許玉強(qiáng)，管志川，王 慶，張會(huì)增，張洪寧，隋修平

（1.中國(guó)石油大學(xué)石油工程學(xué)院，山東青島266580；2.山東交通學(xué)院海運(yùn)學(xué)院，山東威海264200）

深水鉆井導(dǎo)管下深區(qū)間確定及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

許玉強(qiáng)1，管志川1，王 慶1，張會(huì)增1，張洪寧1，隋修平2

（1.中國(guó)石油大學(xué)石油工程學(xué)院，山東青島266580；2.山東交通學(xué)院海運(yùn)學(xué)院，山東威海264200）

深水鉆井導(dǎo)管的下入深度直接關(guān)系到海底井口的力學(xué)穩(wěn)定性及后續(xù)鉆井作業(yè)的安全。通過(guò)分析，確定導(dǎo)管存在最小下深和極限下深，并給出極限下深計(jì)算模型?；诟怕式y(tǒng)計(jì)和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，將目標(biāo)點(diǎn)鄰井的承載力增長(zhǎng)系數(shù)進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，并通過(guò)差值算法對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行移植預(yù)測(cè)，得到該系數(shù)在目標(biāo)點(diǎn)處含有概率信息的預(yù)測(cè)值，將導(dǎo)管最小下深由單值變?yōu)楹怕市畔⒌姆植紟?，同時(shí)結(jié)合導(dǎo)管極限下深的概率化分布，對(duì)目標(biāo)井的導(dǎo)管設(shè)計(jì)下深進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。實(shí)例分析表明：承載力增長(zhǎng)系數(shù)這一區(qū)域經(jīng)驗(yàn)變量對(duì)深水導(dǎo)管下深影響很大，尤其當(dāng)取值較小時(shí)，導(dǎo)管下深隨著該系數(shù)的減小呈指數(shù)增長(zhǎng)；該方法在給定可信度條件下可計(jì)算導(dǎo)管絕對(duì)安全下深區(qū)間，有效避免了因承載力增長(zhǎng)系數(shù)不確定等因素導(dǎo)致的導(dǎo)管下深風(fēng)險(xiǎn)。

深水鉆井；導(dǎo)管下深；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；承載力增長(zhǎng)系數(shù)；下深范圍；概率統(tǒng)計(jì)

深水鉆井與淺海鉆井最大的區(qū)別就在于水深較大，這就需要很長(zhǎng)的隔水管來(lái)保證鉆井作業(yè)的進(jìn)行［1］。受鉆井船漂移、海流沖擊等問(wèn)題影響，隔水管等會(huì)對(duì)海底井口的力學(xué)穩(wěn)定性造成威脅［2-4］。近年來(lái)已有學(xué)者針對(duì)深水鉆井中的隔水管受力狀態(tài)、海底井口穩(wěn)定性、海底泥線以下套管柱承載能力、導(dǎo)管下深等問(wèn)題進(jìn)行了研究，得出了一些有應(yīng)用價(jià)值的結(jié)論［5-8］。其中深水鉆井中導(dǎo)管的下入深度直接關(guān)系到海底井口的力學(xué)穩(wěn)定性。若設(shè)計(jì)下入深度較淺，會(huì)導(dǎo)致海底井口失穩(wěn)的發(fā)生；若設(shè)計(jì)下入深度較深，雖然保證了海底井口的安全，但會(huì)帶來(lái)資源的浪費(fèi)，甚至有可能導(dǎo)致導(dǎo)管無(wú)法下入到指定深度。同時(shí)深水海底淺部地層參數(shù)存在諸多不確定性，這給導(dǎo)管下深區(qū)間的精確計(jì)算帶來(lái)了麻煩。目前的深水鉆井導(dǎo)管下深設(shè)計(jì)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，須針對(duì)該問(wèn)題建立一套風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。目前常用的深水鉆井導(dǎo)管下深計(jì)算方法中涉及的主要變量包括：導(dǎo)管尺寸、管端阻力、恢復(fù)時(shí)間、承載力增長(zhǎng)系數(shù)等，其中承載力增長(zhǎng)系數(shù)是一個(gè)區(qū)域經(jīng)驗(yàn)值，其取值存在較大的不確定性，這就影響了計(jì)算結(jié)果的可靠性；同時(shí)目前并沒(méi)有計(jì)算導(dǎo)管極限下深的模型，導(dǎo)致無(wú)法判斷導(dǎo)管能否下入到設(shè)計(jì)深度?；诟怕式y(tǒng)計(jì)和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)［9］方法，可以將區(qū)域地層資料中的不確定性或難以確定的參數(shù)進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，并利用空間差值等數(shù)學(xué)方法對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行含概率信息的預(yù)測(cè)。筆者利用該方法對(duì)目標(biāo)井的承載力增長(zhǎng)系數(shù)進(jìn)行分析，并結(jié)合深水導(dǎo)管下深計(jì)算方法確定導(dǎo)管最小下深，得到含有概率信息的導(dǎo)管最小下深分布帶；同時(shí)通過(guò)建立分析導(dǎo)管極限下深模型，得到導(dǎo)管極限下深分布帶，進(jìn)而對(duì)導(dǎo)管下深的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1 深水鉆井導(dǎo)管最小下深和極限下深確定方法

