半潜式平台水下设备培训教材(ppt 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的主要组成 水下防喷器组及控制系统 转喷器（分流器）及控制系统 张力系统 防喷器运送设备 阻流管汇及控制台 隔水管及专用工具,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 事故安全阀：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，留在海底）,防喷器组的组成,隔水管连接器 上万能防喷器 挠性接头 防喷器控制盒：安装在LMRP的框架上 LMRP（LOWER M

2、ARINE RISER PACKAGE)框架 水下储能瓶组（包括上万能防喷器的缓冲瓶） 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,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CAMERON、DRILL QUIP和 VETCO GRAY（NH2、NH5平台有CAMERON和 VETCO GRAY，NH6平台仅有 VETCO

3、 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，则可采用ROV带液压管线进行解锁,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R

4、OV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达到厂家的推荐要求 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HC（15000PSI）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

5、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，来实施关闭和打开功能 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

6、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，目的为节省成本,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

7、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,万能防喷器HYDRIL万能HYDRIL ANNULAR.tif 工作原理：关闭压力驱动活塞上移，迫使芯子处于关闭在钻杆上，达到密封的目的。开位压力驱动活塞下移，芯子依靠本身的弹性而打开 万能芯子的结构：加强筋外面浇注橡胶 万能

8、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

9、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

10、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,万能防喷器 通径检验：由于万能防喷器芯子的打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，检验标准为打开万能防喷器15分钟后实施,防喷器组各部件的原理和特性,隔水管连接器connectorMODEL 70 CONNECTOR.tif 功能：连接防喷器组，以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 AN

11、GLE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,挠性接头riserflex joint.tif 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 最大偏移角度：10度 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,

12、防喷器组各部件的原理和特性,事故安全阀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，帮助事故安全阀处于关闭位置 指示杆：可以通过ROV观察事故安全阀的开关位置 功能：井喷后，通过事故安全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,防喷器组框架 功能：当下BOP组时，起导向作用；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，避免试压时，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

13、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,防喷器组控制系统的组成BOP CONTROL SYSTEMBOP CONTROL SYSTEM.tif 液压

14、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 SYSTEM） ROV控制面板 HOT LINE控制绞盘,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打开

15、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,打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,另一种是采用安全阀装置)； 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,打开和关闭所有的闸板防喷器和一个万能防喷器,仍有50%的余量；打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)和打开

16、事故安全阀； 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表面储能瓶相同,防喷器组控制系统的设计要求,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 混液和储存设备 混液箱的容积:至少与储能瓶的储液量相同 防冻液箱的容积:一倍或1.5倍于储能瓶的储液量 混液系统应该自动控制 液压管汇(主控板)的要求 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

17、设计要求,具有流量表 显示各种压力 各种报警功能 远离钻台 控制防喷器组(包括LMRP)的所有功能 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) 主液压供应和信号压力供应应该安装过滤器,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、表面管汇信号、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

18、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,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) 电源动力供应

19、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,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 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 绞盘 绞盘控制面板:能控制起/下防喷器、LMRP和接头盒的功能 软管长度:平台设计作业水深,并附加300FT 里面包含1“供液管线和3/16”的信号管线 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） 控制盒,防喷器组控制系统的设计要求,两个水下调压阀，将3000PSI的压力减压至设备需要 地面的信号压力操作SPM阀将液压供应至各设备的操作腔 控制盒：两套，

20、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） 储能瓶 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)ACCUMULATOR储能瓶资料.pdf 储能瓶的氮气压力：地面为1000PSI，水下10000.445 x 水深（FT） 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 ROV控制面板和HOT LINE绞盘 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

21、水管连接器、井口连接器等 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,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，安全性高），还是API标准（价格低，随时面临升级改造的问题，安全性差） 深水防喷器组控制系统采用电液控制方式 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）diverterDIVERTER.tif,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 先根据风向选择在左舷还是在右舷放喷 关闭转喷器diverterDIVERTER

22、.tif 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 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,功能：给隔水管提供一定的张力，防止损坏隔水管；应急时，提离LMRP;补偿船体与井口的升沉SHAFFERRISER TENSIONER.tif 组成：隔水管张力器、控制面板、动力瓶 控制方式：空气和液压油 安全方式：有速度控制阀，目的是控制LMRP的脱离速度或钢丝绳断后，避免损坏设备 动力装置：高压空气压缩机或液压动力装置 移动距离：50FT左右，目的是为了

23、保证LMRP脱离BOP STACK有一定距离，避免因平台升沉，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、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；

24、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

25、,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,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 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成本较低。 泥浆比重：隔水管受力分析时，考虑的泥浆比重（18PPG，还是16PPG）？ 伸缩节riserslip joint.tif 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

26、管用于与隔水管张力器连接，压井/阻流、供液管等。 组成：内筒、外筒、内外筒密封、内外筒锁紧机构等 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 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,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

27、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,FILL-UP 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，此时应打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

28、统）联合控制，应急解脱上连接器时，自动打开；在井漏时，泥浆大量漏失，因来不及补充泥浆时，可以打开此阀而灌注海水 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,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 runnin

29、g 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：一种是手动工具，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,特种连接管 深水平台隔水管的组合中，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安全阀的关闭，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及事故安全阀的中位，并且打开隔水管灌注阀，收