海洋钻井井控-管汇、阀门
自升式海洋平台钻井系统选型及配置
第36卷第1期2021年02月中国海洋平台CHINA OFFSHORE PLATFORMVol.36No.1Feb7,2021文章编号：1001-4500(2021)01-0095-06DOI：10.12226/j.issn.1001-4500.2021.01.20200617自升式海洋平台钻井系统选型及配置逢仁德#,李亚东#2易继兵2,郑庆涛2,曾诚2,李建文#(1山东海洋工程装备有限公司，山东青岛266580；2.北方海洋钻井(青岛)有限公司，山东青岛266580)摘要：分析自升式海洋平台钻井系统结构组成及工艺流程"对提升系统、旋转系统、循环系统、井控系统、隔水管张紧系统等的主要技术参数进行分析计算"得出适用于自升式钻井平台的钻井系统选型及配置方案"为其他类型海洋平台钻井系统设计提供借鉴和参考。
关键词：自升式海洋平台；钻井系统；选型配置中图分类号：TE951文献标志码：ASelection and Configuration of Jack-up Offshore Platform Drilling SystemPANG Rende1,LI Yadong12,YI Jibing2,ZHENG Qingtao2,ZENG Cheng2,LI Jianwen1(1.Shandong Offshore Equipment Co.Ltd.,Qingdao266580,Shandong,China；2.NorthernO f shore(Qingdao)Ltd.:Qingdao266580:Shandong:China)Abstract:The structural composition and technological process of the jack-up offshore platform drilling system are analyzed.The main technical parameters of the hoisting system,rotation system,circulation system,well control system,riser tensioning system,etc.are analyzed and calculated,and the selection andconfiguration plan of the drilling system suitable for the jack-up drilling platform is obtained,which providesreferenceforthedesignofothertypesofofshoreplatformdrilingsystems.Key words:jack-up offshore platform；drilling system；selection and configuration0引言自升式海洋平台具有操作灵活、适应水域广(通常适应水深由几十米到上百米不等)、自存能力强等特点，是目前海洋浅水油气开发中应用较为广泛的移动式钻井设施％钻井系统是钻井平台的核心，钻井系统选型和配置的优劣直接决定着钻井平台的核心竞争力。
QHS 海上钻井作业井控规范
2.3 油水井的井控系统额定工作压力不应低于最大地层孔隙压力，气井井控系统的额定工作压力不应低 于最大地层孔隙压力的 1.2 倍，用于探井的井控系统额定工作压力不应低于 70 MPa。 2.4 探井的表层和技术套管固井后，钻入新地层应进行地层漏失压力试验或地层完整性压力试验。 2.5 深井、高温高压井、气井和大位移井的尾管悬挂器结构应具有可回接套管的功能，尾管悬挂器结构 宜带有封隔器。 2.6 封固气层井段的水泥浆应具有防气窜功能。 2.7 在钻柱下端接近钻头位置安装钻具止回阀，高压井还应安装一个投入式止回阀接头。 2.8 应在钻台备有钻杆内防喷器、应急下钻的变扣接头、下油气层套管作业时的循环接头。 2.9 顶驱中心管或方钻杆下方应安装旋塞阀。 2.10 钻具内防喷工具、溢流监测仪器仪表、气体监测仪、钻井液处理及灌注装置、防毒呼吸器的配备 应满足井控要求。 2.11 打开储层前，钻井平台上加重材料的储备量应满足该井段 1.5 倍井筒容积钻井液密度提高至少 0.20 g/cm3 的需要；常压井加重材料储备量不少于 80 t，高压气井加重材料储备量不少于 150 t。 2.12 应评估油气层压力和可能存在的漏喷情况，应在平台储存堵漏材料。 2.13 含有硫化氢的气井，应储备和使用除硫剂以及提高 PH 值的碱性材料。 2.14 在已生产油气田钻井，应了解油气田注水、注气（汽）井分布及注水、注气（汽）情况，分层动 态压力数据。钻开油气层之前，同层生产井应提前 15 日停注、泄压和停产，直到相应层位套管固井候凝 完为止。 2.15 高温高压井现场应配置高温高压钻井液实验仪器。 2.16 深水钻井应进行溢流允许量计算，以 0.12 g/cm3 井涌强度为基础的溢流允许量宜大于 4 m3，否则 应调整井身结构。
海洋钻井平台检查细则
10
査现场和资
料
变压器及室外配电箱安装正确，标识清楚，外表无损 伤。
有一处不合格扣2分
5
査现场
全船照明良好、无损坏现象。
