半潜式平台水下设备培训教材(共39页).ppt

1、半潜式平台水下设备培训资料半潜式平台水下设备培训资料半潜式平台水下设备的主要组成半潜式平台水下设备的主要组成水下防喷器组及控制系统水下防喷器组及控制系统转喷器分流器及控制系统转喷器分流器及控制系统张力系统张力系统防喷器运送设备防喷器运送设备阻流管汇及控制台阻流管汇及控制台隔水管及专用工具隔水管及专用工具防喷器组的组成防喷器组的组成从下至上的排列：CAMERONBOP STACK.tif井口连接器下双联闸板防喷器上双联闸板防喷器下万能防喷器事故平安阀：安装在闸板防喷器的侧出口防喷器组框架注意：深水平台的闸板防喷器为三套双联闸板防喷器以上组成，称为BOP STACK防喷器组避台风时或应急情况时，留

2、在海底防喷器组的组成防喷器组的组成n隔水管连接器n上万能防喷器n挠性接头n防喷器控制盒：安装在LMRP的框架上nLMRPLOWER MARINE RISER PACKAGE)框架n水下储能瓶组包括上万能防喷器的缓冲瓶n以上组成，成为下部隔水管总成避台风或应急情况下，可以起出部份防喷器组各部件的原理和特性防喷器组各部件的原理和特性井口连接器connectorH4 CONNECTOR.tif connectorMODEL 70 CONNECTOR.tif connectorMODEL 70 CONNECTOR(1).tif功能：连接防喷器组与井口头防喷器组坐在20“井口头上制造厂家：一般有CAME

3、RON、DRILL QUIP和 VETCO GRAYNH2、NH5平台有CAMERON和 VETCO GRAY，NH6平台仅有 VETCO GRAY,DRILL QUIP产品的钢圈槽为DX)通用性：NH5平台和NH6平台可以互相通用原理：通过液压控制，驱动锁块至锁紧和解锁功能液压控制方式：第一解锁和锁紧CAMERON公司的井口连接器只有一个锁紧功能、第二解锁和锁紧 VETCO GRAY公司的井口连接器有两个锁紧功能和ROV解锁一般与第二解锁功能连接解锁方式：一般情况下采用第一解锁。如第一解锁不能解锁成功，可以采用第一和第二同时解锁；如水下防喷器组控制系统失效，那么可采用ROV带液压管线进行解锁

4、防喷器组各部件的原理和特性防喷器组各部件的原理和特性井口连接器connectorHC CONNECTOR.tif锁紧和解锁的标准：一般通过ROV和水下电视观察井口连接器指示杆的位置井口连接器只有通过ROV观察，当然，也应考虑实施解锁和锁紧功能的液压流量是否到达厂家的推荐要求最大工作角度：CAMERON公司的井口连接器为30度， VETCO GRAY公司的井口连接器为为6度左右容易出现问题：CAMERON公司的HC15000PSI井口连接器容易存在解锁困难，也就是液压系统不工作；VETCO GRAY公司的井口连接器容易存在连接器与井口头难于分开的现象注意：深水平台只能通过ROV来观察井口连接器的

5、工作位置不能采用水下电视观察深水平台的井口连接器应采用HEAVY DUTY的型号，即与井口头的锁紧力比常规连接器大防喷器组各部件的原理和特性防喷器组各部件的原理和特性闸板防喷器HYDRIL闸板闸板.tif HYDRIL闸板闸板芯子体.tif CAMERONWEDGELOCK.tif工作原理：通过液压驱动操作活塞的移动，来实施关闭和翻开功能操作压力：5“钻杆闸板和可变闸板的正常操作压力为1500PSI；剪切闸板的关闭压力应根据井内钻杆的尺寸和钻杆等级而调节，但不能高于防喷器控制系统的最大压力3000PSI一般配置：两套5“钻杆闸板、一套可变闸板和一套剪切闸板闸板的悬挂能力：5“钻杆闸板的能力一般

