CN102635319A - 一种直接液缸式海洋钻井隔水管张紧系统 - Google Patents

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刘启蒙
张丰功
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Abstract

本发明公开了一种直接液缸式海洋钻井隔水管张紧系统，在浮式钻井平台的下表面位置固定有张紧器固定架，在水下井口装置的隔水管系统上固定安装有张紧环，张紧器固定架通过液缸总成与张紧环连接；在浮式钻井平台的甲板上安装有储能器、高压气源、控制装置和控制支架总成，储能器通过反冲阀与液缸总成连通，高压气源与储能器相连；反冲阀与控制装置连接。本发明的控制系统，结构简单，安全可靠，能为浮式钻井平台中海洋钻井隔水管系统提供近于恒定的巨大张力，为海洋浮式钻井平台进行钻井作业提供有效的安全保障。

Description

一种直接液缸式海洋钻井隔水管张紧系统
技术领域
本发明属于海洋石油天然气钻采装备技术领域，涉及一种直接液缸式海洋钻井隔水管张紧系统。
背景技术
目前，在海洋深水油气勘探开发过程中，大都采用海洋浮式钻井平台/船进行钻井作业，而海洋钻井隔水管系统是连接平台与海底水下井口装置的通道，钻井隔水管张紧系统为隔水管系统建立了一个恒定的顶部张力，并克服钻井平台/船升沉运动对隔水管系统的影响，是海洋钻井系统中的重要装备之一。现有的隔水管张紧器大都采用钢丝绳式，其最大张紧力受到钢丝绳和滑轮直径限制，钢丝绳维修强度大，钢丝绳切割和倒绳时移放很困难，操作维修费用高，占用台面大，重心垂直位置高等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种直接液缸式海洋钻井隔水管张紧系统，解决了现有技术中钢丝绳式结构存在最大张紧力受到钢丝绳和滑轮直径限制，导致钢丝绳维修强度大，钢丝绳切割和倒绳时移放很困难的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种直接液缸式海洋钻井隔水管张紧系统，在浮式钻井平台的下表面位置固定有张紧器固定架，在水下井口装置的隔水管系统上固定安装有张紧环，张紧器固定架通过液缸总成与张紧环连接；
在浮式钻井平台的甲板上安装有储能器、高压气源、控制装置和控制支架总成，储能器通过反冲阀与液缸总成连通，高压气源与储能器相连；反冲阀与控制装置连接。
本发明的有益效果是，能够有效防止隔水管系统发生突然断开、隔水管系统紧急分离等突发事件，确保隔水管张紧系统安全、可靠运行，且具有系统结构简单、易于操作和维护等特点，能为浮式钻井平台中海洋钻井隔水管系统提供近于恒定的巨大张力，补偿浮式钻井平台上下的升沉运动，为海洋浮式钻井平台进行钻井作业提供有效的安全保障。
附图说明
图1是本发明的直接液缸式海洋钻井隔水管张紧系统结构示意图；
图2是本发明装置中的液缸总成局部结构示意图。
图中，1.液缸总成，2.反冲阀，3.储能器，4.气管线，5.高压气源，6.控制装置，7.备用高压气源，8.控制支架总成，9.张紧器固定架，10.卸扣，11.浮式钻井平台，12.隔水管伸缩装置，13.张紧环，14.隔水管系统，15.水下井口装置，16.液压缸体，17.活塞杆，18.底压气瓶，19.液缸总成进液口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明直接液缸式海洋钻井隔水管张紧系统的结构是，在浮式钻井平台11的下表面位置固定有张紧器固定架9，在水下井口装置15的隔水管系统14上固定安装有张紧环13，张紧器固定架9依次通过卸扣10、液缸总成1、另一卸扣10与张紧环13连接，液缸总成1设置为4组或6组，并沿张紧环13圆周均布固定；
在浮式钻井平台11的甲板上安装有储能器3、高压气源5、控制装置6、备用高压气源7和控制支架总成8，在储能器3下部位置安装有反冲阀2，各高压气源5分别安装在储能器3附近。储能器3通过气管线4、反冲阀2与液缸总成1连通，高压气源5通过气管线4与储能器3相连；另外，为了提高可操作性和可靠性，本发明配有备用高压气源7和控制支架总成8，备用高压气源7通过另外的气管线连通到控制支架总成8上，控制支架总成8再连通到储能器3上；反冲阀2和控制支架总成8同时与控制装置6连接，控制装置6用于对反冲阀2和控制支架总成8进行操作控制。
如图2所示，液缸总成1的结构是，主要包括液压缸体16、活塞杆17、低压气瓶18、液缸总成进液口19组成。液压缸体16通过上端的一个卸扣10与张紧器固定架9钩挂连接，活塞杆17向下通过下端的一个卸扣10与张紧环13钩挂连接，低压气瓶18固定在液压缸体16上端，低压气瓶18与液压缸体16内部活塞腔上端连通，提供液缸总成1的内部压力，液缸总成进液口19在液压缸体16的下端，液缸总成进液口19与液压缸体16内部活塞腔下端连通。
液缸总成1可安装在张紧器固定架9上，也可以直接安装在浮式钻井平台/船下部的任何位置。液缸总成1的数量可以是4组，也可以是6组、8组、10组等其它数量。
该张紧系统既能由控制装置6实现自动控制，又可由控制支架总成8分别对液缸总成1和反冲阀2进行控制。控制装置6设有实时监测系统，配合其它控制系统使用，实现对海洋钻井隔水管张紧系统的有效保护。
本发明装置工作时，受整个系统及液缸总成1内部压力作用，活塞杆17始终保持一个恒定的拉力，拉力通过卸扣10传递给张紧环13，为隔水管系统14提供一个恒定的顶部张力；当浮式钻井平台11受到波浪的作用而上升时，由于张紧环10的位置不变，而张紧器固定架9和液缸总成1随浮式钻井平台11上升，从而导致液缸总成1中的活塞杆17受力有变大的趋势，活塞杆受拉，使液缸总成1中的活塞向下运动，液缸总成1中的液体从液缸总成进液口19出来进入储能器3内，高压气体压缩，液缸总成1释放液缸，满足平台上升的需要，同时保证液缸总成1受到近于恒定的拉力；同理，当浮式钻井平台11受到波浪的作用而下沉时，使液缸总成1中的活塞向上运动，储能器4内的气体膨胀，推动高压液体进入液缸总成1内，液缸总成1中液缸回收满足平台下沉的需要，同时保证液缸总成1中的活塞杆受到近于恒定的拉力。

