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浮式钻井采油平台隔水管张紧器的设计与分析

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长城钻探 钻井液设计 钻井地质设计 钻井作业 钻井液设计
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分类号:U D C:密级:编号:工学硕士学位论文浮式钻井采油平台隔水管张紧器的设计与分析硕士研究生:指导教师 :学位级别 :学科、专业 :所在单位 :论文提交日期:论文答辩日期:学位授予单位:梁宏友侯恕萍副教授工学硕士机械电子工程机电工程学院201 1年12月2012年03月哈尔滨工程大学.D.C:A .of 01 1012论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字): 象唬吸日期:沙2乙年弓月7乒日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文,可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(口在授予学位后即可解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者噬孰踝讯日期:少字):触许劫}我国在深海或超深海的石油钴采技术还不成熟,为保护我国南海的油气资源,必须尽快缩小与世界先进技术的差距,使我国真正成为世界强国。钢丝绳隔水管张紧器安装在浮式钻井平台的采油装置上,目的是使隔水管系统保持一个基本恒定的垂直的张紧力。当浮式钻井平台的采油装置随着波浪和风起伏摇摆时,钢丝绳隔水管张紧器就会起到预紧弹簧的作用,保持恒定的张紧力。论文通过对国外隔水管张紧器结构及原理的分析研究,结合我国海洋工程装备的实际现状,以及我国现有的生产水平,设计了隔水管张紧器系统,推动我国海洋工程装备的发展。该系统采用气液缸和复合滑轮组结构,由滑轮组机构将气液缸的行程放大4倍:以高压压缩气体作为张紧器的传动介质,形成气压弹簧,提供垂直张紧力,该方式能减少蓄能器密封环节的摩擦阻力和油液在运动中产生的粘滞阻力。论文所设计的钢丝绳隔水管张紧器主要由以下几部分组成:空气压力容器、液气蓄能器、张紧液压缸、滑轮组、低压油气罐、管线和控制装置等,在论文中对这些构件分别进行了详细的研究设计。论文运用撑架等关键零部件进行了相应的力学分析,’并且利用而保证了钢丝绳隔水管张紧器工作的可靠性。论文对滑轮及滑轮轴进行了力学分析与计算,对钢丝绳隔水管张紧器的液压系统进行了分析与设计,结合张紧器的理论动作曲线及实际特性曲线,为张紧器的工程化设计提供理论依据关键词:浮式钻井采油平台; 隔水管张紧器; 钢丝绳;力学分析;浮式钻井采油平台隔水管张紧器的设计与分析is at a n to to a it to is on or a in is to as a·in on s of he of it he is of of of an an in he of is by to he of ll in he of as o of of of t le of on he of in by he of in 尔滨工程大学硕士学位论文in to t is of or by ey 第1章绪论…………………………………………………………………………………一11.1课题研究背景、目的及意义………………………………………………………一隔水管张紧器的国内外发展概况…………………………………………………一41.2.1隔水管系统介绍………………………………………………………………41.2.2隔水管张紧器…………………………………………………………………61.3论文研究的主要内容………………………………………………………………10第2章隔水管张紧器的总体方案研究……………………………………………………122.1隔水管张紧器设计要求……………………………………………………………122.2隔水管张紧器设计准则……吖……………………………………………………122.3隔水管张紧器总体方案研究………………………………………………………142.3.1方案研究…………………………………………………………………….142.3.2隔水管张紧器的原理分析…………………………………