有一处不合格扣2分
5
査现场
六甲板叢设备(50分)
2.吊机
吊机柴油机（或电机）、液压泵、马达及机械传动系 统等工作正常、保养良好。
有一处不合格扣5分
20
査现场
吊机转向、起放及变幅灵活，液压系统无渗漏。
5
査现场
压井管线和防喷管线原则上要保持平直，由于受条件 限制被迫转弯时其角度不小于120度。
达不到要求扣5分
5
査现场
放喷管线出口应在一类危险区以外。
达不到要求扣5分
5
査现场
全套井控设备按规定进行试压合格。
无试压记录扣10分
10
査现场、资 料
压井管汇和节流管汇每个闸门按规定挂牌编号。
未挂牌编号扣10分，挂 牌内容不正确或标识不
液力变矩器添加符合标准变矩器油，油位油质符合标 准。
一项达不到要求扣2分
5
査现场
固井泵、灌注泵、清水泵保养良好、清洁。
有一处不合格扣2分
5
査现场
操作控制盘仪表齐全，指示正确，固定牢靠。
有一处不合格扣2分
5
査现场
设备清洁，保养良好。
达不到要求扣5分
5
查现场
:■・■ *控设备 一垢一
1.井控设 备
按钻井工程设计要求配备防喷器、控制系统和辅助设 施。
一项达不到要求扣2分
4
査现场
锚链、提环、锚无损伤裂纹。
达不到要求扣2分
2
査现场
DSJ300—1海洋钻井平台节流压井管汇设计
用堆 焊不 锈钢 工 艺 ，使设 备具 有抗 Ｈ ， ｓ腐蚀 的能力 ；采 用双 节 流 、双压 井 的冗余 式结 构 ，可 利用
高压 钻 井系统 和 固井 系统 的水 泥 浆进行 压 井作 业 ，完成 部分试 井和 试 油工作 。现 场试 验结 果表 明 ， 该 节流压 井 管汇具 有可 靠 的井控 功能 ，可保 障平 台作 业人 员和设备 的安全 。
（ １ ．宝鸡石 油机械有 限责任公 司 ２ ． 大连 船 舶 重 工 集 团 海 洋 工程 有 限 公 司 ）
摘 要 ：在 充分考 虑 海洋钻 井平 台特 点 、行 业 标 准和 用 户 要 求 的基础 上 ，设 计 了 Ｄ Ｓ Ｊ ３ ０ ０—１海 洋钻 了阀门高度 ，方便 操作 、维修 和 维护 ； 阀门采用 比系统更 高一 级额定 工作 压力 ，为平 台在 不 同海域 、不 同方 位 和 不 同水 深作 业 时系 统升
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｔｈｒ ｏ ｔ ｔ ｌ ｉ ｎｇ Ｋｉ ｌ ｌ Ｍａ ｎ ｉ ｆ ｏ ｌ ｄ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
ＤＳ Ｊ ３ ０ ０— — １ Ｏｆ ｆｓ ｈ ｏ ｒ ｅ Ｄｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ
关键 词 ：Ｄ Ｓ Ｊ ３ ０ ０—１海洋钻 井平 台；节流 压 井管汇 ； 阀ｆ － ｊ ；双 节流 ；双压 井 ；冗余 结构
中图分 类 号 ：Ｔ Ｅ ９ ５ １ 文献标 识码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ４ ５ ７ ８ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ７ ． ０ １ ４
海洋钻井平台压井管汇注乙二醇参数优化
2021年1月第37卷第1期石油工业技术监督Technology Supervision in Petroleum IndustryJan.2021Vol.37No.1海洋钻井平台压井管汇注乙二醇参数优化霍宏博1,2，张启龙2，李金泽2，张磊2，王文21.油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学（四川成都610500）2.中海石油（中国）有限公司天津分公司（天津300459）摘要通过数值模拟，钻井管汇在放喷时具备天然气水合物形成条件，有可能堵塞节流阀，导致严重的事故。
实验研究证明天然气水合物形成的概率会随着注入乙二醇体积分数而变化，以此为依据，绘制乙二醇的注入参数图版，保持在压井过程中管汇中的乙二醇体积分数预防水合物形成。
对乙二醇体积分数对天然气水合物抑制效果进行实验研究，得到天然气井通过节流管汇进行放喷时的乙二醇推荐注入量，以及不同工况的注入参数、注入时机，避免管汇内达到天然气水合物的生产条件，保障井控安全。
关键词火成岩；井壁稳定；破岩机理Optimization of Glycol Injection Parameters of Kill Manifold on Offshore Drilling PlatformHuo Hongbo1,2,Zhang Qilong2,Li Jinze2,Zhang Lei2,Wang Wen21.Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Chengdu University of Technology(Chengdu,Sichuan610500,China)2.Tianjin Branch,CNOOC(China)Co.,Ltd.