水下连接器故障分析及预防

介绍了海洋石油钻井设备水下连接器,以H-4型水下连接器在现场使用中出现的故障现象为例,通过对H-4型水下连接器的结构原理的分析,分析在现场使用连接器发生脱不开故障的原因,并根据原因介绍了其预防的措施;旨在为海洋浮式钻井平台现场使用水下连接器作业提供借鉴和指导作用。     

锁块式水下连接器技术研究及发展趋势

海洋水下连接器是保证水下操作安全、远程操控自动连接或脱离的关键技术设备。介绍了海洋水下连接器技术发展现状,重点针对GE Vetco Gray公司的H4连接器及Dril-Quip公司生产的DX系列连接器的功能原理、结构特点及性能参数进行对比分析,最后提出了锁块式连接器的发展趋势:采用应急解锁技术使结构更加可靠;采用水合物抑制技术使操作更加安全;安装方式、控制方式更加自动、快捷;工作水深不断增加,压力等级不断提高。     

1500m水深水平连接器压力帽结构及有限元分析

研制的压力帽与水平连接器安装在一起,用于水下管汇与生产设施的连接,适用于1 500m水深。介绍了该压力帽的总体结构、拆装过程、主要部件的结构和功能。设计了借助ROV在水下进行压力帽拆装的液压系统。采用有限元软件分析了压力帽的强度,满足规范要求。     

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。     

PSA程控阀传动件磨损原因及国产化改造

国内某石化公司两套PSA(变压吸附)装置的124台进口程控阀,在生产运行过程中频繁出现阀门开关不到位的情况,致使吸附塔离线,影响装置的安全、稳定和长周期运行。对阀门开关不到位的情况进行分析研究,发现程控阀的传动部件磨损是其主要原因。对程控阀传动部件磨损的故障特征,通过SolidWorks软件生产相应的三维CAD实体模型进行受力分析计算,提出改变传动部件曲柄、连杆结构等解决对策。通过以上措施的实施,程控阀传动部件磨损的故障率明显降低,改造过的程控阀在已过去的三年内没有再发生过传动部件故障。     

深水采油树油管悬挂器下放工具关键参数设计

国内深水采油树研究处于起步阶段,迫切需要对水下采油树的各重要部件进行设计研究。为此,针对水深为1 500 m、压力等级为69 MPa、温度等级为-18~120℃的设计条件,根据ISO 13628-4和API 17D的相应规范,设计了一套深水采油树油管悬挂器下放工具,对该工具的关键参数进行了设计分析,计算了锁紧环径向挤压力的大小,并对下放工具的主要受力零件进行了有限元强度分析。分析结果表明,设计的下放工具满足强度和功能要求。     

深水采油树井口连接器锁紧机构设计研究

分析了水下采油树的关键部件——井口连接器的功能、类型及结构.针对水深300 m、设计压力为34.5 MPa(5 000 psi)、设计温度为-18～121℃的卧式采油树,根据ISO 13628 4和API17D相应规范,在考虑井口结构、目标油田油藏特性和环境参数的基础上,设计采油树井口连接器,并对关键部件C型锁紧环所需要的液压锁紧力进行计算分析;利用ABAQUS软件对液压锁紧力进行验证和强度校核.计算结果表明:所设计的锁紧机构满足井口连接器和水下采油树的需要.     

温度变化引起的液压系统故障分析及处理

文章通过4个由于温度变化引起液压系统故障的典型实例,阐述了“液压油与钢材的热膨胀系数不同”是温度变化对液压系统造成故障的根本原因,并针对具体实例进行了具体的原因分析及其具体处理措施,并对处理措施的合理性进行了分析或对有的设备给出使用建议。文章旨在向从事与液压系统工作相关的人员在应对液压故障方面提供有益的参考和借鉴。     

水下采油树H4井口连接器处轴向密封间隙计算方法的研究

该文通过对H4井口连接器处的VX钢圈在预紧状态和工作状态下,进行受力分析和变形计算,依据GB150-2011《压力容器》标准中VX钢圈密封面上的法向自紧力必须大于等于工作密封比压的密封可靠性要求,得到了水下采油树H4井口连接器处最大和最小预留轴向密封间隙计算公式。研究表明,此轴向密封间隙不仅与VX钢圈的结构尺寸、双锥面倾角和材料类型有关,而且还与高压井口头直径的大小、油气压力等因素有关。     

汽轮机速关油泄压停车原因分析及处理

介绍了高压锅炉水泵汽轮机在无连锁信号的情况下速关阀多次出现突然关闭而停车的事故现象及特点。根据汽轮机控制机理、相关部件的工作原理,结合事故的特征,从操作原因、机械故障、电器、仪表故障四个方面对事故原因进行了分析,排除了速关阀、错油门、危机遮蔽器油门、电液转换器及505控制模块故障对事故的影响,通过对停车电磁阀接线柱接触情况及ESD信号输出线路进行现场排查,确认该事故是由停车电磁阀线圈故障所引起。对电磁阀更换处理后,故障得以消除。     

