海洋隔水管

12海洋隔水管12海洋隔水管主要内容1泥线以上结构2浅水隔水管3深水隔水管4自站立隔水管12海洋隔水管1泥线以上结构海上钻井装置分类装置固定式(生产或综合平台)移动式(钻井或生产平台)导管架平台重力混凝土平台自升式平台钻井船张力腿平台半潜式平台绞接塔/牵索塔式深水平台Spar浮式储油系统FPS12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1泥线以上结构钻井船12海洋隔水管1泥线以上结构惠州32-3平台惠州26-1平台惠州32-2平台惠州26-1N水下井口惠州21-1平台惠州油田设施图南海发现号FPSO油轮吨位：25万吨上部设施：原油处理系统污水处理系统发电系统：3×3600kw生活模块：90人单点系泊参数：北纬21°21′29.3″东经115°24′38.4″最大系泊力570吨转塔可解脱锚链：8根长度：1230米尺寸：4”链+41/2”钢缆生产管线:φ10”×8.7km扫线管:φ4”×8.7km气举管线:φ3”×8.7km控制管束:8.7km12海洋隔水管1泥线以上结构流花11-1油田设施图南海胜利号FPSO：油轮吨位：14.4万吨型长：280米型宽：44米型高：23米吃水深度：17米上部设施：计量分离器1生产分离器2电脱水脱盐器2卸油装置85人的生活模块南海胜利号FPSO南海挑战号FPS：功能：钻井、完井、钻井发电、电潜泵供配电水下设备安装维修2台ROV支持作业生活模块（130人）水下电缆：20根水下井口：20口计量软管：1根×ID6”×2.24公里输液软管：2根×ID131/2”×2.24公里单点系泊参数：最大系泊力：600吨是否解脱：永久不解脱通道数量：3锚链数量：10根长度：1955米尺寸：41/2”12海洋隔水管1泥线以上结构牵索塔平台Spar12海洋隔水管1泥线以上结构Spar12海洋隔水管1泥线以上结构0246810-10-8-6-4-2大陆珠峰8848.13海洋环境分区示意图深海0浅海大陆架半深海滨海大陆斜坡大洋盆地马利亚纳海沟高度（千米）深度（千米）导管架平台重力混凝土平台自升式平台张力腿平台半潜式平台钻井船浮式储油系统FPS绞接塔/牵索塔式深水平台12海洋隔水管SPE3854412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SPE8890012海洋隔水管防喷器球形接头隔水管伸缩接头球形接头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：2719m1999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海洋隔水管金属结核：水深4000-5500m大洋表层富钴结壳：水深1000-3000m海山表层热液硫化物：水深30-3500m山脊和断裂活动带天然气水合物：水深300m以上12海洋隔水管2浅水隔水管海上钻井的简要过程•井场调查•验船、平台拖航•定位、抛锚/插桩、钻前准备•36”井眼钻井/下30”套管及水下基板/固井•26”井眼钻井/下20”套管/固井/下BOP•17-1/2”井眼钻井/电测/下13-3/8”套管/固井•12-1/4”井眼钻井/电测/下9-5/8”套管/固井•8-1/2”井眼钻井/电测/下7”尾管/固井•测试•弃井•卸载、升船起锚/降平台拔桩、起拖12海洋隔水管2浅水隔水管特点：惯入式，下端看作固定端12海洋隔水管2浅水隔水管部分数据自重海浪、流井口压力海冰海风地震12海洋隔水管顶重、自重、风、浪、流、冰、地震主要载荷2浅水隔水管xoyLxoyL12海洋隔水管轴向失稳轴向力：•顶部重量•自重qLLEIPcr3.0221上端自由qLcLEIPcr0227.0上端铰支C0(=0.337)为折算系数，是P、EI的函数2浅水隔水管12海洋隔水管轴向失稳导管的稳定性导管外径泥线以上长度(m)上端自由上端铰支顶部临界力(kN)自重临界长度(m)顶部临界力(kN)自重临界长度(m)3032192511316028219421075926752673600724329489779861884252446075231529752浅水隔水管12海洋隔水管导管外径泥线以上长度(m)上端自由上端铰支顶部临界力(kN)自重临界长度(m)顶部临界力(kN)自重临界长度(m)203235486302116742191173852110111813-3/832746666812842363805216240导管的稳定性2浅水隔水管12海洋隔水管海风作用力2浅水隔水管12海洋隔水管隔水管风载荷PD为空气的密度，kg／m3；为风速，m/s；拖曳力系数（可取为0.95）；迎风面积，m2；为重力加速度，m/s2。