GB/T 30217.2-2016 石油天然气工业 钻井和采油设备 第2部分 深水钻井隔水管的分析方法、操作和完整性 GB/T30217.2-2016 标准压缩包解压密码：www.bzxz.net

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中华人民共和国国家标准
GB/T30217.2—2016/ISO/TR13624-2:2009石油天然气工业
钻井和采油设备
第2部分：深水钻井隔水管的分析方法、操作和完整性
Petroleum and natural gas industries-Drilling and production equipment-Part 2:Deepwater drilling riser analysis methodologies,operations and integrity(ISO/TR 13624-2:2009,Petroleum and natural gas industries—Drilling andproduction equipmentPart 2:Deepwater drilling riser methodologies,operationsand integrity technical report,IDT)2016-04-25发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2016-08-01实施
中华人民共
国家标准
石油天然气工业
钻井和采油设备
第2部分：深水钻井隔水管的分析方法、操作和完整性
2016/ISO/TR13624-2:2009
GB/T30217.2
中国标准出版社出版发行
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服务热线：400-168-0010
2016年8月第一版
书号：1550661-54796
版权专有
侵权必究
规范性引用文件
术语和定义
缩略语
耦合钻井隔水管和(或)导管分析方法和工作实例5.1
耦合方法
解耦方法
分析考虑
隔水管耦合分析
隔水管解耦分析
工作示例，
基本分析条件
模型描述和分析流程
6漂离和驱离分析方法和示例
漂离分析方法
7反冲分析方法和工作示例
基本情况
需要的信息
性能准则
示例的实用性
参考文献
图1钻井隔水管系统的配置和耦合分析模型..
图2钻井隔水管系统的配置和解耦分析模型图3简化的张紧器模型1
简化的张紧器模型2
图5非线性梁张紧器模型
图6非线性弹簧张紧器模型
GB/T30217.2—2016/ISO/TR13624-2:2009次
解耦分析比耦合分析保守的百分比与水深的函数图8LFJ转角作为浮式钻井装置偏移函数的耦合和解耦分析对比18
GB/T30217.2—2016/ISO/TR13624-2.2009图93048m（10000ft）水深隔水管配置示意图图10耦合模型的弯矩范围曲线
图11耦合模型的侧向挠度范围曲线图12耦合和解耦模型叠加的弯矩范围曲线：图13耦合和解耦模型叠加的侧向挠度范围曲线图14
漂离分析流程图
3048m（10000ft）水深工作示例隔水管排列示意图井口装置和导管和（或）套管布置示意图浮式钻并装置偏移随时间变化的曲线图，应力应变曲线示意图
平均冲程长度和顶部张力与偏移的函数关系：TJ冲程和挠性接头转角与偏移的函数关系隔水管和套管的冯·米塞斯应力和井口装置弯矩与偏移的函数关系.高压空气和（或）油蓄能器的钢丝绳式张紧器（改自Young等人（1992a)）高压侧带空气的钢丝绳式张紧器（Retsco国际许可使用）·带高压和低压蓄能器的钢丝绳式张紧器[改自Puccio和Nuttall（1998），Stahl和Abbassian(2000)」
直接作用的张紧系统
不考虑隔水管反冲的作业张力范围工作示例的张紧器结构·
张力和时间的关系曲线
TJ冲程和时间关系
LMRP位移和时间关系
张紧器冲程和时间关系
控制阀冲程和时间关系·
8个相位角的隔水管张力与时间关系8个相位角的TJ冲程与时间关系
图35LMRP间距支配条件下的偏移....
