[发明专利]一种深水钻井隔水管应急解脱启动时机的确定方法

说明书

本发明涉及一种深水钻井隔水管应急解脱启动时机的确定方法，包括以下步骤：确定海上钻井平台的弱点部件和海上钻井平台解脱位置D1；确定海上钻井平台的钻井隔水管完成解脱的时间点t1；确定表面波流载荷传递到弱点部件所用的时间t2；确定海上钻井平台紧急解脱动作完成的执行时间t3，计算海上钻井平台发生漂移后的时间点t1+t2‑t3和对应的海上钻井平台的漂移距离D2；确定海上钻井平台启动解脱准备的时间点t4，计算海上钻井平台发生漂移后的时间点t1+t2‑t3‑t4及对应的海上钻井平台的漂移距离D3，同时计算海上钻井平台发生漂移后的时间点t1‑t4及对应的海上钻井平台的漂移距离D4；最终确定海上钻井平台的钻井隔水管解脱的启动时机。

技术领域

本发明属于海上油气钻完井和油气开采领域，尤其涉及一种深水钻井隔水管应急解脱启动时机的确定方法。

背景技术

如图1所示，海上钻井通过钻井隔水管建立深水钻井平台和水下井口的联系，钻井隔水管承担着隔离海水、循环钻井液的作用。对于海上钻井，钻井船会随着海流和波浪发生横向的位移。由于水下井口的位置是相对静止的，当位移超过一定值时，连接在上面的隔水管将会发生弯曲，并导致井口随之弯曲。对于深水钻井，目前最常用的钻井平台都是通过动力定位实现自动控制的，当遇到类似台风或者强的波流作用时，或者平台动力定位系统失效时，钻井平台会在海流作用下短时间内发生大的位置偏移，导致钻井隔水管系统部件参数超标，或者使泥线附近处隔水管的下部转角和井口弯曲，如果不能及时解脱，可能导致隔水管或者井口系统损坏，破坏井筒的完整性，导致钻井作业无法进行。因此，必须进行隔水管解脱。

一般情况下，在钻井之前需要根据海况条件，对钻井平台-隔水管系统-井口系统进行动态响应分析，校核隔水管系统部件参数(伸缩节冲程、隔水管应力等)、井口参数(弯矩、应力、下部挠性接头转角)等参数，一旦有某一个参数超出设备的额定值，就认为钻井船的偏移到了极限位置；根据动态分析的结果确定钻井平台允许的偏移距离及偏移到此距离的时间，确定启动解脱作业的时机。还有一种简化的确定方法，即假定钻井平台的偏移量，根据简单的几何关系，静态校核隔水管系统部件参数(伸缩节冲程、隔水管应力等)、井口参数(弯矩、应力、下部挠性接头转角)等参数，一旦有某一个参数超出设备的额定值，就认为钻井船的偏移到了极限位置，平台需要启动隔水管从井口处解脱的程序。这两种方法需要基于同样假设条件，即钻井平台的偏移和隔水管井口系统的载荷响应达到峰值的时间是一致的，但是因为实际海况条件下，钻井平台和水下井口距离可能超过上千米，钻井平台在表面波和海流载荷的作用下发生大的偏移，再通过上千米的隔水管将载荷传递到海底井口需要一定的时间，水越深需要的传递时间越长，因此水下井口载荷响应与钻井平台偏移之间存在时间的滞后性。常规的钻井隔水管解脱启动机制没有考虑传递时间的滞后性，尤其当整个系统的弱点落在井口系统上时，往往会造成提前启动隔水管解脱，后续需要进行隔水管和井口的再连接，严重影响钻井时效。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种深水钻井隔水管应急解脱启动时机的确定方法，指导操作人员合理确定钻井隔水管应急解脱启动的时机。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种深水钻井隔水管应急解脱启动时机的确定方法，包括以下步骤：

1)建立目标海上钻井平台的运动分析模型，并计算目标海上钻井平台在发生漂移时的运动轨迹；绘制目标海上钻井平台的漂移距离随漂移时间变化的漂移曲线；

2)建立隔水管井口系统分析模型；将目标海上钻井平台上部偏移作为隔水管井口系统分析模型的上部边界条件，确定目标海上钻井平台的弱点部件和目标海上钻井平台解脱位置D1；根据目标海上钻井平台解脱位置D1，结合目标海上钻井平台的漂移曲线，确定目标海上钻井平台的钻井隔水管完成解脱的时间点t1；

3)以目标海上钻井平台解脱位置D1为边界条件，求解步骤2)中的隔水管井口系统分析模型，确定表面波流载荷传递到弱点部件所用的时间t2；