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悬臂梁负载主导自升式钻井平台取舍
2019-11-18 12:01:10 点击数量:784


 

  伊朗南帕斯11区(SP11)名目是中石油第一个海外海上大型自然气田开发建设名目,将在海上建设两个导管架井口平台,每个平台钻12口开发井。因为在固定井口平台上装置平台钻机来钻出产井需建大型固定平台,工程用度较高,且建成后平台钻机长期闲置,将造成名目本钱添加、资源挥霍。SP1名目井数未几,水深较浅,所以合适取舍较机动跟 经济的自升式钻井平台钻出产井,在导管架装置后再行钻完井功课。

 

  自升式钻井平台须要在一次就位的条件下,笼罩一切的井口,这就对于自升式钻井平台的悬臂梁挪动笼罩范畴及其负荷才能提出了要求,别的SP11气田流体含硫化氢、井身构造较繁杂,套管尺寸较大,且每个平台至少有4口深度近5000m大位移定向井,这些都对于钻井平台的设备及其才能提出了较高的要求。假如钻性能力过低,会影响钻井的效力,以至造成事变;假如太高又将招致资源跟 本钱挥霍。所以,要统筹保险、效力跟 本钱,制订平台设备的最低技术规范,取舍最合适南帕斯名目的船型,确保功课胜利并完成经济效益最大化。

 

  繁杂井构与地构

  挑衅平台保险高效出产

 

  SP11气田两个井口平台的槽口设计均为3×5,纵向间隔为1.83m,横向间隔为2.82m。15个槽口中,预留3个槽口,钻12口井,1口直井,其他为定向井。气田功课水深71.5m,出产井采纳丛式井设计(见图1),属深井,井斜跟 程度位移大,多数井程度位移与垂直井深的比值在1:1以上,最深的一口井斜深为5149m,垂深3186m,程度位移3482m,井斜69°,对于自升式钻井平台提出了很高了要求。

 

  一切出产井的井身构造采纳5层套管(包含尾管)构造,包含26"导管,18-5/8"表层套管,13-3/8"技术套管,10-3/4"×9-5/8"出产套管,7"尾管+7"油管,下入深度分手为:180m、1480m、2210m、3940m跟 4980m。

 

  出产井单井设计产气量为283万方/天,地层流体中硫化氢跟 二氧化碳含量较高,分手为0.6%-0.9%跟 4%,地层较硬,钻井的难度跟 危险较大,应取舍存在足够保险系数的钻井平台进行功课,保障钻井的保险跟 高效。

 

  悬梁臂:综合负荷大于

  最小,实际挪动小于最大

 

  悬臂式自升钻井平台因为其机动性跟 经济性,多用于海上丛式开发井的钻井等功课,就位靠海上固定式导管架当前, 钻井井架可原地没有动, 只要挪动悬臂梁跟 井架的上底座, 就可使钻井转盘笼罩整个井口甲板区域。惯例的悬臂梁能够沿甲板上的滑道纵向挪动,井架上底座能够在悬臂梁的滑道上侧向挪动,见图3,图4。例如L780 Mod Ⅱ型自升式平台,井架沿船体核心线标的目的纵向能够伸出最大间隔40英尺(12.2米),而且井架上底座能够向左舷或右舷挪动12英尺(3.61米),即一次就位能够笼罩12.2×7.22米的槽口面积。

 

  依据操船手册,悬臂梁的荷载是破根盒钻柱负荷、大钩负荷跟 转盘负荷的总跟 ,即悬臂梁综合负荷(亦钻台的综合负荷)。因为悬臂梁的强度跟 刚刚度所限, 在打悬臂后部的井时钻台的综合负荷分明减小,以 L780 Mod Ⅱ设计船型为例,悬臂梁负荷散布见表1。

 

  察看下表能够发觉悬臂梁负荷散布的特色是:在核心线上,许用荷载与分开船尾的间隔关联没有大,许用载荷降低没有分明。分开核心线,许用荷载就会产生变化, 且变化规律是:在纵向伸出20ft以内,许用载荷没有变,超过20ft与离船舰间隔成反比;从核心线往右舷或左舷标的目的挪动, 与离核心线间隔成反比。由此能够看出悬臂梁可变荷载最小的地位就是沿船舷的最边沿与离船舰最远点的交汇处,即井架移位的最远端。从图6中能够看出,L780 Mod Ⅱ型平台井架在最远端功课时,其综合负荷由最大的567.5吨(1250千磅)降到只有165.3吨(364千磅),因而,平台的钻井才能遭到极大的限度。

 

  荷载最小的地位刚好就是在钻井功课进程中最单薄跟 最容易涌现问题的处所, 特殊是在涌现卡钻,卡套管等井下繁杂情形时,假如大钩负荷余量没有足,将影响功课的效力,以至会招致严峻事变。

 