目前深水鉆井多采用水力噴射方式下入導(dǎo)管，因?yàn)樯钏疁\部地層破裂壓力低，若采用常規(guī)方式循環(huán)鉆進(jìn)易壓漏地層，且該方式下入速度較快，有利于節(jié)約鉆井成本。導(dǎo)管的下入深度主要與深水淺層土的性質(zhì)及導(dǎo)管和后續(xù)套管等有關(guān)［10］。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)導(dǎo)管的下深計(jì)算已進(jìn)行了較多的探討［11］，多是通過(guò)對(duì)導(dǎo)管懸掛表層套管后進(jìn)行受力分析計(jì)算的下深，并沒(méi)有考慮導(dǎo)管下入過(guò)程中能否下入到指定深度的問(wèn)題。有必要計(jì)算導(dǎo)管的極限下深，以免現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)導(dǎo)管不能下到設(shè)計(jì)深度。

1.1 導(dǎo)管承載力計(jì)算

導(dǎo)管下入深度的確定與導(dǎo)管噴射下入過(guò)程的受力情況分不開(kāi)，而且導(dǎo)管的承載力受時(shí)間效應(yīng)的影響，目前考慮因素較為周全、計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確的深水鉆井導(dǎo)管承載力計(jì)算方法［11］如下。

導(dǎo)管的初始承載力為

導(dǎo)管下入到位時(shí)懸掛表層套管后的承載力為

導(dǎo)管極限承載力為

導(dǎo)管實(shí)時(shí)承載力為

綜合式（1）、（3）、（4）可得，導(dǎo)管下入后一定恢復(fù)時(shí)間的實(shí)時(shí)承載力為

式中，Q0為導(dǎo)管的初始承載力，kN；R為鉆壓系數(shù)，取值為0.8～1.0；Bfw為海水中浮力系數(shù)；x為設(shè)計(jì)的導(dǎo)管長(zhǎng)度，m；Wcon為導(dǎo)管線密度，kN/m；Wcol為噴射鉆具線密度，kN/m；Wlh為低壓井口重力，kN；Wtool為下入工具的重力，kN；Qw為導(dǎo)管下入到位時(shí)懸掛表層套管后的承載力，kN；Bfd為鉆井液中的浮力系數(shù)；Wscr為表層套管線密度，kN/m；Lsc為表層套管下深，m；Whh為高壓井口重力，kN；Dc為導(dǎo)管外徑，m；dc為導(dǎo)管內(nèi)徑，m；qsui為導(dǎo)管周圍第i層土的單位面積極限管側(cè)阻力，kPa；qpu為單位面積極限管端阻力，kPa；Li為第i層土的厚度，m；X為土壤分層數(shù)；αb為承載力增長(zhǎng)系數(shù)；t為恢復(fù)時(shí)間，d。

1.2 導(dǎo)管最小下深和極限下深確定方法

噴射下入導(dǎo)管過(guò)程中，施工最主要的控制參數(shù)是鉆壓，用以保證導(dǎo)管順利下入到位的同時(shí)保持管串的垂直［12］。鉆壓控制要保證導(dǎo)管下入過(guò)程中管串的中性點(diǎn)在泥線以下，利用入泥管串的自身重力鉆進(jìn)［13］。同時(shí)，為了避免管串過(guò)分受壓發(fā)生彎曲，且使導(dǎo)管到位后的承載力最大，要求導(dǎo)管最終到位時(shí)的鉆壓不得低于最大鉆壓的80%［12］。為了防止施工過(guò)程中導(dǎo)管串過(guò)分受壓發(fā)生彎曲，只能靠入泥管串的自重進(jìn)行鉆進(jìn)，從而導(dǎo)管的下深存在一定的極限，超過(guò)這個(gè)深度，便不能靠入泥管串的自身重力下入到位。

