 口、 硬 悬 挂作 业 窗 口和 软 悬 挂作 业 窗 口分 析 ， 并 建 立 隔 水 管 系统 作 业 可 亮作 业 窗 口、
靠性分析方法； 以隔 水 管 疲 劳 为研 究 对 象 ， 介 绍 隔水 管 波 激 疲 劳 和 涡 激 疲 劳 分 析 方 法 ． 建 立 隔水 管 综 合 疲 劳寿 命 及 其 可 靠 性 分
ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｅ ｐ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｄ ｉｌ ｒ ｌ ｉ ｎ ｇ ｉ ｒ ｓ ｅ ｒ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｈ ｎｇ ａ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄ ｅ ． ｎｄ ａ ｈｅ ｔ ｃ ｉ ｒ ｔ ｅ ｉｏ ｒ ｎ ｓ ｆ ０ ｒ ｉ —
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
P ie Itrain l公 司 已 经 在 P ie Afi 和 r n en t a d o r ra d c
LAN n — o HANG —i Ho g b ,Z Yu l n,JAN h-u I Z i n,XU h o h i j Z a — u
( eh C ne f Ch n l il e vc sLt T c . e tro iaOif ed S r ie d.,B8j n 6 2 1,C ia) iig 0 5 0 hn
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
深海钻井隔水管的研究和开发课件演示(23张)
深海钻井隔水管随机非线性动力响应分析
随机载荷作用下深海 钻井隔水管动态响应
悬挂模式深海钻井隔 水管轴向动态响应
深海钻井隔水管波致长期疲劳分析
波致疲劳
深海钻井隔水管疲劳寿命预测
深海钻井隔水管的设计验证和最终确定 ——借助有限元模拟软件
载荷分析 应力分析 极限设计 尺寸结构 管沙作用
成型工艺设计 焊接工艺设计 防腐工艺设计 无损检测工艺 安装工艺设计 组织性能验证
研究结果表明：采用涡激抑制设备可以使隔水管涡激疲劳减80%以上，但是无论采用何 种涡激抑制设备都将会引起隔水管作业更困难，显著降低隔水管下放与回收速度。
螺旋轮铁式涡激抑制设备
减震器式涡激抑制设备
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 深海钻井隔水管生产的主要方法有两种： 无缝钢管 和 直缝埋弧焊钢管
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-6E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， 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 件对接焊在主管下端有密封缘 ； 设计满足API 16R的要求。
GE-Vetco Gray公司设计和开发的；
浮力块的配置形式主要有两种方案：
（1）所有的隔水管单根均配置浮力块； （2）隔水管系统的下部不配置浮力块。
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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
定性定量评价
深海钻井隔水管（准）静态性能综合研究
深海钻井隔水管响应参数敏感性与响应预测模型
MR-6E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， 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 件对接焊在主管下端有密封缘 ； 设计满足API 16R的要求。
GE-Vetco Gray公司设计和开发的；
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
隔 水
• 伸缩节
管
• 隔水管短节
• 填充阀
闹
• 隔水管母管
型 接
• 节流与压井管线
头
• 液压管线
填
• 钻井液增压管线
充 阀
终
• 浮力块
端
• 终端接头
挠
接 头
• 下部挠性接头
性
• 底部隔水管总成LMRP
接 头
• 井口防喷器BOP
• 隔水管接头
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
（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
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
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 ； 接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
深海钻井隔水管随机非线性动力响应分析
Hale Waihona Puke 随机载荷作用下深海 钻井隔水管动态响应
悬挂模式深海钻井隔 水管轴向动态响应
深海钻井隔水管波致长期疲劳分析
波致疲劳
深海钻井隔水管疲劳寿命预测
深海钻井隔水管的设计验证和最终确定 ——借助有限元模拟软件
载荷分析 应力分析 极限设计 尺寸结构 管沙作用
成型工艺设计 焊接工艺设计 防腐工艺设计 无损检测工艺 安装工艺设计 组织性能验证
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
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；
深 海 钻 井 隔 水 管 的 研 究 与开 发
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》
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:
根据API 5L和DNV-OS-F101：
深海钻井隔水管的研究与开发
白勇
bai@
中国·北京 2011年7月
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
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；
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
MR-6H SE隔水管
CLIP卡箍连接式钻井隔水管
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
进行ECA工程临界分析、疲劳寿 命预测、静水压爆破试验等验证 其可靠性。
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。
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
卡盘
万向节
与分流 器连接
与强紧 器连接
伸 缩 节