深水钻井导管喷射下入深度确定方法

通过分析深水钻井导管的受力特征,在土力学和桩基理论的基础上,重点考虑时间效应对承载力的影响,提出一种通用的深水钻井导管喷射下入深度确定方法。利用该方法可以合理地确定导管下入深度,减少设计的盲目性并节省钻井成本。结果表明：大直径导管的承载能力较大,所需下入深度较小;随着恢复时间的增加,导管承载力逐渐增强,所需下入深度可以相应减小,但是过长的时间间隔将增加钻井成本,要根据实际情况权衡确定;承载力增长系数的选取对设计结果有较大影响,应根据区域试验数据合理选取。     

冀东浅海探区隔水导管入泥深度研究

隔水导管是海洋钻井关键部分,确定合理的下入深度对于安全钻完井作业具有非常重要的意义。冀东浅海探区导管的入泥深度通常是根据经验确定,一般为泥面以下50m,存在一定的盲目性。本文根据隔水导管轴向受力分析,建立了隔水导管极限承载力计算模型,并利用VB语言编写程序根据地层性质计算隔水导管的最小入泥深度。同时为了验证计算结果的可靠性,对隔水导管贯入地层过程进行了室内模拟实验。实验表明：极限承载力计算值和实验值偏差在10%以内,说明建立的计算模型可靠性高,可用于冀东浅海探区单井隔水导管的最小入泥深度设计。     

深水钻井防喷器系统失效定量风险分析

为了准确客观的评价深水防喷器系统的失效风险,建立基于改进屏障和可操作性分析方法的风险评价模型。首先应用安全屏障框图识别深水防喷器系统的安全屏障,从人员、设备和技术三个角度建立了包含15个因素的评价指标体系和深水防喷器系统失效分析模型;然后根据文献公开数据,分别计算了深水钻井井涌和防喷器系统失效的平均概率;同时利用齐次泊松过程参数模型代替屏障和可操作性分析方法中确定事件发生概率的专家赋值法,提高了结果的客观性;最后对Block47-1井的防喷器系统可靠性进行了评价,并对影响因素进行了敏感性分析。结果表明:Block47-1井的深水防喷器系统失效风险符合事故调查报告中的风险状况;安全密度窗口[1]对深水防喷器系统可靠性影响最大,在实际工作中应该特别防范窄密度窗口带来的影响;验证了所建模型的科学性,可为深水钻井作业风险评价提供参考。     

深水钻井井身结构设计参数的选取

深水钻井具有自然灾害多、安全作业窗口窄、完井井眼大的特点。在实际工程设计中面临着套管下入层次多、可选尺寸少等问题,增加了深水井身结构设计的难度;因此在实际工程中特别需要更科学的井身结构设计方法。鉴于目前海洋钻井手册井身结构设计采用的设计参数是陆地钻井的经验值,缺乏对深水作业特点的考虑,因此十分有必要研究这些参数对于深水的适用性,以避免因设计不合理而造成的井下事故。在充分考虑深水钻井特点的基础上,给出了深水油气井井身结构设计参数的选取办法及推荐值;与传统的井身结构设计方法相比,深水井身结构设计还要考虑深水作业过程中隔水管解脱的工况,以及当量循环密度、井涌余量等参数的影响。研究对陆地及浅海钻井井身结构设计也具有一定的借鉴作用。     

压力不确定条件下套管层次及下深确定方法

对压力信息具有不确定性的井,利用概率分析方法确定地层压力预测模型中参数的概率分布状态,通过直接理论计算或蒙特卡洛方法得出含有可信度的地层压力剖面;利用压力约束准则得出具有町信度的安全钻井液密度窗口,提出依据含有可信度压力剖面的自上而下和自下而上的井身结构设计方法.该方法避免了传统设计方法对关井井涌和压差卡钻深度进行试算和验证的过程,可得出连续的套管层次及下深范围,实例井的实际下深均在设计范围内,预测效果较好.     

