油气压力随机波动下水下连接器密封特性对比

为获得油气压力随机波动下具有不同密封结构的水下连接器的密封特性,以透镜式密封结构和VX钢圈密封结构连接器为研究对象,建立了油气压力的随机波动模型,以密封面最大接触应力、有效接触宽度和密封件回弹量为密封性能指标,采用有限元方法对比分析了不同连接器的密封特性。分析结果表明:在考虑油气压力随机波动时,透镜式密封结构的最大接触应力、接触宽度和回弹量的均值及方差均高于VX钢圈密封结构的对应值;在油气压力随机波动下,透镜式密封结构密封性能优于VX钢圈密封结构; VX钢圈密封结构在密封面有效接触宽度和密封件回弹量指标方面具有更好的统计稳定性。所得结论可为水下生产连接器的优化设计及现场应用提供参考。     

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。     

9000m自升式海洋井架的研制

针对深海深层油气资源的勘探开发不断深入,海洋勘探对深海工程装备的勘探井深要求提高的现状,研制了9 000 m自升式海洋井架。该井架采用直立无绷绳、多节套装、自升式、K形结构,自带起升绞盘,安装方便且占地面积小。井架采用小模块设计,每个模块总质量小于17t,满足海洋平台现场吊装要求。井架本体及关键受力部件采用热喷铝防腐处理及喷涂海洋防腐油漆工艺,满足海洋环境防腐要求。井架载荷试验结果表明,在最大试验载荷6 750 k N时,井架最大应力部位的应力值为148.2 MPa,该部位井架材料屈服强度为325.0 MPa,由此得井架的安全系数为2.19,大于API Spec4F所要求的安全系数1.67,因此井架强度满足要求。9 000 m自升式海洋井架的成功研制,将进一步推动深海深层钻井装备的国产化。     

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。     

新型司钻房支架的研制与应用

分析了旋升式和2节伸缩式司钻房支架的不足。设计了新型的司钻房支架,立柱采用3节伸缩结构,并将支架台体与立柱分解为2个模块。降低了运输高度,实现司钻房与支架一体运输。减少拆卸、安装和运输费用,满足了国内外用户对钻机运输集成化的要求。     

基于密封接触强度的水下井口连接器VX钢圈密封特性分析

考虑密封面有效接触长度对密封性能的影响,以密封接触强度为评价指标,采用有限元方法分析水下井口连接器VX钢圈在不同预紧力、工质载荷和结构参数下的密封特性,并与以单一密封面接触应力为评价指标的密封特性分析结果进行对比。结果表明:预紧力是影响密封性能的重要因素,在保证连接器锁紧结构安全性的同时,要尽量提高安装预紧力;与接触应力相比,密封接触强度能够更好地模拟VX钢圈密封性能随预紧力、工质压力和结构参数变化的趋势。因此,在连接器VX钢圈密封特性分析过程中,应该优先选择密封接触强度作为密封性能评价指标。