………………·182.4本章小结…………………………………………………………………………….20第3章隔水管张紧器的机械结构设计……………………………………………………213.1隔水管张紧器张紧力的计算………………………………………………………213.2钢丝绳的选择和蓄能器的设计计算………………………………………………233.2.1钢丝绳的选择………………………………………………………………233.2.2蓄能器的结构设计计算…………………………………………………….253.3滑轮组组件的结构设计……………………………………………………………283.3.1上滑轮组组件的结构设计…………………………………………………283.3.2下滑轮组件的结构设计…………………………………………………….303.4液压缸的结构设计…………………………………………………………………303.5本章小结……………………………………………………………………………34第4章张紧器关键件力学分析……………………………………………………………354.1力学分析概述……………………一………………………………………………354.2滑轮的力学分析……………………………………………………………………374.3滑轮支撑架的力学分析……………………………………………………………414.3.1上滑轮支撑架的力学分析…………………………………………………4.2下滑轮支撑架的力学分析…………………………………………………44哈尔滨工程大学硕士学位论文4.4滑轮轴的力学分析…………………………………………………………………474.5本章小结……………………………………………………………………………52第5章张紧器的液压气动系统分析与研究………………………………………………535.1钢丝绳式隔水管张紧动力系统的设计……………………………………………535.1.1隔水管张紧动力系统的选择………………………………………………·535.1.2隔水管张紧系统张紧原理…………………………………………………·555.2钢丝绳式隔水管张紧器液压气动系统设计………………………………………565.2.1张紧器液压气动系统设备配置……………………………………………·565.2.2张紧器液压气动系统保护…………………………………………………·595.3钢丝绳隔水管张紧器工作特性分析………………………………………………595.3.1张紧器理论系统与特性曲线………………………………………………595.3.2张紧器实际系统与特性曲线………………………………………………·615.4本章小结………··:…………………………………………………………………62结 论…………………………………………………………………………………………………………………·63参考文献……………………………………………………………………………………一64攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果………………………………………”68致 谢……………………………………………………………………………………”69第1章绪论第1章绪论1.1课题研究背景、目的及意义1.课题研究的背景众所周知,我国的陆地面积约为960万平方公里,而我国的海岸线长达1.8万多公里,海域面积约为299.7万平方公里,我国的海域面积约为陆地面积的百分之三十,这使得我国的确称得上是一个海洋大国。根据世界第三次石油资源评估的结果发现,我国近海石油资源的总体含量约为151.5亿吨,约为全国石油资源总体含量的14%;而近海天然气资源的总体含量约为12.7万亿立方米,约为全国天然气总体含量的23%。南海的油气资源更为丰富,目前的评估量约为230~300亿吨,是我国油气资源总体含量的三分之一,因此南海有着世界的“第二个波斯湾”的称号。但是南海70%的油气资源在海洋深处,而我国目前海洋石油的探明程度仅为12%,海洋天然气探明程度仅为11%,远远低于世界平均水平——石油34%,天然气30%。因此,对南海的深海油气开发是我国今后必须攻克的难关”1。目前,我国陆地生产的石油资源已经无法满足国内的需求,石油的生产量与需求量不成正比是我国发展的一个重要弊端。如表1.1、表1.2所示,2010年我国生产石油达到20275万吨,石油消费量为为42860万吨,进口量为22585亿吨,我国对外石油进口依赖度达到52.7%,而根据国际能源机构的预测,至2020年,这具数字将增大到76.9%。