在海水、没有偏移及10675kN（2400kips）最大作业条件下，TJ与时间的关系图36
TI接触力与时间的关系
图3845°相位角的网格细化和刚度的参数研究图39没有偏移及8807.5kN（1980kips)最大连接条件下TJ的冲程图408807.5kN（1980kips）最大连接条件下TJ的反作用力（显示最严重的相位角）图41考虑隔水管反冲的作业图
表1钻井隔水管分析模型的输人参数.表2浮式钻井装置尺寸
表33048m（10000ft)水深的隔水管配置表4TJ性能
表5张紧系统详细信息
表6设备的重量和尺寸
表7导管和套管的性能
表8沿着隔水管的阻尼系数
海流部面
土壤数据
波浪数据
周期为11.47s的浮式钻井装置RAO隔水管的解耦模拟结果
浮式钻井装置尺寸：
隔水管配置示例
伸缩接头属性
张紧器系统
设备的重量和尺寸
导管和套管
沿着隔水管的阻尼系数·
海流部副面
浮式钻井装置偏移随时间的变化土壤数据
解脱条件评估准则
解脱准则
钻井船60°船向的升沉RAO
假定的环境条件
典型的升沉和周期
3048m（10000ft）配置的隔水管阀门CV与冲程
TJ冲程变化源
GB/T30217.2—2016/ISO/TR13624-2:200920
GB/T30217.2—2016/ISO/TR13624-2:2009前言
GB/T30217《石油天然气工业
钻井和采油设备》分为两个部分一第1部分：海洋钻井隔水管设备的设计和操作；第2部分：深水钻井隔水管的分析方法、操作和完整性。本部分为GB/T30217的第2部分
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本部分采用翻译法等同采用IS0/TR13624-2：2009《石油天然气工业钻井和采油设备
第2部
分：深水钻井隔水管的方法、操作和完整性技术报告》。本部分还做了下列编辑性修改：修改了标准名称，将原文名称深水钻井隔水管的方法、操作和完整性技术报告”改成本部分名称“深水钻井隔水管的分析方法、操作和完整性”。本部分由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会（SAC/TC96）提出并归口。本部分起草单位：国家油气钻井装备工程技术研究中心、宝鸡石油机械有限责任公司、中海油田服务股份有限公司钻井研究院、江苏省盐城市建湖县永维阀门钻件有限公司，中海油能源发展股份有限公司管道工程分公司、中国石油集团钻井工程技术研究院钻井机械研究所、四川宏华石油设备有限公司。本部分主要起草人：王定亚、杨玉刚、王耀锋、孙娟、颜波、金国林、张洪波、刘洋、高杭。1范围
GB/T30217.2—2016/IS0/TR13624-2:2009石油天然气工业、钻井和采油设备第2部分：深水钻井隔水管的分析方法、操作和完整性
GB/T30217的本部分适用于配置了水下BOP组的移动式海洋钻井装置。GB/T30217的本部分讨论的钻井隔水管的分析方法适用于GB/T30217.1，这些分析方法的解释参见GB/T30217.1。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T30217.1一2013石油天然气工业钻井和采油设备第1部分：海洋钻井隔水管设备的设计和操作（ISO13624-1：2009.IDT）APIRP16Q：1993海洋钻井隔水管系统的设计、选择、操作和维护（Design，Selection，OperationandMaintenanceofMarineDrilling RiserSystems)3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
蓄能器（用于防喷器）
accumulatorwwW.bzxz.Net
液面上部充入气体（例如氮气）的压力容器，在压力下用来储存液压液以操作BOP。3.2
蓄能器（用于隔水管张紧器）accumulator液面上部充人气体（例如氮气）的压力容器，来自张紧器供气瓶的高压气体在压力容器气体一侧加压，供应高压液压液以激励隔水管张紧器液缸。3.3
气罐浮力air-canbuoyancy
顶部密闭、底部开的气缸产生的气室净浮力给隔水管柱施加的张力，该汽缸在隔水管外面周围形成一个充气环空。
2annulus
当一根管子在另一根管子内部时，两根管子之间的空间。3.5
表观重量
apparent weight
量effective weight
有效重量
submerged weight
水下重量
隔水管在空气中的重量减浮力。1
GB/T30217.2—2016/ISO/TR13624-2.2009注：表观重量通常称为水中重量、湿重、水下重量或有效重量。3.6
auxiliary line
辅助管线
隔水管主管外面连接的导管（不包括节流和压井管线）。示例：液压供给管线、浮力控制管线、钻井液增压管线。3.7
球接头
ball joint
