南海超深水钻井隔水管单根设计与作业管理关键问题研究

深水钻井隔水管是深水油气勘探开发的关键装备，是深水钻井的"瓶颈"之一。本课题面向我国南海超深水油气钻井工程，针对未来超深水油气勘探开发的迫切需要，采用理论分析与试验研究相结合的方法，系统开展超深水钻井隔水管单根设计与作业管理关键问题研究，其中包括：超深水钻井隔水管单根设计理论及其试验研究、超深水钻井隔水管紧急脱离反冲控制及其计算机仿真研究、脱离后悬挂模式超深水钻井隔水管轴向动力学研究等3方面内容。本课题的完成，将揭示隔水管单根-接头-钻井液-辅助管线及其内部流体之间载荷耦合的机理，形成超深水钻井隔水管单根设计理论与方法，设计隔水管反冲控制系统并建立其仿真平台，解决超深水隔水管悬挂期间轴向共振、动态压缩与张力放大等难题，取得超深水钻井隔水管作业管理理论与技术等多项创新成果，为我国南海未来超深水油气资源勘探开发的钻井隔水管系统设计与现场应用提供理论依据，具有良好的学术价值与工程应用前景。

本课题面向南海深水和超深水油气钻井工程，针对我国未来超深水油气勘探开发的迫切需要，系统开展超深水钻井隔水管单根设计与作业管理关键问题研究:进行超深水钻井隔水管单根设计理论与方法研究，提出深水钻井隔水管单根基本参数确定方法，建立相应的隔水管单根数字化模型，完成深水隔水管单根力学性能试验，解决适用于我国南海工程应用的普通螺栓法兰型钻井隔水管单根的研制问题；研究隔水管反冲问题的演化过程、仿真模型及控制方法，完成超深水钻井隔水管瞬态轴向反冲与反冲控制的虚拟仿真，研究隔水管系统反冲过程能量转换与耗散的时空演变机理，形成一套超深水钻井隔水管反冲过程的动态控制方法；建立隔水管轴向振动的轴向振动的解析模型和仿真模型，深入研究超深水钻井隔水管在软硬悬挂模式下的轴向动力特性，揭示隔水管系统动态轴向压缩及动态张力放大的规律；建立隔水管-井口-导管整体有限元分析模型，确定隔水管关键作业工况的组合极限准则，形成一套完善的隔水管连接、下放/回收及悬挂作业窗口计算方法。本课题取得超深水钻井隔水管作业管理理论与技术等多项创新成果，解决超深水钻井隔水管现场作业运行管理中单根设计、反冲控制、轴向动力分析、不同作业模式下安全作业窗口等多项关键问题，可为正常作业及紧急条件下超深水钻井隔水管安全作业保障提供理论依据，具有良好的学术价值和工程应用前景。