半潜式平台水下设备培训教程.docx

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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二个锁紧功能）和ROV解锁（一般和第二解锁功能连接） ■ 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 ■ 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°，VETCO GRAY公司的井口连接器为6°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闸板防喷器HYDRIL\闸板\闸板芯子体.tif CAMERON\WEDGELOCK.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，一种为自动楔锁（HYDRIL和SHAFFER产品），另一种为楔锁CAMWERON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，目的为节约成本 ■ 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－35℃－＋107℃）、丁腈橡胶（适用于油基泥浆，温度范围－18℃－＋121℃）、氟橡胶（适用于油基泥浆，温度范围－18℃－＋177℃，高温高压井使用该橡胶）。储存寿命：天然橡胶（2－4年）、丁腈橡胶（4－6年）、氟橡胶（8－10年）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－35℃－＋107℃）、丁腈橡胶（NBR－适用于油基泥浆，温度范围－7℃－＋88℃）、氯丁橡胶（CR－适用于油基泥浆，温度范围－35℃－＋77℃）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 ■ 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变化而变化（厂家提供关闭压力与井内压力的对照表）HYDRIL\close 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 ■ 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％ ■ 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，在地面试验后，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分钟后实施隔水管连接器connector\MODEL 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 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，以便平台避开危险挠性接头riser\flexjoint.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/放喷管线比常规防喷器组要多防喷器组框架 ■ 功能：当下防喷器组时，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：应根据API 16D或API 16E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深水平台防喷器组的…进一步论证，采用卡箍…还是法兰与丝（原文不清）防喷器组控制系统的组成BOP CONTROL SYSTEM\BOP 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 SYSTEM\accumulator.tif Diverter\accumulator(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 SYSTEM\NH5 HOSE REEL.tif ■ 控制盒BOP CONTROL SYSTEM\POD.tif ■ 声纳控制系统（ACOUSTIC SYSTEM） ■ ROV控制面板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：在关闭储能器瓶隔离阀的情况下，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％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，仍能有50％的馀量；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 ■ 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阀 ■ 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、水下万能防喷器反馈、水下闸板防喷器反馈和平台空气压力 ■ 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行指示灯（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行指示灯（如马达有此功能）电源动力供应的要求 ■ 在主电源失去的情况下，备用电源应自动切换 ■ 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″供液管线盒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 ■ 两个水下调节阀，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，俗称兰盒和黄盒，属于防喷器控制系统的核心部件。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1000＋0.445×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地方具有控制防喷器的功能 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）diverter\DIVERTER.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右舷放喷 ■ 关闭转喷器 ■ 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：由于大部分的放喷阀属于气控，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SHAFFER\RISER 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BOP组控制系统隔水管柱和伸缩节隔水管柱组成riser\riser.tif riser\Riser 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、卡盘和鹅颈管、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X80，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.pdf API160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，交货期较长）附图为VETCO GRAY的复合材料隔水管（尚未批量生产） ■ 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riser\slip joint.tif ■ 作用：补偿平台与井口之间的升降；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40－55FT，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，一个备用支撑环riser\tension 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GIMBALriser\spider.bmp riser\gimbal.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 FILL－UP VALVE（增压阀）riser\fill-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左右鹅颈管riser\slip 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riser\riser running tool-hydraulic.bmp riser\riser 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：一种是手动工具，一种是液压工具，为了提高效率，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、轨道以便运送隔水管特种连接管 ■ 作用：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极：初级和终极，也可以直接由终极按钮同时完成初级和终极 ■ 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警报，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 ■ 当执行终极程序时，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，收回重力接头后解锁隔水管连接器 ■ 确认上连接器打开并且提离防喷器组后将钻井船移开井位水深的5％ LMRP应急脱开系统应…中心来控制钻柱补偿器 ■ 组成：补偿器总成、控制台、司钻房立管管汇、井架立管管汇、动力瓶SHAFFER\DSC.tif ■ 功能：补偿钻井平台与井口升沉 ■ 控制方式：空气和液压油 ■ 安全方式：有速度控制伐和速闭阀 ■ 负荷：补偿时600KIPS或400KIPS；锁紧时1500KIPS或1000KIPS；液缸完全收缩时1000KIPS（NH5） ■ 补偿形式：有天车补偿、游车补偿和绞车补偿 ■ 天车补偿的优缺点：优点：补偿能力强，安全性高；缺点：更换和维修存在困难 ■ 游车补偿的优缺点：优点：方便维修和更换；缺点：安全性差，补偿能力差阻流管汇及控制台阻流管汇CHOCK MANIFOLD\Nanhai VI CHOCK MANIFOLD.xls ■ 作用：起压井/放喷 ■ 尺寸：对深水平台而言，最少4－1/16″,为以后欠平衡钻井做好准备 ■ 额定工作压力：与防喷器组一致 ■ 入口：与压井、放喷、立管管汇、固井泵连接 ■ 出口：与油气分离器、计量罐、放喷罐等连接 ■ 控制方式：手动与液压共存，对深水平台而言，大部分采用液压控制。 ■ 手动节流和液控节流：至少各两套控制台 ■ 作用：控制阻流管汇及显示各种压力和泥浆泵的冲数 ■ 控制方式：采用气动液压泵和手动液压泵控制（手动属于应急控制） ■ 显示压力：立管管汇压力、套管压力、钻杆压力、固井压力、空气和液压 ■ 显示位置：显示两套液压节流阀的位置 ■ 显示泥浆泵的冲数：显示四台泥浆泵的冲数和总冲数 ■ 速度控制伐：调节节流阀的控制速度 ■ 低压压力表：当前油公司要求阻流管汇配置低压压力表防喷器和采油树运送设备 ■ 作用：将防喷器组从储存位置运送至井口（圆井甲板） ■ 运动方式：可以左右移动、上下移动和前后移动 ■ 额定负荷：200－235吨，深水平台防喷器组重量在300吨左右，所以防喷器组叉车的额定负荷在400吨左右注意：从安全角度考虑，深水平台的试压桩应该设计成可以伸缩，保证人员安全安全门 ■ 作用：可以支撑表层套管的重量，将表层套管和井口坐在活动门上；辅助圆井甲板的井口工作 ■ 额定负荷：60吨 ■ 深水平台还有防喷器组的服务吊车、采油树吊车和各种移动装置，满足平台生产结束语谢谢！

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