浮式海洋钻井钻柱对大钩位移的响应分析

海洋钻井平台的升沉运动对钻柱、钻压以及钻井操作具有较大影响.建立海洋浮式钻井平台钻柱系统动力学模型,利用级数法和机械振动理论求解得到钻柱系统运动响应,推导得出大钩位移量与钻压变化量的数学公式,通过Matlab计算得到给定钻柱长度下大钩的允许位移.分析计算结果为浮式钻井平台升沉补偿装置的开发提供设计依据,可以作为升沉补偿...     

机械驱动式天车升沉补偿装置研究

浮式钻井平台在深水作业过程中,液压驱动式天车升沉补偿装置由于技术成熟而得到广泛应用。针对液压驱动系统存在反应滞后性较大,补偿精度不高的缺点,提出了一种以主动齿轮-从动齿轮-直齿条轨道作为天车补偿驱动传递机构,以驱动电机作为补偿动力来源的机械驱动式天车升沉补偿装置,以提高天车升沉补偿的精度和效率。在对补偿装置机械驱动工作原理分析基础上,提出机械驱动式天车补偿装置的具体结构形式,并对主动齿轮与从动齿轮在传动过程中的受力情况进行分析,得到两齿轮在升沉补偿运动过程中的载荷分布。采用动力学分析方法对从动齿轮和直齿条轨道的传动过程进行分析,建立齿轮-齿条啮合过程动力振动分析模型,得到该过程的力矩平衡方程。采用该机械驱动结构会对直齿条轨道产生一定的振动激励。     

海洋钻井绳索作业时升沉补偿问题的研究

随着海底石油勘探与开发事业的迅速发展,海洋钻井提出了许多新的问题,其中深水浮式钻井船或半潜式钻井平台随海浪的升沉运动就是海洋钻井设备需要解决的特殊问题之一。本文将着重探讨测井、射孔等绳索作业时对随海浪的升沉运动的补偿问题。 问题提出 浮式钻井船及半潜式钻井平台在海浪作用下将产生上下升沉运动,并引起大钩的振动。     

浮式钻井平台钻柱升沉补偿系统研究

在前人研究基础上提出一种半主动浮式钻井平台钻柱升沉补偿方案,将被动补偿能耗低和主动补偿精度高的特点有机结合在一起。建立系统数学模型,在仿真基础上,设计并搭建升沉补偿试验台,进行被动、主动和半主动的升沉补偿试验。结果表明,基于蓄能器的半主动升沉补偿系统收敛速度快,性能稳定,补偿效果较好,可以补偿平台97%的升沉运动。     

海洋钻井船升沉补偿装置工作理论的初步研究

海底石油的勘探与开发事业近年来世界上发展很快,我国的海洋石油地质、勘探、开发事业也在迅速发展。海洋钻井工作中提出了许多新的问题,其中浮式钻井船与半潜式钻井平台随海浪的升沉运动问题就是海洋钻井设备需要解决的特殊问题之一。 问题提出 浮式钻井船及半潜式钻井平台在波浪作用下将产生上下升沉运动,这种周期性升沉运动将引起井架及大钓上悬吊着的钻杆柱或套管柱以及其它下井器具产生周期性上下往复运动,     

深海海况下钻井船钻柱升沉补偿效率分析

为了合理设计钻柱升沉补偿装置结构,分析了其补偿效率。根据升沉补偿装置物理模型和牛顿第二定律,建立了升沉补偿装置顶驱、大钩和钻柱的三自由度运动数学模型。采用Runge-Kutta算法求解运动模型,获得了设计海况下钻头升沉运动规律。并与1/10升沉补偿装置模型实验结果比对,数值模拟与实验波形吻合。分析了深海海况下,井深、海底刚度以及波浪频率对升沉补偿装置有效补偿窗口的影响。结果表明,深海海况对钻井船升沉补偿效率影响较大。其中:随波浪频率增加,钻柱升沉补偿装置补偿效率由高变低,相当于低频滤波器;不规则波情况下,补偿效率有所降低;井深增加,补偿效率降低;而随海底面刚度增加时,位移补偿效率提高。     

海洋钻井天车升沉补偿关键结构参数设计

为研究海洋浮式钻井天车升沉补偿装置的关键结构参数,根据天车升沉补偿装置的工作原理建立了系统的数学模型,并进行动力学数值模拟,从系统动态特性和能耗角度设计了补偿缸固定铰接点安装位置、补偿缸缸径等重要参数,分析了气瓶体积和固定铰接点位置对系统性能的影响规律.结果表明:从系统动态性能与能耗角度分析,平衡位置时补偿缸倾斜18°效果最佳;增加气瓶体积及补偿缸初始长度可提高系统动态性能与节能效果,但受平台安装空间和成本的制约,综合考虑确定气瓶体积为20.5 m~3,平衡位置补偿缸长度为13.2 m.     

