深水脐带缆敷设系统动力学分析及试验

为了研究深水脐带缆敷设系统的动力学性能,解决海洋作业环境下系统敷缆速度和缆线张力控制问题,利用刚性有限元方法对柔性脐带缆进行了离散和转化,建立了深水脐带缆敷设系统物理模型。在关节坐标系统下,建立了基于第二类拉格朗日方程的系统动力学模型,对模型进行了静平衡求解并获得了系统参数初值。对比理想无扰动作业工况,分析了恒定的张紧器阻尼制动力下施工船运动波动对敷缆速度及缆线张力的影响。针对影响较为严重的升沉运动波动,分析了调整张紧器阻尼制动力的扰动补偿功能对敷缆速度及缆线张力的控制调节状况。理论分析及样机模拟试验结果表明,张紧器扰动补偿可有效地降低施工船运动波动所导致的缆线张力及敷缆速度波动,防止脐带缆拉断或屈曲破坏。     

海洋脐带缆张紧器总体方案设计

在海洋油气开发过程中需要通过脐带缆完成通信、电信号传输及液体注入等。张紧器是铺设脐带缆的关键设备之一,可以保障脐带缆的恒张力铺设。综述了两履带上下或水平布置、三履带对中布置、四履带对中布置3种形式的脐带缆张紧器应用优缺点,对比了各脐带缆张紧器的性能参数。针对海洋脐带缆铺设特点,设计了四履带对中式脐带缆张紧器的总体结构方案及其履带机构总成、驱动系统。研究成果对形成适合我国海洋脐带缆铺设作业技术,满足我国海洋油气田开发需要具有指导意义。     

深海脐带缆超级双相不锈钢管卷取装置

为了满足深海脐带缆的生产、运输和用户作业的需要,在制造脐带缆前需要将每根12~40 m的双相不锈钢无缝钢管焊接成最长20 km的卷盘。对此提出了一种海洋深水脐带缆超级双相不锈钢管盘管装置,并对其张紧装置、助卷辊、工字轮式盘卷机构等主要设备进行了阐述。试验结果表明,该卷取装置为无扭有张力卷取,盘卷密度高,能够获得大质量盘卷;试制盘卷的力学性能完全符合ISO 13628-5—2009等有关标准要求,该卷取装置可以满足实际生产的需要。     

60t钻柱升沉补偿装置的研制及应用

针对"海洋地质十号"勘察船钻探系统液压举升式门式井架的结构特点,开发了60 t钻柱升沉补偿装置。该装置采用了倒立油缸直驱技术、双阀组安全控制技术及任意位置悬停技术等多项创新技术。对60 t钻柱升沉补偿装置进行了补偿载荷和静载荷试验,试验结果表明相关设计参数达到了预定设计要求。作为国产首台套投入海洋实战作业的补偿装置,成功完成了在水深100 m、钻探取样深度150 m的作业任务,满足了用户的勘察钻探需求。60 t钻柱升沉补偿装置的成功研制及应用使我国拥有了具有自主知识产权的钻柱升沉补偿装置,推动了我国深水勘探开发用钻井平台关键设备的国产化进程。     

3000m海洋水下勘察基盘研制概要与试验

结合"海洋石油708"深水工程勘察船项目的作业工况,分析了水下勘察基盘的工作过程、技术方案、结构组成等,攻克了水下结构设计技术、安装与回收技术、深海液压驱动技术、水下远程声纳控制等关键技术难题,研制了新型水下勘察基盘,并进行厂内和现场试验。该基盘已经在我国南海海域的多个油气区块进行勘察作业,各项技术指标完全满足作业要求。该水下勘察基盘的研制成功,保证了水下钻具的稳定性和取样工具的精确定位,对于海洋勘察船完成钻井与勘察作业具有重要作用。     

