半潜式平台水下设备培训资料doc.docx

1、半潜式平台水下设备培训资料doc中海油田服务股份有限公司CHINA OILFIELD SERVICES LIMITED半潜式平台水下设备培训资料半潜式平台水下设备的主要组成 水下防喷器组及控制系统 转喷器（分流器）及控制系统 张力系统 防喷器运送设备 阻流管汇及专用工具防喷器组的组成 从下至上的排列：CAMERONBOP STACK.tif 井口连接器 下双联闸板防喷器 上双联闸板防喷器 下万能防喷器 事故安全阀：安装在闸板防喷器的侧出口 防喷器组框架 注意：深水平台的闸板防喷器为三套双联闸板防喷器以上组成，称为BOP STACK（防喷器组避台风时或应急情况时，留在海底）LMRP（LOWER

2、MARINE RISER PACKGE）组成 隔水管连接器 上万能防喷器 挠性接头 防喷器控制盒：安装在LMRP的框架上 LMRP（LOWER MARINE RISER PACKGE）框架 水下储能瓶组（包括上万能防喷器的缓冲瓶） 以上组成，成为下部隔水管总成（避台风时或应急情况下，可以起出部分）防喷器组各部件的原理和特性井口连接器connectorH4 CONNECTOR.tif connector MODEL 70 CONNECTOR.tif 功能：连接防喷器组与井口头（防喷器组坐在20井口头上） 制造厂家：一般有CAMERRON、DRILL QUIP和VETCO GRAY（NH2、NH5

3、平台有CAMERRON、和VETCO GRAY，NH6仅有DRILL QUIP、VETCO GRAY产品的钢圈槽为DX） 通用性：NH5平台和NH6平台可以互相通用 原理：通过液压控制，驱动锁块至锁紧和解锁功能 液压控制方式：第一解锁和锁紧（CAMERON公司的井口连接器只有一个锁紧功能）、第二解锁和锁紧（VETCO GRAY公司的井口连接器有二个锁紧功能）和ROV解锁（一般和第二解锁功能连接） 解锁方式：一般情况下采用第一解锁。如第一解锁不能解锁成功，可以采用第一和第二同时解锁；如水下防喷器组控制系统失效，则可采用ROV带液压管线进行解锁 锁紧和解锁的标准：一般通过ROV和水下电视观察井口连

4、接器指示杆的位置（井口连接器只有通过ROV观察），当然，也应考虑实施解锁和锁紧功能的液压流量是否达到厂家的推荐要求 最大工作角度：CAMERON公司的井口连接器为30，VETCO GRAY公司的井口连接器为6左右 容易出现问题：CAMERON公司的HC（15000PSI）井口连接器容易存在解锁困难，也就是液压系统不工作；VETCO GRAY公司的井口连接器容易存在连接器与井口头难于分开的现象注意：深水平台只能通过ROV来观察井口连接器的工作位置（不能采用水下电视观察）深水平台的井口连接器应采用HEAVY DUTY的型号，即与井口头的锁紧力比常规连接器大闸板防喷器HYDRIL闸板闸板芯子体.ti

5、f CAMERONWEDGELOCK.tif 工作原理：通过液压驱动操作活塞的移动，来实施关闭和打开功能 操作压力：5钻杆闸板和可变闸板的正常操作压力为1500PSI；剪切闸板的关闭压力应根据井内钻杆的尺寸和钻杆等级而调节，但不能高于防喷器控制系统的最大压力3000PSI 一般配置：两套5钻杆闸板、一套可变闸板和一套剪切闸板 闸板的悬挂能力：5钻杆闸板的能力一般为600KIPS，可变闸板的悬挂能力随着井内钻杆尺寸的变化而变化（尺寸越小的钻杆，悬挂能力越小） 楔锁：现半潜式平台有两种结构，一种为自动楔锁（HYDRIL和SHAFFER产品），另一种为楔锁CAMWERON产品），现CAMERON公司