海洋钻井天车升沉补偿系统不同摇摆装置性能分析

天车升沉补偿系统广泛应用于浮式海洋钻井平台,不同的摇摆装置设计方案对摇摆臂受力变化、钢丝绳运动规律及升沉补偿效果均有重要影响。针对3套典型的天车升沉补偿系统摇摆装置方案建立数学模型并进行数值计算,基于线性加权和法建立各影响因素的权重表和综合评价标准,并对3套方案进行评价。结果表明,钢丝绳内绕式方案Ⅰ和方案Ⅱ中摇摆臂须承受变化幅度较大的交变载荷,易疲劳受损;且钢丝绳直弯交变长度较大,窜绳现象明显,给系统控制精度带来较大影响;钢丝绳外绕式方案Ⅲ具有摇摆臂受力平稳、钢丝绳直弯交变长度小、无窜绳现象等特点;基于线性加权和法评定方案Ⅲ为优秀,方案Ⅱ为良好,方案Ⅰ为中等。     

二级深拖系统的瞬态仿真及升沉补偿

采用集中质量法建立缆绳动力学模型,在给出边界条件和初始条件后,利用龙格 库塔算法对二阶偏微分方程组进行数值分析,并对缆绳运动进行仿真.结果表明：系统动态稳定存在,二级拖体升沉补偿效果良好.
     

半主动式恒钻压波浪补偿系统的研究

为了提升海上钻井平台在恶劣环境变化下工作的适应性,设计了负载敏感技术与压力补偿技术相结合的半主动式恒钻压波浪补偿系统,使输出压力与流量自动适应于负载需求。在该系统中,采用气液蓄能器与双作用主动缸相互作用来抵消波浪升沉位移的变化。建立了半主动式波浪补偿系统数学模型,利用MATLAB/Simulink软件进行了仿真分析。仿真结果表明:与主动式及被动式补偿系统相比较,本系统动态响应快,控制精度高,振动幅度大大降低,节能效果明显增强,有利于海上钻井升沉补偿的推广和改进。     

深水钻井补偿绞车的节能机理及解耦控制方案研究

为解决深水钻井电动补偿绞车能耗过高、钢丝绳磨损严重及运动耦合的技术问题,针对不同钻井作业过程,分析电动补偿绞车的节能潜力,提出一套基于能量回收的新型液压驱动方案,可以对不同钻井作业过程中的负载重力势能及绞车回转系统的惯性动能进行回收与再利用;分析电动补偿绞车的运动耦合机理,进而提出多套软硬件解耦控制方案,可以实现升沉补偿运动与自动送钻运动的解耦控制。设计绞车补偿系统的关键结构参数,研制一套原理样机及其试验系统,并针对不同海况与工况进行仿真与试验研究。结果表明:新型液压驱动方案相对于电驱动方案具有明显的节能效果;绞车的大滚筒结构提高了钢丝绳的使用寿命;基于差动行星传动与基于双绞车驱动的两种硬件解耦方案控制效果良好,满足海洋浮式钻井的性能要求。     

合浦盆地川江断块成藏条件与有利勘探方向

合浦盆地乐2X 井钻遇地层均以灰白色、杂色及紫红色粗碎屑岩为主,暗色泥岩厚度较薄,仅始新统酒席坑组
上段较厚,但埋藏过浅,处于未成熟阶段。乐2X 井所在的川江断块圈闭基本落实,但是该圈闭基本不具备烃源条件,
又远离烃源的有效供给系统,导致该断块圈闭成为了“无源之水”、“无本之木”的空圈闭是钻探失利的主要原因。因
此,深入分析研究低熟烃源岩分布及烃源供给系统,在有效烃源供给系统内,综合预测与圈定有利的低熟油气及生物
气运聚富集区带,应是该盆地油气勘探攻关的关键所在。     

库车东地区前中生界不整合及其油气地质意义

前中生界不整合是库车东地区一个非常重要的不整合面,是海西晚期运动的直接产物。通过三维地震解释结
合钻井和区域地质资料,分析了前中生界不整合的不整合类型、平面分布规律及其对油气藏的控制作用。研究表明,
前中生界不整合主要发育平行不整合、异常不整合、削截不整合和超覆不整合。平行不整合分布在阿克库勒凸起,雅
克拉断凸东段分布异常不整合,削截不整合与超覆不整合分布在库车拗陷。与不整合相关的圈闭类型有两种,不整合
面之上的地层超覆圈闭和不整合面之下的古潜山圈闭。前中生界不整合是油气侧向运移的有利通道,油气沿不整合
由拗陷中心向南运移,进入与不整合有关的圈闭后聚集成藏。     

