《海洋石油装备》第11章海上隔水管专题.ppt

海 上 隔 水 管 专 题 2010.4 主 要 内 容 一、海上隔水管简介 二、海上隔水管系统组成及工作原理 三、海上隔水管系统操作实例 四、海上隔水管最新技术进展及主要制造商 一、海上隔水管简介 海上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。在海上石油的勘探 中，钻井隔水管是整个钻井系 统中重要而又薄弱的环节，是 影响海上钻井安全的重要因素。 因此隔水管的稳定性对于整个 石油的勘探、开采起着重要的 作用。 一、海上隔水管简介 海上隔水管系统主要功能如下： a．隔开海水，提供井口与钻井船之间的液体传输的通道： 1．正常钻井条件下，在隔水管环空内。 2．当BOP组正用于井控时，通过节流和压井管线。 b．支撑节流、压井及辅助管线； c．把工具导向井内； d．作为BOP组的送入和回收管体。 一、海上隔水管简介 海上隔水管特点： 工况多变 ； 操作频繁； 深水对钻井隔水管的作用效率与安全有重要的影响； 其安全性与钻井过程及钻井参数密切相关。 深水隔水管特点： 结构更为复杂 ； 隔水管设计时所考虑的主要因素不同； 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； 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 一、海上隔水管简介 海上隔水管的失效形式： 二、海上隔水管系统组成及工作原理 二、海上隔水管系统组成及工作原理 海上隔水管系统 及其配套设备 二、海上隔水管系统组成及工作原理 1、卡盘（液压连接装置） 隔水管液压上紧装置放在转盘 上，当提起隔水管和连接隔水 时，将隔水管柱和BOP组件坐 在盘上，卡盘内径和转盘内径 相同。其主要作用在于夹紧水 管，便于快速连接和拆卸隔水 管接头。 二、海上隔水管系统组成及工作原理 隔水管万向节 隔水管万向节放在转盘 和卡盘之间，能够支持 卡盘、整个隔水管柱和 BOP组件的重量，其作 用类似于伸缩接头，可 以补充由于海流产生的 隔水管偏移，便于隔水 管连接。 二、海上隔水管系统组成及工作原理 隔水管卡盘和万向节 二、海上隔水管系统组成及工作原理 2、分流器(转喷器） 当穿过30英寸套管进行井口钻井时， 如有必要，可采用隔水管，使用重泥 浆，以提供过平衡。此阶段尚未安装 防喷器（BOP）因为一般情况下30英 寸的套管还缺少关井所需的足够的压力 完善性。因此，如果井自喷，隔水管将 把流体导引至钻机上的分流系统。通常 ，分流系统由环空密封设备、既能打开 放气管线又能关闭钻井液返出管的装置 以及一个控制系统组成。 二、海上隔水管系统组成及工作原理 3、上部挠性接头（球接头） 挠性和球形接头用于使隔水管和BOP 组之间产生角位移，从而减小隔水管 上的挠距。此外，还可用在隔水管的 顶部，便于钻机的动作。在某些情况 下，这种接头还可以安装在伸缩接头 以下隔水管柱的中部，用以减小隔水 管的应力。挠性接头的旋转刚度使之 在控制隔水管角度时比球形接头更有 效。通常，一个挠性接头的旋转刚度 属于角度非线性功能，每旋转一度， 角度变化10,000~30,000英尺/磅。 旋转刚度还可能随温度变化。 二、海上隔水管系统组成及工作原理 4、伸缩节 伸缩接头的基本功能是补偿 船舶与隔水管之间的相对直 移运动。其外筒为隔水管张 力负荷提供结构性支持。 伸缩接头由外筒和内筒及一 个张拉环组成，外筒与钻井 隔水管相连，内筒与钻井船 相连，张拉环能够把张力系 统的负荷传递至隔水管的外 筒。 二、海上隔水管系统组成及工作原理 5、张力环 二、海上隔水管系统组成及工作原理 6、中间挠性管（用以减小隔水管的应力 ） 深水钻井船配置较多，半潜式钻井平台不 配置。 二、海上隔水管系统组成及工作原理 7、隔水管接头（隔水管连接装置） 二、海上隔水管系统组成及工作原理 7. 隔水管接头特点 容易对扣，快速上扣，排列校直； 适合在水深7500英尺以内作业，不过取决于环境和井控的条件，MR-10R接头能够在水深10000英尺以内作业； 预加载接头能显著减小由周期载荷引起的交变应力的值域，从而提高抗疲劳寿命； 拉力和弯曲载荷的主要载荷路径通过锁并进入管体，而不影响致动螺丝。 二、海上隔水管系统组成及工作原理 传统法兰螺栓连接，结构强度高，适于超深水和恶劣海况 二、海上隔水管系统组成及工作原理 8、底部隔水管总成 隔水管适配器 单挠性接头 环形BOP 液压连接器 挠性节流与压井管线 挠性节流与压井管线短接头 二、海上隔水管系统组成及工作原理 二、海上隔水管系统组