由于導(dǎo)管下入過(guò)程中噴射會(huì)對(duì)淺層土產(chǎn)生擾動(dòng)，導(dǎo)致土壤試驗(yàn)測(cè)定的管端和管側(cè)阻力不適用于剛下入到位時(shí)導(dǎo)管承載力的計(jì)算。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)導(dǎo)管噴射鉆進(jìn)的數(shù)值模擬［14］，水力噴射對(duì)周圍土壤應(yīng)力場(chǎng)產(chǎn)生的影響主要集中在噴嘴附近及其下方。在噴射鉆進(jìn)過(guò)程中，噴嘴附近土壤受沖擊作用發(fā)生形變破壞，可以忽略導(dǎo)管下端一定范圍內(nèi)的管側(cè)和管端阻力（由前人分析可知管端阻力對(duì)導(dǎo)管下深影響很?。Ｓ纱?，導(dǎo)管在下入到極限下深時(shí)的承載力為

式中，qsui為受噴射影響的第j層土壤單位面積極限管側(cè)阻力，kPa；Y為受噴射影響的土壤層數(shù)；Lj為導(dǎo)管外側(cè)土壤受噴射影響較大區(qū)域的長(zhǎng)度，m，其值與排量、導(dǎo)管到位時(shí)鉆壓、導(dǎo)管噴射鉆具類型和噴射鉆進(jìn)速度等有關(guān)，它是由于噴射效應(yīng)引起的土壤擾動(dòng)還沒(méi)有來(lái)得及恢復(fù)產(chǎn)生的，可由數(shù)值模擬結(jié)果求取。

根據(jù)力學(xué)平衡原理，導(dǎo)管下入到極限位置時(shí)應(yīng)滿足：

式中，Hlim為導(dǎo)管極限下深，m。

式（7）需要對(duì)Hlim進(jìn)行迭代計(jì)算，可選取導(dǎo)管設(shè)計(jì)最小下深作為Hlim的初值。根據(jù)式（7）可以求得導(dǎo)管極限下深表達(dá)式為

值得注意的是：此處計(jì)算的導(dǎo)管極限下深是以噴射下入過(guò)程中保持導(dǎo)管串中性點(diǎn)在泥線以下為原則計(jì)算的，該值是現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)依照設(shè)計(jì)鉆壓導(dǎo)管所能達(dá)到的最大下深。在實(shí)際鉆進(jìn)過(guò)程中，若在某一深度發(fā)生無(wú)法繼續(xù)鉆進(jìn)的情況，一般可以采用上下活動(dòng)管串、提高排量、加入膨潤(rùn)土鉆井液等手段繼續(xù)鉆進(jìn)，這樣雖然使導(dǎo)管串下入更深，但會(huì)影響導(dǎo)管串的垂度，導(dǎo)致導(dǎo)管下入到位承載高壓井口和表層套管等負(fù)重時(shí)，井口有失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。依照本文中方法計(jì)算得到的導(dǎo)管極限下深可以有效避免因設(shè)計(jì)不足導(dǎo)致的井口失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。

導(dǎo)管最小下深須考慮時(shí)間效應(yīng)，應(yīng)滿足一定恢復(fù)時(shí)間t后其承載力能承受導(dǎo)管和后續(xù)表層套管的總質(zhì)量，即Qt?Qw。為了便于計(jì)算，引入安全余量ε對(duì)其進(jìn)行迭代計(jì)算，即

式中，εd為合理的安全余量下限值，kN；εu為合理的安全余量上限值，kN。

由此可計(jì)算出導(dǎo)管最小下深。

2 不同參數(shù)對(duì)導(dǎo)管下入深度影響

利用深水鉆井導(dǎo)管最小下入深度計(jì)算模型，針對(duì)某深水區(qū)域［11］的導(dǎo)管下深進(jìn)行分析，分別計(jì)算不同條件下的導(dǎo)管下深，分析各因素對(duì)導(dǎo)管下深的影響。

鉆井設(shè)計(jì)參數(shù)如下：導(dǎo)管外徑914.4 mm，壁厚38.1 mm，線密度7.8 kN/m，噴射鉆具組合線密度3.6 kN/m，低壓井口13.1×103kg，下入工具質(zhì)量3.1×103kg，高壓井口質(zhì)量4.1×103kg，懸掛的表層套管柱850 m，線密度2.1 kN/m，水中浮力系數(shù)取0.85，鉆井液中浮力系數(shù)取0.78，承載力增長(zhǎng)系數(shù)取0.1，間隔時(shí)間t=2 d。地層相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 周圍土壤對(duì)導(dǎo)管串管端和管側(cè)的阻力Table 1 Resistance of soil around conductor string on conductor's end and side

