深水套筒式连接器液压系统设计与仿真分析

深水套筒式连接器的安装过程主要包括连接器的粗对中和精对中、公母毂座的对接及驱动卡爪锁紧。采用开环控制方式设计了深水套筒式连接器液压系统、速度调节回路、锁紧回路以及同步回路,并利用液压仿真软件AMESim对系统进行仿真,以验证系统的合理性。仿真结果表明,深水套筒式连接器液压系统满足深水连接器的安装要求,能实现连接器的准确安装;速度调节回路能有效调节液压缸的速度,锁紧回路能实现每组液压缸在紧急停止状况下的位置锁紧,同步回路能使液压缸基本实现位置同步。     

深水套筒式连接器力学与结构参数分析

深水套筒式连接器是水下生产系统的重要组成部分,其主要作用为水下生产设施的连接。介绍了深水套筒式连接器的结构;对连接器的主要部件进行了力学分析,找出了影响连接器机械效益的角度参数和摩擦因数;根据约束条件和设计要求提出了最优的角度参数;运用MATLAB绘图得出卡爪与毂座的摩擦因数越小,机械效益越大的结论。使用ABAQUS有限元分析软件对连接器在工作条件下进行了校核,验证了连接器各部件符合工作要求。     

深水套筒式连接器承载能力评估方法

深水套筒式连接器作为水下生产系统的关键组成部分,长期受到多种载荷的作用,对于优化设计后的深水连接器,其承载能力的评估结果及评估方法对其安装和服役的安全性有着不可忽略的指导意义。通过对连接器进行三维建模,以连接器材料的力学特性和服役环境为设计基础,提出了其下放安装和在况服役时承载能力的评估方法。以南海荔湾某气田深水套筒式连接器为例,计算了连接器安装下放状态和在位时不同工况下的应力,得到了连接器最大碰撞速度、轴向拉力、轴向压力及最大弯矩,同时指出了不同状态下连接器上的危险部件。所得结论为连接器的水下安装和可靠性评估提供了依据。     

基于AMESim的深水连接器驱动环液压缸同步仿真

深水垂直套筒式连接器工作过程中最重要的环节是卡爪合拢锁紧密封件,而为了给密封件提供均匀分布的预紧力,3驱动环液压缸的同步运动尤显重要。为此,应用AMESim软件建立了3驱动环液压系统仿真模型,对深水垂直套筒式连接器驱动环3个液压缸进行同步仿真分析。分析结果表明,不同负载对系统同步有很明显的影响,且随着偏载差值的增大,系统同步误差增大,压力损失增大;分流集流阀对液压缸同步有明显的改善作用,消除了系统活塞杆的不稳定运动,控制了系统的流量及活塞杆的运动同步性,改善了系统的动态性能,有利于深水垂直套筒式连接器功能的实现。     

深水水平连接器压力帽装置研制

压力帽装置是深水水平连接器的重要部件。现有的压力帽装置存在与连接器毂座对中困难,对接效率和锁紧效率低,设备成本和使用成本高等问题。新研制的压力帽装置采用水平套筒式结构,密封结构采用非金属双密封,并且设置了机械锁紧装置,密封性能好、可靠性高。采用粗对中和精对中两种对中结构,对中准确性高,对接效率和锁紧效率高; 关键部件采用特殊防腐工艺,降低后期防腐维护成本。通过有限元计算和静水压试验对压力帽装置进行性能验证,计算结果和试验结果满足性能指标,达到了预期效果。为后期深水水平连接器压力帽装置的工程应用和国产化提供了有力的技术支持。     

深水连接器毂座止口结构优化设计方法

深水连接器作为水下生产系统的关键组成部分,潜水员无法辅助其完成安装过程,其自身对中性能的好坏至关重要。针对应用于1 500 m水深的?304.8 mm水平套筒式连接器毂座止口对中结构,将其进行参数化后,得到了其在不同对中形式下仍能满足要求时的参数约束条件,并研究分析了各参数与对中性能的影响关系。最后在角度偏离的工况下,考虑最大纠偏能力大于10°等约束条件,得到了相应的半无限多变量约束条件,以止口结构的最大纠偏量为优化目标,采用Matlab优化工具箱的fseminf函数优化出各参数的最佳取值。所得结果为深水套筒式连接器止口结构的优化设计提供了理论基础。     

