水下勘察基盘用海底钳系统设计与分析

在海洋勘察和物探作业时,为了保证钻井系统钻具的稳定性和水下定位的准确性,研究开发了水下勘察基盘的核心部件——海底钳。概述了海底钳的工作原理,并根据其使用工况要求,设计了具有压力补偿功能的海底钳及深海液压驱动系统。压力补偿装置实现了液压系统内部压力的动态平衡,解决了液压系统动力源在水下运行的密封及耐水压问题,有效保障了海底钳工作的可靠性。同时对海底钳夹持钻具的失稳现象进行了探讨和分析,给出了夹持失稳的计算方法。研究结果可为海底钳的设计和制造提供理论指导。     

分离式水下基盘的研制及应用

文章介绍了在海底混输管道中增加分离式水下基盘的设计方案,将水下基盘分为防沉板和WYE橇体两部分,分别对防沉板和WYE橇体进行了设计计算,并对防沉板和WYE橇体的制造、测试和安装等过程中的重点环节进行了阐述。     

UOE预弯边机弯边主油缸无法增压故障分析及改进

为了确定UOE预弯边机主油缸无法增压的故障原因并消除故障,通过监测弯边主油缸内压力、检测主油缸充液阀阀体温度及对充液阀进行解体检查,结合弯边液压系统控制原理,对主油缸及充液阀进行了系统分析研究。结果表明,充液阀没有完全关闭、在压力状态下发生内泄、射流,是导致阀体发热、弯边主油缸无法增压的直接原因;充液阀内的铜活塞螺纹松动回退是主油缸无法增压的次要原因。通过两种简单实用的防松改进措施,有效解决了铜活塞松动回退的问题。     

异径三通有限元强度分析

三通作为高压管汇中的关键部件,在实际使用中经常出现刺裂现象。为了验证三通设计的合理性及安全性,对90°铸钢异径三通在额定工作压力和静液压试验压力工况下,进行了有限元分析计算。按照ASME规范应力分析法分析了其应力类别及应力组合,证明有高应力区存在。改进模型结构后重新进行了有限元分析计算,并采用ASME规范分别就额定工作压力和静液压试验压力条件下的强度进行了校验,分析结果完全满足规范要求。     

考虑海底增压的深水钻井当量循环密度预测方法

针对深水井筒ECD预测与控制方面存在的不足,建立了考虑温度和岩屑影响及有海底增压管线举升系统情况下的深水钻井ECD预测模型,以实例计算分析了深水钻井中有海底增压管线举升系统情况下ECD变化。结果分析表明,钻柱内的排量一定时,增注排量越大,ECD值越小;在有海底增压管线举升系统时,本计算条件下ECD值均未超过漏失压力,因此该种参数工况下应该为安全状况;在无海底增压时,随着排量的降低,环空ECD逐渐增加,且ECD增加值较大;当排量小于一定值时,ECD的增加会导致在钻井过程中的地层漏失。因此在深水钻井过程中应该特别注意在隔水管段的井眼清洁问题,除了控制机械钻速、泵入清扫液等措施以外,还应适量采取增加排量来及时清除钻屑,保持井眼清洁。最后对比分析了模型的有效性,在本计算条件下与PWD实测值偏差最大1.36%,对深水钻井水力参数优化设计及井控具有一定的参考意义。     

腐蚀海底管道可靠性分析

为了计算海底管道在腐蚀作用下的可靠性,研究了海底管道在正常服役阶段可能受到的荷载作用,包括内压、温度、弯曲、覆土、地震作用和残余应力作用。基于Monte Carlo方法结合算例,计算了腐蚀海底管道在这些作用下的可靠性,得到了失效概率随时间的变化曲线。同时,研究了这6种作用对腐蚀海底管道的影响,描述了各种作用对腐蚀海底管道的影响程度。从影响腐蚀海底管道失效概率的角度,定义了参数灵敏性指标,对海底管道设计中经常涉及的参数如操作压力、管道半径、管壁厚度和管线埋设深度等进行了灵敏性分析,讨论了其变化对管线失效概率的影响,为实际工程中对腐蚀海底管道进行可靠性分析提供了参考。     

深水钻井用旋转分隔器及其设计计算

为解决在海洋超深水钻井过程中遇到的一系列问题,石油工业提出了海底钻井液举升钻井(SMD)技术。SMD技术是用于深水和超深水钻井的新技术,采用该技术需要设计研发新的钻井设备。鉴于此,着重阐述了SMD系统关键设备之一的海底分隔器(SRD)的工作原理,对其结构进行了分析并建立了三维模型,给出了关键部件的强度校核公式。海底分隔器的设计计算为海底旋转分隔器的样机制造提供了理论基础。     

海底管道稳定性设计系统

对海底管道稳定性设计的理论和方法进行了研究和探讨,明确了海底管道稳定性设计应该和必须考虑的问题,以及考虑这些问题的依据和机理.对国内外某些设计理论和设计方法进行了分析、综合和改进,并增加了目前国内设计中应该考虑而尚未考虑的设计内容.在此基础上,建立了一个海底管道的稳定性设计系统,通过系统的推理、判断功能,使设计合理地考虑尽可能多的因素,从而实现设计方案的优化.     

海底输油管道充液不满时的耦联振动

在文献[1]穿越管线计算模型基础上,根据弹性体与液体的耦联振动理论,导出了海底输油管道充液不满时管内液体随管道作横向弯曲耦联振动的微分方程利用加权残数法求解该方程后,得到耦联振动下海底输油管道自振频率的近似解.再由共振条件确定出管道的极限冲刷长度.所得结果同样适用于全充满海底输油管道.     

海底输气管道强度设计

海底输气管道建设方兴未艾，海底管道设计正向着高压力、大管径、长距离、深海域发展。与陆上管道强度设计不同，海底管道壁厚计算的基本载荷除了管道内压外还应考虑海水水深造成的静水压力。在很高的静水压力作用下，管道截面可能发生屈曲，当外部压力超过某一临界值时，局部屈曲可沿管线轴向传播。本文介绍了海底管道强度设计的特点、管道壁厚的计算方法和防止海底管道发生屈曲变形传播的措施。