若設(shè)計(jì)安全余量下限εd為50 kN，上限εu為150 kN，則通過(guò)迭代計(jì)算出導(dǎo)管下深為75 m。

分別改變管端阻力、導(dǎo)管外徑、恢復(fù)時(shí)間、承載力增長(zhǎng)系數(shù)等，對(duì)導(dǎo)管下深重新進(jìn)行計(jì)算。其中，考慮管端阻力時(shí)導(dǎo)管下入泥線以下深度為75 m，不考慮管端阻力時(shí)的導(dǎo)管入泥設(shè)計(jì)深度為78 m。具體計(jì)算結(jié)果如圖1所示。

由以上計(jì)算結(jié)果可以看出，導(dǎo)管外徑、管端阻力對(duì)導(dǎo)管下深影響很??；恢復(fù)時(shí)間小于2 d時(shí)，隨著恢復(fù)時(shí)間的減少，其對(duì)導(dǎo)管下深影響變大，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，影響基本消失；承載力增長(zhǎng)系數(shù)對(duì)導(dǎo)管下深影響很大，隨著該系數(shù)的減小，導(dǎo)管下深基本呈指數(shù)增長(zhǎng)。

從工程角度分析，恢復(fù)時(shí)間可以通過(guò)計(jì)算并結(jié)合工程需要進(jìn)行精確控制，但承載力增長(zhǎng)系數(shù)是一個(gè)區(qū)域性的經(jīng)驗(yàn)值，具有不確定性，無(wú)法確定其精確值，它的細(xì)微的變化都會(huì)引起導(dǎo)管下深較大幅度變化，因此有必要對(duì)承載力增長(zhǎng)系數(shù)進(jìn)行合理預(yù)測(cè)。

圖1 不同參數(shù)對(duì)導(dǎo)管下深的影響Fig.1 Influence of different parameters on depth of conductor

3 承載力增長(zhǎng)系數(shù)區(qū)域預(yù)測(cè)

承載力增長(zhǎng)系數(shù)在一個(gè)區(qū)域內(nèi)同時(shí)具有空間局限性、連續(xù)性、各向異性等特點(diǎn)，滿足區(qū)域變量的特點(diǎn)，因此可以運(yùn)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論對(duì)其進(jìn)行區(qū)域預(yù)測(cè)［15］。

首先對(duì)該區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用正方形網(wǎng)格，如圖2所示。其中δx、δy根據(jù)該區(qū)域的大小和數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行合理取值，盡量使每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)均包含至少一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。δz為網(wǎng)格厚度，由于承載力增長(zhǎng)系數(shù)在縱向上無(wú)變化，可令δz=0，即進(jìn)行平面網(wǎng)格劃分。

圖2 區(qū)域網(wǎng)格劃分示意圖Fig.2 Schematic diagram of regional grid

假設(shè)該區(qū)域承載力增長(zhǎng)系數(shù)的空間表達(dá)式為αi（xi，yi），其中i為已知數(shù)據(jù)點(diǎn)的編號(hào)，則每個(gè)網(wǎng)格的承載力增長(zhǎng)系數(shù)為

之后，進(jìn)行變異函數(shù)的求取。本文中研究對(duì)象為平面區(qū)域參數(shù)，因此只介紹平面變異函數(shù)的求取。

令A(yù)i代表平面坐標(biāo)（xi，yi），d代表兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)所在網(wǎng)格中心的距離，則β（Ai）和β（Ai+d）分別代表區(qū)域參數(shù)在位置Ai和Ai+d上的數(shù)值，其中i=1，2，…，N（d），N（d）表示所在網(wǎng)格平面上分隔距離為d的網(wǎng)格總對(duì)數(shù)。根據(jù)變差函數(shù)的定義，計(jì)算變異函數(shù)的公式［16］為

利用式（11）計(jì)算出不同間隔d條件下的變異函數(shù)值γ#（d），將其與常用的變異函數(shù)理論模型進(jìn)行擬合或者套用。常用變異函數(shù)理論模型此處不再贅述。

