海洋立管系统的重量在提升和下放立管时必须得到支持。否则,管柱顶部的单根重量可能压坏下面的单根,并且常规的海洋立管在水深大于60~90米会发生屈曲。
立管张紧系统
在海洋立管的顶端施加垂向力以控制立管系统的应力和位移的设备。
- 英文名称
- riser tensioning system
- 所属学科
- 石油与天然气工程
立管张紧系统通过向伸缩接头的外筒施加张力来支持立管重量,张紧系统必须支持在钻机最大工作水深时最长立管柱的重量。张紧器缆绳连接到张紧器环或外筒的固定系缆环,施加的张力必须保持恒定,同时补偿船舶升沉运动。张紧力大小由水深、立管内泥浆重量、波浪和流力、船舶运动和浮力效应等多种因素确定,其合适值可以使用计算机模拟来确定。
张紧器装置通常位于钻台的下部结构上,每个装置由液压气动缸组件组成,由备用空气系统支持的高压压缩机向液压气动缸提供空气。双滑轮穿过钢丝绳安装在活塞头和气缸的盲端上。钢丝绳的一端锚固在气缸的盲端,另一端连接到伸缩接头外筒上的系缆环。作用在活塞上的高压空气产生力,其通过滑轮转化成钢丝绳上的张力。
因为在立管中必须保持恒定的张力,并且该张力由空气压力产生,所以空气压力也必须保持恒定。为了保持空气压力恒定,张紧器装置连接到大体积空气压力容器以保持空气压力基本不变。在一定的压力下,活塞上方气缸的杆端填充流体,流体压力用来润滑气缸,抑制活塞运动,并且在钢丝绳断裂时提供杆速控制。
以液压气动立管张紧系统为例,主要部件包括:①液压气缸和滑轮组。②储能器和系统的空气压力容器。③控制面板和管道歧管。④高压空气压缩机。⑤备用空气压力容器。
安装立管张紧系统时,必须注意以下几点:①特定钻机和立管所需张紧器装置的数量取决于立管的尺寸和长度(总重量)、泥浆重量、立管内悬挂管的数量、海流、波高和周期、船舶偏离井口位移以及船舶运动。②立管张紧系统中所有部件(包括管道系统)都应按照系统的最大工作压力设计。③张紧器系统应允许至少两个装置停止使用以进行维护或修理。④最大张力设定不应超过动态张力极限的80%,确保包括动态变化的最大张力小于动态张力极限。⑤由于张紧器系统中钢丝绳要经受恶劣服役条件,应进行必要的防护以避免钢丝绳断裂。