深海采矿脐带缆管理系统分析

为解决采矿作业过程中海洋载荷、硬质提升管道、关键设备对脐带缆的潜在损伤,采用新设计的背负式管夹将脐带缆紧固在提升硬管上,在伸缩装置区域对脐带缆进行升沉运动补偿。在前期研究的基础上,对脐带缆绑扎中的现场作业环境、正常与特殊管段绑扎以及脐带缆升沉补偿中的顶部支撑及弯曲限制等内容进行分析研究,尝试建立一套适用于深海采矿“泵-管”连续提升作业的脐带缆管理系统。该系统可为深海采矿系统脐带缆的安全服役提供一种可靠的工程实例借鉴。     

深水工程勘察船钻机研制

在海洋油气资源勘探、钻探以及水下生产系统安装和运行过程中,需要对局部海域的海底地形地貌、地质特征和水文参数等进行全面精细的探测调查。为此,研制了深水工程勘察船钻机。该钻机采用变频控制、游车升沉补偿和绞车补偿相结合的补偿方式、遥控大通径顶驱等先进技术,具有适应3 000 m水深、取样深度200 m的能力,并有较高的可靠性和自动化水平。但是,我国深水海洋钻机与国外钻机相比还有一定的差距,为此,提出应研制海洋特殊钻井装备和加大产品试验投入的发展建议。     

海洋石油201船4000t吊机系列拖拉绞车恒张力试验方法研究

本文对深水起重铺管船拖拉绞车恒张力试验方案进行了较为详细的研究设计。针对深水铺管船拖拉绞车的特点,在试验方案中首次使用拖拉绞车互拉的方法,充分利用拖拉绞车恒张力自身性能特点,完成了4台40 t拖拉绞车、1台20t、2台10 t完成了恒张力试验,节省了租赁设备的费用。在"海洋石油201"船的实践证明,该方法可为后续类似调试项目提供借鉴和参考。     

水下勘察基盘用海底钳系统设计与分析

在海洋勘察和物探作业时,为了保证钻井系统钻具的稳定性和水下定位的准确性,研究开发了水下勘察基盘的核心部件——海底钳。概述了海底钳的工作原理,并根据其使用工况要求,设计了具有压力补偿功能的海底钳及深海液压驱动系统。压力补偿装置实现了液压系统内部压力的动态平衡,解决了液压系统动力源在水下运行的密封及耐水压问题,有效保障了海底钳工作的可靠性。同时对海底钳夹持钻具的失稳现象进行了探讨和分析,给出了夹持失稳的计算方法。研究结果可为海底钳的设计和制造提供理论指导。     

海洋钻井绞车补偿系统技术分析

介绍了海洋钻井绞车补偿系统特点、补偿原理、动力配备、电机选型等。该绞车除具备常规的提升下放功能外,还具有主动补偿功能,可解决浮式海洋平台升沉对钻井作业的影响;该方案可替代其他类型的专用升沉补偿装置,具有传动简单、钻井效率高等优点,可减轻整个平台的质量,减少占用空间,减小投资成本。海洋钻井补偿绞车集绞车和补偿装置功能于一身,可广泛应用于浮式钻井平台。     

JC-30DBT型海洋补偿绞车设计与分析

在深海钻井作业时,钻机系统由于受到波浪作用导致无法控制钻压,影响作业效率或损坏钻具。分析了目前升沉补偿装置的几种形式。补偿绞车的提升功能与升沉补偿功能可以集成一体,少占用平台甲板面积,具有操作、调节方便等优势。以常规JC-30DB型绞车为基础,对其进行了提升能力和绞车补偿能力的设计计算,优化设计了JC-30DBT型补偿绞车。利用有限元软件对绞车晃动现象进行分析,将绞车架左右立柱在原来的基础上加强,保证绞车架强度和刚度足够,解决了晃动过大的问题。     

浮式波浪补偿装置研究及发展建议

浮式波浪补偿装置主要用于补偿海浪作用引起的船舶升沉运动以及水下洋流引起的升沉运动对负载的影响,消除升沉运动负载的载荷波动、 位移和速度变化.为了减轻波浪升沉运动对海洋作业船的影响,确保海洋平台作业安全,在分析国内外不同类型浮式波浪补偿装置研究现状的基础上,总结了系统总体设计和分析技术、 阀控(泵控)自动恒张力技术、 隔...     