水下连接器性能鉴定试验技术研究

深水油田的开发对水下连接器的可靠性提出了更高的要求。性能鉴定试验是检验和保证水下连接器产品的性能和可靠性的重要手段。介绍了国际标准中对于新技术的定义、分级及合格性鉴定的要求和流程,对水下连接器测试应遵循的标准进行了分析。总结了水下连接器性能鉴定试验需要进行的试验内容以及标准中对于各项试验的具体要求。指出我国应加强性能鉴定试验程序体系及试验支撑条件的建设,以促进水下连接器及相关产品的研发。     

深水水平连接器注水罩设计

针对深水水平套筒式连接器的特殊连接方式,以连接器的安装工具与注水罩的安装工具共用的原则,设计了卡爪式注水罩。分析了卡爪式注水罩的工作原理和安装过程,验证了卡爪式注水罩结构的合理性。对卡爪式注水罩的锁紧机构及其卡爪进行了受力分析,通过有限元计算,校核了注水罩结构的强度。结果表明:卡爪式注水罩结构合理,强度满足工程需要。     

基于ABAQUS/Explicit的深水连接器准静态分析

介绍了深水套筒式连接器的结构与工作原理。建立了有限元模型,运用Abaqus/Explicit显式准静态分析求解,从能量的角度判定模型分析的准确性,从计算结果判定该连接器的设计能否满足强度要求。显式准静态分析求解既保证了数值计算的准确性,又解决了静态分析复杂接触时严重的不收敛问题,为解决复杂接触的静力问题提供了一种方法。     

水下生产系统测试水池应用现状研究

测试技术是水下生产系统的关键技术,相关测试设备的建造是推动我国海洋深水业务发展、保障我国能源安全的有效措施。在介绍气密性测试水池、安装测试水池和模型测试水池结构性能的基础上,简述了国外FMC公司、美国Aker Solutions工厂、挪威Shell公司和挪威LBO水下测试中心测试水池的建造现状。对我国某研究所的模型测试水池和上海交通大学的深水测试水池进行了介绍。指出我国在推进水下生产设施国产化过程中应根据工厂的产品定位及预期产能对气密性水池的尺寸、数量和位置进行规划。     

水下生产系统测试水池应用现状研究

测试技术是水下生产系统的关键技术,相关测试设备的建造是推动我国海洋深水业务发展、保障我国能源安全的有效措施。在介绍气密性测试水池、安装测试水池和模型测试水池结构性能的基础上,简述了国外FMC公司、美国Aker Solutions工厂、挪威Shell公司和挪威LBO水下测试中心测试水池的建造现状。对我国某研究所的模型测试水池和上海交通大学的深水测试水池进行了介绍。指出我国在推进水下生产设施国产化过程中应根据工厂的产品定位及预期产能对气密性水池的尺寸、数量和位置进行规划。     

海底管道终端的水平连接器基座结构设计与分析

通过基座结构的设计与分析,掌握了水平连接器基座结构设计的要点和基座结构的计算分析方法,对深水水平连接器的应用具有重要意义。     

深水垂直管汇连接器样机研制

针对我国水下生产系统关键设备水下连接器被国外公司垄断的现状,以南海典型气田荔湾3-1所使用的垂直连接器作为研究对象,研制了深水垂直管汇连接器样机。该水下连接器的紧急解锁机构具备紧急解锁功能,提高设备可靠性;其导向定位装置可保证安装工具精准定位,保证二次锁紧顺利进行,提高安装效率;采用金属+非金属复合密封结构,密封性能好;小角度锥面自锁机构可在锁紧到位后保持锁紧力,安全可靠;限位机构可对锁紧机构进行机械限位,提高设备可靠性;关键部件采用耐蚀合金材料,并在其内部堆焊耐蚀镍基合金,具有很强的耐蚀性能。对垂直连接器样机进行了内压、外压、弯曲扭转、安装及密封、水池气密性等一系列试验,试验结果达到了项目预期要求。研究结果可为下一阶段水下连接器工程样机的研制和国产化提供有力的技术支持。     

深水水下连接器的对比与选择

水下连接器的选择是水下生产系统设计的关键技术.把国外深水水下连接器产品分为3类,对比分析得到每一类连接器的特点和适用性.指出在水下连接器的选择中需要考虑的要点.介绍了Gemini气田水下生产系统中连接器的选择过程.     