基于欧式贴近度的钻井井控风险定量评价方法研究

加强钻井井控风险评价是安全钻井的重要工作之一,而井控风险定量评价又是井控事故预防和消减的基础。针对钻井井控风险的特点,建立全面合理的钻井井控风险评价指标体系。在模糊物元分析的基础上,结合欧氏贴近度的概念,提出了基于欧氏贴近度的钻井井控风险评价模型,该模型采用定性与定量相结合的层次分析法确定各评价指标的权重。应用该模型对实例井数据计算分析,确定了其风险等级,所得结果与现场基本一致。研究表明该井控风险评价模型合理、可行,可以用于现场对单井进行钻井井控风险评价。     

深水钻井井筒水合物生成风险评估研究进展

国内外对于水合物在集输与采油过程中水合物生成堵塞研究较多,但深水钻井工况下水合物生成堵塞研究很少,水合物生成堵塞风险综合评估仍有待进一步研究。深水钻井过程中水合物易造成井筒堵塞,并诱发系列的井下事故风险,本文针对在深水钻井过程中在井筒低温高压条件下水合物在钻进、起下钻、压井等工况中的水合物生成堵塞风险评估开展理论与实验方面的调研。通过系统介绍天然气水合物的生成风险类型,水合物的生成风险评估环境分为钻遇含天然气地层井筒和在正常深水钻井井筒两种情况。当前深水钻井水合物生成风险预测模型：①基于V-P模型推导、②基于络合溶解理论、③基于智能算法等;水合物生成风险实验评估主要包括基于光学检测、基于超声检测、基于电学检测、基于CT技术、基于核磁共振成像技术等。水合物生成风险定量评估方法主要基于过冷度和无量纲施工参数。综合分析发现深水钻井过程中现有的水合物生成风险预测模型存在计算复杂,无法很好的深水钻井工况契合;而水合物生成风险实验评估都存在无法很好的模拟还原深水钻井循环,起下钻,关压井等复杂工况下生成堵塞风险。结合琼东南深水气田群开发钻完井关键技术研究子课题深水钻井多边界条件下水合物生成风险评估与处理方法研究项目对来深水钻井天然气水合物生成风险的研究重点进行了展望。     

基于三角模糊数的钻井井控风险定量评价研究

加强钻井井控风险评价是有效降低井喷事故发生率、减少事故损失的基础工作。为了解决钻井井控风险评价中模糊的不确定的变量难以量化、不能准确量化的难题,将三角模糊数运用到井控风险评价中。针对钻井井控风险的特点,结合现场数据提出了11个关键的钻井井控风险诱因,归纳、分类建立了层次指标体系。结合三角模糊数的理论建立了基于三角模糊数的钻井井控风险定量评价模型。以罗家16H井为例,提取评价所需要的诱因参数,运用该模型进行计算分析,结果表明该井的综合风险值为0.624,属于高度风险值范围,故确定为高度风险等级,该风险等级评价结果与罗家16H井实际情况基本相符。研究表明该井控风险定量评价模型具有一定的准确性和实用性,可以用于现场对单井进行钻井井控风险评价。     

深水结构导管喷射钻井技术研究

结构导管喷射下入技术是深水表层钻井的常用方法,针对导管喷射下入技术要求和深水海床地质环境特点,对结构导管入泥深度理论计算方法和新区探井经验确定方法进行了分析,对喷射钻具组合和钻头伸出导管鞋长度进行了分析.针对深水表层喷射可能会出现的导管下沉事故的情况,分别在前期设计阶段和作业阶段进行了预防措施和现场技术处理方法研究.     

水下打桩法下入深水表层导管吊装强度分析

随着我国深水域油气田迈入大规模开发阶段,水下打桩法下入深水表层导管将广泛应用。该方法能够提高安装作业的时效,进一步降低作业费用,缩短钻井周期,优势明显。海上吊装表层导管作为水下打桩施工的第一步,关系着整个工程的成败。从表层导管吊装工艺出发,分析了吊装过程中的风险,阐述了API规范对于海洋管桩强度的要求,通过建立有限元模型,求解吊装过程中不同倾斜角度下表层导管的受力状况并进行强度校核,结果显示采用X52钢的表层导管在吊装过程中满足要求,为海上吊装安全施工提供了理论依据。     

按沉陷深度控制的深海沉积物承载力分析方法

采运设备沉陷深度和深海沉积物承载能力是大洋资源采运设备设计的重要依据.首先从研究深海沉积物物理力学性质特点及其沉陷与承载机理入手,针对深海沉积物抗剪强度随深度变化的特征,利用极限平衡理论建立了采运设备沉陷深度分析模型;其次,考虑到深海沉积物承载能力与采运设备沉陷深度的相关性,在采运设备沉陷深度分析模型研究基础上,采用按...     