6、也有自动锁紧结构。特点：自动锁紧可以将闸板锁紧在任何位置（当操作压力失去后），楔锁只能锁紧的一个位置，也就是闸板完全关闭的位置 注意：深水平台可以配置试压闸板，目的为节约成本 楔锁的使用：避台风，关闭剪切闸板；悬挂钻杆后，而又没有关闭压力的情况下；闸板防喷器大修后，对闸板防喷器进行压力试压时 特性：只能承受来自井内的压力，但按照闸板防喷器的结构，也可承受反方向的压力，其压力值不能超过闸板的悬挂能力；井内压力对闸板有助封作用；操作压力不能太高，影响密封的使用寿命；闸板只能使用与相适应的钻具，不能关闭在钻具接头上 橡胶件：一般有三种：天然橡胶 （适用于水基泥浆，温度范围35107）、丁腈橡胶（适用

7、于油基泥浆，温度范围18121）、氟橡胶（适用于油基泥浆，温度范围18177，高温高压井使用该橡胶）。储存寿命：天然橡胶（24年）、丁腈橡胶（46年）、氟橡胶（810年）万能防喷器HYDRIL万能hydril annular.tif 工作原理：关闭压力驱动活塞上移，迫使芯子处于关闭在钻杆上，达到密封的目的。开位压力驱动活塞下移，芯子依靠本身的弹性而打开 万能芯子的结构：加强筋外面浇注橡胶 万能芯子的种类：从结构上分有：球形芯子（SHAFFER公司产品）、锥形芯子（HYDRIL公司产品）、星形芯子（CAMERON公司产品）；从材质上分有：天然橡胶（NR适用于水基泥浆、温度范围35107）、丁腈橡

8、胶（NBR适用于油基泥浆，温度范围788）、氯丁橡胶（CR适用于油基泥浆，温度范围3577）HYDRIL万能胶芯.tif 特性：可以封闭空井；关闭后，可以允许钻具旋转和允许钻具接头通过；井内压力对万能防喷器有助封作用，但助封作用的大小与防喷器的结构有关；球形芯子（SHAFFER公司产品）、锥形芯子（HYDRIL公司产品）可以在井内有钻具时更换芯子 关闭压力：由于万能防喷器的助封作用，为延长芯子的使用寿命，所以，其关闭压力应随着井内压力变化而变化（厂家提供关闭压力与井内压力的对照表）HYDRILclose pressure.tif 封空井：由于封空井对芯子的影响很大，所以，一般不作封空井检验 强

9、行起下钻：为保证钻具接头和钻杆通过芯子，而又保持密封和延长芯子的使用寿命，因此，在万能防喷器的关闭口（靠近防喷器附近）安装一个缓冲瓶和允许一点泥浆泄漏HYDRIL万能缓冲瓶.tif 井内有钻具时更换芯子：球形和锥形芯子可以在井内有钻具时更换，而星形芯子不能 试验压力：安装新芯子后，第一次可以试100的工作压力，第二次起，一般不低于70 通径检验：由于万能防喷器芯子的打开是依靠芯子的弹性而实施，因此，在地面试验后，应检查芯子是否缩径通过通径规或测量来实施（API16A规定通径规的外径和高度），以防防喷器下水后，各种大直径的工具无法通过，检验标准为打开万能防喷器15分钟后实施隔水管连接器conne

10、ctorMODEL 70 CONNECTOR.tif 功能：连接防喷器组，以便防台后或应急情况或修理后的回接 特性：如果采用VETCO GRAY的连接器作为隔水管连接器，其最大工作角度比井口连接器大（采用HIGH ANGLE的型号） 相似性：其他功能与井口连接器相似 应急脱开：在紧急情况下，解锁隔水管连接器，利用隔水管张力器，提离下部隔水管总成，以便平台避开危险挠性接头riserflexjoint.tif 功能：安装在整套防喷器组的最顶部，可以偏向360度的任何一个方向，当平台与井口发生偏移时，减少隔水管和井口的弯曲应力 最大偏移角度：10度 容易出现问题：平台与井口出现偏移时，容易磨损挠性接