6、为600KIPS，可变闸板的悬挂能力随着井内钻杆尺寸的变化而变化尺寸越小的钻杆，悬挂能力越小楔锁：现半潜式平台有两种结构，一种为自动锁紧HYDRIL和SHAFFER产品，另一种为楔锁CAMERON公司产品，现CAMERON公司也有自动锁紧结构。特点：自动锁紧可以将闸板锁紧在任何位置当操作压力失去后，楔锁只能锁紧的一个位置，也就是闸板完全关闭的位置注意：深水平台可以配置试压闸板，目的为节省本钱防喷器组各部件的原理和特性防喷器组各部件的原理和特性闸板防喷器楔锁的使用：避台风，关闭剪切闸板；悬挂钻杆后，而又没有关闭压力的情况下；闸板防喷器大修后，对闸板防喷器进行工作压力试压时特性：只能承受来自井内的

7、压力，但按照闸板防喷器的结构，也可承受反方向的压力，其压力值不能超过闸板的悬挂能力；井内压力对闸板有助封作用；操作压力不能太高，影响密封的使用寿命；闸板只能使用与相适应的钻具，不能关闭在钻具接头上橡胶件：一般有三种：天然橡胶(适用于水基泥浆，温度范围350C1070C)、丁腈橡胶适用于油基泥浆，温度范围180C1210C)、氟橡胶适用于油基泥浆，范围180C1770C ，高温高压井使用该种橡胶。储存寿命：天然橡胶(24年)、丁腈橡胶46年)、氟橡胶810年防喷器组各部件的原理和特性防喷器组各部件的原理和特性万能防喷器HYDRIL万能HYDRIL ANNULAR.tif工作原理：关闭压力驱动活塞

8、上移，迫使芯子处于关闭在钻杆上，到达密封的目的。开位压力驱动活塞下移，芯子依靠本身的弹性而翻开万能芯子的结构：加强筋外面浇注橡胶万能芯子的种类：从结构上分有：球形芯子SHAFFER公司产品、锥形芯子HYDRIL公司产品、星形芯子CAMERON公司产品；从材质上分有：天然橡胶(NR-适用于水基泥浆，温度范围350C1070C)、丁腈橡胶NBR-适用于油基泥浆，温度范围70C880C)、氯丁橡胶CR-适用于油基泥浆，范围350C770C HYDRIL万能胶芯.tif特性：可以封闭空井；关闭后，可以允许钻具旋转和允许钻具接头通过；井内压力对万能防喷器有助封作用，但助封作用的大小与防喷器的结构有关；球

9、形芯子SHAFFER公司产品、锥形芯子HYDRIL公司产品可以在井内有钻具时更换芯子防喷器组各部件的原理和特性防喷器组各部件的原理和特性万能防喷器关闭压力：由于万能防喷器的助封作用，为延长芯子的使用寿命，所以，其关闭压力应随着井内压力的变化而变化厂家提供关闭压力与井内压力的对照表HYDRILclose pressure.tif封空井：由于封空井对芯子的影响很大，所以，一般不作封空井检验强行起下钻：为保证钻具接头和钻杆通过芯子，而又保持密封和延长芯子的使用寿命，因此，在万能防喷器的关闭口靠近防喷器附近安装一个缓冲瓶和允许一点泥浆泄漏HYDRIL万能缓冲瓶.tif井内有钻具时更换芯子：球形和锥形芯

10、子可以在井内有钻具时更换，而星形芯子不能HYDRIL万能应急更换胶芯.tif试验压力：安装新芯子后，第一次可以试100的工作压力，第二次起，一般不低于70防喷器组各部件的原理和特性防喷器组各部件的原理和特性万能防喷器通径检验：由于万能防喷器芯子的翻开是依靠芯子的弹性而实施，因此，在地面试压后，应检查芯子是否缩径通过通径规或测量来实施API16A规定通径规的外径和高度，以防防喷器下水后，各种大直径的工具无法通过，检验标准为翻开万能防喷器15分钟后实施防喷器组各部件的原理和特性防喷器组各部件的原理和特性隔水管连接器connectorMODEL 70 CONNECTOR.tif功能：连接防喷器组，以