我国的海洋油气资源十分丰富,海洋石油开采已经成为了我国未来石油开采业必然的发展趋势。为了应对我国陆地石油资源日渐枯竭的现状、保障我国对内石油资源的正常供给、保证海洋资源领域不被侵犯,我们一定要加强海洋石油、天然气资源的开采。人类对海洋油气的勘探开采已从浅海(1500m)方向发展,深海油气的开采已经成为世界油气产量的主要增长来源和科学技术创新发展的主要平台,并逐渐形成了高投资、高风险、高利润、高新技术密集的能源开发工业【4】。自上世纪60年代以来,在我国南海发现了极为丰富的油气资源后,在以美国为首的发达国家的技术等各方面支持下,越南、菲律宾、印度尼西亚、马来西亚、新加坡等众多东南亚国家纷纷来到南海勘探开采石油。现在,在南沙海域每年被各国开采的仅石油产量就超过5000万吨,相当于大庆油田的年产量。我国的石油天然气资源被大量的掠夺,发展海洋工程,特别是深海工程是保护和开发我国南海海域宝贵的油气资源的重要手段之一,只有这样才能保证我国社会主义现代化建设的长远发展,保证我哈尔滨工程大学硕士学位论文国的油气战略储备。表1.1 2010年世界油气探明储量及石油产量估计值【2】石油探明储 天然气探明 石油产量/名次 国家和地区 国家和地区 国家和地区量/万吨 储量/亿m, 万吨1 沙特阿拉伯 3 547 746 俄罗斯 475 440 俄罗斯 509002 委内瑞拉 2 880 359 伊朗 295 925 沙特阿拉伯 40 1003 加拿大 2 389 919 卡塔尔 253 511 美国 27 4504 伊朗 1 868 816 沙特阿拉伯 77 882 中国 20 2755 伊拉克 1 568 600 土库曼斯坦 74 995 伊朗 18 5006 科威特 1 384 460 美国 69 238 加拿大 13 7007 阿联酋 l 333 992 阿联酋 64496 墨西哥 12 8758 俄罗斯 818 400 尼日利亚 52 887 伊拉克 11 8009 利比亚 633 169 委内瑞拉 50 617 阿联酋 1 l 493.510 尼日利亚 507 408 阿尔及利亚 44 997 委内瑞拉 11 1501l 哈萨克斯坦 409 200 伊拉克 31 679 尼日利亚 10 32512 卡塔尔 346 183 澳大利亚 30 130 巴西 10 45013 中国 277 574 中国 30281 科威特 10 150表1.2 2010年石油消费量居世界前10位的国家和地区【3] 百万吨排序 国家/地区 2009年 2010焦 同比增长% 2010年所占份额%1 美国 833.2 850.0 2.0 21.12 中国 388.2 428.6 10.4 10.63 日本 198.7 201.6 1.5 5.04 印度 151.O 155.5 2.9 3.95 俄罗斯 135.2 147.6 9.2 3.76 沙特阿拉伯 117.2 125.5 7.1 3.17 巴西 107.0 116.9 9.3 2.98 德国 113.9 115.1 1.1 2.99 韩国 103.0 105.6 2.5 2.610 加拿大 97.1 102.3 5。4 2。5深海作业工程至今尚未被人类完全掌握,是人类科技发展史上遇到的一个高新尖问2第1章绪论题,这方面的待解决问题要比航天工程更为复杂。虽然人类早已经在太空建立了航天空间站,但是在水下建立一个适于多人长时间工作和生存的空间站还需要一段时间才能实现。在深海作业工程这一技术领域中,欧美的发达国家处于上层,是海洋工程设计以及关键设备技术的供应商,获得了该领域的大部分利润;日本、韩国和新加坡处于中层,承担大部分设备的总装工作,赚取过程中的小部分利润;而我国仍处在这个领域的底层,只能加工低端产品,赚取较少的加工费用。在深水钻井技术领域,欧美等国家的发展迅速,在海洋工程装备的开发与设计能力较高,配套齐全。1965年世界的钻井水深记录只有183m,目前世界的深水钻井水深记录和海水钻井井深记录分别已达到3052]。而我国钻井装备最大钻井水深只有505m,我国在深水石油勘探、钻井开发技术领域与国外技术的差距还存在很大的差距,已经严重制约我国海洋工程的快速发展。2006年,我国“海洋石油981”项目组成立,拟建第六代钻井平台,其设计最大作业水深3000米,最大钻井深度1 0000米,可在南海、东南亚以及非洲西海域进行钻井和采油作业。