四履带张紧器履带夹紧控制系统及其控制方法

四履带张紧器是深海脐带缆铺设系统中的关键设备,履带夹紧控制技术又是张紧器的核心技术。结合已设计的85 t四履带张紧器履带夹紧机构的机械和液压方案,配套设计了履带夹紧机构控制系统及其控制方法。陆地动负荷试验数据表明,85 t四履带张紧器四条履带的夹紧液压油缸工作压力实测值均达到了预期设计要求,可以实现四条履带对脐带缆的恒定夹紧力控制;在应用85 t四履带张紧器协同卷轴安装系统完成海底管道上卷至滚筒工作的海上试验中,实现了对管径6 in管道的上卷与铺设,进一步验证了履带夹紧控制系统的性能。     

四履带张紧器恒张力控制建模与仿真

四履带张紧器是深海脐带缆铺设系统中的关键设备,而恒张力控制技术是张紧器的核心技术。通过分析张紧器的恒张力控制系统,提出了四履带张紧器的恒张力控制数学模型。利用AMESim软件搭建四履带张紧器的恒张力控制系统模型,仿真验证了恒张力控制的有效性,研究了张紧器在不同海况下恒张力控制参数的设定规律,为进一步研究PID自适应控制算法提供分析数据。     

海洋铺管电驱张紧器履带机构及传动效率分析

张紧器在海洋铺管作业中起到重要作用。以脐带缆安装系统及关键部件(张紧器)为研究对象,主要研究了履带装置的驱动系统、履带悬浮机构和接触垫块,给出了接触垫块应具备的4方面特性。分析了影响张紧器履带装置传动效率的因素,对履带传动效率进行试验数据对比研究,为张紧器的优化设计提供理论基础。     

深水脐带缆敷设系统动力学分析及试验

为了研究深水脐带缆敷设系统的动力学性能,解决海洋作业环境下系统敷缆速度和缆线张力控制问题,利用刚性有限元方法对柔性脐带缆进行了离散和转化,建立了深水脐带缆敷设系统物理模型。在关节坐标系统下,建立了基于第二类拉格朗日方程的系统动力学模型,对模型进行了静平衡求解并获得了系统参数初值。对比理想无扰动作业工况,分析了恒定的张紧器阻尼制动力下施工船运动波动对敷缆速度及缆线张力的影响。针对影响较为严重的升沉运动波动,分析了调整张紧器阻尼制动力的扰动补偿功能对敷缆速度及缆线张力的控制调节状况。理论分析及样机模拟试验结果表明,张紧器扰动补偿可有效地降低施工船运动波动所导致的缆线张力及敷缆速度波动,防止脐带缆拉断或屈曲破坏。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于复杂条件下的脐带缆安装分析研究

水下生产系统已在油气开发中广泛应用,并逐步应用到深水和边际油气开发中,脐带缆作为水下生产系统的关键设备,兼具液压、电力、通讯和药剂输送等多种功能,具有功能复杂性和柔性多管路的产品特点,且应用日趋广泛。脐带缆安装分析仿真能够反映脐带缆铺设和拖拉安装情况,本文对脐带缆安装分析进行了研究,使用Orcaflex软件进行模拟仿真,同时结合渤海某水下油田实际工程项目极浅水深、利旧小管径护管等复杂条件下,进行了脐带缆安装分析。本文为脐带缆铺设和拖拉安装提供了一种有效的分析方法,并应用于实际工程项目,为脐带缆设计优化和施工资源的优化选取提供参考。     

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。     

卷轴铺设中立管非线性有限元分析及参数控制

深水卷轴铺设系统中立管的结构强度及张紧力等参数是铺设过程中需要严格控制的关键参数。结合我国南海某深水气田开发的具体工程背景,利用ABAQUS有限元软件成功模拟了立管卷轴铺设中上卷、退卷及经过校准器的3个非线性过程,分别给出了3个过程中立管所受到的张紧力大小、应力云图及应变云图,并验证了该工程背景下卷轴铺设各参数选择及控制的合理性。非线性有限元分析结果及所得到的卷轴铺设过程中张紧力等各参数的变化规律,可为深水立管卷轴铺设提供技术参考。     

用于圆筒形FWPSO的导向绳张紧器系统设计

在国外现有导向绳张紧器研究基础上,设计一套具有自主知识产权的海洋浮式钻井平台导向绳张紧器系统;提出导向绳张紧器系统的原理设计以及针对圆筒形FWPSO的布置设计,依据API和ASME等相关标准重点设计导向绳张紧器系统的滑轮、液压缸、蓄能器、空气压力容器等关键零部件结构,从理论上计算液压缸、蓄能器、空气压力容器等关键零部件的壁厚以及相关尺寸,并针对空气压力容器上的开孔部位应力水平较高的现象,进行开孔补强的具体计算。计算结果表明,设计开发的导向绳张紧器系统能够满足性能要求,具有良好的适应性。     

流花4-1油田海缆铺设安装关键技术研究及应用

流花4-1油田是我国第一个自营开发的深水油田,针对该油田深水开发的特点,对海缆运输和铺设方案选择、脐带缆起始铺设终端精准定位下放、海缆铺设防止打扭、海缆卡子与锚定结构的水下连接、特殊设计的海缆回接提拉等关键技术进行了研究,并在该油田海缆铺设安装和回接施工作业中取得了良好成效。这些关键技术将为其他深水开发油田的海缆安装设计及实施提供借鉴和参考。     

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。     

国产化

6月20日,由我国自主研发、设计、制造的首根国产化大长度海洋脐带缆在宁波北仑东方电缆码头交付,即将安装应用于海洋深水油气田群开发项目。     

海洋油气田脐带缆钢管单元设计

在水下生产系统的脐带缆设计中,需要对钢管单元在各种载荷作用下的结构应力进行计算,对钢管壁厚进行设计分析。结合规范要求,对脐带缆初步设计阶段的测试、安装及运行工况进行了总结,给出了脐带缆设计载荷计算方法,结合不同水深对钢管应力进行了分析校核,并依据钢管所受的载荷给出了钢管壁厚的定量确定方法。分析结果表明:脐带缆截面设计受到功能要求、力学性能、单元材料型号、设备能力及价格等多种因素的影响,设计结果是综合考虑多种因素的结果。所得结论可为海洋油气田脐带缆钢管单元设计提供参考。     

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。     

国内外脐带缆技术研究现状及在我国的应用展望

介绍了国内外水下生产系统脐带缆技术的研究现状,并针对我国深海油气田开发的实际需求和在脐带缆关键技术研究所取得的主要进展,提出了发展我国脐带缆技术的建议。     

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。