半潛式平臺水下設備培訓資料

1、中海油田服務股份有限公司CHINA OILFIELD SERVICES LIMITED半潛式平臺水下設備培訓資料半潛式平臺水下設備的主要組成 水下防噴器組及控制系統(tǒng) 轉噴器（分流器）及控制系統(tǒng) 張力系統(tǒng) 防噴器運送設備 阻流管匯及專用工具防噴器組的組成 從下至上的排列：CAMERONBOP STACK.tif 井口連接器 下雙聯(lián)閘板防噴器 上雙聯(lián)閘板防噴器 下萬能防噴器 事故安全閥：安裝在閘板防噴器的側出口 防噴器組框架 注意：深水平臺的閘板防噴器為三套雙聯(lián)閘板防噴器以上組成，稱為BOP STACK（防噴器組避臺風時或應急情況時，留在海底）LMRP（LOWER MARINE RISER PAC

2、KGE）組成 隔水管連接器 上萬能防噴器 撓性接頭 防噴器控制盒：安裝在LMRP的框架上 LMRP（LOWER MARINE RISER PACKGE）框架 水下儲能瓶組（包括上萬能防噴器的緩沖瓶） 以上組成，成為下部隔水管總成（避臺風時或應急情況下，可以起出部分）防噴器組各部件的原理和特性井口連接器connectorH4 CONNECTOR.tif connector MODEL 70 CONNECTOR.tif 功能：連接防噴器組與井口頭（防噴器組坐在20井口頭上） 制造廠家：一般有CAMERRON、DRILL QUIP和VETCO GRAY（NH2、NH5平臺有CAMERRON、和VET

3、CO GRAY，NH6僅有DRILL QUIP、VETCO GRAY產品的鋼圈槽為DX） 通用性：NH5平臺和NH6平臺可以互相通用 原理：通過液壓控制，驅動鎖塊至鎖緊和解鎖功能 液壓控制方式：第一解鎖和鎖緊（CAMERON公司的井口連接器只有一個鎖緊功能）、第二解鎖和鎖緊（VETCO GRAY公司的井口連接器有二個鎖緊功能）和ROV解鎖（一般和第二解鎖功能連接） 解鎖方式：一般情況下采用第一解鎖。如第一解鎖不能解鎖成功，可以采用第一和第二同時解鎖；如水下防噴器組控制系統(tǒng)失效，則可采用ROV帶液壓管線進行解鎖 鎖緊和解鎖的標準：一般通過ROV和水下電視觀察井口連接器指示桿的位置（井口連接器只有

4、通過ROV觀察），當然，也應考慮實施解鎖和鎖緊功能的液壓流量是否達到廠家的推薦要求 最大工作角度：CAMERON公司的井口連接器為30°，VETCO GRAY公司的井口連接器為6°左右 容易出現(xiàn)問題：CAMERON公司的HC（15000PSI）井口連接器容易存在解鎖困難，也就是液壓系統(tǒng)不工作；VETCO GRAY公司的井口連接器容易存在連接器與井口頭難于分開的現(xiàn)象注意：深水平臺只能通過ROV來觀察井口連接器的工作位置（不能采用水下電視觀察）深水平臺的井口連接器應采用HEAVY DUTY的型號，即與井口頭的鎖緊力比常規(guī)連接器大閘板防噴器HYDRIL閘板閘板芯子體.tif CA

5、MERONWEDGELOCK.tif 工作原理：通過液壓驅動操作活塞的移動，來實施關閉和打開功能 操作壓力：5鉆桿閘板和可變閘板的正常操作壓力為1500PSI；剪切閘板的關閉壓力應根據(jù)井內鉆桿的尺寸和鉆桿等級而調節(jié)，但不能高于防噴器控制系統(tǒng)的最大壓力3000PSI 一般配置：兩套5鉆桿閘板、一套可變閘板和一套剪切閘板 閘板的懸掛能力：5鉆桿閘板的能力一般為600KIPS，可變閘板的懸掛能力隨著井內鉆桿尺寸的變化而變化（尺寸越小的鉆桿，懸掛能力越小） 楔鎖：現(xiàn)半潛式平臺有兩種結構，一種為自動楔鎖（HYDRIL和SHAFFER產品），另一種為楔鎖CAMWERON產品），現(xiàn)CAMERON公司也有自動