海洋石油981号深水半潜式钻井平台的基本设计计划由F&G(中国海洋石油总公司联合进行,双方共同拥有知识产权。在我国国内完成详细设计和建造等。2011年2月“海洋石油981’’交付使用,它是我国首座第六代超深水钻井平台。标志着我国在深水领域迈开了巨大的一步,为开发我国南海海域提供了巨大的支持(中国南海水深在5006】。2.课题研究的目的本课题的研究主要目的:首先是着眼于国外先进隔水管张紧器原理及其结构的分析研究,吸收其先进的设计经验和成果,优化其结构和原理中的不足,利用合理的设计方法,设计出符合我国国情的隔水管张紧器。本课题以隔水管张紧器的原理分析和结构设计为主,通过分析和计算设计出合理的隔水管张紧器,为实现我国隔水管张紧器研究设计零的突破。3.课题研究的意义我国在海洋工程技术装备研究和制造领域涉足时间尚短,钻研这方面技术问题的科研单位主要是中海油、中石油等公司,以及哈尔滨工程大学、上海交通大学、中国海洋大学、中国石油大学、大连海事大学等一些高等院校。而科研项目所能涉及的领域要比实际项目的窄很多,目前均主要集中在各种先进的海洋钻井和采油平台的结构以性能测试,以及平台上相关配套设备的设计制造、水下装备的安装、安全救助等方面的研究。目前为止,我国还没有独立设计制造钻井隔水管张紧器系统、水下采油等设备的能力。气哈尔滨工程大学硕士学位论文本论文对隔水管张紧器进行研究与分析,通过本论文的研究,可为适用于我国南海半潜平台的隔水管张紧器设计制造提供设计概念和理论支持,有助于提高我国海洋工程装备的设计、制造能力。1.2隔水管张紧器的国内外发展概况1.2.1隔水管系统介绍如图1.1所示,水下井口装置包含引导系统、隔水管系统和防喷器系统三部分,通常是在地面上预制成三大部分。在海上作业时,将这三部分用快速连接器连接起来。其中,隔水管系统在最上层,防喷器系统起着连接引导系统和隔水管系统的作用V’。隔水管系统是指连接海底井口与钻井装置之间的导管系统,主要包括钢质、柔性和混合型三类。隔水管系统主要用在钻井、采油、注水和油井维修上,按这几种作用将其分为钻井隔水管、采油隔水管和油井维修隔水管等类型。钻井隔水管主要用来连接海底井口和钻井船。隔水管的长度取决于工作处海水的深度,在深海情况下,隔水管系统的重量将变得很大,在自重的作用下,隔水管可能被压弯或压溃;此外,隔水管在海水中随时要受到海水流动的冲击作用,要承受很大的横向力,也会产生使隔水管弯曲的现象;另外,浮式钻井装置随着海水的潮汐和波浪会升沉,会使隔水管断裂。综上所述,需要对隔水管系统进行张紧。一般当工作水深超过3可以在隔水管的外侧增加浮室来增加浮力p’。1.隔水管系统组成隔水管系统包括张紧器系统、分流器系统、挠性接头、伸缩隔水管、隔水管单根(一般多根连接使用)、隔水管下部总成、浮力设备等部分紧系统对隔水管施加一个轴向的张紧力,这个力与水平面垂直,由钢丝绳的连接来完成,从而控制隔水管的受力和位移,能够在浮式钻井采油装置受到风、波浪、潮汐等因素的影响而产生了各个方向的位移时,对隔水管施加一个几乎不变的张紧力,保证隔水管不会出现弯曲、扭转甚至断裂等损坏现象。分流器系统:当钻井发生井喷现象时,分流器系统起到一个接收由隔水管导引过来的液体,并对其进行分流的作用。挠性接头:它的存在允许隔水管柱可向任意方向转动70"一般是在海底井口的防喷器组上安装一个球接头,在钻井平台的甲板下安装一个方向接头。4第1章绪论图1.1水部件的作用是平衡由海洋不断变化的波浪等因素引起的浮式钻井采油装置与隔水管之间相对的垂直运动。隔水管单根:是大直径无缝管,有着较高的强度和良好的疲劳特性,以及抗海水腐蚀性。隔水管下部总成:它的存在使隔水管与防喷器组之间有可以拆卸的连接力设备:它的作用是通过增大隔水管的水下浮力,从而减轻作用在张紧绳上的力。隔水管工作处的海水越深,隔水管越长,则重量也越重,则需要的张紧力越大。此张紧力最终要的作用对象是浮动钻井采油平台,增大平台的吃水量。目前主要有两种利用浮力来减小隔水管张力的技术,如图1.2浮力隔水管所示:一种是在隔水管上捆绑浮力材料,即在隔水管的外面贴上~层很厚的泡沫塑料;另一种是在隔水管上安装同心充气筒,通过充入空气而获得浮力。这两种技术都减少了隔水管在水中的相对重量,相当于减少了隔水管顶部的轴向张力,从而降低了对张紧器的张力要求。现在隔水管都采用了浮力装置,浮力的大小不超过隔水管在水中部分重力的95%。在使用浮力装置的同时还要使用张紧器,这样才能使张紧系统安全稳定可靠。哈尔滨工程大学硕士学位论文浮力 浮力图1.2浮力隔水管2.