CN209938889U - 一种直接作用式张力腿平台采油立管张紧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种直接作用式张力腿平台采油立管张紧装置，蓄能器、低压氮气瓶集成在油缸上，油缸塞腔端悬挂于扶正装置机架，油缸活塞杆连接在张紧环上；蓄能器液端与油缸杆腔相连，低压氮气瓶与油缸塞腔相连，工作气瓶与蓄能器气端相连；扶正装置滚轮安装于销轴上，销轴两端置于U型夹两耳板的通孔内，U型夹固定于扶正杆上，扶正杆安装于扶正罩圆柱孔内，扶正罩固定于扶正装置机架上，在扶正装置机架沿扶正罩圆柱孔方向设置螺纹孔，将螺杆旋入螺纹孔并始终与扶正杆末端相接触。本实用新型能够补偿采油立管与张力腿平台间的升沉运动，维持采油立管顶部恒定的张力，限制采油立管顶部相对于平台的侧向运动，为张力腿平台采油作业提供有效的安全保障。

Description

一种直接作用式张力腿平台采油立管张紧装置

技术领域

本发明属于海洋石油天然气钻采装备技术领域，涉及一种直接作用式张力腿平台（TLP）的采油立管张紧装置。

背景技术

随着海洋作业水深的不断增加，传统的各类固定平台的自重和工程造价将会大幅增加，而张力腿平台的结构造价一般不会随水深增加而大幅度地增大。张力腿平台是一种垂直系泊的顺应式平台，产生远大于结构自重的浮力，浮力抵消自重后的剩余浮力与预张力平衡。预张力作用在垂直张力腿系统上，使张力腿时刻处于受拉的绷紧状态。

张力腿平台的竖向运动很小，水平方向的运动是顺应式的，结构惯性力主要是水平方向的回弹力，产生的水平位移仅为水深的1.5%～2%。由于张力腿平台与采油立管的运动，如图1所示，因而张力腿平台和采油立管顶部之间存在一定的相对运动。

采油立管作为张力腿平台与海底井口装置连接的通道，为了增加其刚度，增强其抵御风、浪、流的能力，需要在其顶部建立一个恒定的张力系统，因而有必要设计出一种适用于张力腿平台采油立管的张紧装置。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种直接作用式采油立管张紧装置，维持采油立管系统顶部恒定的张力，补偿采油立管相对于平台的升沉运动，有效地避免张力与位移的大幅度变化。

本发明的目的之二是提供一种扶正装置，当采油立管相对于平台运动时，该装置起导向和定位作用，限制采油立管相对于平台的侧向运动，防止采油立管及平台设备的损坏。

本发明所采用的技术方案是，一种直接作用式采油立管张紧装置，“油缸+蓄能器+低压氮气瓶”作为一个整体，即将蓄能器、低压氮气瓶集成在油缸上，油缸塞腔端耳板通过上提环悬挂于扶正装置机架，油缸活塞杆耳板通过下提环连接于张紧环；其中，蓄能器液端通过不锈钢管与油缸杆腔相连，低压氮气瓶通过不锈钢管与油缸塞腔相连，工作气瓶通过不锈钢管与蓄能器气端相连。

采油立管穿过扶正装置滚轮分布的中心，滚轮形成的分布圆直径恰好等于采油立管外圆直径，滚轮通过轴承安装于销轴上，销轴两端置于U型夹两耳板的通孔内，U型夹固定于扶正杆上，扶正杆置于扶正罩圆柱孔内并可沿圆柱孔轴向运动，扶正罩固定于扶正装置机架上，扶正装置机架沿扶正罩圆柱孔方向设置有螺纹孔，且该螺纹孔与圆柱孔相连通，将螺杆旋入螺纹孔内，操作过程中应保持螺杆顶部始终与扶正杆末端相接触。

本发明的有益效果是，蓄能器、低压氮气瓶集成在油缸上，不仅使整个装置结构紧凑、易于操作和维护，而且能够补偿采油立管与张力腿平台间的升沉运动，维持采油立管顶部恒定的张力；当一个张紧装置（如油缸、蓄能器）失效时，张紧系统可提供满足设计要求的张力；当采油立管相对于张力腿平台出现倾斜变化时，可限制采油立管顶部相对于平台的侧向运动，为张力腿平台采油作业提供有效的安全保障。

附图说明

图1是本发明张力腿平台与采油立管顶部之间的相对运动；

图2是本发明张力腿平台采油立管张紧装置整体结构示意图；

图3是本发明扶正装置结构示意图。

图中，1. 油缸总成，2. 活塞式蓄能器，3. 张紧环，4. 下提环，5. 充液阀，6. 低压氮气瓶，7. 扶正装置，8. 扶正装置机架，9. 扶正罩，10. 扶正杆，11. U型夹，12. 滚轮，13. 调距螺杆，14. 上提环。

