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1、毕业设计（论文）题 目 深水无隔水管钻井关键技术及水力参数设计方法研究学 院 石油与天然气工程学院专业班级 石油工程2012-02学生姓名 王雪威 学号 2012440329指导教师 郭晓乐 职称 教授评阅教师 职称2016年 5 月 18 日学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文
2、中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计（论文）作者（签字）： 2016年 5 月 18 日摘 要随着石油资源一步步的被开发，勘探新的石油资源就迫在眉睫。而随着石油勘探技术不断的发展，世界范围内油气资源开发也逐渐向深水进军。而深水钻井环境恶劣，其中有会出现不少的问题，易造成严重的钻井事故。在深水环境中进行钻井作业会有相当多的挑战，为了解除这些困难，国外经过一系列研究，开发出了无隔水管钻井液回收钻井技术（RMR），该技术摒弃了传统的隔水管，利用相对较小的回流管线将钻井液和钻屑从海底泵送回钻井平台。深水无隔水管钻井技术主要解决海洋钻井中地层破裂压力与坍塌压力之间余量较小的问题，采用海底泵举升系统将钻
3、井液和岩屑通过返回管线泵送回海面钻井船，实时调速来调节流量，以满足保持海底钻井液举升泵入口压力恒定的要求。由于RMR技术是最新发展的技术，目前尚无合适的水力学计算理论和方法。因此，有必要结合无隔水管钻井液回收钻井技术特点，建立相应的水力参数计算模型，为深水钻井设计提供指导。本文探讨研究了无隔水管钻井技术，结合了我国的实际情况进行了分析，以及对其所涉及的一系列参数的计算方法。关键词 无隔水管 钻井关键技术 水力参数AbstractWith the development of oil resources, exploration of new oil resources is imminent.
4、 With the development of petroleum exploration technology, the development of oil and gas resources in the world has gradually entered into the deep water. The deepwater drilling environment is poor, which will have a lot of problems, easy to cause serious drilling accident.In order to solve a serie
5、s of problems encountered in the process of deepwater drilling, foreign research issued without riser drilling fluid recovery drilling technology (RMR), the technique removed riser, using relative smaller reflux pipelines will be drilling fluids and cuttings from submarine pump back to drilling plat
6、form. Deep water without riser drilling technology is mainly to solve the ocean drilling fracturing a smaller margin between pressure and collapse pressure, the subsea pump lifting system through drilling fluids and cuttings to return pipeline pump back to the sea drilling ship, real-time control to
7、 regulate the flow, to meet the protection to subsea mudlift pump inlet pressure constant. As RMR technology is the latest development of the technology, there is no suitable theory and method of hydraulic calculation. Therefore, it is necessary to establish the corresponding calculation model of th