(Tianjin300459,China)Abstract Numerical simulation shows that the drilling manifold has the formation conditions of natural gas hydrate during blowout, which may block the throttle valve,resulting in loss of well control means and serious accidents.The experimental study shows that the probability of gas hydrate formation will change with the injected glycol concentration.Based on this,the injection parameter chart of ethylene glycol is drawn to keep the glycol concentration in the manifold during well killing to prevent hydrate formation.The experi⁃mental study on the inhibition effect of ethylene glycol concentration on natural gas hydrate was carried out.The recommended injec⁃tion amount of ethylene glycol,injection parameters and injection timing under different working conditions are obtained when the natu⁃ral gas well is blowout through the choke manifold,so as to avoid reaching the production conditions of natural gas hydrate formation in the manifold and ensure the safety of well control.Key words igneous rock;wellbore instability;rock breaking mechanism霍宏博,张启龙,李金泽,等.海洋钻井平台压井管汇注乙二醇参数优化[J].石油工业技术监督,2021,37(1):27-30.Huo Hongbo,Zhang Qilong,Li Jinze,et al.Optimization of glycol injection parameters of kill manifold on offshore drilling platform [J].Technology Supervision in Petroleum Industry,2021,37(1):27-30.0引言天然气水合物在低温、高压状态下生成，也叫可燃冰，它在陆地冻土区与深海区被视为一种新型清洁能源[1-3]，近期中国的成功开发已引起世界石油行业重视，但天然气水合物堵塞节流压井管汇将对钻井安全产生严重的负面影响[4-8]。
海洋石油细则及公司文件要求
《海洋石油安全管理细则》1、国家安全生产监督管理总局海洋石油作业安全办公室（以下简称海油安办）对全国海洋石油安全生产工作实施监督管理；海油安办驻中国海洋石油总公司、中国石油化工集团公司、中国石油天然气集团公司分部（以下统称海油安办有关分部）分别负责中国海洋石油总公司、中国石油化工集团公司、中国石油天然气集团公司的海洋石油安全生产的监督管理。
2、作业设施的备案管理：海洋石油作业设施从事物探、钻（修）井、铺管、起重和生活支持等活动应当向海油安办有关分部备案。
通常情况下，海洋石油作业设施从事物探、钻（修）井、铺管、起重和生活支持等活动期限不超过1年。
确需延期时，作业者或者承包者应当于期满前15日向海油安办有关分部提出延期申请，延期时间不得超过3个月。
3、作业设施有下列情形之一的，作业者或者承包者应当及时向海油安办有关分部报告：（一）改动井控系统的；（二）更换或者拆卸火灾及可燃和有毒有害气体探测与报警系统、消防和救生设备等主要安全设施的；（三）变更作业合同、作业者或者作业海区的；（四）改变应急预案有关内容的；（五）中断作业10日以上或者终止作业的；（六）其他对作业安全生产有重大影响的。
4、按照设施不同区域的危险性，划分三个等级的危险区：（一）0类危险区，是指在正常操作条件下，连续出现达到引燃或者爆炸浓度的可燃性气体或者蒸气的区域；（二）1类危险区，是指在正常操作条件下，断续地或者周期性地出现达到引燃或者爆炸浓度的可燃性气体或者蒸气的区域；（三）2类危险区，是指在正常操作条件下，不可能出现达到引燃或者爆炸浓度的可燃性气体或者蒸气；但在不正常操作条件下，有可能出现达到引燃或者爆炸浓度的可燃性气体或者蒸气的区域。
对于海上设施通往危险区的通道口、门或者舱口，应当在其外部标注清晰可见的中英文“危险区域”、“禁止烟火”和“禁带火种”等标志。
5、设施的作业者或者承包者应当建立动火、电工作业、受限空间作业、高空作业和舷（岛）外作业等审批制度。
