海洋铺管船用张紧器的总体设计

为了提高我国海洋管道铺设能力,特别是深海管道铺设能力,在简要介绍国内外铺管船用张紧器的应用情况之后,对海洋铺管船用张紧器进行了国产化研究。经反复研究和论证,确定了海洋铺管船用张紧器的基本参数、总体结构方案和总体控制系统方案。最后给出了张紧器部分零部件的三维设计图。     

深水脐带缆安装技术发展现状与趋势

对脐带缆安装技术特点作了介绍,包括与主平台的回接技术、脐带缆终端的下放技术。结合国内外脐带缆安装技术应用的水深情况作了相应的分析和对比,提出我国在深水脐带缆安装过程中所面临的挑战和发展方向。     

铺管船用张紧器张紧系统分析

铺管船用张紧器是海洋铺管船的关键设备,张紧器张紧系统是张紧器保持管线恒张力的保证。介绍了国内外铺管船用张紧器张紧系统现状,并加以分析,指出铺管船用张紧器张紧方式为在浅海采用螺旋夹紧、马达驱动,在深海采用液压缸夹紧、交流伺服电动机驱动。通过仿真,液压夹紧缸在快进、工进、保压、快退阶段均能达到系统要求;交流伺服电动机通过恒转矩的输出,在液压缸夹紧的前提下,对管线进行恒张力控制。分析结果表明,液压夹紧系统和电动机驱动系统满足系统的工作需要,系统稳定可靠。     

海洋铺管船用张紧器内悬架的设计与分析

海洋铺管船用张紧器内悬架装置是张紧器设备研发中的关键部件。对内悬架装置中的关键机构和部件进行了计算和校核,并对内悬架中主框架进行了有限元分析,设计出了通用性较好的内悬架装置,使之能更好地满足实际需要。     

海洋铺管船用张紧器的履带板设计与分析

针对我国海洋深水铺管船用张紧器相关技术研究和产品开发还处于空白状态的现实情况,经过对国外技术详细调研和总结,完成了张紧器的三维模型设计。张紧器的主要压紧机构是由履带板组成的履带系统,履带板的结构决定着张紧器的主要性能。利用Pro/E软件建立了履带板的力学模型,并在此基础上进行结构设计,最后应用ANSYS软件对设计的结构进行有限元分析。分析结果表明,所设计的履带板结构合理,此方法对今后设计其他规格张紧器的履带板具有借鉴意义。     

深海脐带缆超级双相不锈钢管卷取装置

为了满足深海脐带缆的生产、运输和用户作业的需要,在制造脐带缆前需要将每根12~40 m的双相不锈钢无缝钢管焊接成最长20 km的卷盘。对此提出了一种海洋深水脐带缆超级双相不锈钢管盘管装置,并对其张紧装置、助卷辊、工字轮式盘卷机构等主要设备进行了阐述。试验结果表明,该卷取装置为无扭有张力卷取,盘卷密度高,能够获得大质量盘卷;试制盘卷的力学性能完全符合ISO 13628-5—2009等有关标准要求,该卷取装置可以满足实际生产的需要。     

脐带缆液压管线材料的应用特点与选择分析

选择合适的脐带缆管线材料是保证海洋油气田顺利、安全、有效开采的基础,文章介绍了目前钢管脐带缆和软管脐带缆的应用情况以及不同材质脐带缆的特点和适应性,通过对钢管脐带缆和软管脐带缆的性能及适应性比较,分析了选择脐带缆材料类型时需考虑的因素,提出了脐带缆管线材料选择的一般思路,为海洋油气田开发选用脐带缆提供了一定的参考。     

海洋钻井隔水管张紧器技术分析

从海洋钻井隔水管张紧器的技术现状入手,深入研究了滑轮钢丝绳式和直接液缸式2种典型隔水管张紧器,重点介绍了2种张紧器结构和技术特点,并结合国内实际情况,建议选择滑轮钢丝绳式张紧器作为初期研发目标,从小到大,由浅入深,循序渐进,最终达到自行开发研制目的,实现海洋隔水管张紧器系统国产化、系列化,并进一步满足海洋石油勘探开发需要。     

波浪滑翔器脐带缆结构设计与海上试验

以“先锋”波浪滑翔器为例,介绍其结构组成和性能,重点对脐带缆结构中的柔性铠装缆、接线盒及缓冲减振结构进行详细设计。以类NACA翼型作为截面的铠装缆比传统扁平缆最大可减少40%的流体阻力。铠装缆2根3.5 mm钢丝绳与接线盒通过固定压板和绕柱的连接方式可提供约9 994 N承载拉力。基于组合式碟形弹簧的缓冲减振结构可缓冲吸收约115.6 J冲击能量,保证脐带缆结构可承受8级海况产生的周期性载荷。在南海开展为期69 d的海上试验,航行里程为2 383 km,在3级海况下平均航速为1.28 kn,虚拟锚泊精度半径小于80 m,验证了波浪滑翔器的海上航行性能。     

200K钢丝绳式隔水管张紧器动载试验研究

为了解决海洋钻井隔水管张紧器试验难的问题,同时也为了有效验证国产隔水管张紧器的可靠性,开展了隔水管张紧器试验的研究工作。重点分析了隔水管张紧器钢丝绳的速度和张力,确定了试验方案,并借用现有的陆地钻井设备设计了一套试验装置,模拟了升沉运动,实现了隔水管张紧器的动载试验。动载试验结果表明:试验占用空间小,成本低,效果理想,完全满足200K钢丝绳式隔水管张紧器的试验要求。建立的隔水管张紧器试验方法为打破国外技术垄断、实现高端石油钻采设备的国产化奠定了基础。     