6、鎖緊結構。特點：自動鎖緊可以將閘板鎖緊在任何位置（當操作壓力失去后），楔鎖只能鎖緊的一個位置，也就是閘板完全關閉的位置 注意：深水平臺可以配置試壓閘板，目的為節(jié)約成本 楔鎖的使用：避臺風，關閉剪切閘板；懸掛鉆桿后，而又沒有關閉壓力的情況下；閘板防噴器大修后，對閘板防噴器進行壓力試壓時 特性：只能承受來自井內的壓力，但按照閘板防噴器的結構，也可承受反方向的壓力，其壓力值不能超過閘板的懸掛能力；井內壓力對閘板有助封作用；操作壓力不能太高，影響密封的使用壽命；閘板只能使用與相適應的鉆具，不能關閉在鉆具接頭上 橡膠件：一般有三種：天然橡膠 （適用于水基泥漿，溫度范圍35107）、丁腈橡膠（適用于油基泥

7、漿，溫度范圍18121）、氟橡膠（適用于油基泥漿，溫度范圍18177，高溫高壓井使用該橡膠）。儲存壽命：天然橡膠（24年）、丁腈橡膠（46年）、氟橡膠（810年）萬能防噴器HYDRIL萬能hydril annular.tif 工作原理：關閉壓力驅動活塞上移，迫使芯子處于關閉在鉆桿上，達到密封的目的。開位壓力驅動活塞下移，芯子依靠本身的彈性而打開 萬能芯子的結構：加強筋外面澆注橡膠 萬能芯子的種類：從結構上分有：球形芯子（SHAFFER公司產品）、錐形芯子（HYDRIL公司產品）、星形芯子（CAMERON公司產品）；從材質上分有：天然橡膠（NR適用于水基泥漿、溫度范圍35107）、丁腈橡膠（NB

8、R適用于油基泥漿，溫度范圍788）、氯丁橡膠（CR適用于油基泥漿，溫度范圍3577）HYDRIL萬能膠芯.tif 特性：可以封閉空井；關閉后，可以允許鉆具旋轉和允許鉆具接頭通過；井內壓力對萬能防噴器有助封作用，但助封作用的大小與防噴器的結構有關；球形芯子（SHAFFER公司產品）、錐形芯子（HYDRIL公司產品）可以在井內有鉆具時更換芯子 關閉壓力：由于萬能防噴器的助封作用，為延長芯子的使用壽命，所以，其關閉壓力應隨著井內壓力變化而變化（廠家提供關閉壓力與井內壓力的對照表）HYDRILclose pressure.tif 封空井：由于封空井對芯子的影響很大，所以，一般不作封空井檢驗 強行起下鉆

9、：為保證鉆具接頭和鉆桿通過芯子，而又保持密封和延長芯子的使用壽命，因此，在萬能防噴器的關閉口（靠近防噴器附近）安裝一個緩沖瓶和允許一點泥漿泄漏HYDRIL萬能緩沖瓶.tif 井內有鉆具時更換芯子：球形和錐形芯子可以在井內有鉆具時更換，而星形芯子不能 試驗壓力：安裝新芯子后，第一次可以試100的工作壓力，第二次起，一般不低于70 通徑檢驗：由于萬能防噴器芯子的打開是依靠芯子的彈性而實施，因此，在地面試驗后，應檢查芯子是否縮徑通過通徑規(guī)或測量來實施（API16A規(guī)定通徑規(guī)的外徑和高度），以防防噴器下水后，各種大直徑的工具無法通過，檢驗標準為打開萬能防噴器15分鐘后實施隔水管連接器connector

