新型深水钻井隔水管技术进展及在我国南海应用的建议
第十一章 海上隔水管
第十一章海上隔水管第一节海上隔水管简介海上隔水管是从海上钻井平台下到海底浅层的套管，是在钻井作业时隔绝海水、循环泥浆的安全通道，上接导流器，下连防喷器，是一组重要的水下钻井装备。
在海上石油的勘探中，钻井隔水管是整个钻井系统中重要而又薄弱的环节，是影响海上钻井安全的重要因素。
因此隔水管的稳定性对于整个石油的勘探、开采起着重要的作用。
（一）海上隔水管系统主要功能如下：a．隔开海水，提供井口与钻井船之间的液体传输的通道：1）正常钻井条件下，在隔水管环空内。
2）当BOP组正用于井控时，通过节流和压井管线。
b．支撑节流、压井及辅助管线；c．把工具导向井内；d．作为BOP组的送入和回收管体。
（二）海上隔水管特点：•工况多变；•操作频繁；•深水对钻井隔水管的作用效率与安全有重要的影响；•其安全性与钻井过程及钻井参数密切相关。
（三）深水隔水管特点：•结构更为复杂；•隔水管设计时所考虑的主要因素不同；•受力状态更加恶劣和复杂，动态响应更为明显，动态分析时与浅水也有很大的不同；•操作时间长，导致非钻井时间变长，容易出现操作不当导致结构损伤（四）海上隔水管的失效形式：1、隔水管灾难性破坏2、隔水管爆裂3、隔水管塌陷（静水压溃）4、涡激振动导致开口破坏5、隔水管最下部接头处（LMRP上部）断裂6、隔水管磨损第二节海上隔水管系统组成及工作原理（一）隔水管系统的组成（二）海上隔水管系统配套设备1、卡盘（液压连接装置）隔水管液压上紧装置放在转盘上，当提起隔水管和连接隔水时，将隔水管柱和BOP组件坐在盘上，卡盘内径和转盘内径相同。
其主要作用在于夹紧水管，便于快速连接和拆卸隔水管接头。
隔水管万向节隔水管万向节放在转盘和卡盘之间，能够支持卡盘、整个隔水管柱和BOP组件的重量，其作用类似于伸缩接头，可以补充由于海流产生的隔水管偏移，便于隔水管连接。
2、分流器(转喷器）当穿过30英寸套管进行井口钻井时，如有必要，可采用隔水管，使用重泥浆，以提供过平衡。
深水钻井技术进展与展望
基金项目：石油天然气装备教育部重点实验室（西南石油大学）资助项目（编号：２００６ＳＴＳ０２）。
作者简介：张晓东，１９５９年生，教授，博士生导师；１９８２年毕业于原西南石油学院石油矿场机械专业，１９９５年毕业于北京科技大学矿山机械专业，获工学硕士学位；现从事石油钻采设备新技术、现代设计理论与方法的教学及石油钻采工具，特别是井下动力钻具和井下工具的研发工作。
地址：（６１０５００）四川省成都市新都区西南石油大学机电学院。
电话：（０２８）８３０３２７４０。
Ｅ‐ｍａｉｌ：ｚｘｄ１２３４２０＠１２６．ｃｏｍ深水钻井技术进展与展望张晓东 王海娟西南石油大学 张晓东等．深水钻井技术进展与展望．天然气工业，２０１０，３０（９）：４６‐４８． 摘 要 深水钻井指作业水深大于４００ｍ而小于１５００ｍ的海洋钻井作业。
为减少甚至避免深水钻井中由于地层破裂压力低、浅层流体入侵井筒、页岩不稳定性、天然气水合物问题、海底低温等引发的诸多严重钻井事故，总结了能够缓解部分钻井危险的深水钻井技术，例如：喷射下导管技术、动态压井技术、深水钻井液技术、随钻测井与随钻环空压力测量技术等。
针对深水钻井新技术，包括无隔水管套管钻井技术、无隔水管钻井液回收技术、控制压力钻井技术等，分析并总结了各项新技术的应用优势和基本原理，以期为深水油气田勘探开发提供理论依据和现场应用指导。
同时，还可为实现智能钻井提供相关的技术支撑。
关键词 钻井技术 深水油气 套管钻井 破裂压力 孔隙压力 展望 智能钻井 技术支撑 ＤＯＩ：１０．３７８７／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００‐０９７６．２０１０．０９．０１２ 与大陆架和陆上勘探钻井作业相比，深水作业的施工风险高、技术要求高，成本非常昂贵，资金风险也极高；作为回报，深水勘探钻井作业所发现的石油地质储量也相对比较高。
因此，单位储量发现成本并不算高。