根據(jù)克里格方法［17］可以得到目標(biāo)點(diǎn)處承載力增長(zhǎng)系數(shù)的帶有概率信息的預(yù)測(cè)值：

其中，λi可以通過(guò)求解克里格方程組得到：

其中

式中，C（x）為變量x的協(xié)方差函數(shù)。

對(duì)計(jì)算得到的目標(biāo)點(diǎn)處承載力增長(zhǎng)系數(shù)預(yù)測(cè)值求取方差，即

這樣就得到了目標(biāo)點(diǎn)處承載力增長(zhǎng)系數(shù)的正態(tài)分布，其分布形式為N（β（A#），σ2）。

值得注意的是，該方法的計(jì)算精度取決于鄰井資料的豐度，如已知井位的數(shù)量、間距和分布等。

4 深水鉆井導(dǎo)管下深風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

根據(jù)建立的深水導(dǎo)管最小下深和極限下深的計(jì)算模型，通過(guò)對(duì)承載力增長(zhǎng)系數(shù)的區(qū)域預(yù)測(cè)，可以將深水導(dǎo)管下深區(qū)間的邊界實(shí)現(xiàn)概率化分布，設(shè)目標(biāo)井處承載力增長(zhǎng)系數(shù)的概率化分布形式為N（β（A#），σ2），如圖3所示。求得導(dǎo)管最小下深的概率化分布形式如圖4所示。

圖3 目標(biāo)井處承載力增長(zhǎng)系數(shù)的概率化分布Fig.3 Probability distribution of bearing capacity growth coefficient of target well

圖4 導(dǎo)管最小下深概率化分布Fig.4 Probability distribution of the minimum depth of conductor

圖4 中，導(dǎo)管最小下深的概率分布不再是對(duì)稱形式，這是因?yàn)槌休d力增長(zhǎng)系數(shù)對(duì)導(dǎo)管最小下深的影響為指數(shù)形式，一大一小兩個(gè)相同概率的承載力增長(zhǎng)系數(shù)，其中較小系數(shù)所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)管下深增大的更多。

式（8）為導(dǎo)管極限下深表達(dá)式。其中R為鉆壓系數(shù)，設(shè)計(jì)導(dǎo)管下深時(shí)取0.8～1.0，此時(shí)為一個(gè)固定值；但實(shí)際噴射鉆進(jìn)過(guò)程中，導(dǎo)管到位時(shí)的鉆壓受多因素的影響，實(shí)際值在一定合理范圍內(nèi)波動(dòng)，因此在計(jì)算導(dǎo)管極限下深時(shí)R不能再取設(shè)計(jì)下深時(shí)的單一值，而是在該單一值附近波動(dòng)。由此，設(shè)R的分布形式為N（R，σ2），其中R為設(shè)計(jì)導(dǎo)管下深時(shí)的鉆壓系數(shù)，σ依據(jù)設(shè)計(jì)鉆壓的波動(dòng)范圍進(jìn)行確定。根據(jù)式（8）可以求得導(dǎo)管極限下深的概率化分布，如圖5所示。

圖5 導(dǎo)管極限下深概率化分布Fig.5 Probability distribution of ultimate depth of conductor

綜合導(dǎo)管最小下深和極限下深概率化分布，可以便捷地確定一口井的導(dǎo)管設(shè)計(jì)下深所對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)概率，如圖6所示。

圖6 導(dǎo)管最小下深和極限下深概率密度與累積概率分布Fig.6 Probability density and cumulative probability distribution of the minimum and ultimate depth of conductor

圖6 中，可以根據(jù)導(dǎo)管設(shè)計(jì)下深確定對(duì)應(yīng)的最小下深概率和極限下深概率，即導(dǎo)管承載力不足的概率和不能下入到位的概率。

為了方便計(jì)算一定可信度條件下的安全導(dǎo)管設(shè)計(jì)下深，將圖6（a）中的概率密度轉(zhuǎn)化為圖6（b）的累積概率。由此，給定可信度J=J2-J1，即可評(píng)價(jià)導(dǎo)管設(shè)計(jì)下深的風(fēng)險(xiǎn)。

5 實(shí)例計(jì)算

以某深水區(qū)域DB-1為例，水深1 500 m，該區(qū)塊已鉆井位與目標(biāo)井位分布如圖7所示，認(rèn)為每口已鉆井所用的承載力增長(zhǎng)系數(shù)是安全可靠的值，得到目標(biāo)井處含有概率信息的承載力增長(zhǎng)系數(shù)，該系數(shù)呈數(shù)學(xué)期望為0.175、標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.03的正態(tài)分布形式。噴射鉆進(jìn)過(guò)程中鉆壓系數(shù)R取0.9。