wwvDwCPAg2浅水隔水管12海洋隔水管隔水管风载荷2浅水隔水管12海洋隔水管由风引起，向外传播形成涌浪不规则性、多向性：用海浪谱描述海浪12海洋隔水管2浅水隔水管海流如何确定流速海浪作用力12海洋隔水管2浅水隔水管海浪作用力12海洋隔水管2浅水隔水管海流作用力12海洋隔水管2浅水隔水管浪、流载荷dtduVCAuCFFFcMccDcIcDcc0221为拖曳系数，为惯性系数，为海水密度，t/m3导管受力面积，m2海浪与海流的合速度，m/s导管排水体积，m3时间，sDcCMcCcAu0Vt12海洋隔水管2浅水隔水管12海洋隔水管2浅水隔水管12海洋隔水管2浅水隔水管12海洋隔水管2浅水隔水管海冰作用力12海洋隔水管2浅水隔水管海冰作用力12海洋隔水管2浅水隔水管12海洋隔水管2浅水隔水管海冰作用力12海洋隔水管2浅水隔水管计算方法—有限单元法LEILEILEILEILEILEILEILEILEALEALEILEILEILEILEILEILEILEILEALEAk46026061206120000026046061206120000022232322232312海洋隔水管2浅水隔水管隔水管变形12海洋隔水管2浅水隔水管隔水管弯曲应力深水隔水管存在的问题1.钻井船、平台定位：靠动力定位2.隔水管振动：海水、管内流体引发振动3.隔水管稳定性：重力、海水、管内流体轴向失稳4.隔水管回弹：在隔水管底端突然断裂时，顶部张紧力和流体都使隔水管回弹5.共振：船吊着隔水管，隔水管下端断开时就会随船起降，因而有惯性，可能发生共振6.隔水管结构：浮力装置、接头12海洋隔水管3深水隔水管钻井船、隔水管定位钻机与井口不对中引起•钻柱磨隔水管•钻柱磨套管•下套管困难12海洋隔水管3深水隔水管隔水管振动12海洋隔水管3深水隔水管02004006008001000-1012345隔水管横向位移/m水深/m1/4周2/4周3/4周4/4周01002003004005006007008009001000-10123隔水管横向位移/m水深/m12海洋隔水管3深水隔水管隔水管稳定性•21”外径隔水管，6000英尺水深，净重1500吨，张力器需要700吨张力，以使整个隔水管受拉（SPE23858）•为减小张力，使用浮漂（合成泡沫）、浮箱（SPE13479）12海洋隔水管3深水隔水管-2000020004000600080001000000.20.40.60.81浮漂浮力比(%)隔水管端部轴向力(kN)ρ=1.04,底端力ρ=1.50,底端力ρ=1.04,顶端力ρ=1.50,顶端力保持隔水管不弯曲对应的轴向力均匀浮漂12海洋隔水管3深水隔水管020004000600080001000001000200030004000水深(m)轴向力(kN)q，无浮箱q，有浮箱0.5q，无浮箱0.5q，有浮箱使用不同浮漂配制时隔水管轴向力的分布均匀浮漂与浮箱共同使用12海洋隔水管3深水隔水管使用浮力装置的好处•减少平台负荷•防止回弹•防止共振•快速撤离12海洋隔水管3深水隔水管泥线以下钻完井问题•套管磨损•海底井口控制•高温下高压释放•防砂•防止海底漏气12海洋隔水管3深水隔水管1隔水管静力强度分析确定在平台偏离平衡位置情况下，隔水管的变形形状、弯曲应力，以及对防喷器组的作用力。确定保持隔水管本体及端部球铰安全变形所允许的平台位移，以及顶端预张力的大小。2恶劣海况对隔水管的影响从动力学角度出发，用有限单元法进行计算，分析海流、平台摇摆频率和摇摆幅度对隔水管变形与强度的影响，对隔水管的变形形状、弯曲应力，以及对防喷器组的作用力进行计算，为在台风等恶劣天气和海况条件下施工与决策，提供理论依据。深水隔水管主要研究内容12海洋隔水管3深水隔水管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。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、与内部管柱的接触力等关键参数，分析平台位移、海浪、海流、预张力等的综合影响，并进行敏感性分析，确定不同工作环境下需要特别注意的问题，减少事故发生率。深水隔水管主要研究内容12海洋隔水管3深水隔水管深水隔水管主要研究内容5、隔水管浮力装置配置与优化根据海洋工作环境，优化浮力装置配置方案，进行必要的静、动力学计算，保证工作安全。6、隔水管接头研究隔水管使用的是特殊锁定式接头，需要对其强度、可操作性进行研究。12海洋隔水管3深水隔水管12海洋隔水管4自站立隔水管SUBSEAB.O.P.STACKMARINEWELLHEADRISERBUOYANCYSYSTEMRFRISERJOINTSAPPROX.300FT.(FULLLENGTH)LOWERMARINERISERPACKAGEFLEXJOINTMARINEDRILLINGRISERDUMPVALVEMARINEDRILLINGRISERBOOSTERVALVE(CONCENTRICAIRTANKS)MARINEDRILLINGRISERFILL-UPVALVE(CONCENTRICAIRTANKS)RISERBUOYANCYSYSTEMRFRISERJOINTS(FULLLENGTH)FreestandingDrillingRiser,DisconnectedFromRigDrg.2.512海洋隔水管4自站立隔水管12海洋隔水管4自站立隔水管12海洋隔水管4自站立隔水管END