10、MODEL 70 CONNECTOR.tif 功能：連接防噴器組，以便防臺后或應急情況或修理后的回接 特性：如果采用VETCO GRAY的連接器作為隔水管連接器，其最大工作角度比井口連接器大（采用HIGH ANGLE的型號） 相似性：其他功能與井口連接器相似 應急脫開：在緊急情況下，解鎖隔水管連接器，利用隔水管張力器，提離下部隔水管總成，以便平臺避開危險撓性接頭riserflexjoint.tif 功能：安裝在整套防噴器組的最頂部，可以偏向360度的任何一個方向，當平臺與井口發(fā)生偏移時，減少隔水管和井口的彎曲應力 最大偏移角度：10度 容易出現(xiàn)問題：平臺與井口出現(xiàn)偏移時，容易磨損撓性接頭的抗磨

11、環(huán)或本體。由于撓性接頭的主要部件為橡膠撓性體，因此，修理非常困難，有時也采用抗磨補心來解決偏磨的問題，但抗磨補心容易在下鉆的過程中損壞，以致無法取出，無法下各種尺寸的密封總成等事故安全閥fail safe valve.tif 結構：與阻流管匯高壓一致 特性：采用液壓控制，并且為常閉閥 平衡腔：配置平衡腔，利用海水壓力，幫助事故安全閥處于關閉位置 指示桿：可以通過ROV觀察事故安全閥的開關位置 功能：井噴后，通過事故安全閥來實施壓井或放噴注意：深水平臺的壓井/放噴管線比常規(guī)防噴器組要多防噴器組框架 功能：當下防噴器組時，起導向作用；當下LMRP時，起導向作用；可以用來打撈防噴器組；固定壓井/阻流

12、管線，避免試壓時，造成管線彎曲；提供安裝防噴器控制系統(tǒng)配件的空間；方便維修設備LMRP框架 功能：提供安裝防噴器控制盒的空間；提供單獨起下防噴器控制盒的導向作用；提供安裝水下儲能瓶的空間水下儲能瓶及隔離閥 功能：儲存來自地面的高壓控制液，以便快速關閉BOP組各功能 數(shù)量：應根據(jù)API 16D或API 16E或油公司標準進行計算（SHELL的標準較高） 水下儲能瓶隔離閥：用來隔離水下儲能瓶和主供液管路。其作用：一個是，水下儲能瓶出現(xiàn)問題時，防噴器組控制系統(tǒng)仍能使用；另一個是，用來判斷水下設備的事故深水平臺防噴器組的進一步論證，采用卡箍還是法蘭與 絲（原文不清）防噴器組控制系統(tǒng)的組成BOP CON

13、TROL SYSTEMBOP CONTROL SYSTEM.tif 液壓動力設備 防噴器控制液的混液設備 防噴器控制液的儲存設備BOP CONTROL SYSTEMaccumulator.tifDiverteraccumulator(blader).tif 防噴器控制系統(tǒng)主控制面板 司鉆控制面板 隊長控制面板 軟管絞盤BOP CONTROL SYSTEMNH5 HOSE REEL.tif 控制盒BOP CONTROL SYSTEMPOD.tif 聲納控制系統(tǒng)（ACOUSTIC SYSTEM） ROV控制面板防噴器組控制系統(tǒng)的設計要求 液壓泵的種類：電動和氣動泵 泵的能力：在關閉儲能器瓶隔離閥的

14、情況下，能在兩分鐘內關閉一個萬能防噴器和打開液壓操作閥，并將壓力升至設備要求的最小操作壓力；在15分鐘內，打開所有的泵將儲能瓶從預充壓力升至控制系統(tǒng)的額定工作壓力；每種泵至少有兩種超壓力保護裝置（一種是壓力開關，另一種是采用安全閥裝置）；泵應該自動控制，其啟動和停止壓力為：一臺：啟動：降至90的額定工作壓力，停止：額定工作壓力，另一臺：啟動：降至85的額定工作壓力，停止：95額定工作壓力。 儲能瓶：在井內壓力為零的情況下，打開和關閉所有的閘板防噴器和一個萬能防噴器，仍能有50的馀量；打開和關閉所有的閘板防噴器和一個萬能防噴器后，在井內壓力為設備的額定工作壓力情況下，系統(tǒng)內的維持壓力仍能關閉任何