球窝式总成，其中心通道内径等于或大于隔水管内径，并可安装在隔水管柱上以减少局部弯曲应力。
井喷blowout
井液无控制地从井筒流出。
blowoutpreventer;BOP
防喷器
安装在水下井口头上，用于封井的装置。3.10
annular blowout preventer
环形防喷器
能在井筒或井筒内任一构件周围的环形空间内形成密封的远程控制装置。注：增强弹性密封胶心元件在液压压力作用下实现密封，3.11
防喷器组BOPstack
连接到水下井口装置的井控设备总成，包括BOP、四通、阀、液压连接器和短节。注：通常使用这个术语时，还可包括LMRP3.12
母接头box
隔水管接头，节流压井（C&K）管线插接总成或辅助管线插接总成的内连接件。3.13
浮力控制管线
buoyancy-control line
专用于控制、充气或放气气罐浮力箱的辅助管线。3.14
浮力块buoyancymodules
隔水管单根安装的减少其表观重量、从而减少隔水管顶部张力要求的装置3.15
节流和压井管线
choke-and-kill lines
C&K管线C&Kline
压井管线kill line
平行于隔水管排列的用来循环流体进出井筒以控制井压的外部导管。3.16
控制盒
controlpod
水下阀和调节装置总成，当从平台上驱动时，引导液压液通过专用端口来操作BOP设备。3.17
接头coupling
两节隔水管首尾连接的机械装置。2
分流器diverter
GB/T30217.2—2016/IS0/TR13624-2:2009安装在井口装置或海洋隔水管上，用于关闭垂直流动通道，并将井内流体排出钻台和平台的装置。漂离drift-off
DP的浮式钻井装置非预期地侧向离开其相对于井口装置的预期位置，通常是由于定位系统或推进器失效而引起。
钻井液drilling fluid
泥浆mud
沿钻杆循环进人井内并返回到钻机的水基或油基流体，用途包括封闭地层压力、清除岩屑、钻头润滑和冷却、处理井壁和提供井中数据传输介质。3.21
驱离drive-off
DP的浮式钻并装置通过浮式钻并装置主推进器或定位推进器驱动而非预期地移位。3.22
动力定位dynamicpositioning
（自动定位）通过选择性地驱动和引导推进器定位浮式钻井装置的计算机控制方法。3.23
有效张力effectivetension
当在水中仅考虑顶部张力和隔水管及其内含物的表观重量时，沿隔水管任一点计算的轴向张力。注：见ISO13624-1：2009的5.4.3和1984年的Sparks3.24
工厂验收试验factoryacceptancetesting制造商试验某一具体产品，以确认其符合性能规范和额定值。3.25
灌注阀fill valve
灌注阀用于对隔水管填充海水，以防止隔水管挤毁。3.26
绳索偏角fleetangle
（海洋隔水管）连接在T上的隔水管张紧器钢丝绳与垂直轴线之间的夹角注：这个角度随着浮式钻井装置高度的变化而变化。3.27
性接头flexjoint
钢质材料和弹性材料组成的总成，其中心通道的直径等于或大于隔水管孔径。注：挠性接头通常安装在隔水管底部，以减少从隔水管过渡到LMRP的局部弯曲应力。3.28
升沉（垂荡）heave
浮式钻井装置在垂直方向上的运动。3.29
热点应力hot-spotstress
局部峰值应力localpeakstress
在研究的区域或组件中，不会引起显著变形的最高应力，其主要危害性在于该处可能是疲劳裂纹产3
GB/T30217.2—2016/ISO/TR13624-2.2009生的起始位置，
注：这些应力高度局部化，出现在几何不连续处3.30
液压连接器hydraulicconnector液压驱动的机械连接器，把BOP组连接到井口装置或把LMRP连接到BOP组3.31
液压供给管线hydraulic supplyline浮式钻井装置到水下BOP组的辅助管线，把控制系统工作液供给LMRP和BOP组。3.32
跨接软管jumperhose
为适应挠性接头和球接头处的角运动，节流、压井或辅助管线的挠性管段能提供一个绕挠性接头和球接头的连续流动。
海洋隔水管下部总成lowermarineriserpackage;LMRP水下BOP组分为上下两部分，LMRP为其上部分，包括液压连接器、环形BOP、球接头和挠性接头、隔水管适配器、节流、压井和辅助管线的跨接软管和水下控制盒。注：LMRP座放在水下BOP组下部分的顶部。3.34
钻井液增压管线mud-boost line需要时，从水面提供补充的钻井液，并将其注人到LMRP的隔水管内，帮助钻屑沿海洋隔水管循环上升的辅助管线。
公接头pin
隔水管接头或节流、压井或辅助管线插接总成的外连接件。3.36
短节pupjoint
长度比标准长度隔水管单根短的单根。3.37
responseamplitudeoperator;RAO响应幅值算子
（规则波)浮式钻并装置运动与波周期范围内出现的并引起该运动的波幅的比率。3.38