11、头的抗磨环或本体。由于挠性接头的主要部件为橡胶挠性体，因此，修理非常困难，有时也采用抗磨补心来解决偏磨的问题，但抗磨补心容易在下钻的过程中损坏，以致无法取出，无法下各种尺寸的密封总成等事故安全阀fail safe valve.tif 结构：与阻流管汇高压一致 特性：采用液压控制，并且为常闭阀 平衡腔：配置平衡腔，利用海水压力，帮助事故安全阀处于关闭位置 指示杆：可以通过ROV观察事故安全阀的开关位置 功能：井喷后，通过事故安全阀来实施压井或放喷注意：深水平台的压井/放喷管线比常规防喷器组要多防喷器组框架 功能：当下防喷器组时，起导向作用；当下LMRP时，起导向作用；可以用来打捞防喷器组；固定压

12、井/阻流管线，避免试压时，造成管线弯曲；提供安装防喷器控制系统配件的空间；方便维修设备LMRP框架 功能：提供安装防喷器控制盒的空间；提供单独起下防喷器控制盒的导向作用；提供安装水下储能瓶的空间水下储能瓶及隔离阀 功能：储存来自地面的高压控制液，以便快速关闭BOP组各功能 数量：应根据API 16D或API 16E或油公司标准进行计算（SHELL的标准较高） 水下储能瓶隔离阀：用来隔离水下储能瓶和主供液管路。其作用：一个是，水下储能瓶出现问题时，防喷器组控制系统仍能使用；另一个是，用来判断水下设备的事故深水平台防喷器组的进一步论证，采用卡箍还是法兰与 丝（原文不清）防喷器组控制系统的组成BOP

13、 CONTROL SYSTEMBOP CONTROL SYSTEM.tif 液压动力设备 防喷器控制液的混液设备 防喷器控制液的储存设备BOP CONTROL SYSTEMaccumulator.tifDiverteraccumulator(blader).tif 防喷器控制系统主控制面板 司钻控制面板 队长控制面板 软管绞盘BOP CONTROL SYSTEMNH5 HOSE REEL.tif 控制盒BOP CONTROL SYSTEMPOD.tif 声纳控制系统（ACOUSTIC SYSTEM） ROV控制面板防喷器组控制系统的设计要求 液压泵的种类：电动和气动泵 泵的能力：在关闭储能器瓶

14、隔离阀的情况下，能在两分钟内关闭一个万能防喷器和打开液压操作阀，并将压力升至设备要求的最小操作压力；在15分钟内，打开所有的泵将储能瓶从预充压力升至控制系统的额定工作压力；每种泵至少有两种超压力保护装置（一种是压力开关，另一种是采用安全阀装置）；泵应该自动控制，其启动和停止压力为：一台：启动：降至90的额定工作压力，停止：额定工作压力，另一台：启动：降至85的额定工作压力，停止：95额定工作压力。 储能瓶：在井内压力为零的情况下，打开和关闭所有的闸板防喷器和一个万能防喷器，仍能有50的馀量；打开和关闭所有的闸板防喷器和一个万能防喷器后，在井内压力为设备的额定工作压力情况下，系统内的维持压力仍能

15、关闭任何防喷器（剪切闸板除外）和打开事故安全阀；水下储能瓶应该安装，并且在地面能控制是否对其充压，其容积的要求：关闭三套闸板防喷器和一个万能防喷器后，仍有50的余量，其系统的维持压力要求与表面储能瓶相同 操作时间：在任一控制面板，从按下功能键至完成的时间。闸板防喷器关闭时间：少于45秒；万能防喷器关闭时间：少于60秒；压井和阻流的开关时间：与闸板防喷器相同；LMRP的解锁时间：少于45秒混液和储存设备 混液箱的容积：至少与储能瓶的储液量相同 防冻液箱的容积：一倍或1.5倍于储能瓶的储液量 混液系统应该自动控制液压管汇（主控板）的要求 包含液压调压阀以便控制水下调压阀 具有流量表 显示各种压力

