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钻井立管部件

/drilling riser components/
条目作者段梦兰

段梦兰

最后更新 2022-01-20
浏览 167
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连接浮式钻井装置与水下井口,提供钻井液循环通道并进行压力控制的装置。属于钻井立管系统的主要组成部分。

英文名称
drilling riser components
所属学科
石油与天然气工程

钻井立管系统通常由很多具有特殊功能的不同部件组成,不同的系统包含不同数量和功能的部件,以适应特定的要求。

具有伸缩爪或止动器的装置,通常安置在钻台的转盘上。每个新单根被提起并安装到立管柱时,立管和防喷器组件停放在立管卡盘上。在下放立管时,用来固定立管并支撑到最上面的连接器的支持台肩部。立管卡盘的内径与转盘的内径相同,基板按照使用它的特定转盘进行设计。

卡盘由基板和顶板组成,在它们之间具有一系列支持爪或臂。这些爪在立管单根的支持法兰下方支持立管单根。液压缸迫使支持爪向内并位于立管单根支持法兰下方。液压缸还通过液压回缩以允许立管单根穿过。在一些立管卡盘上,支持臂需要手动接合和分离。

安装在卡盘和转盘之间,具有支持卡盘、整个立管柱和防喷器组件重量的液压缸或挠性元件,其作用非常类似于挠性接头,用来补偿海流引起的立管偏移,保持立管法兰与钻台垂直以进行连接,减少施加在系统上的冲击载荷,并在卡盘及立管截面上均匀分布由钻井平台的横摇/纵摇运动引起的载荷。

又称滑动接头,由两个套在一起的同心内筒和外筒组成,内外筒之间装有密封件,以防止钻井液漏失。伸缩接头安装在钻井立管系统的顶部,内筒与分流器组件的挠性接头相连接;外筒上部与钻井立管张紧器相连接,下部与立管柱的顶部单根相连接。它是为防止立管和控制管缆在穿过转盘时被损坏而专门设计的特殊立管接头。此外,它还保护立管免受由于钻井平台升沉运动造成的损坏。

伸缩接头的主要作用:①补偿浮式钻井装置的垂直运动(升沉运动)。②作为分流器组件连接到立管的一种方法。③作为立管辅助管线到钻井平台挠性软管的终端。④作为立管张紧系统的固定点。

伸缩接头的冲程长度因钻井装置要求的不同而变化。对于环境条件相对温和的浅水作业,15米冲程通常足够;而在环境条件恶劣的深水作业,可能需要20米冲程。

伸缩接头上的锁紧装置将内筒锁定到处于完全缩回位置的外筒。完全缩回时接头最短,这使得在运输以及在钻机或岸基处被提起时更容易处理。当下放或回收防喷器组时,内筒和外筒总是锁定在缩回位置。

构成立管的主要部件,是采用无缝钢管或焊接制成的一种大直径、高强度的管状结构,由管状中段和两端的立管连接器组成。

钻井立管底部总成(LMRP)的立管异径接头通常直接安装在挠性接头的顶部,该异径接头顶部的立管连接器为连接第一根立管单根提供空间。泥浆增压管线与立管异径接头壁上的一个开口(侧入口)相连接,异径接头增加了防喷器(BOP)与LMRP总成的高度。在一些钻井平台上,底层甲板不足以容纳附加的高度,在高度受限制的情况下,侧入口可以避免显著减小立管异径接头的高度。

终端短节是具有侧入口的标准立管单根,钻井平台可以使用它来克服高度限制,以允许连接泥浆增压管线。终端短节是连接到LMRP的第一根立管单根,一些短节具有自动止回阀的特性,使泥浆只能沿循环管线向下并沿立管柱向上流动。

将立管底部与BOP组顶部相连接,这种连接通过合成橡胶元件为立管提供侧向支撑并限制其转动。转动刚度减小了底部挠性接头的转角,提高了立管的性能,从而使钻井作业能在更为恶劣的环境下进行。

专用的完井/修井立管接头,当完井/修井立管安置在钻井立管和海底BOP内时,用它来安装和回收海底油管挂。

安装海底采油树或修井所用立管柱的最下面的设备包,包括立管应力接头和海底采油树之间的所有设备。LWRP允许井控并且确保安全作业状态,同时还进行盘油管/钢丝绳和修井作业。

通常形成LWRP的一部分并在立管和海底设备之间提供一个断开点。当需要断开立管与油气井时,使用EDP,它通常用于钻井平台漂移或其他可能使钻井平台移离井位的紧急情况。

立管柱中最下面的一种专门设计的带有锥形截面的立管单根,该结构能抵抗较大的弯矩,且具备足够的挠性,从而可以满足立管最大允许角位移的要求。常用的应力接头一般是由钢或钛锻造而成的锥形管。新型的应力接头由一系列管段对接焊加工而成或由一组焊接在特殊终端法兰上的同心管构成。为了适应立管在海底附近的弯曲,可以用合成橡胶挠性接头或球形接头来代替应力接头。

特殊的立管单根,通常集成在下面的滑动接头内。在开放海域修井时,它是浮船张紧系统张紧完井/修井立管的一种方法。

标准立管单根连接器与海面采油树底部连接的转换接头。

在油管挂安装和海底采油树安装/修井作业期间对生产和/或环空孔提供流动控制。

  • 王懿,陈建义,段梦兰,等.水下生产系统及工程.青岛:中国石油大学出版社,2017.

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