主要部件包括:①立管异径接头;②挠性或球形接头;③液压连接器;④柔性节流和压井管线;⑤节流和压井对扣;⑥环形防喷器;⑦防喷器控制箱(见图)。
立管底部组件
由若干部件组成的用来连接立管底部与海底防喷器组的设备包。属于立管系统和防喷器组之间的接口,可以在需要时断开连接。
- 英文名称
- lower marine riser package
- 所属学科
- 石油与天然气工程
柔性接头顶部的立管异径接头是从立管底部组件(LMRP)到第一根立管单根的过渡段,包括:①泥浆增压管线的侧入口。②关闭泥浆增压管线的止回阀或闸阀。③立管连接。④节流和压井管线上以及液压管线上的外弯接头。
管异径接头可以通过直接焊接到颈部,法兰连接或通过毂和夹具连接而连接到柔性接头。在立管异径接头的孔中常常设置耐磨套筒。
将立管底部与防喷器(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。见挠性接头。
由锻钢球头和包含圆柱形颈部延伸的套筒组成,圆柱形颈的顶部与立管异径接头相连,安装在环形防喷器和LMRP的立管异径接头之间,可以产生弯曲变形,以防止过大的弯矩施加在钻井立管及LMRP和BOP部件上。球和套筒有几个密封以保持钻井泥浆不能进入,也封堵提供压力平衡的控制液。
球形接头的主要功能包括:①允许立管和BOP组的角度偏差,减小立管上的弯矩。②用在立管顶部,以允许钻井船相对运动。③安装在立管柱中间,伸缩接头的下部,以减小立管应力。
影响球和套筒接头的拉伸和压缩载荷与影响挠性接头的相同。因此,为了确保运动自由没有过大的扭矩,球必须相对于套筒进行压力平衡。如果没有压力平衡,球将被用劲拉到套筒上,因而球的移动需要过大的扭矩。在球和套筒之间施加控制液以保持表面浮动并允许自由移动。然而,保持合适的平衡可能很困难,如果没有合适的平衡,立管异径接头可能因为球形接头不能自由旋转而分开。因此,优先选用挠性接头。
连接在BOP组的上心轴,允许将BOP组件远程连接到井口以及将LMRP连接到BOP组,也允许LMRP从BOP组解脱,液压连接器的压力等级等于其上方的环形防喷器的压力额定值。
由下体、上体、凸轮环、锁定爪或段、密封槽和液压系统构成。①锁定爪或段的内径具有锥形锁定轮廓,其与井口外径上的锥形锁定轮廓相配合。②凸轮环连接到液压活塞上,其内径有4度锥度。当施加液压锁定压力时,活塞将凸轮环向下拉到锁定爪或段上,4度锥度迫使锁定爪或段向内,以锁定在井口剖面上。锁定压力、凸轮环和锁定爪或段上的4度锥度以及井口剖面上的锥度的组合将连接器的上轮毂和井口轮毂拉成面对面接触。这些力同时激励不锈钢井眼垫片。锁定力还提供必要的预载荷,以防止由于全井筒压力和弯矩引起的轮毂间分离。③液压系统由主回路和辅回路组成。主回路提供初级锁定和解锁压力来操纵连接器。辅回路与主回路分离,提供可能需要的额外解锁力,以克服在凸轮环和锁定爪或段上的锥形之间产生的高摩擦力。主、辅解锁压力的组合高于主锁定力的1.8倍。
将节流和压井管线以及液压管线连接到LMRP,并允许LMRP上的挠性接头自由移动。大多数钻井平台使用压力等级与柱塞防喷器相同的高压软管。软管围绕LMRP部件从立管异径接头上的外弯接头延伸到LMRP基板。立管异径接头终端因其形成约45°角以将软管外弯经过LMRP部件而称为外弯接头。
在基板处,软管终止于公插头的顶部,其插入到安装在BOP组的上接收器板上的母插座中。插座和上接收器板完成LMRP和BOP之间的密封,用于节流和压井管线。在某些情况下,柔性管线终止于LMRP的基板上,用于微型液压自锁连接器。
主要功能是关闭和密封井眼,同时允许钻杆通过闭式防喷器移动。能够通过封闭的环形防喷器来移动钻杆,可以使钻柱离开井底关井,然后在控制井涌以前将钻杆卸扣回到井底。可以围绕井筒中的大多数物体(例如钻铤、套管和钻杆)密封,它们也能够密封开放的井眼。然而,关闭裸眼显著缩短密封元件的寿命,因此除非绝对必要,不建议使用此操作。
主要特征是密封元件,其是围绕几个金属支持爪模制的橡胶或弹性体环。元件的内径稍大于BOP的内径以允许全孔工具通过。制造环形密封元件的材料主要有:天然橡胶、腈合成橡胶和氯丁橡胶合成橡胶。
条目图册
扩展阅读
- YONG B, QIANG B.Subsea Pipelines and Risers.Oxford:Elsevier Science Ltd,2005.