现行海洋钻井井控标准对比分析与修订建议
现行海洋钻井井控标准对比分析与修订建议曾胡勇 刘 明 刘智欣 韩玉龙 曾 勇（中海石油（中国）有限公司湛江分公司）摘 要：为了加强对海洋钻井井控工作的指导，结合现场实际工作运用，对现行的几项适用于陆地和海洋钻井的井控标准进行对比，对其中存在不完善之处，进行问题分析，并提出了标准修订建议，希望对海洋石油钻井井控装备相关标准的修订提供参考依据。
关键词：海洋钻井，井控标准，对比分析，建议Comparative Analysis and Revision Suggestions of Current Standards on Well Control of Offshore DrillingZENG Hu-yong LIU Ming LIU Zhi-xin HAN Yu-long ZENG Yong（Zhanjiang Branch of CNOOC (China) Ltd.）Abstract: To enhance the instruction on well control of offshore drilling, combined with the onsite practical operation, this paper conducts a comparative analysis of current standards on offshore drilling well control, and proposes revision suggestions, which is expected to provide reference for the revision of well control equipment standard on offshore drilling.Keywords: offshore drilling, standards on well control, comparative analysis, suggestions作者简介：曾胡勇，工程师，目前在中海石油（中国）有限公司湛江分公司从事生产作业安全督查以及井控装备与技术方面研究等相关工作。
海洋石油模块钻机井控系统设计
901 设计目的在钻井作业过程中，井控系统既能够有效控制井涌、井喷等突发情况，又能保护好油、气、水层，顺利完成井下作业施工，保证钻井作业的安全进行；同时，井控系统也是保证钻井作业人员自身安全、钻井设备财产安全、保护海洋环境的重要条件。
2 设计基础井控，顾名思义就是井涌控制和压力控制。
是利用一定的技术手段控制地层孔隙压力，使作用于井筒内的钻井液液柱压力始终大于地层孔隙压力，防止地层孔隙压力过高，造成井喷、井涌等意外情况，保证钻井作业的顺利进行。
井控系统设备需满足地层压力要求。
以南海某平台7000m模块钻机为例，配备一台压井泵，操作压力为69MPa；防喷器，操作压力69MPa；节流压井管汇，操作压力为69MPa；液气分离器，操作压力为常压。
3 井控系统流程及设备选型设计3.1 井控系统流程井控系统流程见图1。
图1 井控系统流程图当井筒内地层压力发生异常，迅速开启压井泵，通过压井管线向井筒内注入压井液，同时，迅速开启节流压井管汇的节流阀快速泄压，保证井筒内的钻井液液柱压力大于地层孔隙压力，防止井涌、井喷等事故发生。
当井底压力稳定后，井底被污染的钻井液通过节流管线被替换出来，被污染的钻井液中的固体泄放至泥浆回流槽，经振动筛等固控设备处理后回收利用；气体经过液气分离器碰撞、沉降分离后，气体放空到天车以上4m，液体返回至振动筛进行筛分处理。
其次，通过节流阀得快速泄压能够起到保护防喷器组的目的。
3.2 主要设备选型设计1）压井泵。
目前，海洋石油模块钻机压井泵一般都选用的是柱塞泵，压井泵出口压力选取原则是要高于最深层地层压力。
根据《SY /T 6918—2012 石油天然气行业钻井和修井设备 钻井泵》规定：压井泵出口压力分为5个级别：20.7 MPa、27.6 MPa、34.5 MPa、51.7 MPa、69 MPa。
由于本文介绍的模块钻机所在油田地层压力最高为55Mpa，故选择压井泵的出口压力为69 MPa。
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API标准有关使用节流管汇的规定
节流管汇主要由节流阀、闸阀、管线、管子配件、 压力表等组成。 1、设计节流管汇时应考虑的因素有：所预期的地层压力 和井口压力，所采用的井控方法，所排放的流体（泥浆 、油、气、水）的流量及其对管汇的磨损性、腐蚀性， 以及节流管汇的工作条件等。 2、工作压力在3000磅/英寸2或3000磅/英寸2以上的节流 管汇各部件之间的连接方式，应采用法兰连接、焊接、 或卡箍连接。
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对于工作压力在5000磅/英寸2和5000磅/英寸2以上 的装置，还有下述规定：
在防喷器组与节流管汇之间的双连全开阀中，应有 一个闸阀能远程控制。 在每个节流阀之前应装双连闸阀。 至少应装一个远程控制节流阀。若估计该阀要长期 使用，则应该安装第二个远程控制节流阀。
