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深水高温高压钻井基础理论和要害技术研究取得重大进展

宣布日期:2018年03月30日       供稿:       编辑:gz2017       审核:       点击:[]

建设了快速评价海洋管柱涡激振动抑制成效的耦合数值分析要领,构建了高速摄像非介入捕捉管内段塞流流动特征与内外流耦合引发管道振动响应的实验测试要领,设计了逆转能耗、主被动结合的系列涡激振动抑制装置:突破现有实验伶仃研究流致振动和管内多相流动特征的局限,探索无滋扰同步收罗管线振动和管内多相流特征的测试新要领提出了同步实现振动抑制与海流发电的理念,将海洋管柱变为潜在的发电厂,自主供应平台、浮体使用,大大降低作业能耗;为配合开展实验评价,设计发现了一种中浅水同向波流制造实验水槽于西南6686体育逸夫楼实训中心制作完成,为实验开展海底管道、立管涡激振动和海管内流动宁静保障研究提供了物理平台,为海洋油气工程学科的生长做出了孝敬。

深水表层动态压井钻井技术以及随钻环空温度压力监测方面取得新突破:针对深水浅表层钻井历程中易泛起的浅层气、浅层流、井漏、井塌等庞大情况,提出了变排量、变密度的动态压井钻井井筒压力控制要领,结合随钻环空压力监测数据实时调整海水和加重钻井液排量来控制环空液柱压力,实现深水表层宁静钻进;研制的深水表层钻井随钻环空温度压力监测装置突破了井下庞大工况下传感器和电气测试系统事情可靠性以及与MWD连接技术等难题,可对深水表层钻井井下溢流、井漏、井眼清洁等庞大情况进行实时监测。

深水钻井溢流条件下井筒多相流流动特征研究取得新认识:针对深水井控历程中面临的特殊海洋情况及地质特征的影响,开展了深水溢流条件下环空瞬态多相流流动纪律精细描述,通过实验手段和分子模拟要领研究了溢流气体钻井液中的溶解特征,开端揭示了气体分子在钻井液中的溶解扩散微观机理,结合气泡动力学特征分析及其运移纪律研究,预测了气侵条件下环空溶解气与自由气动态漫衍纪律,建设了深水钻井环空瞬态多相流流动控制模型。考虑环空瞬态温度剖面、气体滑脱与气体膨胀、地层渗流等因素的影响,分析了溢流发生、生长历程以及关井历程中的井筒压力动态响应特征。针对海底泥线四周低温、高压易形整天然气水合物的风险,考虑水合物形成和剖析特征,建设了深水钻井历程中差异工况(钻井、关井、压井)下的水合物预测模型,对水合物生成情况进行了预测分析,研究了其相态变化对井筒瞬态多相流动纪律的影响。

深水井控压井技术以及管柱宁静研究领域取得新进展:针对深水压井历程中节流管线摩阻大、地层宁静密度窗口窄等特点,考虑井筒与地层耦合,建设了深水水平井压井盘算模型,分析了节流管线长度、溢流强度(溢流量)、压井液排量、压井要领(司钻法、工程师法)等工程参数对深水压井施工的影响,对比分析了深水司钻法和期待加重法压井的立管压力和节流阀压力,建设了两种压井要领的井涌余量和临界泥浆增量数学模型。设计制作了井场钻井循环模拟实验系统和自循环冲蚀实验装置,剖析了相体积分数、流量、压力、流道结构等参数对管道冲蚀及振动的影响,生长了流动冲蚀与流致振动耦合分析数值要领,揭示了流动冲蚀与流致振动的交互激励机理。结合原有井控系统,将本质宁静和井下内外一体防喷控制技术有机结合,形成海底与井下上下一体的两级新型井控宁静控制新体系,为深水钻完井的井控宁静提供了有力保障。在海底与井下上下一体的两级新型井控宁静控制新体系的框架下,发现了新型的井下内外一体防喷器焦点装备。

深水钻完井双层管柱动力学行为与井控宁静控制技术研究取得重要进展。我国深水钻完井技术生长迅速,但在深水双层管柱及井控宁静控制技术相关方面的研究还不够,迫切需要实现深水双层管柱与井控宁静的突破。当前,海内外深水管柱的研究主要考虑海洋情况,以单层管柱的经典梁模型为基础,研究生产历程中的立管涡激振动,没有考筒中筒层管柱的互作用和钻完井工况的影响;现有的商业软件均为生产立管涡激振动分析软件,管串的组合、浮力块的配置和张紧力的调整等主要靠经验和图表,难以到达深水钻完井双层管柱设计及宁静控制的要求。

建设了基于庞大海况与生产工况耦相助用下深水钻完井双层管柱动力学分析要领。本结果首次建设了基于海洋情况与钻完井工况耦相助用的双层管柱非线性动力学模型,并针对钻完井历程中容易泛起宁静事故的特殊工况,建设了解脱、悬挂、射孔攻击、开关井、涡激振动、温度效应等子模块。开发了具有自主知识产权的《深水钻完井双层管柱力学分析软件》。

建设了深水双层管柱力学行为模拟实验系统与实验要领。以海洋石油981平台结构为基础,结合真实的深水钻井和测试工况,发现了综合考虑海洋情况和钻完井工况耦相助用的深水钻完井双层管柱动力学行为实验装置及实验要领。实验系统主要包罗四个部门:钻完井工况模拟系统,光纤光栅传感器监测系统,自动化控制与收罗系统,海洋情况模拟系统,划分实现钻完井工况模拟、双层管柱力学特性的视察、力学参数的收罗以及海洋情况的模拟。利用该套系统。基于模态分析法,体例了实验数据处置惩罚法式,分析了双层管柱在差异耦合工况下的应变、位移、响应频率、运动轨迹等力学行为特征,验证了理论模型的准确性。通过实验研究,揭示了双层管柱的涡激振动机理。

深水钻完井工况下双层管柱振动控制及磨损抑制要领。发现了针对双层管柱系统涡激振动的主动控制要领,即通过部署浮力块外貌织构、优化双层管柱的配置、调整升沉赔偿张紧力;基于磨损抑制效应,建设了确定双层管柱磨损位置以及磨损量预测要领,修订了隔水管与钻柱探伤的准则,研发了减磨接头,发现了通过优化张紧力与钻完井工艺参数组合的磨损抑制要领。基于振动控制磨损抑制原理,建设了深水钻完井双层管柱选配原则、宁静控制要领与操作规程,提出了针对恶劣海况及庞大钻完井工况变化的双层管柱宁静操作要领

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