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1、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FPS,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,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
2、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：33600kw 生活模块：90人,单点系泊参数： 北纬212129.3 东经1152438.4 最大系泊力570吨 转塔可解脱 锚链：8根 长度：1230米 尺寸：4”链+4 1/2”钢缆,生产管线:10”8.7km 扫线管: 4”8.7km 气举管线:3”8.7km 控制管束: 8
3、.7km,12 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ID 6”2.24公里 输液软管：2根ID 13 1/2”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
4、 锚链数量：10根 长度：1955米 尺寸：4 1/2”,12 海洋隔水管,1 泥线以上结构,牵索塔平台Spar,12 海洋隔水管,1 泥线以上结构,Spar,12 海洋隔水管,1 泥线以上结构,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,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,SPE 88900,12 海洋隔水管,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
5、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/
6、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,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,12 海洋隔水管,轴向失稳 轴向力： 顶部重量 自重,上端自由,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,2 浅水隔水管,12 海洋隔水管,导管的稳定性,2 浅水隔水管,12 海洋隔水管
7、,海风作用力,2 浅水隔水管,12 海洋隔水管,隔水管风载荷,为空气的密度，kgm3； 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。,2 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,为拖曳系数， 为惯性系数， 为海水密度，t/m3 导管受力面积，m
8、2 海浪与海流的合速度，m/s 导管排水体积，m3 时间，s,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,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,12 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,钻井船、平台定位：靠动力定位 隔水管振动：海水、管内流体引发振动 隔水管稳定性：重力、海水、
9、管内流体轴向失稳 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 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 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,12 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 （SPE1
10、3479）,12 海洋隔水管,3 深水隔水管,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,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
11、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
12、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,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,12 海洋隔水管,4 自站立隔水管,END,