11、便防台后或应急情况或修理后的回接特性：如果采用 VETCO GRAY的连接器作为隔水管连接器，其最大工作角度比井口连接器大采用HIGH ANGLE的型号相似性：其他功能与井口连接器相似应急脱开：在紧急情况下，解锁隔水管连接器，利用隔水管张力器，提离下部隔水管总成，以便平台避开危险防喷器组各部件的原理和特性防喷器组各部件的原理和特性挠性接头riserflex joint.tifn功能：安装在整套防喷器组的最顶部，可以偏向360度的任何一个方向，当平台与井口发生偏移时，减少隔水管和井口的弯曲应力n最大偏移角度：10度n容易出现问题：平台与井口出现偏移时，容易磨损挠性接头的抗磨环或本体。由于挠性接头

12、的主要部件为橡胶挠性体，因此，修理非常困难，有时也采用抗磨补心来解决偏磨的问题，但抗磨补心容易在下钻的过程中损坏，以致无法取出，无法下各种尺寸的密封总成等防喷器组各部件的原理和特性防喷器组各部件的原理和特性事故平安阀fail safe valve.tif结构：与阻流管汇高压一致特性：采用液压控制，并且为常闭阀平衡腔：配置平衡腔，利用海水的压力，帮助事故平安阀处于关闭位置指示杆：可以通过ROV观察事故平安阀的开关位置功能：井喷后，通过事故平安阀来实施压井或放喷注意：深水平台的压井/放喷管线的比常规防喷器组要多防喷器组各部件的原理和特性防喷器组各部件的原理和特性防喷器组框架功能：当下BOP组时，起

13、导向作用；当下LMRP时，起导向作用；可以用来打捞防喷器组；固定压井/阻流管线，防止试压时，造成管线弯曲；提供安装防喷器控制系统配件的空间；方便维修设备LMRP框架功能：提供安装防喷器控制盒的空间；提供单独起下防喷器控制盒的导向作用；提供安装水下储能瓶的空间水下储能瓶及隔离阀功能：储存来自地面的高压控制液，以便快速关闭BOP组各功能数量：应该根据API 16D或API16E或油公司标准进行计算SHELL的标准较高水下储能瓶隔离阀：用来隔离水下储能瓶和主供液管路。其作用：一个是，水下储能瓶出现问题时，防喷器组控制系统仍能使用；另一个是，用来判断水下设备的事故注意：深水平台防喷器组的连接方式需要进

14、一步论证，采用卡箍、法兰，还是法兰与栽丝防喷器组控制系统防喷器组控制系统防喷器组控制系统的组成BOP CONTROL SYSTEMBOP CONTROL SYSTEM.tif液压动力设备防喷器控制液的混液设备防喷器控制液的储存设备BOP CONTROL SYSTEMaccumulator.tif diverteraccumulator(blader).tif 防喷器控制系统主控制面板司钻控制面板队长控制面板软管绞盘BOP CONTROL SYSTEMNH5 HOSE REEL.tif控制盒BOP CONTROL SYSTEMPOD.tif声纳控制系统ACOUSTIC SYSTEMROV控制面板

15、HOT LINE控制绞盘防喷器组控制系统的设计要求防喷器组控制系统的设计要求液压泵的种类：电动和气动泵泵的能力：在关闭储能瓶隔离阀的情况下,能在两分钟内关闭一个万能防喷器和翻开液压操作阀,并将压力升至设备要求的最小操作压力；在15分钟内,翻开所有的泵将储能瓶从预充压力升至控制系统的额定工作压力； 每种泵至少有两种超压力保护装置(一种是压力开关,另一种是采用平安阀装置)； 泵应该自动控制,其启动和停止压力为:一台:启动:降至90%的额定工作压力,停止:额定工作压力,另一台:启动: 降至85%的额定工作压力.停止: 95%的额定工作压力.储能瓶:在井内压力为零的情况下,翻开和关闭所有的闸板防喷器和