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。

参照图2，本发明的直接作用式采油立管张紧装置，油缸总成1杆腔通过不锈钢管与活塞式蓄能器2液端相连，连接管路上设置充液阀5，油缸总成1塞腔与低压氮气瓶6相连，即蓄能器、低压氮气瓶安装在油缸上，油缸总成1塞腔端通过上提环14悬挂于扶正装置7上，油缸总成1活塞杆端通过下提环4连接到张紧环3上，活塞式蓄能器2气端连接至工作气瓶。

参照图3，本发明的扶正装置7，扶正装置机架8的内侧设置4套扶正罩9且两两夹角成90°，扶正罩9一端设置一定深度的圆柱孔，其直径与扶正杆10直径相同，扶正罩9焊接在扶正装置机架8内侧，在扶正装置机架8沿扶正罩9圆柱孔轴向设置一定尺寸的螺纹孔，螺纹孔与圆柱孔共轴线且相互连通。

扶正杆10一端通过螺栓固定在U型夹11上，U型夹11两耳板设置两圆柱孔，滚轮12通过轴承安装在销轴上，再将该销轴安装于U型夹11两耳板的两圆柱孔内；将扶正杆10的另一端沿轴线方向安装在扶正罩9圆柱孔内，调距螺杆13旋入螺纹孔内，操作期间应确保调距螺杆13与扶正杆10始终接触。

扶正装置7对采油立管起导向和定位作用，可限制立管的侧向运动，防止立管、与立管相连的附属设备及其平台周边设备的损坏。

采油立管穿过滚轮12分布的中心，沿采油立管方向投影可知，滚轮12形成的分布圆直径恰好等于采油立管外圆直径。

本发明工作时，通过外接气源向工作气瓶加压，高压气体进入活塞式蓄能器2气端，气体压力作用于油缸总成1与活塞式蓄能器2内的油液，进而作用于油缸总成1的活塞上，使活塞杆产生足够的张力，以维持采油立管系统顶部受到恒定向上的张力作用。

当采油立管在自重、海流等压力载荷作用下发生弯曲变化，由于其上端受扶正装置7的限制，因而忽略其上端相对于平台的侧向运动。此时可认为张力腿平台位置保持不变，仅考虑与采油立管相连的张紧环3相对于平台竖直向下运动，因此油缸总成1活塞杆伸出，推动油液进入活塞式蓄能器2，压缩气体产生更高的压力，补偿采油立管相对于平台竖直向下的运动，维持采油立管系统顶部恒定的张力。

同理，当张力腿平台在风、浪、流的作用下发生侧向移动时，平台随即发生水平方向、竖直向下的运动，由于采油立管上部受到扶正装置7的限制，采油立管将会伴随平台出现倾斜变化，且采油立管与张力腿的倾斜角度不同，因而忽略其采油立管上端相对于平台的侧向运动，仅考虑与采油立管相连的张紧环3相对于平台竖直向上的运动，此时油缸总成1活塞杆缩回，活塞式蓄能器2内的气体膨胀，推动油液进入油缸总成1，补偿采油立管相对于平台竖直向上的运动，维持采油立管系统顶部恒定的张力。

当采油作业时，张紧系统根据井口的位置安装在采油甲板上，每套张紧系统由4组油缸构成；当钻井作业时，采油立管更换为钻井立管，应额外增加两相同油缸以达到其张力要求。

Claims (2)

1.一种直接作用式张力腿平台采油立管张紧装置，其特征在于：油缸总成（1）杆腔与活塞式蓄能器（2）液端相连，连接管路上设置充液阀（5），油缸总成（1）塞腔与低压氮气瓶（6）相连，油缸总成（1）塞腔端通过上提环（14）悬挂于扶正装置（7）上，油缸总成（1）活塞杆端通过下提环（4）连接到张紧环（3）上，活塞式蓄能器（2）气端连接至工作气瓶。

2.一种直接作用式张力腿平台采油立管张紧装置，其特征在于：扶正装置机架（8）的内侧安装扶正罩（9），扶正罩（9）一端设置与扶正杆（10）直径相同的圆柱孔，扶正装置机架（8）沿扶正罩（9）圆柱孔轴向设置一定尺寸的螺纹孔，螺纹孔与圆柱孔共轴线且相互连通；扶正杆（10）一端固定在U型夹（11）上，将安装有滚轮（12）的销轴置于U型夹（11）两耳板的两圆柱孔内；扶正杆（10）另一端沿轴线方向安装在扶正罩（9）圆柱孔内，调距螺杆（13）旋入螺纹孔并始终与扶正杆末端相接触。

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