15、防噴器（剪切閘板除外）和打開事故安全閥；水下儲能瓶應該安裝，并且在地面能控制是否對其充壓，其容積的要求：關閉三套閘板防噴器和一個萬能防噴器后，仍有50的余量，其系統(tǒng)的維持壓力要求與表面儲能瓶相同 操作時間：在任一控制面板，從按下功能鍵至完成的時間。閘板防噴器關閉時間：少于45秒；萬能防噴器關閉時間：少于60秒；壓井和阻流的開關時間：與閘板防噴器相同；LMRP的解鎖時間：少于45秒混液和儲存設備 混液箱的容積：至少與儲能瓶的儲液量相同 防凍液箱的容積：一倍或1.5倍于儲能瓶的儲液量 混液系統(tǒng)應該自動控制液壓管匯（主控板）的要求 包含液壓調壓閥以便控制水下調壓閥 具有流量表 顯示各種壓力 各種報警

16、功能 遠離鉆臺 控制防噴器組（包括LMRP）的所有功能 主要功能的手柄或按鈕應該具有保護蓋板（隔水管和井口連接器、剪切閘板防噴器） 主液壓供應和信號壓力供應應該安裝過濾器 司鉆控制板：最少滿足如下要求： 控制防噴器組和LMRP和壓井/阻流閥等所有功能 顯示功能的狀態(tài)，同時能顯示以前功能狀態(tài)（當功能處于中間位置時） 遙控調節(jié)萬能和閘板防噴器的壓力，并當主電源失去的情況下，備用電源應自動切換 顯示壓力：儲能瓶、表面管匯信號、水下萬能防噴器信號、水下閘板防噴器信號、水下萬能防噴器反饋、水下閘板防噴器反饋和平臺空氣壓力 可以重新設置的流量表 報警裝置：儲能瓶低壓、管匯低信號壓力、低氣壓、混液箱低液位、

17、低控制液位（濃縮液）、防凍液低位（如果有此裝置）、主電源與備用電源的使用指示燈和泵運行指示燈（如馬達有此功能） 防爆功能：有些采用正壓防爆，有些采用密封防爆隊長控制面板：遠離鉆臺或靠近救生艇處，最少滿足如下要求： 控制防噴器組和LMRP和壓井/阻流閥等所有功能（除井口連接器第二開和接頭盒鎖） 顯示所有功能狀態(tài) 報警裝置：儲能瓶低壓、管匯低信號壓力、低氣壓、混液箱低液位、低控制液位（濃縮液）、防凍液低位（如果有此裝置）、主電源與備用電源的使用指示燈和泵運行指示燈（如馬達有此功能）電源動力供應的要求 在主電源失去的情況下，備用電源應自動切換 備用電源應能維持遙控面板使用至少兩小時，備用電源不能向電

18、動泵輸送電源 備用空氣也應能維持遙控面板使用至少兩小時，備用氣源不能向氣動泵輸送氣源絞盤 絞盤控制面板：能控制起/下防噴器、LMRP和接頭盒的功能 軟管長度：平臺設計作業(yè)水深，并附加300FT 里面包含1供液管線盒3/16的信號管線 備用管線：一般要求需要備用管線，其數(shù)量應按油公司要求（3根或5根）控制盒 兩個水下調節(jié)閥，將3000PSI的壓力減壓至設備需要 地面的信號壓力操作SPM閥將液壓供應至各設備的操作腔 控制盒：兩套，俗稱蘭盒和黃盒，屬于防噴器控制系統(tǒng)的核心部件。一套使用，另一套備用，可以單獨起下（注意：對深水平臺而言，控制盒不能單獨起下），深水平臺采用復合式的電控系統(tǒng)（目的是為了在規(guī)