Claims (4)

1.一种直接液缸式海洋钻井隔水管张紧系统，其特点在于：在浮式钻井平台(11)的下表面位置固定有张紧器固定架(9)，在水下井口装置(15)的隔水管系统(14)上固定安装有张紧环(13)，张紧器固定架(9)通过液缸总成(1)与张紧环(13)连接；
在浮式钻井平台(11)的甲板上安装有储能器(3)、高压气源(5)、控制装置(6)和控制支架总成(8)，储能器(3)通过反冲阀(2)与液缸总成(1)连通，高压气源(5)与储能器(3)相连；反冲阀(2)与控制装置(6)连接。
2.根据权利要求1所述的直接液缸式海洋钻井隔水管张紧系统，其特点在于：在浮式钻井平台(11)的甲板上还设置有备用高压气源(7)，备用高压气源(7)通过另外的气管线与控制支架总成(8)连通，控制支架总成(8)与储能器(3)连通；控制支架总成(8)与控制装置(6)连接。
3.根据权利要求1所述的直接液缸式海洋钻井隔水管张紧系统，其特点在于：所述的液缸总成(1)的结构是，包括液压缸体(16)，液压缸体(16)通过上端的一个卸扣(10)与张紧器固定架(9)钩挂连接，液压缸体(16)的活塞杆(17)向下通过下端的一个卸扣(10)与张紧环(13)钩挂连接，低压气瓶(18)固定在液压缸体(16)上端，低压气瓶(18)与液压缸体(16)内部活塞腔上端连通，液缸总成进液口(19)在液压缸体(16)的下端，液缸总成进液口(19)与液压缸体(16)内部活塞腔下端连通。
4.根据权利要求1所述的直接液缸式海洋钻井隔水管张紧系统，其特点在于：所述的液缸总成(1)设置为4组、6组、8组或10组，并沿张紧环(13)圆周均布固定。
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