深水钻井是指作业水深大于４００ｍ而小于１５００ｍ的海洋钻井作业，常规浅水钻井工艺和钻井装备表现出明显的局限性，已经不再适应深水钻井；面对深水油气勘探开发的困难和危险性，深水钻井新技术不断涌现。
国产深水水下井口发展现状
1 引言海洋水下井口和采油树装备起源于20世纪60年代，随着时间的推移和技术不断积累和完善，形成了水下井口、水下采油树、水下管汇、水下远程控制系统等在内的功能配套的水下生产系统[1-2]。
水下井口是安装在海底的井口装置，是水下生产系统必不可少的组成部分，井井必用，起到连接和支撑防喷器组与套管串、承受和隔离井下压力的作用，是井筒完整性管理重要屏障。
我国在海洋水下井口及采油装备的技术研究方面起步较晚，近年，以宝鸡石油机械有限责任公司（以下简称“宝鸡石油”）、华北荣盛机械制造有限公司、江汉石油钻头股份有限公司（以下简称“江钻机械”）、重庆前卫科技集团有限公司（以下简称“重庆前卫”）、中国海洋石油集团有限公司（包括中国海洋石油集团有限公司、中海油研究总院有限责任公司、中海油能源发展股份有限公司，以下统称“中海油”）为主的多家公司，先后投身海洋装备事业发展，加大了海洋水上、水下装备的研究力度，成立了专门的研究机构，开展水下井口等相关技术研究，为我国海洋装备技术的全面快速发展提供良好的技术支撑[3]。
笔者对现有国产水下井口发展现状进行梳理，在现有国产水下井口研究的基础上，针对国产水下井口的未来发展提出建议，以期为我国深水水下井口的发展及大规模应用提供新思路。
2 国内深水钻井水下井口发展现状国内对深水水下井口的研究起步较晚，近年来积极进行了大量的研究工作，国产的深水水下井口取得了长足的发展与进步，国内多家企业已先后开展深水水下井口样机研发工作，宝鸡石油、江钻机械、中海油、重庆前卫、美钻石油钻采系统（上海）有限公司（以下简称“上海美钻”）、上海霞为石油设备技术服务有限公司（以下简称“上海霞为”）陆续完成深水水下井口的研制、测试工作。
[4]SW18-3/4-10、KSW-10、MDSW-10、DH-10等4款10000psi深水水下井口的成功研制，标志着国内井口厂家解决了国产深水水下井口有无的问题。
SXW-15、KSW-15两款15000psi深水水下井口完成了海试及示范应用，标志着国内井口厂家解决了国产深水水下井口安全应用的问题，也标志着国产深水水下井口登上了历史舞台，将逐渐改变国内水下井口产品及服务完全依赖国外的现状。
海洋钻井隔水导管接头的现状分析及优化设计方向
海洋钻井隔水导管接头的现状分析及优化设计方向【摘要】隔水导管是从海上钻井平台下到海底浅层的导管，其主要功能是隔离海水，形成钻井液循环通道，同时作为海上井口的持力结构。
在钻完井施工过程中，隔水导管的强度及安全性对于海上钻井作业安全至关重要。
通过对海洋钻井隔水管接头的现状分析，并对浅海隔水导管接头优化设计方向提出了展望。
【关键词】海洋钻井隔水导管隔水管接头在渤海石油，隔水导管是勘探作业中必不可少的器材，公司每年均需花费大量资金从国外进口。
隔水导管根据其使用要求及现场作业状况，每根导管长度约为12m左右，使用时利用其导管端的快速接头将每根管子连接起来，并根据钻井区域的水深情况，确定导管连接起来，以达到打探井时隔水和保护钻井导管的目的。
所以，隔水导管的管身及接头的强度要足够承受打桩的冲击力、海水波浪的撞击力，而且又能相互快速拆卸、连接及隔水的作用。
本文通过隔水导管接头的应用现状对比分析，得出隔水管接头的优化设计的方向。
1 常用隔水导管接头及其特点1.1 卡簧式隔水管接头卡簧连接式的快速接头分为内接头和外接头两部分，工作时，内接头插入外接头配合使用，内外接头的配合既要保证接头在使用中能快速灵活连接及脱开，又要能保证密封，承受压力。
因此，必须选择适当的配合尺寸及适合的材料以满足钻井的需要。
为了达到隔水管在海中良好的密封，而且工作中要求密封件耐高温、耐低压、强度高，因此，使用了一道O型圈密封。
由于O型圈结构简单、密封性良好、摩擦力小，沟槽尺寸小、易制造等优点，拟采用丁晴橡胶制造O型密封圈，根据使用工况要求，设计的O型密封圈为非标密封圈，截面直径为14mm。
沟槽尺寸根据规范及公式进行了相应的设计。