浅析天然气压缩机磨损故障

磨损是天然气压缩机常见的一种故障,出现磨损故障会导致压缩机运行振动情况的加剧,使得压缩机噪音增大,排气压力出现波动,因此针对相应的部件磨损进行分析及修理预防是保障压缩机平稳运行的必要手段。本文主要分析相关压缩机磨损故障发生的原因及预防处理措施。     

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。     

STC-1950型磁带机部分易损件的国产替代

STC-1950型磁带机的电机、正压力泵、双功能真空泵等部件,经过长时间的使用,机械磨损严重,是磁带机容易出故障的部件。在没有进口备件的情况下,我们对正压力泵,双功能真空泵的结构及工作原理进行了分析,采用国产的配件替代进口配件,修复好并使修复部件的技术指标达到要求,从而解决了缺乏进口备件的难题,并节省了外汇。     

往复式真空泵活塞杆两次断裂事故分析

通过对酮苯脱蜡装置用4L真空泵活塞杆的材料成分、宏观断口、金相组织、显微断口、受力情况的综合分析,确定活塞杆连续运行已超过11年,表面的微裂纹疲劳扩展而形成了疲劳裂纹是第一次断裂的原因.第一次事故后,只更换了受损零件而没有对其他部件进行完全的探伤检查,留下了隐患,至使第二次断裂事故的发生.     

水下采油树油管悬挂器锁紧块参数设计

油管悬挂器是水下采油树的核心部件,其锁紧机构对油管悬挂器至关重要。阐述了油管悬挂器锁紧机构的组成、锁紧及解锁原理,确定了锁紧方案和解锁方案。对锁紧块在锁紧和解锁工况下的受力进行分析,得出2种工况下的推动环倾角均为45°。分析了单齿锁紧块和多齿锁紧块的受力情况和力传递途径,推导出单齿锁紧块和多齿锁紧块在X方向和Y方向的受力方程。建立了单齿轮廓和双齿轮廓的有限元模型,研究不同锁紧齿数对载荷传递路径的影响及不同路径应力分布。研究结果表明,2齿形的锁紧块结构更适合油管悬挂器的锁紧机构。     

榫合插接结构分支井井眼连接总成的研究与应用

在不稳定地层中,分支井眼连接处易发生变形破坏,为此,设计了一个分支井眼连接总成。该总成包括两个预制的部件:模板和连接器,它们通过一个梯形导轨啮合在一起后形成一个连续的整体机械结构,配合的间隙和公差满足连接器液力密封的要求。利用有限元数值模拟对该连接总成进行了3种地层压力下的位移和内部应力分析,结果表明其变形量非常小,内部所能达到的最大应力小于N80钢的屈服强度,表明该连接总成具有较强的抗地层挤压能力。在河3-支平1井安装了该连接总成,验证了该连接总成连接的可靠性,建议进一步推广应用。     

UOE机组预弯边机夹紧梁快速油缸故障分析及处理

为了提高设备维护人员的故障判断及处理的技术水平,减少故障处理时间,针对UOE机组预弯边机快速油缸密封压盖螺栓断裂故障,通过MAC8在线记录的相关压力及位置曲线,分析计算了油缸密封压盖的受力情况,并对故障油缸解体分析。结果表明,活塞杆的偏磨导致油缸上升过程中活塞杆和导向套咬死,活塞杆压盖承受下腔全部液压力,是导致压盖螺栓断裂的主要原因。指出,完善油缸更换操作流程,可有效减少故障处理时间。     

深海安装工况下水下采油树鹅脖连接器安全性能分析

鹅脖连接器被广泛应用于水下采油树等结构物之间的软管连接。其深海安装作业风险高、要求严,因此研究鹅脖连接器安装工况下的安全性能对确保水下采油树乃至整个水下生产系统的平稳运行具有重要意义。针对南海某1 500 m水深气田使用的采油树鹅脖连接器深海安装工况,对软管首末两端的鹅脖连接器进行有限元分析确定应力集中区域,并基于ISO标准施加1.5倍设计载荷对连接器高应力区域进行应力集中验证。结果表明：连接器各部件最大Von Mises应力均小于许用应力,整体结构强度满足相关标准要求;高应力主要集中在吊耳、提升外框的底板和锁板以及软管接头,在设计时应予以重点关注;此类区域最大主应变和等效塑性应变均满足标准要求。现场安装结果表明,末端鹅脖连接器与软管接头的静态载荷实测值远小于极限载荷,整个海上安装及水下连接安全可靠。本文研究成果可为水下采油树鹅脖连接器的结构设计和深海安装提供参考。