【摘 要】
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本论文以中海油研究总院十三五国家科技重大专项子课题“深水隔水管-水下井口全寿命完整性技术及工程应用”为依托,针对我国南海深水油气勘探开发的需要,在国内首次开展温度影响的深水水下井口疲劳损伤评估及其技术对策研究。在深水井筒温度场分析、水下井口等效方法、考虑温度影响的水下井口疲劳评估方法、提高深水水下井口寿命的技术对策等方面取得较大的进展,相关成果可为南海深水水下井口系统的设计和应用提供技术支持和作业
【基金项目】
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中海油研究总院十三五国家科技重大专项子课题“深水隔水管-水下井口全寿命完整性技术及工程应用”;
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本论文以中海油研究总院十三五国家科技重大专项子课题“深水隔水管-水下井口全寿命完整性技术及工程应用”为依托,针对我国南海深水油气勘探开发的需要,在国内首次开展温度影响的深水水下井口疲劳损伤评估及其技术对策研究。在深水井筒温度场分析、水下井口等效方法、考虑温度影响的水下井口疲劳评估方法、提高深水水下井口寿命的技术对策等方面取得较大的进展,相关成果可为南海深水水下井口系统的设计和应用提供技术支持和作业指导,具有良好的学术价值和工程应用前景。主要研究进展和成果总结如下:(1)开展深水钻井井筒温度场分布研究,建立深水井筒温度场理论分析模型,根据海洋与地层传热机理的差异性,采用数值解析法建立海水段和地层段井筒传热数学模型,并基于MATLAB软件编制深水井筒温度场计算程序,分析隔水管保温层、钻井液密度、钻井液流量、海水深度等因素对深水井筒温度场的影响。(2)开展水下井口等效方法研究,确立水下井口各个组件之间的接触关系以及土壤和导管之间的相互作用关系,采用ABAQUS软件建立水下井口精细有限元模型,探究水下井口有限元模型的等效梁模型以及等效梁模型参数计算方法,将等效梁模型与水下井口有限元模型进行静力学、动力学和整体耦合的分析对比,验证等效梁模型的正确性。(3)开展考虑温度因素对水下井口疲劳损伤的研究,通过建立深水井筒温度场计算模型,将温度场计算得到的井筒温度分布施加于水下井口精细有限元模型,采用等效方法得到水下井口的等效梁模型,把等效梁模型作为子模型代入隔水管-井口耦合模型中进行水下井口动态响应和疲劳损伤计算,研究泥浆循环作业过程中井筒温度变化对水下井口疲劳热点处疲劳损伤的影响,并研究不同水泥环返高对水下井口疲劳损伤的影响。(4)开展提高深水水下井口寿命的技术对策研究,由于井口装备的BOP组属性,井口结构属性以及土壤属性是对疲劳损伤最重要影响因素,分别计算了BOP组重量、井口头出泥高度、水泥环返高、导管壁厚以及土壤属性等因素对井口系统疲劳损伤的影响,提出改进水下井口疲劳寿命的对策。
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