19、定時間完成防噴器組的操作時間）儲能瓶 種類：現(xiàn)半潛式平臺使用兩種，一種是浮子式（NH2和NH5），另一種是膠囊式（NH6）ACCUMULATOR儲能瓶資料.pdf 儲能瓶的氮氣壓力：地面為1000PSI，水下10000.445×水深（FT）聲納控制系統(tǒng)：屬于遙控裝置（輕便），可以在拖輪上或救生艇等地方具有控制防噴器的功能ROV控制面板和HOT LINE絞盤 通過ROV本身的液壓來控制防噴器組的主要功能，例如：剪切閘板、隔水管連接器、井口連接器等 通過HOT LINE絞盤提供的液壓，依靠ROV來實現(xiàn)各種功能的完成注意： 深水平臺防噴器組控制系統(tǒng)的設計標準：采用油公司標準（價格高，適用性

20、廣、安全性高），還是API標準（價格低，隨時面臨升級改造的問題，安全性差） 深水防噴器組控制系統(tǒng)采用電液控制方式防噴器功能的實施（采用電氣液控制系統(tǒng)） 在司鉆面板按下某一功能（開位）：功能流程圖.xls分流器（轉噴器）diverterDIVERTER.tif 前提條件：需安裝插入芯子，并鎖緊插入芯子，才能關閉轉噴器芯子 先根據(jù)風向選擇在左舷還是右舷放噴 關閉轉噴器 球接頭的最大偏移角度：30度，有些深水平臺采用撓性接頭代替球接頭 應急操作：由于大部分的放噴閥屬于氣控，所以，應考慮應急氣源，以便在平臺失去動力后，仍能選擇放噴的方向。深水平臺的放噴閥選擇應該考慮液壓控制，還是氣控？隔水管張力器 功

21、能：給隔水管提供一定的張力，防止損壞隔水管；應急時，提離LMRP；補償船體與井口的升沉SHAFFERRISER TENSIONER.tif 組成：隔水管張力器、控制面板、動力瓶 控制方式：空氣和液壓油 安全方式：有速度控制閥，目的是控制LMRP的脫離速度，或鋼絲繩斷后，避免損壞設備 動力裝置：高壓空氣壓縮機或液壓動力裝置 移動距離：50FT左右，目的是為了保證LMRP脫離BOP STACK有一定距離，避免因平臺升沉，損壞BOP或控制系統(tǒng)，無法回接LMRP或BOP組控制系統(tǒng)隔水管柱和伸縮節(jié)隔水管柱組成riserriser.tif riserRiser joint.bmp 常規(guī)水深隔水管柱的組成：

22、隔水管、各種長度的短隔水管、伸縮節(jié)、支撐環(huán)、隔水管送入工具和試壓工具、卡盤和鵝頸管 深水平臺隔水管柱的組成：隔水管、各種長度的短隔水管、伸縮節(jié)、支撐環(huán)、隔水管送入工具和試壓工具、卡盤和鵝頸管、特種連接管、撓性接頭和增壓閥（FILLUP VALVE）隔水管及浮力塊 作用：用來起下防噴器組和LMRP；形成泥漿循環(huán)通道；安裝壓井/阻流管；安裝泥漿增壓管；安裝2防噴器控制系統(tǒng)的供液管線（深水平臺）；化學品注射管線 連接方式：采用鎖塊連接，但對深水平臺而言，普遍采用連接強度較大的方式，例如：法蘭等 設計強度：常規(guī)水深隔水管的最大張力為1000KIPS，深水平臺隔水管的最大張力達25003500KIPS

23、密封方式：常規(guī)水深采用橡膠密封，深水采用鋼圈 材質：常規(guī)水深可以采用API5L中較差的材料（X52，X65等）， 深水平臺一般采用X80，當然。也有其他材質的隔水管（鋁合金、復合材料）riser鋁合金隔水管.pdfAPI160中，隔水管也可以使用焊接管（價格較低，存在風險較大），也可以使用無縫管（價格較高，交貨期較長）附圖為VETCO GRAY的復合材料隔水管（尚未批量生產） 長度：常規(guī)水深一般在50FT以下，深水一般大于50FT。我們的3000米水深平臺，只考慮配置7500FT的隔水管 浮力塊：減輕隔水管在水中的重量。下部考慮問題：浮力塊的配置因水深的不同而配置適用于各種水深的浮力塊，還是配

