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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。
海洋石油钻井隔水导管的研究发表时间：2018-01-10T14:44:02.653Z 来源：《防护工程》2017年第23期作者：李妍1 马会珍2 程仁勇3 刘娟4 刘松[导读] 海洋隔水导管为水下钻井器具的部件之一。
山东祺龙海洋石油钢管股份有限公司山东东营 257091 摘要：海洋隔水导管为水下钻井器具的部件之一。
它是整个海洋钻井装备中重要而又薄弱的环节，是海洋石油勘探开发的“瓶颈”，具有高技术、高投入、高风险的特点，是影响海上钻井安全的重要因素。
本文从隔水的研究现状、浅水用隔水导管现有的结构形式及优点、隔水导管研究开发的社会效益和经济效益等几个方面对海洋隔水导管进行介绍，其中对我公司隔水导管的结构形式分析做了重点论述。
关键词：隔水导管；研究现状；结构形式；引言：隔水导管是钻井获取油、气资源的第一层屏障，隔水导管是从海上钻井平台下到海底浅层的套管，在钻井作业时起到了支撑和稳定井口，隔离外界泥、沙、海水，保护套管油气不受污染的至关重要的作用。
由于隔水导管载荷与作业过程的复杂性，自身结构的大变形非线性，分析方法的不确定性，实际响应的抽象性等，使得隔水导管成为海洋石油装备开发的难点与重点。
钻井隔水导管与井口系统是深水钻井装备中重要而薄弱的环节,其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的顺利完成。
研究海洋隔水导管对我国海洋石油开采具有关键意义。
1钻井隔水导管的研究现状随着海洋石油资源的开发，海洋石油钻井技术与装备的发展越来越重要。
隔水导管系统设计难点主要在于设计复杂环境因素和作业因素，如水深、海流、波浪、钻井载荷等，现国内外均对隔水导管进行深入的研究。
国外具有更加先进的理论和技术，且根据水深与作业环境开发出一系列的对应产品。
我国的开发起步较晚，钻井隔水导管技术基本处于空白阶段。
开发钻井隔水导管，不仅在世界范围内有着广泛的前景，对我国的油气田开发也具有重要的战略意义。
2浅水用隔水导管现有的结构形式及优点 2.1 隔水导管结构及形式隔水导管根据连接形式可分为卡簧式、螺纹式。
1711 引言单筒多井技术是一项世界先进的钻井技术，适用于海洋边际油田及调整井的开发作业，单筒多井目前世界上应用的有单筒双井及单筒三井，单筒双井技术相对使用较多，在国内目前渤海油田及南海油田均使用过单筒双井技术；而单筒三井技术的应用相对较少，在涠洲6-1油田之前国内尚未应用。
2 单筒三井平台结构特点单筒三井技术是一项先进的钻井技术，对于独桩简易平台而言，这项技术具有很好的适用性，它解决了平台槽口不足而无法完全充分开发储层的问题，并且在一定程度上节省了油田的开发资金，减少海上平台尺寸及平台的数量，节约了工程造价，对油田进行更充分的开发利用，在很大程度上节省油田开发费用[1]。
通过对单筒三井平台桩腿开展轴向载荷和横向载荷作用下强度及稳定性模拟试验研究，掌握不同载荷条件下的桩腿力学参数变化规律及极限承载力；得到不同尺寸结构的极限承载力关系；探讨不同结构型式桩腿的力学性能参数及其承载力曲线。
以此为单筒三井独桩简易平台的实施提供可靠的理论保证和可行性方案的支持。
3 结构稳定性分析进行结构分析模拟试验的一个很重要的问题就是如何准确地模拟边界条件，保证试验的可信度及准确度。
由于桩腿下部插入泥土，必须考虑桩—土之间的相互作用关系。
对于这种状况的处理，以往的理论分析基本上采用了两种方法。
一种是采用泥面以下6倍桩径处固支。
另一种是采用文克尔模型将桩与土之间的相互关系简化为弹簧模型。
本试验对于边界条件的处理采用6倍桩径处固支的方法。
处于工作状态下的桩体上部不存在约束，因此可看作是自由端[2]。
4 隔水导管入泥深度计算利用钻井隔水导管入泥深度计算软件，对涠洲6-1油田井场地质调查资料进行处理，分别对隔水导管承载力分析和入泥深度进行计算。
（1）对于30英寸的单桩隔水导管结构：根据涠洲6-1油田平台区域工程地质参数，考虑海况条件影响，经过处理分析得出：当井口载荷为30吨时，隔水导管的最小入泥深度为55.3米。
（2）对于36英寸的单桩隔水导管结构：根据涠洲6-1油田平台区域工程地质参数，考虑海况条件影响，经过处理分析得出：当井口载荷为30吨时，隔水导管的最小入泥深度为45.2米。
第二章钻前准备一．移井架1.解除井架固定1)松开井架绷绳。
2)拔出井架底座止动销。
3)清除井架底座滑道障碍物，并在滑道上涂抹少量钻杆丝扣油。
注意：➢绷绳花杆螺栓卸下后要保养好，放入桩箱内。
➢仔细检查井架与非移动部位连接的空气管线。
➢由司钻负责安排。
2.移井架1)移井架时井架两侧有专人值班，防止井架偏移及挂管线。
2)气测平台有电工看护电缆桥，以防损伤电缆桥或挤坏电缆。
3)井架移到位且不再调节井口后液压缸收回，固定井架底座，井架底座滑道盖盖板，清理控制台卫生，爬行爪销子保养。
注意：井架发生偏斜时，要及时调正，防止撞坏甲板支撑筋板。
3.连接管线井架移至钻井位置，连接好以下管线：2根泥浆高压水龙带，2根固井管线，1根灌泥浆管线，泥浆返出管线弯头，另外还有海水，淡水管线，蒸汽管线。
注意：蒸汽管线在冬季连接，由机工负责，其它管线由钻井班负责。
4.钻台准备1)解除钻台所有固定，检查转盘地角螺丝。
2)试车，同时准备连接校正井口及开眼钻具的井口工具：A.5”DP吊卡、5”钻杆卡瓦、3＃补心；B.8”DC吊卡，钻铤提升器、8”钻铤卡瓦、安全卡瓦（11片）；C.9”DC吊卡、钻铤提升器、9”钻铤卡瓦、安全卡瓦（12片）、2＃补心&SDD大钳及相应钳头；D.26”钻头盒及钻头上卸扣器；E.各种配合接头及提丝。
3)接1柱8”DC，校正井口。
要求：➢内钳甲检查钻机保养及冷却系统。
外钳甲检查钻台压缩空气、气动绞车、旋扣钳及各种钻井工具。
架工负责检查井架滑轮、猴台、二层台指粱及小气动绞车、安全带等。
➢付钻负责钻台阻流管汇、立管管汇阀门处于正确状态，检查各泥浆管线处于正确连接。
➢付钻负责泵舱泥浆泵，泥浆管线阀门处于正确状态。
➢升船结束后，泥浆工检查固控设备，泥浆返出管线各闸门处于正确位置；检查输灰管线闸门及配浆系统；检查泥浆池搅拌机运转情况；泥浆池、散装舱的海底门打开到位，让机工开启低压压风机，检查所有气管线闸门；输入般土粉及加重材料，准备配置高粘般土浆。