隔水套管张紧器的应用现状与技术分析

自升式钻井平台配置套管张紧器主要用来给隔水套管提供顶部张紧力及横向约束,以改善隔水套管的力学性能,减小隔水套管的弯矩和横向变形,解决隔水套管深水作业时的稳定和安全问题。介绍了国内外隔水套管张紧器的应用现状及类型,重点阐述了固定式隔水套管张紧器和可移动式隔水套管张紧器的工作原理、技术特点及主要技术参数,详细分析了隔水套管张紧器的配置技术、张紧力的确定和控制系统的设计等几项关键技术。最后提出3个发展建议,即加大研发可移动式隔水套管张紧器的力度、解决隔水套管张紧器的反冲问题和优化张紧器平台结构。     

抽油机ZPJ型智能胶带张紧器

针对游梁式抽油机运转过程中普通存在胶带拉长变松、打滑磨损、寿命短和更换频繁等现象,研制了ZPJ型智能胶带张紧器,可实时地自动检测和调整抽油机胶带的张紧力。该型胶带张紧器使抽油机胶带由原来较高滑差率改善为理论滑差率接近于零,最大限度地避免丢转现象,使设计目标产油量与实际产油量趋于一致。在2口油井的抽油机上首次安装使用该型智能胶带张紧器,2年多来一直运转良好,使胶带寿命由原来的2～3个月延长到1a。2004年5月一次销往阿塞拜疆Kursenge油田30台,为开拓国际市场打下了基础。     

基于AMESim的平台隔水管张紧器建模与仿真研究

在简要介绍深水平台隔水管张紧器结构和工作原理之后,通过分析张紧器气体状态参数变化规律、液压管线压降及液压缸内摩擦力,得到张紧力及张紧器刚度计算公式。以建立的数学模型为基础,基于AMESim软件建立张紧器仿真模型,并以国外一种直接作用式张紧器为例进行实例计算,研究不同参数对张紧器性能的影响。研究结果表明,张紧力随活塞冲程的变化是非线性的,但线性化的张紧力变化曲线与非线性变化曲线基本一致,张紧器的特性类似线性弹簧;高压气体体积和压力对张紧力和张紧器刚度变化起主要作用,增大空气瓶体积不影响张紧器活塞零冲程位置的张紧力,但可以减小张紧器刚度并减缓刚度随活塞冲程的变化,增加张紧力的稳定性。     

S型铺管船张紧器控制系统仿真试验台设计

以2 000kN张力的深水铺管船用张紧器为研究对象,结合其工作环境设计了张紧器的驱动系统和监控系统。研制了张紧器控制系统的半实物仿真试验台,由电机试验台和电控系统试验台2部分组成,模拟波浪作用和电机的恒张力控制。为深入研究张紧器的电控系统奠定了基础,可促进深水铺管船用张紧器的产业化。     

深水动态脐带缆干涉分析方法研究

本文主要深水动态脐带缆的干涉分析方法进行研究。基于Lazy-wave的简化构型,提出了动态脐带缆干涉分析方法、分析流程、校核标准,并通过设计算例进行说明,为深水动态脐带缆的工程设计提供参考。     

钢丝绳式隔水管张紧器监控系统设计

为了采集张紧器运行过程中各项重要参数,实时掌握张紧器状态,依据海洋钻井隔水管张紧器控制系统工作原理,设计了钢丝绳式隔水管张紧器远程监控系统。监控系统包括张紧器液缸与蓄能器之间的抗反冲控制、液缸和钢丝绳位移检测、升沉运动检测、钢丝绳寿命与维护提醒等7个功能模块。针对隔水管张紧器的3种事故工况,设计了状态判断与系统维护软件算法流程。进行了界面设计,介绍了监控软件的应用情况。该钢丝绳式隔水管张紧器监控系统自动化、智能化程度高,为隔水管张紧器的安全性、可靠性提供了多重保障。     

水下脐带缆终端设施的研制及应用

水下脐带缆终端设施是水下控制系统的重要设备,依据荔湾项目脐带缆终端设施的研制对其关键技术进行了分析和总结,得到如下结论:需依据设施功能要求选择脐带缆终端总成的零部件,终端总成面板按照一定原则进行布置;脐带缆终端设施一般根据二端安装的工艺要求进行结构设计,需要进行全过程安装分析以确定安装载荷;脐带缆终端设施结构要设置灵活的对接机构,结构设计满足水下结构物规范中的规定和要求。荔湾3-1项目脐带缆终端设施的研制成功,为我国自主研发脐带缆硬件设备提供了技术储备,也为南海深水海洋石油及天然气工程开发奠定了基础。     

海洋柔性管缆防弯器连接结构的几何参数优化

为实现对海洋柔性管缆防弯器连接结构几何参数科学合理的设计,建立数值模型,采用正交试验法对连接结构进行分析。运用Abaqus软件建立包含连接结构的防弯器-海缆耦合数值模型,并设计等比例试验验证模型。通过设计正交试验,改变连接结构的5个几何参数,建立并计算16个数值模型,得到5个几何参数对防弯器性能指标影响的主次顺序和优设计区间。结果表明：该耦合数值模型和分析方法可为防弯器连接结构的设计提供有效指导;内套长度与圆柱外径对防弯器性能指标影响最大,应重点分析。