16、一个万能防喷器,仍有50%的余量；翻开和关闭所有的闸板防喷器和一个万能防喷器后,在井内压力为设备的额定工作压力情况下,系统内的维持压力仍能关闭任何防喷器(剪切闸板除外)和翻开事故平安阀； 水下储能瓶应该安装,并且在地面能控制是否对其充压.其容积的要求: 关闭三套闸板防喷器和一个万能防喷器后,仍有50%的余量,其系统的维持压力要求与外表储能瓶相同防喷器组控制系统的设计要求防喷器组控制系统的设计要求n操作时间:在任一控制面板,从按下功能键至完成的时间。 闸板防喷器关闭时间:少于45秒； 万能防喷器关闭时间:少于60秒；压井和阻流阀的开关时间:与闸板防喷器相同；LMRP的解锁时间:少于45秒混液和储

17、存设备 n混液箱的容积:至少与储能瓶的储液量相同n防冻液箱的容积:一倍或1.5倍于储能瓶的储液量n混液系统应该自动控制 液压管汇(主控板)的要求n包含液压调压阀以便控制水下调压器 防喷器组控制系统的设计要求防喷器组控制系统的设计要求n具有流量表 n显示各种压力 n各种报警功能 n远离钻台 n控制防喷器组(包括LMRP)的所有功能 n主要功能的手柄或按钮应该具有保护盖板(隔水管和井口连接器、剪切闸板防喷器) n主液压供给和信号压力供给应该安装过滤器 防喷器组控制系统的设计要求防喷器组控制系统的设计要求司钻控制板:最少满足如下要求:控制防喷器组和LMRP和压井/阻流阀等所有功能 显示功能的状态,同

18、时能显示以前功能状态(当功能处于中间位置时) 遥控调节万能和闸板防喷器的压力.并当主电源失去的情况下,备用电源应自动切换 显示压力:储能瓶、外表管汇信号、水下万能防喷器信号、水下闸板防喷器信号、水下万能防喷器返馈、水下闸板防喷器返馈和平台空气压力 可以重新设置的流量表 报警装置:储能瓶低压、管汇低信号压力、低气压、混液箱低液位、低控制液位浓缩液、防冻液低位如果有此装置、主电源与备用电源的使用指示灯和泵运转指示灯(如马达有此功能) 防爆功能：有些采用正压防爆，有些采用密封防爆防喷器组控制系统的设计要求防喷器组控制系统的设计要求队长控制面板:远离钻台或靠近救生艇处,最少满足如下要求: 控制防喷器组

19、和LMRP和压井/阻流阀等所有功能(除井口连接器第二开和接头盒锁) 显示所有功能的状态 报警装置:储能瓶低压、管汇低信号压力、低气压、混液箱低液位、低控制液位浓缩液、防冻液低位如果有此装置、主电源与备用电源的使用指示灯和泵运转指示灯(如马达有此功能) 电源动力供给的要求 在主电源失去的情况下,备用电源应自动切换 防喷器组控制系统的设计要求防喷器组控制系统的设计要求n 备用电源应能维持遥控面板使用至少两小时,备用电源不能向电动泵输送电源n备用空气也应能维持遥控面板使用至少两小时，备用气源不能向气动泵输送气源n绞盘 n绞盘控制面板:能控制起/下防喷器、LMRP和接头盒的功能 n软管长度:平台设计作

20、业水深,并附加300FT n里面包含1“供液管线和3/16的信号管线n备用管线：一般要求需要备用管线，其数量应按油公司要求3根或5根n控制盒防喷器组控制系统的设计要求防喷器组控制系统的设计要求n两个水下调压阀，将3000PSI的压力减压至设备需要n地面的信号压力操作SPM阀将液压供给至各设备的操作腔n控制盒：两套，俗称兰盒和黄盒，属于防喷器控制系统中的核心部件。一套使用，另一套备用，可以单独起下注意：对深水平台而言，控制盒不能单独起下，深水平台采用复合式的电控系统目的是为了在规定时间内完成防喷器组的操作时间n储能瓶n种类：现半潜式平台使用两种，一种是浮子式NH2和NH5)，另一种是胶囊式NH6