8、e hydraulic parameters, and provide guidance for the deepwater drilling design.This paper discusses the research on the drilling technology of the non riser, combining the actual situation in ourcountry,and the calculation method of a series of parameters.Key Words：No riser ；Drilling Key Technology；
9、hydraulic parameter 目录摘要 PAGEREF _Toc19667 IAbstract II1 绪论 11.1 研究目的及意义 11.2 国内外研究现状 11.3 无隔水管钻井技术的优势 22 无隔水管钻井液回收技术 32.1 RMR技术原理及优点 32.2井内压力的计算 42.2最小钻井液排量的计算 52.3 循环系统压力损耗及泵功率计算 52.4 深水无隔水管钻井液多级举升技术 62.5 钻井液举升系统参数分析 62.6 影响举升泵泵效的因素 83 无隔水管钻井浅部地层井筒循环压耗分析 103.1 模型的建立 103.2 压耗模型的求解 113.2.1钻柱内循环压耗计算
10、113.2.2环空中循环压耗计算 123.2.3钻头压降及环空携岩 123.3 分析与结论 134 深水无隔水管钻井MRL选型以及参数优化 164.1 MRL压耗分析 164.2 MRL参数优化 174.2 MRL选型 194.2.1 刚性管线 194.1.2 柔性管线 195 总结 21参考文献 22致谢 231 绪论1.1 研究目的及意义石油对于现代工业来说，是极其重要的，作为一种不可再生的能源，在国家的经济与工业发展中都起到了举足轻重的作用。但随着石油资源被一步步的开发，陆地资源已经越来越匮乏。所以世界范围内都在向海洋进军。但海洋深水的钻井环境相当恶劣，在这之中我们将面临许多挑战，诸多挑
11、战也限制了我们在深水域的作业能力。由此，无隔水管钻井技术便出现了。该技术放弃了传统的隔水管，利用相对较小的回流管线将钻井液和钻屑从海底泵送回钻井平台。深水无隔水管钻井技术采用海底泵举升系统将钻井液和岩屑通过返回管线泵送回海面钻井船，实时调速来调节流量，以满足保持海底钻井液举升泵入口压力恒定的要求。但该项技术是最新发展的技术，目前尚无合适的水力学计算理论和方法8。因此，有必要结合无隔水管钻井液回收技术的相关特点，建立相应的水力参数计算模型，为深水钻井设计提供指导。1.2 国内外研究现状国外从20世纪中期就开始对无隔水管钻井技术进行了一系列的研究, 在1969年的时候申请了第一个无隔水管钻井技术专
12、利。在2001年，挪威AGR公司在其钻屑输送系统基础上成功研制出了无隔水管钻井液回收钻井技术，并于03年在里海成功的进行了商业应用。经过多年人们对其深入的探索研究，无隔水管钻井技术目前已经发展成为了一种较为成熟的深水钻井技术。已经从最初的浅水RMR技术发展到了深水、超深水RMR技术。至今，RMR技术己经在世界范围内钻探100多口油井，成功解决了传统隔水管钻井技术遇到的难题，获得较好的经济和环境效益。在20世纪60年代，Mint-on提出了喷射下套管技术，该技术的原理是采用管柱内安装井下动力钻具，利用管串的自身重力和钻井液喷射力边钻进边下导管。为了在深水环境中达到钻井液循环要求，业界提出了钻井液
13、多级举升技术，而该项技术又涉及到了许多的参数计算，MRL选型以及其参数的优化，井筒循环压耗的分析等。该技术于08年9月份在南中国海水深1419 m海域处成功进行了RMR技术的现场试验，试验证明了其在深水钻井中的可行性，以及在南中国海钻井的优点，例如安全钻探浅层风险地层、克服泥浆录井限制、延伸表层套管设置深度等。目前中海油在渤海和南海勘探井中已经成功应用了套管钻井技术，但还没有广泛应用在深水中。在最近的二十年内，已经有近100口深水井应用了无隔水管套管钻井技术，水深范围3503050m，井深范围344611017m。1.3 无隔水管钻井技术的优势相对于传统海洋钻井技术来说,无隔水管钻井液回收技术
14、不仅拥有自身的特点，另一方面还可以解决隔水管在深水作业所带来的一系列困扰，并且能够解决深水作业中的诸多挑战。由于摒弃了隔水管，就不再需要足够大的平台来容纳其管线等一些设备，如此一来，大大节约了钻井成本，钻井速度也会得到显著提升，且增加了安全系数，对环境所产生的影响也将得到显著下降。RMR技术减少了套管数量,在很大程度上井身机构得到了优化。通过实践证明，,理想状况下,RMR技术不仅可以钻探浅层井眼，深水，甚至超深水其都可以达到。随着对于无隔水管钻井相关技术的一步步深入研究，目前RMR技术的已经较为完善，并且得到的许多应用。,同时,随着海洋深水钻井的蓬勃发展，由于其具有许多明显的技术优势，并且该技术已经愈发成熟,RMR技术必将在世界范围内得到更加广泛的应用。2 无隔水管钻井液回收技术2.1 RMR技术原理及优点总的来说RMR技术就是在钻井过程中放弃了使用传统的隔水管，在该技术中，钻杆是直接暴露在海水中的，井眼和海水之间的密封是通过海底井口的吸入模块来实现的，它实