变截面桩水平承载规律研究

基于变截面桩水平承载计算理论,考虑不同异化深度、有效截面面积等因素,对变截面空心方桩、变截面管桩和变截面加翼管桩这3种类型变截面桩在淤泥质土中的承载性状进行了规律性研究,结果表明:变截面桩桩顶位移均随异化深度的增大而非线性减小,减小速率先增大后趋缓;桩身最大弯矩随异化深度的增大均呈先减小后增大的趋势,当异化深度为(3~4)d时桩身最大弯矩值最小;变截面桩的水平承载力均随异化深度增大而非线性增大,异化深度小于7d时变截面加翼管桩的承载力较其他2种变截面桩有明显优势,异化深度大于7d后则开始情况相反;异化深度相同时,变截面空心方桩承载力较变截面管桩有优势。综合考虑承载力及桩身弯矩随异化深度的变化后,建议变截面桩异化深度(3~4)d为宜。     

地面堆载对高后果区埋地管道承载能力的影响

为了分析地面堆载对高后果区埋地管道承载能力的影响,采用ANSYS workbench有限元软件建立了堆载-土壤-管道应力状态分析三维模型,采用堆载体直接加载在地基土壤上,分析管道在堆载下的承载能力响应,采用理论计算验证了模型的可行性,分别探讨了堆载高度、管道埋深、堆载距离、管径、壁厚和土壤泊松比因素对管道承载能力的影响。结果表明,堆载下管道应力最大出现在堆载下方,并且向管道两边递减,堆载范围内的承载能力明显减弱。堆载高度和堆载距离对管道承载能力的影响最大,堆载距离的微小改变可以明显提高管道的承载能力,堆载高度的增加同时又导致管道承载能力减弱,通过堆载高度和堆载距离的变化规律可以用来判断,在管道极限承载能力范围内,不同堆载位置下的极限堆载高度。在一定堆载高度下,管道存在一个临界埋深,此时管道承载能力最大。管径、壁厚和土壤性质对管道承载能力有影响但较小。通过本文的研究可以为判断高后果区埋地管道占压下安全状态提供指导。     

条形基础下砂黏土双层地基极限承载力预测模型的不确定性分析

实际工程中常见砂—黏土双层地基,在这种分层地基的极限承载力问题上传统的太沙基承载力公式不再适用.工程中常用的条形基础下,砂—黏土双层地基极限承载力半经验计算方法可能会提供不可靠的预测.文中采用一种基于极限分析上限解的方法——不连续布局优化(DLO)对砂—黏土双层地基的极限承载力进行了计算.在传统地基承载力公式的基础上引入了承载力折减系数,给出了不同工况下该系数的设计图表.基于DLO的计算结果,提出了一个可适用于取值范围广泛的几何和土体强度参数的多项式回归公式.基于文献中条形基础下,砂—黏土双层地基极限承载力计算结果对所提出的简化公式进行了验证和不确定性分析.     

翼板桩水平承载规律计算研究

基于规范方法和实测数据对比分析了两种已有异形桩水平承载理论计算方法的适用性,在此基础上考虑异化深度、翼径比等因素对带翼管桩水平承载性状进行了规律性影响研究。结果表明:同等条件下,桩顶位移随异化深度和翼径比的增大均呈非线性减小,减小速率逐渐趋缓;桩身最大弯矩也随翼径比的增大而减小;但随异化深度的增大则呈先增大后减小的趋势。当异化深度为2d~3d时桩身最大弯矩值最小;翼板桩的水平承载力随异化深度增大而非线性增大,异化深度在0~3d之间时增大幅度最为明显;翼板面积保持不变,桩身刚度相对较小时,建议采用方形翼板;桩身刚度较大时可以考虑使用矩形翼板。     