21、)ACCUMULATOR储能瓶资料.pdfn储能瓶的氮气压力：地面为1000PSI，水下10000.445 x 水深FTn声纳控制系统：属于遥控装置轻便，可以在拖轮上或救生艇等控制防喷器的功能nROV控制面板和HOT LINE绞盘n通过ROV本身的液压来控制防喷器组的主要功能，例如：剪切闸板、隔水管连接器、井口连接器等n通过HOT LINE绞盘提供的液压，依靠ROV来实现各种功能的完成防喷器组控制系统的设计要求防喷器组控制系统的设计要求注意：深水平台防喷器组控制系统的设计标准：采用油公司标准价格高，适用性广，平安性高，还是API标准价格低，随时面临升级改造的问题，平安性差深水防喷器组控制系统采

22、用电液控制方式防喷器功能的实施采用电气液控制系统在司钻面板按下某一功能开位：功能流程图.xls分流器转喷器分流器转喷器diverterDIVERTER.tifn前提条件：需安装插入芯子，并锁紧插入芯子，才能关闭转喷器芯子n先根据风向选择在左舷还是在右舷放喷n关闭转喷器diverterDIVERTER.tifn球接头的最大偏移角度：30度，有些深水平台采用挠性接头代替球接头n应急操作：由于大部份的放喷阀属于气控，所以，应考虑应急气源，以便在平台失去动力后，仍能选择放喷的方向。深水平台的放喷阀选择应该考虑液压控制，还是气控？隔水管张力器隔水管张力器n功能：给隔水管提供一定的张力，防止损坏隔水管；应

23、急时，提离LMRP;补偿船体与井口的升沉SHAFFERRISER TENSIONER.tifn组成：隔水管张力器、控制面板、动力瓶n控制方式：空气和液压油n平安方式：有速度控制阀，目的是控制LMRP的脱离速度或钢丝绳断后，防止损坏设备n动力装置：高压空气压缩机或液压动力装置n移动距离：50FT左右，目的是为了保证LMRP脱离BOP STACK有一定距离，防止因平台升沉，损坏BOP或控制系统，无法回接LMRP或防喷器组控制系统隔水管柱和伸缩节隔水管柱和伸缩节隔水管柱组成riserriser.tif riserRiser joint.bmp常规水深隔水管柱的组成：隔水管、各种长度的短隔水管、伸缩节

24、、支撑环、隔水管送入工具和试压工具、卡盘和鹅颈管深水平台隔水管柱的组成：隔水管、各种长度的短隔水管、伸缩节、支撑环、隔水管送入工具和试压工具、卡盘、鹅颈管、特种连接管、挠性接头和增压阀FILL-UP VALVE)隔水管及浮力块作用：用来起下防喷器组和LMRP；形成泥浆循环通道；安装压井/阻流管；安装泥浆增压管；安装2防喷器控制系统的供液管线深水平台；化学品注射管线连接方式：采用锁块连接，但对深水平台而言，普遍采用连接强度较大的方式，例如：法兰等设计强度：常规水深隔水管的最大张力为1000KIPS，深水平台隔水管的最大张力达2500-3500KIPS密封方式：常规水深采用橡胶密封，深水采用钢圈材

25、质：常规水深可以采用API5L中较差的材料X-52，X-65等，深水平台一般采用X-80，当然，也有其他材质的隔水管铝合金、复合材料riser铝合金隔水管.ppt。按照API16Q中，隔水管也可以使用焊接管价格较低，存在风险较大，也可以使用无缝管价格较高，交货期长隔水管柱和伸缩节隔水管柱和伸缩节附图为VETCO GRAY的复合材料隔水管尚未批量生产隔水管柱和伸缩节隔水管柱和伸缩节n长度：常规水深一般在50FT以下，深水一般大于50FT。我们的3000米水深平台，只考虑配置7500FT的隔水管n浮力块：减轻隔水管在水中的重量。下部考虑问题：浮力块的配置因水深的不同而配置适用于各种水深的浮力块，还