16、各种报警功能 远离钻台 控制防喷器组（包括LMRP）的所有功能 主要功能的手柄或按钮应该具有保护盖板（隔水管和井口连接器、剪切闸板防喷器） 主液压供应和信号压力供应应该安装过滤器 司钻控制板：最少满足如下要求： 控制防喷器组和LMRP和压井/阻流阀等所有功能 显示功能的状态，同时能显示以前功能状态（当功能处于中间位置时） 遥控调节万能和闸板防喷器的压力，并当主电源失去的情况下，备用电源应自动切换 显示压力：储能瓶、表面管汇信号、水下万能防喷器信号、水下闸板防喷器信号、水下万能防喷器反馈、水下闸板防喷器反馈和平台空气压力 可以重新设置的流量表 报警装置：储能瓶低压、管汇低信号压力、低气压、混液箱

17、低液位、低控制液位（浓缩液）、防冻液低位（如果有此装置）、主电源与备用电源的使用指示灯和泵运行指示灯（如马达有此功能） 防爆功能：有些采用正压防爆，有些采用密封防爆队长控制面板：远离钻台或靠近救生艇处，最少满足如下要求： 控制防喷器组和LMRP和压井/阻流阀等所有功能（除井口连接器第二开和接头盒锁） 显示所有功能状态 报警装置：储能瓶低压、管汇低信号压力、低气压、混液箱低液位、低控制液位（浓缩液）、防冻液低位（如果有此装置）、主电源与备用电源的使用指示灯和泵运行指示灯（如马达有此功能）电源动力供应的要求 在主电源失去的情况下，备用电源应自动切换 备用电源应能维持遥控面板使用至少两小时，备用电源

18、不能向电动泵输送电源 备用空气也应能维持遥控面板使用至少两小时，备用气源不能向气动泵输送气源绞盘 绞盘控制面板：能控制起/下防喷器、LMRP和接头盒的功能 软管长度：平台设计作业水深，并附加300FT 里面包含1供液管线盒3/16的信号管线 备用管线：一般要求需要备用管线，其数量应按油公司要求（3根或5根）控制盒 两个水下调节阀，将3000PSI的压力减压至设备需要 地面的信号压力操作SPM阀将液压供应至各设备的操作腔 控制盒：两套，俗称兰盒和黄盒，属于防喷器控制系统的核心部件。一套使用，另一套备用，可以单独起下（注意：对深水平台而言，控制盒不能单独起下），深水平台采用复合式的电控系统（目的是

19、为了在规定时间完成防喷器组的操作时间）储能瓶 种类：现半潜式平台使用两种，一种是浮子式（NH2和NH5），另一种是胶囊式（NH6）ACCUMULATOR储能瓶资料.pdf 储能瓶的氮气压力：地面为1000PSI，水下10000.445水深（FT）声纳控制系统：属于遥控装置（轻便），可以在拖轮上或救生艇等地方具有控制防喷器的功能ROV控制面板和HOT LINE绞盘 通过ROV本身的液压来控制防喷器组的主要功能，例如：剪切闸板、隔水管连接器、井口连接器等 通过HOT LINE绞盘提供的液压，依靠ROV来实现各种功能的完成注意： 深水平台防喷器组控制系统的设计标准：采用油公司标准（价格高，适用性广、

20、安全性高），还是API标准（价格低，随时面临升级改造的问题，安全性差） 深水防喷器组控制系统采用电液控制方式防喷器功能的实施（采用电气液控制系统） 在司钻面板按下某一功能（开位）：功能流程图.xls分流器（转喷器）diverterDIVERTER.tif 前提条件：需安装插入芯子，并锁紧插入芯子，才能关闭转喷器芯子 先根据风向选择在左舷还是右舷放喷 关闭转喷器 球接头的最大偏移角度：30度，有些深水平台采用挠性接头代替球接头 应急操作：由于大部分的放喷阀属于气控，所以，应考虑应急气源，以便在平台失去动力后，仍能选择放喷的方向。深水平台的放喷阀选择应该考虑液压控制，还是气控？隔水管张力器 功能：