砂土中螺旋桩在斜拉荷载作用下的承载性能

为研究斜拉荷载倾斜角度和叶片埋深对螺旋桩极限承载力的影响,基于ABAQUS软件构建了砂土中螺旋桩的有限元模型,通过螺旋桩水平承载机理砂箱试验与竖向拉拔试验数据,对模型的准确性和可行性进行验证。设置4组不同叶片埋深的螺旋桩模型,分别施加不同角度的斜拉荷载,探讨了砂土地基中螺旋桩的承载性能与斜拉角度、叶片埋深的相关性。结果表明:砂土中螺旋桩的极限承载力随着斜拉角度的增大不断减小;当斜拉角度小于30°时,螺旋桩极限承载力与斜拉角度的关系曲线近似呈线性;螺旋桩极限承载力存在一个临界埋深比,当埋深比大于等于4时,承载力不随埋深比的增大而变化。推导了深埋状态下螺旋桩受斜拉荷载作用的极限承载力公式,经验证该公式能较好反映螺旋桩极限承载力随斜拉角度增大而逐渐下降的规律。     

ADCP方向谱估计的倾斜修正算法研究

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)是用来测量不同深度上海水流速的仪器,在测流基础上可以通过速度测点组成阵列反演海洋表面波浪。当ADCP倾斜时,速度测点位置发生偏移,导致方向谱估计出现误差,为提高测量精度,有必要对测点位置进行修正。本文在引入旋转矩阵的基础上给出了当ADCP倾斜时的测点位置修正方法,通过仿真和实测数据分析表明,当ADCP倾斜时,方向谱估计误差不仅和俯仰角横滚角有关,同时与ADCP安放深度有关。该倾斜修正算法,同时考虑姿态角和安放深度,提高了ADCP倾斜状态下的方向谱估计精度。     

深井和超深井钻井井身结构设计方法

根据深井钻井的特点以及钻井施工对井身结构设计的特殊要求 ,在传统井身结构设计方法的基础上 ,提出了井身结构设计的自下而上和自上而下二步设计法 ,并建立了相应的井身结构设计数学模型。自下而上设计法可用于计算每层套管的最浅下入深度 ,自上而下设计法可用于计算每层套管的最深下入深度。二者相结合使井身结构设计方法更趋合理     

拖曳锚在浮式风机中的设计计算方法

海上浮式风电具有广阔的发展前景,而高昂的建造成本是阻碍其发展的关键因素。拖曳锚因其制造和安装成本低廉成为浮式风电锚固基础的一种选择。本文以黏土场地为背景,通过采用经验图表法,理论计算方法以及有限元方法对黏土场地拖曳锚的贯入深度以及承载力进行了计算。结果表明厂家提供的经验方法的计算精度较低,适用于拖曳锚的初始选型;理论计算方法对土体计算参数敏感;有限元分析显示,拖曳锚的埋深是控制拖曳锚承载力的关键因素,根据上述计算结果提出了浮式风机拖曳锚设计计算的流程。计算结果显示,在进行拖曳锚设计计算时需要根据流程并谨慎选择计算参数,以保证工程的安全可靠。     

钢管-水泥土组合桩的抗拔性能

针对传统抗拔桩承载能力的局限性,根据劲性搅拌桩施工及荷载传递特点,提出钢管-水泥土组合抗拔桩形式,并借助ANSYS数值模拟软件,分析钢管直径及壁厚对组合桩承载能力及破坏模式的影响。结果表明:钢管直径对组合桩的抗拔性能影响显著。钢管直径小于0.4 m时组合桩的承载力增幅很大,达到0.4 m时承载力接近极限值;钢管直径为0.3~0.4 m时组合桩破坏模式较合理。钢管壁厚对组合桩的抗拔性能影响较小。壁厚为10 mm时组合桩的极限承载力增幅较大,钢管壁厚宜取10 mm。钢管壁厚不影响组合桩的破坏模式,破坏均发生在钢管与外桩界面。该研究为改善水泥土搅拌桩的抗拔性能提供了参考。