計(jì)算目標(biāo)井導(dǎo)管最小下深和極限下深的概率密度分布以及累積概率分布，如圖8所示。

選取可信度J=J2-J1=90%-10%=80%，圖8（b）中點(diǎn)B、C之間區(qū)域（67.5～75.2 m）即為80%可信度條件下的絕對(duì)安全導(dǎo)管下深；若導(dǎo)管設(shè)計(jì)下深處于點(diǎn)A、B之間區(qū)域（56.3～67.5 m），會(huì)一定程度上導(dǎo)致導(dǎo)管承載力不足，其具體發(fā)生的概率可由圖8（a）求??；若導(dǎo)管設(shè)計(jì)下深處于點(diǎn)C、D之間區(qū)域（75.2～88.5 m），會(huì)一定程度上導(dǎo)致導(dǎo)管不能下入到位，其具體發(fā)生概率可由圖8（a）求取。

圖7 井位分布Fig.7 Well location map

圖8 目標(biāo)井導(dǎo)管最小下深和極限下深的概率密度及累積概率分布Fig.8 Probability density and cumulative probability distribution of the minimum and ultimate depth of conductor of target well

6 結(jié) 論

（1）承載力增長(zhǎng)系數(shù)這一區(qū)域經(jīng)驗(yàn)變量對(duì)深水導(dǎo)管下深影響很大，尤其當(dāng)取值較小時(shí)，導(dǎo)管下深隨著該系數(shù)的減小呈指數(shù)增長(zhǎng)。采用概率統(tǒng)計(jì)方法對(duì)目標(biāo)井的承載力增長(zhǎng)系數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到含概率信息的預(yù)測(cè)值。

（2）建立了基于導(dǎo)管最小下深和極限下深概率化分布的導(dǎo)管下深風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，進(jìn)一步引入累積概率分布和可信度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)深水導(dǎo)管設(shè)計(jì)下深風(fēng)險(xiǎn)的定量評(píng)價(jià)。

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（編輯 李志芬）

Determination and risk assessment methods for setting depth of conductor during deepwater drilling

XU Yuqiang1，GUAN Zhichuan1，WANG Qing1，ZHANG Huizeng1，ZHANG Hongning1，SUI Xiuping2
（1.School of Petroleum Engineering in China University of Petroleum，Qingdao 266580，China；2.Marine College，Shandong Jiaotong University，Weihai 264200，China）

The penetration or setting depth of conductor pipe can directly affect the mechanical stability of subsea wellhead and the safety of subsequent drilling operations.There should be a minimal setting depth and a limit setting depth，and a mathematical model for calculating the limit setting depth can be established.In this paper，probability statistics and geo-statistics methods were used for the assessment of the bearing capacity of the target point based on the data from adjacent wells. The bearing capacity growth factor of the target point can be predicted using a differential arithmetic method，in which the statistics information was included.Therefore，a distribution range for the minimal setting depth of the conductor pipe can be determined using the statistics data，and by combining its limit setting depth data，a quantitative risk assessment can be carried out for the conductor's setting depth.Case studies show that the bearing capacity growth factor is a regional and empirical variable that has a great impact on the setting depth of deepwater conductor，and the setting depth of conductor grows exponentially with the decrease of the growth factor，especially when its value is small.This method can calculate an absolute safe range for conductor's setting depth under the conditions of a given confidence，which can effectively avoid the risks caused by uncertainties of the bearing capacity growth factor and other factors.

deepwater drilling；conductor setting depth；risk assessment；bearing capacity growth factor；setting depth range；probability statistics

TE 22

A

許玉強(qiáng)，管志川，王慶，等.深水鉆井導(dǎo)管下深區(qū)間確定及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法［J］.中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，39（6）：85-91.

XU Yuqiang，GUAN Zhichuan，WANG Qing，et al.Determination and risk assessment methods for setting depth of conductor during deepwater drilling［J］.Journal of China University of Petroleum（Edition of Natural Science），2015，39（6）：85-91.

1673-5005（2015）06-0085-07

10.3969/j.issn.1673-5005.2015.06.011

2014-12-26

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51574275）；國(guó)家“973”重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（2010CB226706）；教育部“長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃”項(xiàng)目（IRT1086）

許玉強(qiáng)（1987-），男，博士研究生，研究方向?yàn)榫滦畔⑴c控制、深水鉆井及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。E-mail：auyuqiang@163.com。