21、给隔水管提供一定的张力，防止损坏隔水管；应急时，提离LMRP；补偿船体与井口的升沉SHAFFERRISER TENSIONER.tif 组成：隔水管张力器、控制面板、动力瓶 控制方式：空气和液压油 安全方式：有速度控制阀，目的是控制LMRP的脱离速度，或钢丝绳断后，避免损坏设备 动力装置：高压空气压缩机或液压动力装置 移动距离：50FT左右，目的是为了保证LMRP脱离BOP STACK有一定距离，避免因平台升沉，损坏BOP或控制系统，无法回接LMRP或BOP组控制系统隔水管柱和伸缩节隔水管柱组成riserriser.tif riserRiser joint.bmp 常规水深隔水管柱的组成：隔水

22、管、各种长度的短隔水管、伸缩节、支撑环、隔水管送入工具和试压工具、卡盘和鹅颈管 深水平台隔水管柱的组成：隔水管、各种长度的短隔水管、伸缩节、支撑环、隔水管送入工具和试压工具、卡盘和鹅颈管、特种连接管、挠性接头和增压阀（FILLUP VALVE）隔水管及浮力块 作用：用来起下防喷器组和LMRP；形成泥浆循环通道；安装压井/阻流管；安装泥浆增压管；安装2防喷器控制系统的供液管线（深水平台）；化学品注射管线 连接方式：采用锁块连接，但对深水平台而言，普遍采用连接强度较大的方式，例如：法兰等 设计强度：常规水深隔水管的最大张力为1000KIPS，深水平台隔水管的最大张力达25003500KIPS 密封

23、方式：常规水深采用橡胶密封，深水采用钢圈 材质：常规水深可以采用API5L中较差的材料（X52，X65等）， 深水平台一般采用X80，当然。也有其他材质的隔水管（铝合金、复合材料）riser铝合金隔水管.pdfAPI160中，隔水管也可以使用焊接管（价格较低，存在风险较大），也可以使用无缝管（价格较高，交货期较长）附图为VETCO GRAY的复合材料隔水管（尚未批量生产） 长度：常规水深一般在50FT以下，深水一般大于50FT。我们的3000米水深平台，只考虑配置7500FT的隔水管 浮力块：减轻隔水管在水中的重量。下部考虑问题：浮力块的配置因水深的不同而配置适用于各种水深的浮力块，还是配置同

24、一水深的浮力块（3000米），当然，配置各种水深的浮力块成本较低 泥浆比重：隔水管受力分析时，考虑的泥浆比重（18PPG，还是16PPG）？伸缩节riserslip joint.tif 作用：补偿平台与井口之间的升降；通过支撑环与隔水管张力器连接，保证隔水管的张力。当然，深水平台有专用的连接管用于与隔水管张力器连接，压井/阻流、供液等。 组成：内筒、外筒、内外筒密封、内外筒锁紧机构等 冲程：常规水深平台一般采用4055FT，目的是深水勘探，风浪较大，需要较大的冲程 内外筒密封：采用单个或两个密封，一般采用两个密封，一个使用，一个备用支撑环risertension ring.bmp 作用：与伸缩

25、节和隔水管张力器连接，给隔水管柱提供张力 结构和型号：一种可以旋转，另一种不能旋转，当然，有些平台没有使用支撑环，采用钢丝绳直接与伸缩节外筒连接注意：深水平台在作业过程中，由于风向或海流变化，需要调整动力定位方向，保持平台位置，所以，应该选择可以旋转的支撑环卡盘和GIMBALriserspider.bmp risergimbal.bmp 作用：下隔水管的专用工具（连接隔水管所用） GIMBAL的作用：具有倾斜5度左右的特性，补偿隔水管柱与卡盘的倾斜（由于深水平台风浪较大），安装在转盘与卡盘之间FILLUP VALVE（增压阀）riserfill-up valve.bmp 作用：当应急解脱隔水管