隔水管系统的作用【10】隔水管系统的主要作用有以下三点:(1)为从海上钻井装置到海底井口的泥浆提供一个完整的循环回路,引导钻具,隔绝海水;(2)适应海洋浮式钻井设备在进行钻井作业时在海水中的升沉和平移运动;(3)控制海底井口,解决压井与防喷的通道和控制问题;(4)消除钻井作业时由于海上钻井装置的升沉而造成的不良影响;(5)消除升沉对下入井内的工作仪器的影响。3.隔水管的制造商目前,世界海洋工程装备中的钻井勘探和采油装备的研发和制造基本被欧美几国中的几家企业垄断着。隔水管主要制造的企业有:国)设计开发的国)设计开发的国)设计开发的罗斯)设计开发的铝合金隔水管等。目前我国尚无能力制造隔水管系统,现在服役的隔水管都是从国外采购的。1.2.2隔水管张紧器1.隔水管张紧器的分类目前在浮式钻井平台上安装的隔水管张紧系统主要有三种:第一种是平衡锤,如图1.3所示,平衡锤是将张力施加于隔水管顶部时使用的~种装置。平衡锤悬挂在一条钢丝绳上,钢丝绳绕过滑轮连接到隔水管项部。张力等于平衡6第1章绪论锤的重力。这种装置原理和结构简单、成本也很低,但是缺点也非常明显。主要的缺点是系统不能随时增加或减小张力和行程,效率低、不安全。目前除了极少数的特殊情况的钻井船还在使用外,新的钻井船已经不再使用这种系统。导向滑乾图1.3平衡锤示意图第二种是钢丝绳型式的张紧器,如图1.4所示。图1.4钢丝绳式隔水管张紧器系统第三种是液压缸直接作用(式的张紧器,如图1.5所示。钢丝绳式隔水管张紧器通过钢丝绳及滑轮组这种机械辅助装置将张紧系统的张紧行程变为液压缸活塞杆行程的n(滑轮组的增大的倍数)倍,从而在结构上就将液压缸的行程尺寸减小的较大,同时,在半潜平台甲板四周可布置的空间内配置多对隔水管张紧器。但这种型式的导向附件所占用平台的月池区或者平台四周的空间较大,钢丝绳也7哈尔滨工程大学硕士学位论文较易受到磨损。图1 06所示即为布置于平台四周的钢丝绳式隔水管张紧器。图1.5液压缸直接作用式隔水管张紧器图1 06布置于钻台四周的张紧器随着国外大型、超大型液压缸制造技术的不断发展完善,新的平台开始使用液压缸直接作用(式的张紧器。它的张紧行程等于张紧液压缸活塞杆的行程,因此液压缸活塞杆尺寸和缸体本身的尺寸都很大。但这种张紧器可以省去钢丝绳及相应的导向附件,液压缸可直接悬挂在平台月池区内,如图1.7所示。还可根据一些特殊的工作需求将张紧器组固定在一个滑移装置上,共同安装在钻井平台底下,使张紧器组能够滑移出月池区”一。囤第1章绪论图1.7布置于月池内的张紧器隔水管张紧器的张紧类型不同,张紧器的液压缸活塞杆的行程及张紧力都没有一个统一的标准,需要根据隔水管的作业环境和作业条件进行详细的调查核算才能够确定。张紧器的最大张紧力基本核算依据是:隔水管组(包含管内泥浆)在水中所需的提升力;隔水管张紧器的行程基本核算依据是:作业环境的波浪高度。因为隔水管张紧器在平台上都是以成对的方式配置张紧器组的,并且它们的位置是相对于井口对称的;当一个张紧器组失效时,与其对角的张紧器组也应该停止工作。随着现代控制技术的高速发展,隔水管张紧系统在工作原理上也在由传统的被动式补偿到主动式补偿张紧,向半自动、自动式补偿张紧方向发展,同时设备的张紧能力、补偿精度、操作的灵活度和反应速度等各个方面都得到了明显的提高”一。2.隔水管张紧器的发展现状欧美国家在海洋资源开发上起步较早、技术实力雄厚,形成了由浅海到深海,再到超深海的完备产业链。隔水管张紧器系统技术复杂,世界上能设计制造隔水管张紧器系统的公司非常少,主要有美国谢弗尔(司和威海事液压(司等。(1)美国司设计制造的隔水管张紧器美国普通水深(1500m)时主要使用160K、200张紧器应用在许多现役的海洋钻井平台上,工作状况良好,市场前景广阔。其所生产的张紧器的主要技术规格见表1.3所示。9哈尔滨工程大学硕士学位论文表1.3 3】:型号 张紧器张紧力(kN/补偿行程(m/重量(kg/4k 63.3(14000) 1 2.2(40) 1 270(2800)16k 71.2(16000) 1 2.2(40) 1815(4000)60k 267(60000) 1 2.2(40) 8394(18500)80k 356(80000) 1 5.2(50) 10209(22500)80k 356(80000) 1 5.2(50) 19964(44000)120k 534(120000) 1 5.2(50) 13521(19800)120k 534(120000) 1 5.2(50) 25363(55900)160k 712(160000) 15.2(50) 20599(45400)200k 890(200000) 1 5.2(50) 23140(51000)250k 1113(250000) 20.1(66) 30581(67400)(2)美国液缸与张紧器经久耐用,工作稳定,在国际上有很高的好评。