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10、有时，在节流管汇下游，与排放管线一起装有缓冲 罐。但在使用缓冲罐时，也应考虑能进行隔离维修而 不影响对流体的控制。
11、节流管汇所采用材料应具有在低温条件下工作的性 能。其所有部件可采用保暖、排尽液体、或灌注适当 的液体防冻。
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CAMERON液动节流阀
CAMERON手动节流阀
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通 用 式 节 流 管 汇
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●节流管汇---阻流管汇 ●压井管汇---立管管汇
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节流管汇(阻流管汇）
节流管汇装置是控制井涌的可靠而必要的设备。 在油气井钻进中，井筒中的泥浆一旦被地层流体所污 染，就会使泥浆静液柱压力和地层压力之间的平衡关 系遭到破坏，导致溢流或井涌。当需要循环出 被污染 的泥浆，或泵入性能经调整的加重泥浆压井，以便重 建此平衡关系时，在防喷器关闭的条件下，利用节流 管汇中节流阀的启闭控制一定的套压，来维持稳定的 井底压力，避免地层流体的进一步流入，除此之外， 节流管汇还可以用于洗井等作业。
⑶4 、6 号阀门为2 - 1 /1 6 ″1 0 0 0 0 ps i （SHAFFER） ⑷3 、5 、7 、8 、9 、1 0 、1 3 号阀门为3 - 1 /1 6 ″1 0 0 0 0 ps i （SHAFFER） ⑸1 1 号阀门为3 - 1 /1 6 ″1 0 0 0 0 ps i 液控阻流阀( SHAFFER) ⑹1 2 号阀门为3 - 1 /1 6 ″1 0 0 0 0 ps i 手动阻流阀( CAMERON)
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8、必须装设适应钻井液介质工作的压力表，以便能精确 地、及时地监测立管压力和套压，为实施井控技术提 供数据。
9、受井内流体腐蚀的节流管汇所用闸阀应是全开阀，并 使用于高压天然气和钻井液介质作业。工作压力在 3000磅/英寸2和3000磅/英寸2以上的装置，在防喷器组 合与节流管汇之间，推荐安装双连全开闸阀。
8 6
13
5
7
4
20
去
燃
入
烧
海
平
台
9 3
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手动阻流阀
17
反
放
循
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环
接
去
接
口
泥
口
浆
池
说明： ⑴ 1 4 、1 5 、1 6 、1 7 、1 9 、2 0 、2 1 号阀门为3 - 1 /8 ″5 0 0 0 ps i （SHAFFER）
⑵1 8 号阀门为4 - 1 /1 6 ″5 0（0 0SpHs Ai FFER）
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海 上 钻 井 平 台 阻 流 管 汇
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液动阻流阀
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6、所有管线应尽可能笔直，管线拐弯处应避免采用小曲率 半径。管线必须牢牢固定。管线应有足够大的孔径。直接与 防喷器组合连接的管线，应与标准配置图中所标注的一致， 工作压力为2000磅/英寸2的装置，可用工程尺寸为2英寸的 管线，对于大流量、空气钻或天然气钻，则推荐采用工程尺 寸为4英寸的管线。 7、配置控制的排放管线（节流阀管线侧边的旁通管线）之 公称尺寸，应至少与直接和防喷器组合连接的管线之公称尺 寸相等。该管线要求在防喷器关闭时，在维持最小回压的情 况下，进行井内循环。同时，能在防喷器关闭时，大量排放 井内流体以降低套压。
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3、节流管汇所有部件之工作压力应与所用防喷器组合 的工作压力相等。
4、节流管汇应安装在操作人员容易接近的位置，使操 作或维修方便，安装时必须试压，其密封试验压力应 等于额定工作压力。
5、节流管汇要备有交替使用的线路，以便被腐蚀、堵 塞或发生故障的部件能隔离维修和更换，而不妨碍对 流体的控制。
注：4、6、14、15、16、17、19号阀门为B5购置阀门，其余为B5原阀门（已大修）。
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2004. 07. 07
B5
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B12
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