  因为SP11名目钻井的难度比拟大,对于钻井平台要求高,须要通过计算来肯定悬臂梁综合负荷的最低要求。依据SP11名目的布井特色,外围的井通常比拟深,井斜跟 程度位移都比拟大,为了防止刮碰,这些井的井口地位往往都设计在外排,刚好是悬臂梁负荷最单薄的处所,因而主要以这类井来校核悬臂梁。以最深的一口井为例,在钻8-1/2井眼时,采纳5-1/2钻杆,裸眼中取0.4的摩擦系数,套管中摩擦系数取0.2, 钻至井底5149m时,通过计算最大的上提负荷为210吨,斟酌200吨摆布的遇阻上提余量,大钩负荷的极限情形应该在400吨摆布,此时,大局部钻具都在井下,破根盒的负荷应该较小,所以悬臂梁综合负荷在400吨摆布。

 

 而当下9-5/8"×10-3/4"套管时,以最深的一口井(斜深为5149m)为例,裸眼中跟 套管中的摩擦系数同样分手取0.4跟 0.2,9-5/8" 套管鞋下至4100m时,上提负荷为310吨,依据“钻机在钻井功课期间所受最大负荷没有得超过钻机额外负荷的80%”的划定,并斟酌遇阻取0.2的保险系数,极限上提负荷为372吨。此时钻具全体在钻台上,经计算,破根盒负荷为240吨,因而悬臂梁的综合负荷为612吨,该值为悬臂梁综合负荷的最低要求。

 

  通常将难度大的井放在悬臂梁挪动间隔小的槽口地位,难度绝对小的井反之。以SP11名目为例,在悬臂梁的最远端至少有两口井,除了一口直井外,井深最小的定向井为4010m,采纳与上述雷同的计算方式,当下9-5/8"×10-3/4"套管时,得出悬臂梁的综合负荷至少为459吨。

 

  别的取舍平台时要斟酌槽口散布的特色,通过槽口间间隔来肯定悬臂梁的挪动范畴跟 负荷才能。通常要求悬臂梁能笼罩一切的井位,特殊是在离船尾最远并在核心线两侧最远的井口地位知足钻井的综合负荷要求。依据SP11名目槽口散布的特色,如果就位精度能够到达1m,最后一排井的间隔为11.19m,所以要求悬臂梁纵向至少能够伸出11.19m,见图5。但对于于这种自升式钻井平台靠导管架进行出产井钻井功课的情形,对于自升式平台的就位精度要求较高, 就位间隔到达1m的操作难度较高,因而就位间隔在1~2m的范畴内比拟合理,这就要求悬臂梁最大应该能伸长12.19m。同样,斟酌到悬臂梁横向挪动具有必定误差,所以钻最远真个一口井时横向位移应为3.22m。因而要求所选平台必需能知足当悬臂梁纵向伸出12.19m,横向位移3.22m时,悬臂梁的综合负荷至少为459吨。

 

  因为波斯湾海况较好,能够没有斟酌风力矩跟 洋流的影响。完井功课时,钻井平台要升过井口平台的上部模块,因而对于于桩腿,升船高度要超过钻井平台的表面工作水深。SP11名目水深71.5m,因为海床硬度较大,依据邻区教训,最大的插桩深度为9m,并留出2m保险余量。上部模块的海拔高度为26m,因而通过计算桩腿的长度至少要102.5m,见图6,所以表面钻井水深大于90m(300ft)的钻井平台能力知足要求。

 

  钻机主要设备配置

  制约平台选用

 

  绞车跟 顶驱都是在钻8-1/2井眼时到达工作才能极限,而泥浆泵极限则涌现在钻12-1/4井眼,因而须要平台至少装备四台1600KW的柴油发电机组作为自动力(绞车1600马力,顶驱800马力,泥浆泵2300马力,加帮助设备跟 生涯用电等),跟 一台1000KW摆布的应急发电机。通常7000m的钻机根本能够达标。因为地层含有H2S有毒气体,须要平台有足够的泥浆池容积,当翻开出产层段时,至少需备1.5-2倍井眼容积的加重泥浆,泥浆池的容积在 400方为宜。平台披发装料或灰罐等仓储才能、可变载荷及甲板面积能够没有作为钻井平台选型的主要根据,如悬臂梁、桩腿及主要设备都能知足功课要求,其余的方面根本没有成为主要制约要素。

 

  350-375ft船型更合适

 

  合适名目的钻井平台的主要设备最低配置见表2。

 

  通常钻井平台的选型要综合斟酌悬臂梁、桩腿、钻井、仓储才能跟 泥浆池容积、平台可变载荷及甲板面积等要素。联合目前自升式平台的特色跟 市场开展,对于于 SP11名目的平台选型应主要斟酌悬臂梁才能。目前自升式钻井平台市场上300ft(91.2m)及以上功课水深的主要船型设计见表3。

 

  据表2中SP11名目对于自升式平台的要求,能够看出,表3中:

 

  • F&G L-780Mod Ⅱ船型悬臂梁挪动范畴跟 载荷才能都分明低于选型要求。

 

  • BMC 300-vIC在功课水深为300ft的船型中比拟合适。

 

  • 功课水深350-375ft的船型Le Tourneau 116-C 跟 MSC CJ 62 S120才能偏低。

 

  • 400ft及以上的船型都充足知足要求,但日费率较高,会添加功课的本钱,没有倡议选用。

 

  综上,悬臂梁最大载荷在760-980吨的平台是SP11名目钻井功课的最佳取舍,这些钻井平台主要集中在350-375ft的船型中。

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