(3)挪威海事液压(司设计制造的深水隔水管张紧器挪威于张紧能力及行程均很强大,主要用于深水或超深水钻井。其所生产的张紧器的主要技术规格见表1.4所示。表1.4挪威4】:张紧器张紧力(kN/补偿行程(m/56/80000~445/1 00000 15.2/50534/120000~712/160000 18.3/60890/200000 19.8/651.3论文研究的主要内容本论文以浮式钻井采油装置为背景,通过对国外先进的、不同的隔水管张紧器结构及原理的分析研究,并结合我国海洋工程装备的实际现状,以及我国现有的生产水平,10第1章绪论对隔水管张紧器进行结构设计和原理研究。使用进行张紧器的建模,使用确保结构的强度和适用性。对于隔水管张紧器设计以及相关技术研究主要包括以下内容:(1)隔水管张紧器总体结构方案的设计。根据隔水管张紧器功能要求以及经济实用性要求确定其总体设计方案,并对其工作原理进行分析研究。(2)隔水管张紧器各组成部分的详细结构设计。通过分析各部分的功能与安装要求,研究隔水管张紧器各组成部分的结构、原理等,对主要零部件进行详细的设计计算。(3)对隔水管张紧器关键零部件进行有限元分析。利用证设备工作的可靠性和安全性。(4)对隔水管张紧器系统的液压气动系统进行设计,并对其工作特性进行分析。哈尔滨工程大学硕士学位论文第2章隔水管张紧器的总体方案研究隔水管张紧器是浮式钻井或采油装置保持隔水管恒定张力的作业装置。本章首先提出了隔水管张紧器设计要求及设计准则,基于此,对其总体方案进行了研究与设计,并分析了其工作原理,明确了整体机构构成。 ‘2.1隔水管张紧器设计要求隔水管张紧器的设计应该注意到下几点:1. 张力大小张力大小取决于所需的最大隔水管张力。隔水管张紧器系统通常是有几对张紧器共同作用提供隔水管轴向张力。组合的张紧装置能为隔水管系统提供能力较大的张紧力,必须保证张紧力有一定的余量,使有一对张紧器在维护或失效时也能正常工作‘1 51。2.钢丝绳行程张紧器钢丝绳行程(升沉补偿能力)在隔水管连接到井口装置时,必须超过浮式钻井设备的最大升沉。张紧器的工作行程要大于钻井船升沉加上潮汐运动以及钻井等吃水深度的总和。行程要选择合理,较小的行程不满足工作要求,而过大的行程要求会降低张紧器的工作效率,影响张紧器的响应速度。所以要选择最佳行程,而不是最大行程‘161。3.速度响应能力张紧器在浮式钻井或采油装置垂直升沉的最大峰值时必须有响应能力,即响应速度大于或等于钻井船升沉的最大瞬时速度【17】。同时,根据课题要求,隔水管张紧器主要设计技术指标如下:1.型式:钢丝绳式隔水管张紧器2.钻采深度3000m;3.张紧力1113.补偿行程20.1m;5.重量30t;6.符合规范隔水管张紧器设计准则张紧器系统的研究应包括以下几个重点:(1) 张紧线偏角第2章隔水管张紧器的总体方案研究张紧器在浮式钻井或米油装置上的布置应使滑轮组的张紧线保持最小偏角。这样能使张力的水平分量最小,轴向分量最大,使张紧器能够提供最大的张力,并且增加张紧线寿命。张紧线偏角只能减小,不能避免[18’191。(2) 张紧线寿命诸多参数决定了张紧线寿命,例如钢丝绳结构、工作张力、滑轮直径、工作环境等,尽量增大张紧线寿命阻221。(3) 蓄能器和液压缸每个张紧器单元需要配备蓄能器一起使用,蓄能器必须足够大以容纳大于气液缸容积的液压液。张紧器的伸缩运动变化会使储藏气体膨胀或压缩,大容量的气液缸将能够减小由此产生的压力变化阮241。(4) 流体和气体流量需求张紧器系统的液压液和气体的体积需要根据系统的受力等条件确定。液压液需要耐高低温以及耐压,且在低温条件下有较好的流动性;气体需要在高压的情况下有稳定的状态,一般选用氮气盼261。(5) 摩擦和惯性损失密封件与液压缸壁间的摩擦、滑轮与钢丝绳之间的摩擦、滑轮的转动惯性等都会对张紧器张力变化产生影响皿71。(6) 动态张力限制参数(余的张紧器能为隔水管系统提供足够的张力‘28儿:刍兰纽 (2.1)h

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