26、是配置同一水深的浮力块3000米，当然，配置各种水深的浮力块本钱较低。n泥浆比重：隔水管受力分析时，考虑的泥浆比重18PPG，还是16PPG？n伸缩节riserslip joint.tifn作用：补偿平台与井口之间的升沉；通过支撑环与隔水管张力器连接，保证隔水管的张力。当然，深水平台有专用的连接管用于与隔水管张力器连接，压井/阻流、供液管等。n组成：内筒、外筒、内外筒密封、内外筒锁紧机构等n冲程：常规水深平台一般采用4055FT，深水平台一般大于55FT，目的是深水勘探，风浪较大，需要较大的冲程n内外筒密封：采用单个或两个密封，一般采用两个密封，一个使用，一个备用。隔水管柱和伸缩节隔水管柱和伸

27、缩节支撑环risertension ring.bmp作用：与伸缩节和隔水管张力器连接，给隔水管柱提供张力结构和型号：一种可以旋转，另一种不能旋转，当然，有些平台没有使用支撑环，采用钢丝绳直接与伸缩节外筒连接。注意：深水平台在作业过程中，由于风向或海流变化，需要调整动力定位方向，保持平台位置，所以，应该选择可以旋转的支撑环卡盘和GIMBALriserspider.bmp risergimbal.bmp作用：下隔水管的专用工具(连接隔水管所用GIMBAL的作用：具有倾斜5度左右的特性，补偿隔水管柱与卡盘的倾斜由于深水平台风浪较大，安装在转盘与卡盘之间隔水管柱和伸缩节隔水管柱和伸缩节FILL-UP

28、VALVE增压阀riserfill-up valve.bmp作用：当应急解脱隔水管连接器时, 高密度的泥浆因来不及替换成海水而迅速向下滑脱，从而造成下面隔水管内外压差大。深水作业时，为了防止隔水管被静水压力破坏，此时应翻开该阀进行海水自动灌注；通过库美系统的液压进行控制，并且与EDS应急脱开系统联合控制，应急解脱上连接器时，自动翻开；在井漏时，泥浆大量漏失，因来不及补充泥浆时，可以翻开此阀而灌注海水控制方式：可以自动和地面控制两种方式安装位置：一般安装在防喷器组上面的第三根或第四根的隔水管短接上增压管作用：用来增加环空泥浆的上返速度，保证岩屑返至平台直径：内径5左右工作压力：5000PSI左右

29、隔水管柱和伸缩节隔水管柱和伸缩节鹅颈管riserslip joint.bmp作用：用来连接压井/放喷管额定工作压力：与防喷器组一致安装位置：一般安装在伸缩节上隔水管送入工具riserriser running tool-hydraulic.bmp riserriser running tool-manual.bmp作用：下隔水管的专用工具(连接隔水管所用和提供压井/放喷管试压工具的安装位置结构：一种是手开工具，一种是液压工具，为提高效率，深水平台的隔水管送入工具应该采用液压方式注意：对于深水平台而论，还有隔水管的吊车、跑道以便运送隔水管隔水管柱和伸缩节隔水管柱和伸缩节特种连接管深水平台隔水管的

30、组合中，在防喷器组顶部和靠近海面处，安装两根应力连接管采用加厚材料，目的两处承受较大的各种应力，以便延长隔水管的寿命和减少事故的发生EDS(Emergency disconnect system)LMRP应急脱开系统钻井船的应急解脱程序分为两级：初级和终级，也可以直接由终级按钮同时完成初级和终级 当挠性接头的偏移角度超过2度或者其他某些特殊情况发生时， 动力定位控制室将给司钻房发出声光报警，此时司钻应通知队长等有关人员，视当时作业情况是否执行初级解脱.初级程序主要完成中闸板及事故平安阀的关闭，下闸板及井口连接器的中位 当执行终级程序时，完成的功能主要是:剪切闸板，水下储能器隔离阀的关闭后再到中位