隔水管适配器riseradapter
在隔水管和挠性接头或球接头之间的转换接头。3.39
riser disconnect
隔水管解脱
通过解锁隔水管连接器，将BOP组与隔水管、LMRP分离。3.40
隔水管单根
riserjoint
根由隔水管主管及其两端分别配备有公接头和母接头，并包括节流、压井和（可选择的）辅助管线及其支架组成的隔水管。
riser main tube
隔水管主管
隔水管riserpipe
由无缝钢管或电焊钢管构成隔水管单根主导管，引导钻柱并容纳井内返回液流。4
riser string
隔水管柱
配置的隔水管单根总成。
隔水管张紧器
riser tensioner
GB/T30217.2—2016/ISO/TR13624-2.2009在配置的隔水管柱上提供并保持顶部张力以防止屈曲的装置。riser tensioner ring
隔水管张紧环
TJ外筒和隔水管张紧器的结构连接部件。旋转方钻杆补心
rotary kelly bushing
通常作为钻台的垂直基准。
伸缩节slip joint
伸缩节telescopic joint
带有内简和外筒及其之间具有密封机构的隔水管单根。注：浮式钻井装置纵荡、横荡和升沉时，TJ内外筒被此相对运动，补偿隔水管柱长度要求的变化3.47
对接接头stab
公母接头连接总成，可实现两段管线之间的压力密封。注1：通常使用外部机械装置保持公接头和母接头的连接注2：通过连接隔水管接头，使隔水管单根上的节流和压井管线的对接接头保持插人对接状态3.48
标准隔水管单根
standard riserjoint
用于具体的浮式钻井装置隔水管排放架，并架人字形天门尺寸，隔水管搬运设备能力或具体的隔水管采购的一节典型长度的隔水管单根。3.49
strakes
导流板
连接到隔水管外面抑制涡激振动的螺旋形缠绕附加装置3.50
应力集中系数
stress amplification factor
构件(包括焊缝)内的局部峰值交变应力与该件处的管壁内的公称交变应力之比。注：该系数用来说明在隔水管构件内出现的由几何应力集中引起的应力增加3.51
沿浮式钻井装置纵轴的前后往复运动。3.52
沿浮式钻井装置横轴的左右往复运动。3.53
terminal fitting
终端接头
在TJ上的刚性节流、压井或辅助管线与其悬垂软管之间的连接，可使流动方向产生180°的改变。5
GB/T30217.2—2016/ISO/TR13624-2.20093.54
vortex induced vibration;VIV涡激振动
隔水管在周期性脱涡激起的流动中的顺向摇荡和侧向振荡3.55
并口连接器
wellhead connector
防喷器组连接器stackconnector把BOP组连接到水下井口装置的液压操作的连接器。4缩略语
下列缩略语适用于本文件。
BOP防喷器（blowoutpreventer）DP动力定位（dynamicpositioning）DTL动态张力极限（dynamictensionlimit）ID内径(internal diamerer)）
LFJ下部挠性接头（lowerflexjoint）LMRP海洋隔水管下部总成（lowermarineriserpackage）OD外径(outsidediamerer）
RAO响应幅值算子（responseamplitudeoperators）RKB旋转方钻杆补心（rotarykellybushing）ROV水下机器人（remotelyoperatedvehicle）TJ伸缩节（telescopic joint）UFJ上部挠性接头（upperflexjoint）5耦合钻井隔水管和（或）导管分析方法和工作实例5.1耦合方法
在耦合分析中，隔水管系统的分析从导管向上延伸到UFI或球接头。因此，在UFJ或球接头上施加的浮式钻并装置运动及波浪和海流载荷可用来预测隔水管的性能，以及延伸到土壤结构中导管的位移。这是一个单步程序法。图1为耦合模型示意图。5.2解耦方法
解耦的方法是一个两步程序法，使用两个独立模型来预测整个隔水管系统的性能。第一个模型模拟隔水管系统从水下BOP和LMRP的顶端到UFI或球接头。第二个模型模拟隔水管从导管直到BOP和LMRP。然后，第一个模型（BOP和LMRP的顶端到UFJ或球接头）底部上的载荷应用到第个模型的顶端，以评估泥线处导管和隔水管的性能。图2为解耦模型示意图。5.3分析考虑
APIRP2RD第6节和APIRP17B第8节详细讨论了隔水管系统有关的分析过程，这同样适用于钻井隔水管。与这一技术说明相关的两个关键问题如下：a）求解运动方程（频域或时域解法）；b）动态响应评估（设计波浪或设计风暴方法）。当已知拉伸耦合的影响很小，并且没有显著影响隔水管响应的其他非线性因素时，频域分析法是适6
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