测井绞车恒线速数字控制装置研制

新型石油测井工程绞车采用电比例阀控制绞车滚筒的角速度,在作业过程中,滚筒半径不断变化导致电缆的线速度无法保持恒定,为此研制了恒线速数字控制装置。介绍了该装置的控制原理、硬件结构及程序控制流程,并对速度控制算法进行了详细描述。该装置具有速度计量、深度计量、脉冲计数显示、设定(自动)输出速度、设定报警速度、设定编码系数、掉电保护以及自动/手动工作等功能特点。通过应用表明,该装置性能稳定,输出速度的稳定性达到±1m/h,完全满足了工况需要,是一种具有较高性价比的控制装置。     

电潜泵采油井口电缆穿越器的研究与开发

井口电缆穿越器是电潜泵采油井口上用于贯穿油管挂和上法兰,并连接电潜泵和井上电源的一种装置。新研制的井口电缆穿越器在其本体与井上、井下电缆抽头连接处设计延伸型密封环,建立了可靠密封;在接头耦合处采用接触应力锥面密封结构;选用新型电缆解决了高压、强电流和电缆间间距小等难题,并设计了穿越棒,使穿越器具有安装迅速、安全性好、密封性高、性能稳定可靠以及操作方便等特点。该电缆穿越器已成功应用于电潜泵采油井口,具有广阔的应用前景。     

水下GPS定位技术在流花 4-1 油田井口定位中的应用

在国内首个采用深水开发模式自营开发油田——流花 4-1 油田(LH4-1 油田)的钻井作业中,要求对水下井口精确定位和井口导向基盘方位精确控制,为满足作业要求,采用了水下GPS定位技术。该技术利用水声相对定位技术与GPS水面高精度定位技术相结合的方式,经过比较分析水声定位技术三大系统长基线定位技术、短基线定位技术和超短基线定位技术的特点,在 LH4-1 油田水下井口定位作业中选用了长基线定位系统与GPS定位系统组合形成的组合定位系统,编制了水下无线罗经和水下机器人配合下水下井口精确定位及井口导向基盘控制的详细施工程序。作业后测量表明,定位精度均满足设计要求,取得了良好的实施效果,圆满解决了 LH4-1 油田钻井水下井口精确定位及基盘方位精确控制的难题。      

海洋浮式钻井平台绞车升沉补偿系统设计

在国外主动式绞车补偿方案的基础上,研发了一种具有自主知识产权的新型海洋浮式钻井平台半主动式绞车升沉补偿装置。通过设计新型绞车升沉补偿系统的结构与参数,分析了系统功率配置、节能效果与解耦控制的机理。研究结果表明:采用液压蓄能节能与电液联合驱动的方式可降低系统能耗;通过合理设计补偿绞车驱动装置结构及控制策略可实现钻柱升沉补偿运动与自动送钻运动的合成及解耦控制。通过建立补偿系统的数学模型并进行补偿性能仿真的结果显示,该系统具有良好补偿效果。     

钻井绞车滚筒体整体绳槽设计

针对钻井绞车滚筒体绳槽板加工完绳槽后焊接时存在结构复杂,工艺性不好,滚筒体整体强度低以及排绳不整齐等问题,对32 mm钢丝绳所使用的绞车滚筒体进行了分析,并进行了整体绳槽设计。设计过程包括钢丝绳爬坡时行程的设计计算和反转楔的焊接及加工尺寸设计。通过计算与分析,最终得到实际加工操作的完整经验公式。整体绳槽设计及加工技术在JC28、JC30、JC50和JC70等绞车的实际应用中,效果良好,解决了钻井绞车使用中的各种问题。