海洋钻井井控-管汇、阀门

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。

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。

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。

深水钻井的难点及关键技术随着油气资源的持续开采,陆地未勘探的领域越来越少,油气开发难度越来越大。

占地球面积70%以上的海洋有着丰富的油气资源,油气开发重点正逐步由陆地转向海洋,并走向深海。

目前,国外钻井水深已达3000m以上,而我国海上油气生产一直在水深不足500m的浅海区进行,我国南海拥有丰富的油气资源,但这一海域水深在500~2000m,我国目前还不具备在这样水深海域进行油气勘探和生产的技术。

周边国家每年从南沙海域生产石油达5000X104t以上，相当于我国大庆油田的年产量，这种严峻的形势迫使必须加快我国南海等海域的深水油气勘探开发。

石油工业没有关于“深水”的预先定义。

“深水”的定义随时间、区域和专业在不断变化。

随着科技的进步和石油工业的发展，“深水”的定义也在不断发展。

据2002年在巴西召开的世界石油大会报道，油气勘探开发通常按水深加以区别：水深400m以内为常规水深400m-1500m为深水，超过1500m为超深水。

但深度不是唯一的着眼点，只要越过大陆架，典型的深水问题就会出现。

一、深水钻井的难点与陆地和浅水钻井相比,深水钻井有着更为复杂的海况条件,面临着更多的难题,主要表现在以下几个方面。

1、不稳定的海床由于滑坡形成的快速沉积，浊流沉积，陆坡上松软的、未胶结的沉积物形成了厚、松软、高含水、未胶结的地层。

这种地层由于沉积速度、压实方式以及含水量的不同，所以它们的活性很大，给导管井段的作业带来了很大困难。

河水和海水携带细小的沉积物离海岸越来越远，这些沉积物由于缺乏上部压实作用，所以胶结性差。

在某些地区，常表现为易于膨胀和分散性高，这将会导致过量的固相或细颗粒分散在钻井液中。

2、较低的破裂压力梯度对于相同沉积厚度的地层来说，随着水深的增加，地层的破裂压力梯度在降低，致使破裂压力梯度和地层孔隙压力梯度之间的窗口较窄，容易发生井漏等复杂情况。

在深水钻井作业中，将套管鞋深度尽可能设置得深的努力往往由于孔隙压力梯度与破裂压力梯度之间狭小的作业窗口而放弃。