膨胀式导管提高深水钻井水下井口承载力的机理

作     者：张明贺 杨进 刘和兴 李磊 傅超 杨宇翔 徐东升 马阔 Zhang Minghe;Yang Jin;Liu Hexing;Li Lei;Fu Chao;Yang Yuxiang;Xu Dongsheng;Ma Kuo

作者机构：中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院北京102249 中海石油(中国)有限公司湛江分公司广东湛江524057 

基　　金：国家自然科学基金重点项目“海洋深水浅层钻井关键技术基础理论研究”(No.51434009) 国家自然科学基金创新研究群体项目“复杂油气井钻井与完井基础研究”(No.51221003) 国家自然基金面上项目“深水油气井导管全寿命周期承载力演化机理研究”(No.51774301)资助 

出 版 物：《石油学报》 (Acta Petrolei Sinica)

年 卷 期：2021年第42卷第6期

页      码：791-800页

摘      要：表层导管是深水钻井水下井口的主要持力结构,水下井口失稳、下沉等复杂事故的发生主要是由于表层导管承载力不足造成的,因此经济高效地提高表层导管承载力是深水钻井工程研究并关注的重点。采用膨胀式导管方法来提高表层导管的承载力,能够实现不改变常规深水喷射法安装表层导管的工艺。表层导管喷射安装到海底设计深度后,膨胀材料发生膨胀实现增加表层导管与海底土接触的表面积,进而提高表层导管侧向摩擦力和水下井口承载力。基于深水钻井水下井口主要结构组成,通过建立深水钻井水下井口承载力计算模型,分析了表层导管尺寸与井口承载力相互关系,揭示了膨胀式表层导管外表面积与水下井口承载力呈线性变化规律,得出了膨胀材料厚度与水下井口承载力之间的计算模型;提出了膨胀材料采用分段式结构可以提高膨胀导管承载力,分析了膨胀材料分段数量、覆盖面积、膨胀厚度对表层导管承载力的影响规律;得出了在相同覆盖面积条件下随着分段数量增加表层导管承载力呈线性增加,随着膨胀厚度增加承载力呈线性增加。通过中国南海现场3口深水井的应用试验,建立的钻井水下井口承载力计算模型结果与现场试验结果的误差约为5%。

主 题 词：深水钻井 水下井口 膨胀导管 承载力 井口稳定性 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 082001[082001] 0808[工学-自动化类] 0817[工学-轻工类] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 0827[工学-食品科学与工程类] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7623/syxb202106008

馆 藏 号：203103885...