卡簧的作用是在自由状态下工作，承受接头对其产生的剪切力，它的强度直接影响到连接的可靠性，所以，卡簧开口尺寸的设计非常重要，要保证开口尺寸恰当，如果开口尺寸太小，造成收缩时端面接触，产生不能将卡簧完全收缩，使接头难以脱开的情况。
深水钻井隔水管-防台风悬挂系统耦合动力响应机理与控制策略
深水钻井隔水管-防台风悬挂系统的耦合动力响应机理是一个相对复杂的过程，但可以通过一些关键要素来理解。
首先，该系统是基于深海油气开发环境条件设计的，特别是针对台风等恶劣海况。
悬挂隔水管可以适应极端海洋环境条件，这是通过在线监测悬挂钻井隔水管水下装备载荷和运动状态来实现的。
这样，可以及时掌握系统的安全状态，从而采取相应的控制措施。
在恶劣环境条件下，隔水管可能会受到强烈的动载荷作用。
为了降低这种动态载荷，提高隔水管在台风等极端工况下的安全性，研制团队创新性地设计了一套主动节流动载控制液压系统。
这种系统可以有效控制隔水管的动态响应，降低其受到的应力，从而防止可能的损坏。
深水钻井隔水管-防台风悬挂系统的控制策略主要依赖于实时监测和主动控制。
通过实时监测，可以及时了解隔水管的运动状态和载荷情况，这是制定有效控制策略的基础。
主动控制则通过调节液压系统的参数，实现对隔水管动态响应的精确控制。
这种控制策略不仅可以提高隔水管的安全性，还可以优化整个钻井作业的效率。
此外，该系统装备可大大提高深海浮式钻井平台及隔水管系统对台风等恶劣海况的应对能力。
它能够在水深为1000至3000米的深海钻井作业中发挥作用，提供更长的井筒处置时间，提高钻井水下设备的安全性。
在遭遇台风等恶劣海况时，该系统可以显著降低深海油气田开发成本，并有望带动我国深海油气大型高端装备的发展。
总的来说，深水钻井隔水管-防台风悬挂系统的耦合动力响应机理与控制策略是一个综合性的研究领域，涉及海洋工程、机械工程、控制工程等多个学科。
通过不断的研究和创新，我们可以进一步提高该系统的性能和可靠性，为深海油气开发提供更有力的技术支持。
我国海洋油气钻井装备技术现状及展望
增长点ꎬ 而海洋钻井装备的技术水平则直接决定着
海洋油气开发的进程ꎮ 目前ꎬ 国内在役的深水钻井
平台中ꎬ ９０％以上的钻井装备进口国外ꎬ 这已经严
重制约了我国海洋油气勘探开发特别是深水油气开
发的进程ꎮ 为了促进海洋油气钻井装备技术进步ꎬ
∗ 基金项目: 国家工信部第七代超深水钻井平台( 船) 创新专项“ 钻井包集成及部分关键设备的应用研究” ( 工信部联装[２０１６]２４ 号) ꎮ
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石 油 机 械
ＣＨＩＮＡ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ
２０２２ 年 第 ５０ 卷 第 ４ 期
◀海洋石油装备▶
我国海洋油气钻井装备技术现状及展望
∗
赵 涛 黄元元 贾向锋 李亚伟 乔维鹤 魏 峰 侯和杰
( 宝鸡石油机械有限责任公司)
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２０２２ 年 第 ５０ 卷 第 ４ 期
石 油 机 械
有体积小、 质量轻、 噪声低、 自动化程度高以及安
深水塔式井架ꎬ 但未进行工程应用ꎻ 宝石机械公司
全性好等优势ꎮ 目前国内还未自主建造过此种井
２０１８ 年承担了国家工信部项目 “ 第七代半潜式钻
“ ＴＩＧＥＲ” 钻井船提供了 １ 套额定载荷 ６ ７５０ ｋＮ 的
ｄｕｓｔｒｉａｌ ｃａｐａｃｉｔｙꎻ ｃｕｌｔｉｖａｔｅ ｔａｌｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｅａｍｓꎻ ａｎｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｅｘｃｈａｎｇｅｓ ａｎｄ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｏｉｌ / ｇａｓꎻ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔꎻ ｄｅｅｐｗａｔｅｒ ｄｒｉｌｌｉｎｇꎻ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎꎻ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｔａｔｕｓ
深海钻探技术的进展与海底钻探船的应用
深海钻探技术的进展与海底钻探船的应用近年来，随着人类对深海资源的兴趣不断增长，深海钻探技术取得了长足的进展。
同时，海底钻探船也成为深海勘探和开发的重要工具。
本文将就深海钻探技术的进展以及海底钻探船的应用展开论述。
深海钻探技术的进展是深海资源勘探和开发的基础。
过去，由于深海环境的极端条件，如高压、低温和高湿度，以及水深带来的巨大压力，深海钻探技术面临巨大的挑战。
然而，随着科技的不断进步，人们逐渐掌握了一系列深海钻探技术。
首先，钻探设备的改进是深海钻探技术进展的重要方面。
传统的陆地钻井设备无法适应深海环境，因此需要开发专门的钻探设备。
目前，深海钻井平台配备了大型的海洋定位系统、动力定向控制设备、自动化操作系统等，以确保钻井过程的安全和高效。
其次，材料科学的进步为深海钻井提供了支持。
深海环境对钻探设备的材料要求非常严苛，需要抵御海洋酸碱腐蚀、高温高压等多重挑战。
目前，研究人员已成功开发出各种耐腐蚀材料和高强度材料，为深海钻井提供了可靠的保障。
再次，通信技术和数据处理技术的进步使深海钻探更加智能化。
深海环境对于人类来说是极其陌生的，因此需要能够实时获取钻井设备的运行状态和采集相关数据。
通过传感器网络、遥感技术以及先进的数据处理算法，现代化的深海钻井设备能够实现远程监控和智能化操作，大大提高了钻井效率。
海底钻探船作为深海钻探技术的应用载体，在深海资源勘探和开发中发挥着重要作用。
海底钻探船具有适应深海环境的能力，可以在极端恶劣的条件下进行钻井作业。
它们通常配备有多功能钻井平台、上下钻系统、动力控制系统和作业舱等设备，既能够满足钻井所需的各项要求，又能提供良好的作业环境。
海底钻探船的应用主要体现在以下几个方面。
首先，海底钻探船是探测深海矿产资源的重要工具。
深海蕴藏着丰富的矿产资源，如热液硫化物、富钴结壳等，海底钻探船能够通过钻井和采样等方式对这些矿产资源进行勘探和探测，为资源的开发和利用提供重要数据支持。
其次，海底钻探船可用于深海环境的科学研究和勘测。
深水钻井隔水管关键技术研究进展
深水钻井隔水管关键技术研究进展周建良;许亮斌【摘要】深水钻井隔水管系统是海洋油气勘探开发的关键设备,其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的安全与高效.总结了近年来深水钻井隔水管的几项关键技术研究进展,主要包括深水海底井口-隔水管-平台耦合动力学分析方法,深水钻井隔水管避台撤离分析技术、悬挂隔水管井间移位分析技术及平台漂移下隔水管脱离预警界限分析技术等3项特殊作业技术,以及隔水管电磁检测技术、隔水管监测技术及深水钻井隔水管完整性管理系统.深水钻井隔水管关键技术已在中国南海、西非等11口深水井的钻井隔水管设计中得到了良好应用,解决了现场技术难题,可为我国深水钻井隔水管的设计和作业提供更全面的技术支撑.【期刊名称】《中国海上油气》【年(卷),期】2018(030)004【总页数】9页(P135-143)【关键词】深水;钻井隔水管;海底井口;钻井平台;避台撤离;完整性管理【作者】周建良;许亮斌【作者单位】中海油研究总院有限责任公司北京 100028;中海油研究总院有限责任公司北京 100028【正文语种】中文【中图分类】TE951深水钻井隔水管是连接海上钻井平台与海底之间的重要装备，隔水管在海水中既受到波浪、海流等环境载荷的影响，同时也受到各种深水钻井工程因素的影响，其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的安全与高效。
因此，深水钻井隔水管设计、分析、作业及完整性管理是保证深水钻井安全和高效的关键和核心技术。