天然气水合物探测新仪器顺利完成海上试验

为开展南海水合物研究，中国科学院广州水合物研究中心委托南海所引进了美国Edge—Tech公司生产的3200XS深水浅层剖面仪。南海所于近日利用“实验2”号考察船组织对该仪器进行了1000m深水区海上试验。试验取得了高质量数据，深水区海底地质特征清晰，仪器工作正常，该所科调人员已熟练掌握仪器操作技能，验收工作已顺利完成。该仪器的顺利验收，为中科院天然气水合物的研究提供了先进的试验手段。     

水下生产设施在线管汇工厂接收测试技术研究

由于受国外技术保护垄断的影响,深水水下生产系统在我国海上油气田开发应用较少,水下生产系统制造及测试技术进展缓慢,且南海油气资源丰富,其中70%位于深水区,深水油气开发已成为我国能源的战略接力区。深水水下生产设施在工厂接收测试(FAT)时,涉及很多专用的测试设备、材料,且每项测试具体要求可借鉴的文献较少。结合中国南海番禺35-1/2项目在线管汇(ILM)的实际测试经验,详细说明了水下生产设施FAT的流程、关键专用设备、每项测试的目的及注意事项,为发展我国水下生产系统进行了重要的技术储备。     

卡爪式水下连接器ROV作业接口技术研究

在进行深水水下连接器的安装、维护和维修作业时,由于水深超出了潜水员安全作业的范围,需要采用远程遥控机器人(ROV)、使用相应的水下操作工具。因此,连接器及其操作工具上应设计合理的ROV操作接口。以在深水中应用最广泛的卡爪式水下连接器为例,分析了需要ROV执行的水下作业内容及所需的作业工具。总结了ROV水下作业时的固定方式、操作接口位置布置、操作空间要求及操作接口形式,结合卡爪式水下连接器的特点,推荐了其ROV操作接口的设计方法。     

水下卧式采油树系统通过集团公司验收

正日前,由宝鸡石油机械有限责任公司(以下简称宝石机械公司)承担的水下卧式采油树系统研制项目以课题第一的成绩通过集团公司科技管理部的验收。水下卧式采油树系统研制属于国家863计划项目,也属于集团公司深水水下生产系统及钢丝绳研制项目中的4个课题之一。该系统是深海油气生产的必要装备,主要由本体模块、生产模块、环空模块、井口连接器     

深水高压模拟试验舱的研制与应用

为了模拟钻采装备的深水高压工作环境,并对水下装备的承压性能、密封性能、动作(功能)性能、安全性和可靠性等进行系统性试验与研究,研制了深水高压模拟试验舱。该试验舱采用集成法兰,将水压、液压、电源、信息、监控和测试等集于一体,便于统一管理,集成控制,同时减少高压舱的开口数量,提高可靠性和操作性;可对水下装备同时进行内、外水压试验和功能(动作)试验,可同时进行监控、测试和数据采集等。通过不同产品的深水高压模拟试验,证明了高压舱可模拟0~3 500 m水深的压力环境,能够满足深水环境下石油钻采装备的试验与检测。研制的深水高压模拟试验舱是一种安全可靠的多功能、综合性试验平台,可为水下装备的试验研究提供支持与评价。     

深水液控式油管悬挂器安装回收工具研制

目前,国外深水水下采油树以及油管悬挂器的配套工具技术成熟,国内相关领域的研究较少。鉴于此,针对研发的深水液控式油管悬挂器安装回收工具,从工具结构特点、工作原理、技术参数选取、加工制造难点和试验鉴定方法等方面进行了详细阐述。该工具的设计满足API 17D的标准要求,可用于深水油管悬挂器的快速安装、回收、紧急回收作业,设计工作压力为69 MPa,设计规范级别为PSL3级,总体结构为中空的套筒式结构,采用液压控制方式实现锁紧解锁机构的动作。该工具完成了工程样机的试制和试验,解决了工具密封面加工和小直径深长孔加工等制造难题,试验结果满足设计要求。该工具的成功研制打破了国外技术垄断,对同类产品的设计、制造以及水下设备的配套和推广有积极的借鉴作用。