基于模糊逻辑系统的采矿船升沉补偿控制方法研究

在对海洋资源进行开采的过程中,采矿船是必不可少的一种海工装备,当采矿船在海上作业时,由于海浪的涌动会使采矿船作升沉运动,从而严重影响水下作业的采矿系统。为了减少升沉运动产生的影响,因此需要对采矿船进行升沉补偿,提出了一种基于液压缸的主被动一体式复合型升沉补偿系统。同时为了进一步减少升沉干扰下的补偿误差以提高控制精度,提出了一种基于Mamdani型的模糊比例积分微分(proportion integral derivative, PID)控制策略。首先对升沉补偿的原理进行介绍,随后基于莫尔经验公式推导出在不同海况下采矿船的升沉幅值的数值曲线,并建立所提升沉补偿系统的数学模型和传递函数,最后用所提的模糊控制算法对升沉补偿系统进行控制。分别在规则海浪波和不规则海浪波下对系统进行仿真,并把模糊PID控制策略的效果和传统PID控制策略的效果进行比较。结果表明：在两种海浪波下,模糊控制策略的精度要优于传统PID控制策略的精度,可证明模糊控制算法有着明显的优势。     

高含水期不同开采制度下产液量变化规律研究

为了进一步掌握油田在进入高含水阶段后的生产过程中产液量的变化特征,研究了不同开采制度下产液量
的变化规律。基于研究区块近几年的实际产油量与满足该区块的水驱特征曲线,根据油田实际生产需要,通过理论推
导,得出了高含水期定产液量下产油量的变化规律、定产油量下产液量的变化规律及产油量以不同速度递减时产液量
的变化规律,实现了产液量变化规律的定量化。以实际油田的某一生产区块为例,利用满足该区块的水驱特征曲线及
实际产量,得到了不同开采制度下产液量的变化规律。研究结果表明,搞清产油量递减时产液量的变化特征,便于油
田决策者制定切实可行的开采制度。同时,该方法也能推广到其他的高含水区块,具有非常广阔的应用前景。     

排砂管线弯接头的冲蚀机理研究

排砂管线是气体钻井中不可缺少的地面设备之一,在高压高产气井的钻井中存在安全隐患,常规情况下通常
被人们忽略。排砂管线失效主要由高速气流中的固体颗粒冲蚀破坏,通常发生在弯接头部分。针对排砂管线弯接头
的冲蚀失效情况,开展冲蚀破坏机理的理论研究和数学模型研究,对弯接头的冲蚀攻角、冲蚀函数、冲蚀颗粒形状系数
以及固体颗粒的受力状况进行探讨。建立排砂管线弯接头的CFD 有限元模型,可以任意改变弯接头的角度,定量地
模拟不同工况下含有固相颗粒的多相流对弯接头的冲蚀速率和冲蚀机理,对排砂管线在气体极限流量100×104 m3/d
和50×104 m3/d 的工况下,对不同含砂量进行一系列的CFD 仿真模拟,得出冲蚀速率随弯接头角度变化定量的关系曲
线,为弯接头的结构优化设计提供理论依据。     

沙特高温高压低渗凝析气井全过程欠平衡设计与应用

 沙特B区块属于高温高压低渗凝析气田,储层为致密砂岩地层,在前期的勘探作业中,钻井中显示良好而测试时产量不高,室内实验表明油锁和水锁是引起储层伤害的主要原因.为了解决这个问题,本文采用一种新型全过程欠平衡设计方法,在设计时充分考虑了井控安全、油锁、水锁、井壁稳定对井底负压值的影响、在水力参数计算过程中高温高压对钻井液密度和黏度的影响;在施工过程中考虑了在钻进、接立柱、取心、起下钻等整个作业过程中保持井底负压所需要的设备和工艺.通过现场M-0001井试验表明,该方法能有效释放油气井产能,避免储层伤害,测试后显示该井表皮系数为-3.44,钻井过程中储层没有污染.     

基于贝叶斯网络的钻井作业现场风险评估

针对高投入、高风险和不确定性的钻井作业现场,展开了安全评价研究。提出了一种基于贝叶斯网络定量评
价钻井作业现场风险、寻找风险源的方法。通过分析历史数据与借助专家经验识别不安全因素,将影响钻井作业现场
安全性的32 个因素分为“人的不安全行为”和“物的不安全状态”,同时构建了钻井作业现场安全性的贝叶斯网络拓
扑结构,并进行了概率推理向前预测和向后诊断,定量评估了钻井作业现场安全性,找出了影响最突出的不安全因素。
将其应用于龙岗气田L 井钻井作业现场,得出人为的不安全行为和物的不安全状态概率分别为0.108 和0.165,整个L
井作业现场不安全概率为0.137,并诊断出过程监控缺陷、安全防护设施缺失、作业导致隐患、井控设备缺陷、生产管
理缺陷不安全因素最突出,与现场实际情况一致。该评价方法为现场安全作业提供较为准确的诊断依据。