26、连接器时，高密度的泥浆因来不及替换成海水而迅速向下滑脱，从而造成下面隔水管内外压差大。深水作业时，为了防止隔水管被静水压力破坏，此时应打开该阀进行海水自动灌注；通过库美系统的液压进行控制，并且与EDS（应急脱开系统）联合控制，应急解脱上连接器时，自动打开；在井漏时，泥浆大量漏失，因来不及补充泥浆时，可以打开此阀而灌注海水 控制方式：可以自动和地面控制两种方式 安装位置：一般安装在防喷器组上面的第三根或第四根的隔水管短接上增压管 作用：用来增加环空泥浆上返速度，保证岩屑返至平台 直径：内径5左右 工作压力：5000PSI左右鹅颈管riserslip joint.bmp 作用：用来连接压井/放喷管

27、 额定工作压力：与防喷器组一致 安装位置：一般安装在伸缩节上隔水管送入工具riserriser running tool-hydraulic.bmp riserriser running tool-manual.bmp 作用：下隔水管的专用工具（连接隔水管所用）和提供压井/放喷管试压工具的安装位置 结构：一种是手动工具，一种是液压工具，为了提高效率，深水平台的隔水管送入工具应该采用液压方式注意：对于深水平台而论，还有隔水管的吊车、轨道以便运送隔水管特种连接管 作用：深水平台隔水管的组合中，在防喷器组顶部和靠近海面处，安装两根应力连接管（采用加厚材料），目的两处承受较大的各种应力，以便延长隔水管

28、的寿命和减少事故的发生EDS（EMERGENCY DISCONNECT SYSTEM）LMRP应急脱开系统 钻井船的应急解脱程序分为两极：初级和终极，也可以直接由终极按钮同时完成初级和终极 当挠性接头的偏移角度超过2度或者其他某些特殊情况发生时，动力定位控制室将给司钻房发出声光警报，此时司钻应通知队长等有关人员，视当时作业情况是否执行初级解脱。初级程序主要完成中闸板及事故安全阀的关闭，下闸板及井口连接器的中位 当执行终极程序时，完成的功能主要是：剪切闸板，水下储能器隔离阀的关闭后再到中位及事故安全阀的中位，并且打开隔水管灌注阀，收回重力接头后解锁隔水管连接器 确认上连接器打开并且提离防喷器组后

29、将钻井船移开井位水深的5LMRP应急脱开系统应中心来控制钻柱补偿器 组成：补偿器总成、控制台、司钻房立管管汇、井架立管管汇、动力瓶SHAFFERDSC.tif 功能：补偿钻井平台与井口升沉 控制方式：空气和液压油 安全方式：有速度控制伐和速闭阀 负荷：补偿时600KIPS或400KIPS；锁紧时1500KIPS或1000KIPS；液缸完全收缩时1000KIPS（NH5） 补偿形式：有天车补偿、游车补偿和绞车补偿 天车补偿的优缺点：优点：补偿能力强，安全性高；缺点：更换和维修存在困难 游车补偿的优缺点：优点：方便维修和更换；缺点：安全性差，补偿能力差阻流管汇及控制台阻流管汇CHOCK MANIF

30、OLDNanhai VI CHOCK MANIFOLD.xls 作用：起压井/放喷 尺寸：对深水平台而言，最少41/16,为以后欠平衡钻井做好准备 额定工作压力：与防喷器组一致 入口：与压井、放喷、立管管汇、固井泵连接 出口：与油气分离器、计量罐、放喷罐等连接 控制方式：手动与液压共存，对深水平台而言，大部分采用液压控制。 手动节流和液控节流：至少各两套控制台 作用：控制阻流管汇及显示各种压力和泥浆泵的冲数 控制方式：采用气动液压泵和手动液压泵控制（手动属于应急控制） 显示压力：立管管汇压力、套管压力、钻杆压力、固井压力、空气和液压 显示位置：显示两套液压节流阀的位置 显示泥浆泵的冲数：显示四台泥浆泵的冲数和总冲数 速度控制伐：调节节流阀的控制速度 低压压力表：当前油公司要求阻流管汇配置低压压力表防喷器和采油树运送设备 作用：将防喷器组从储存位置运送至井口（圆井甲板） 运动方式：可以左右移动、上下移动和前后移动 额定负荷：200235吨，深水平台防喷器组重量在300吨左右，所以防喷器组叉车的额定负荷在400吨左右注意：从安全角度考虑，深水平台的试压桩应该