经过10余年的技术攻关和应用，国内首先突破了深水钻井隔水管系列关键技术，形成了深水钻井隔水管与井口系统力学分析技术［1-5］、深水钻井隔水管与井口系统钻前设计技术［6-10］、深水钻井隔水管系统作业技术［11-14］等。
近年来，在深水海底井口-隔水管-平台耦合系统动力学分析方法、特殊环境下隔水管系统作业技术、隔水管完整性管理技术等方面又取得了重要研究进展，且相关研究成果在深水自营井的隔水管系统设计与作业中得到了良好应用，为中国南海及西非等深水钻井项目的顺利开展提供了有力的技术支撑。
深海钻井隔水管的研究和开发(ppt 23页)
隔水管性能要求的标准:
1. API Spec 5L 《管线管规范》 2. DNV-OS-F101 《海底管线系统》
是深海钻井隔水管设计的基础 也是其余几个设计标准的基础
3. DNV-OS-F201 《动态立管》
4. API Spec 16F 《海洋钻井隔水管设备规范》
5. API RP 16Q 《海洋钻井隔水管系统设计、选择、操作和维护的推荐做法》
1、深海钻井隔水管的研究背景
国际上众多石油公司已将开发重点转移到深水区域。如墨西哥湾、 巴西、西非与北海周边地区等，我国南海也有丰富的油气资源。
深海油气田开采环境十分恶劣，开采难度大、风险高，海水腐蚀、 浪涌、洋流环境、海洋涡激振动和深水压力等对深海钻井装备提 出了严格的要求。深海钻井隔水管系统就是最关键的组成部分。 深海钻井隔水管技术仅掌握在美国、挪威、日本等国，如INTEC、 Saipem、JP Kenny、Technip、MCS、2Hoffshore公司。
MR-6H SE曾获得2007年美国OTC奖；
卡扣式的固定连接方式，能实现快速 和便捷的连接，结构简单且质量轻；
能适用于深海环境下的钻井作业。
深 海 钻 井 隔 水 管 的 研 究 与开 发
4、深海钻井隔水管的性能要求
隔水管事故的严重影响:
1. 钻井船、海底装备和油井将受到破坏，造成巨大的经济损失； 2. 钻井液的泄漏以及石油的泄露，造成环境的严重污染。
深 海 钻 井 隔 水 管 的 研 究 与开 发
5、深海钻井隔水管设计与生产
深海钻井隔水管系统设计的影响因素
水深 波浪 海流
环 境 因 素
机理研究
作 业 因
素
浮力块分布 钻井液密度 涡激的抑制 悬挂的模式 钻井的载荷
我国钻井液技术难题、新进展及发展建议
我国钻井液技术难题、新进展及发展建议孙金声;王韧;龙一夫【期刊名称】《钻井液与完井液》【年(卷),期】2024(41)1【摘要】系统地梳理了超深/特深层、非常规、深水、干热岩、极地、天然气水合物等复杂地层钻探过程中面临的钻井液技术难题,探讨了关键科学问题与核心工程难题,结合近年来的钻井液技术进展,介绍了钻井液技术最新进展。
针对复杂地层钻井过程中遇到的高温高压高盐、泥页岩水化严重、井壁失稳、大温差、井漏、储层损害,以及钻井液维护自动化程度低等问题,国内外学者研发了抗高温高盐水基/油基钻井液、恒流变钻井液、抗超高温泡沫钻井液、环境友好型超低温钻井液、智能温压响应承压堵漏材料、可降解储层保护材料、钻井液在线监测与自动加料系统等关键材料、体系与装备。
但随着地质、工程环境愈加复杂,钻井液材料仍面临抗超高温高盐、超长时间稳定、防塌固壁、恶性漏失以及钻井液性能自动化调控等重大技术瓶颈。
为满足复杂地层钻探过程中钻井液性能需求,未来还需深入研究钻井液处理剂在极端条件下的起效/失效机理,钻井液处理剂在微观-介观-宏观等不同尺度下的构效关系变化及作用机制,建立安全高效的钻井液多功能一体化调控方法,构建智能钻井液理论与技术,为实现复杂地层安全高效经济环保钻井提供关键技术支撑。
【总页数】30页(P1-30)【作者】孙金声;王韧;龙一夫【作者单位】中国石油集团工程技术研究院有限公司;中国石油国家卓越工程师学院;油气钻完井技术国家工程研究中心【正文语种】中文【中图分类】TE254.3【相关文献】1.我国通用航空发展面临的难题及对策建议2.我国互联网银行发展的现状、难题和建议3.我国自强自立高质量发展"四个基础"面临的科学理论难题与对策建议4.国内钻井液技术现状与发展建议因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。