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浅析海洋隔水管 摘要 海洋隔水管（water riser pipe system）水下器具的部件之一。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。本文从概述、事故类型及对策分析、发展趋势及我国深水海洋隔水管的发展等几个方面对海洋隔水管进行介绍，其中对深海隔水管的事故类型及对策分析做了重点论述。 关键词 隔水管 概述 事故类型及对策 发展 引言 隔水管是从海上钻井平台下到海底浅层的套管，是在钻井作业时隔绝海水、循环泥浆的安全通道，上接导流器，下连防喷器，是一组重要的水下钻井装备。隔水管结构貌似简单，由于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，使得隔水管成为海洋石油装备开发的难点与重点。研究海洋隔水管特别是海洋深水隔水管对我国海洋石油开采有关键意义。 一．概述 （一）海上隔水管系统组成及隔水管的制造材质 1.海上隔水管系统组成 图1.海上隔水管系统组成 表1.海上隔水管系统组成名称 2.隔水管的制造材质 a.钢质 b.铝合金 c.钛合金 d.其它复合材料 （二）海洋隔水管系统主要功能 1.隔开海水，提供井口与钻井船之间的液体传输的通道： a．正常钻井条件下，在隔水管环空内。 b．当BOP组正用于井控时，通过节流和压井管线。 2.支撑节流压井及辅助管线； 3.把工具导向井内； 4.BOP组送入或回收管体。 （三）特点 1.海上隔水管特点： a.工况多变； b.操作频繁； c.深水对钻井隔水管的作用效率与安全有重要的影响； d.其安全性与钻井过程及钻井参数密切相关。 2.深水隔水管的特点： a.结构更为复杂； b.隔水管设计时所考虑的主要因素不同； c.受力状态更加恶劣和复杂，动态响应更为明显，动态分析时与浅水也有很大的不同； d.操作时间长，导致非钻井时间变长，容易出现操作不当导致结构损伤。 （四）所受载荷或主要存在的问题 1.浅海隔水管所受载荷 自重 自重 海浪、流 井口压力 海冰 海风 地震 图2.浅海隔水管所受主要载荷图 由图2可知，浅海隔水管所受载荷主要为顶重、自重、风、浪、流、冰、地震等。 2.深海隔水管存在的问题 a.钻井船、平台定位：靠动力定位； b.隔水管振动：海水、管内流体引发振动； c.隔水管稳定性：重力、海水、管内流体轴向失稳； d.隔水管回弹：在隔水管底端突然断裂时，顶部张紧力和流体都使隔水管回弹； e.共振：船吊着隔水管，隔水管下端断开时就会随船起降，因而有惯性，可能发生共振； f.隔水管结构：浮力装置、接头。 二．深水海洋隔水管事故类型及对策分析 海洋隔水管的失效形式主要有隔水管灾难性破坏、隔水管爆裂、隔水管塌陷(静水压溃)、涡激振动导致井口破坏、隔水管磨损、隔水管最下部接头处（LMRP上部）断裂等。近年来我国向深水发展的战略推进对深水隔水管的研究进程。下面重点说一下深水隔水管的事故类型及相应对策。 隔水管意外脱离 1.1 人为失误原因分析 对于隔水管意外脱落，人为失误因素占主要部分。随着钻井自动化程度的提高，钻井人员只需操作控制面板就可以执行大部分钻井程序，但同时导致操作失误的概率不断上升，许多的意外脱离事故都是由于操作错误引起的。人为因素占所有意外脱离事故的50%。 预防措施 （1.）设计连续的底部隔水管总成分离程序，以保证底部隔水管总成脱离是周密计划的结果； （2.）确保操作板按钮标签与其他按钮有明显的不同，底部隔水管总成和防喷器连接按钮配备保护套； （3.）移除临时用来区分按钮的金属标签，依靠模压标识确保井口和底部隔水管总成连接的控制环路没有被扰乱； （4.）当井口易于溢出时禁止执行削弱 隔水管或防喷器系统完整性的作业，做出操作决定之前应执行风险分析程序，并详细了解海流的变化情况。 1.2 动力定位失效分析 随着钻井水深的进一步加深，传统锚链定位钻井设备的劣势越来越突出。当钻井作业的水深超过1500m时，钻井作业一般由动力定位（dynamically positioned，DP）的钻井平台或钻井船实施。动力定位系统根据环境条件和钻井船的位置，自动将钻井船控制在固定的位置或预先设定的轨迹内，钻井船 图3 位置的控制依靠推进器来完成。动力定位系 统发生失效时，就有可能发生定位失效，造成动力定位失效事故。最严重的定位失效事故是驱离或漂移。定位系统指引钻机离开既定位置或推进器曲解指令时，驱离发生，导致钻机远离井位。当钻机失去动力时，外界环境力驱使钻机离开既定位置，此时漂移发生。这两种情况下，隔水管必须脱离以便保证井口的完整性。正常情况下钻井平台或钻井船应保持在原位。发生紧急情况而导致定位失效时，应使作业有规则地停止并将隔水管从井口脱开。但