24、置同一水深的浮力塊（3000米），當然，配置各種水深的浮力塊成本較低 泥漿比重：隔水管受力分析時，考慮的泥漿比重（18PPG，還是16PPG）？伸縮節(jié)riserslip joint.tif 作用：補償平臺與井口之間的升降；通過支撐環(huán)與隔水管張力器連接，保證隔水管的張力。當然，深水平臺有專用的連接管用于與隔水管張力器連接，壓井/阻流、供液等。 組成：內筒、外筒、內外筒密封、內外筒鎖緊機構等 沖程：常規(guī)水深平臺一般采用4055FT，目的是深水勘探，風浪較大，需要較大的沖程 內外筒密封：采用單個或兩個密封，一般采用兩個密封，一個使用，一個備用支撐環(huán)risertension ring.bmp 作用：與

25、伸縮節(jié)和隔水管張力器連接，給隔水管柱提供張力 結構和型號：一種可以旋轉，另一種不能旋轉，當然，有些平臺沒有使用支撐環(huán)，采用鋼絲繩直接與伸縮節(jié)外筒連接注意：深水平臺在作業(yè)過程中，由于風向或海流變化，需要調整動力定位方向，保持平臺位置，所以，應該選擇可以旋轉的支撐環(huán)卡盤和GIMBALriserspider.bmp risergimbal.bmp 作用：下隔水管的專用工具（連接隔水管所用） GIMBAL的作用：具有傾斜5度左右的特性，補償隔水管柱與卡盤的傾斜（由于深水平臺風浪較大），安裝在轉盤與卡盤之間FILLUP VALVE（增壓閥）riserfill-up valve.bmp 作用：當應急解脫隔

26、水管連接器時，高密度的泥漿因來不及替換成海水而迅速向下滑脫，從而造成下面隔水管內外壓差大。深水作業(yè)時，為了防止隔水管被靜水壓力破壞，此時應打開該閥進行海水自動灌注；通過庫美系統(tǒng)的液壓進行控制，并且與EDS（應急脫開系統(tǒng)）聯(lián)合控制，應急解脫上連接器時，自動打開；在井漏時，泥漿大量漏失，因來不及補充泥漿時，可以打開此閥而灌注海水 控制方式：可以自動和地面控制兩種方式 安裝位置：一般安裝在防噴器組上面的第三根或第四根的隔水管短接上增壓管 作用：用來增加環(huán)空泥漿上返速度，保證巖屑返至平臺 直徑：內徑5左右 工作壓力：5000PSI左右鵝頸管riserslip joint.bmp 作用：用來連接壓井/放

27、噴管 額定工作壓力：與防噴器組一致 安裝位置：一般安裝在伸縮節(jié)上隔水管送入工具riserriser running tool-hydraulic.bmp riserriser running tool-manual.bmp 作用：下隔水管的專用工具（連接隔水管所用）和提供壓井/放噴管試壓工具的安裝位置 結構：一種是手動工具，一種是液壓工具，為了提高效率，深水平臺的隔水管送入工具應該采用液壓方式注意：對于深水平臺而論，還有隔水管的吊車、軌道以便運送隔水管特種連接管 作用：深水平臺隔水管的組合中，在防噴器組頂部和靠近海面處，安裝兩根應力連接管（采用加厚材料），目的兩處承受較大的各種應力，以便延長隔水管的壽命和減少事故的發(fā)生EDS（EMERGENCY DISCONNECT SYSTEM）LMRP應急脫開系統(tǒng) 鉆井船的應急解脫程序分為兩極：初級和終極，也可以直接由終極按鈕同時完成初級和終極 當撓性接頭的偏移角度超過2度或者其他某些特殊情況發(fā)生時，動力定位控制室將給司鉆房發(fā)出聲光警報，此時司鉆應通知隊長等有關人員，視當時作業(yè)情況是否執(zhí)行初級解脫。初級程序主要完成中閘板及事故安全閥的關閉，下閘板及井口連接器的中位 當執(zhí)行終極程序時，完成的功能主要是：剪切閘板，水下儲能器隔離閥的關閉后再到中位及事故安全閥的中位，并且打開隔水管灌注閥，