隔水管张紧

钻井隔水管是一根从船舶延伸至海床的大直径钢管,有时长度超过3,000米。隔水管须保持在其已批准的作业张力范围之内。有效张力过低可能导致压缩或屈曲;这是否会影响井控,取决于隔水管、BOP、井筒屏障布置及作业状态。

所需张力取决于隔水管的重量、浮力、海流载荷及水深。所需顶部张力根据隔水管构型、钻井液密度、水深、船舶偏移及作业模式计算得出。这一张力必须维持在严格的限值范围内,尽管船舶持续存在 升沉运动,该运动可使船舶每隔几秒钟上下移动数米。

有效张力不足可能导致压缩或屈曲;张力过大则可能使部件过应力。 张紧系统 的规格依据项目规定的张力范围,以及船舶、环境、偏移和作业包络确定。

隔水管张紧器通常为 液气式系统 由多个液压缸连接至大型充氮蓄能器组成。液压缸通过钢丝绳-滑轮布置或直动式柱塞,向隔水管施加向上的作用力。

相对运动改变液压缸位置时,液压油在液压缸与蓄能器之间流动。气体容积及液压布置决定压力变化及由此产生的张紧器作用力。伸出方向取决于具体的机械布置;须在整个作业包络范围内验证力与行程。

隔水管张紧器可采用多个液压缸并联布置。所需的冗余度、允许的失效状态及载荷重新分配均取决于具体系统及认证要求;此处并不隐含单一故障工况的承受能力。规定的行程还须计入项目的船舶偏移包络。

隔水管张紧存在若干独特的工程挑战:

• 高张力、长行程 — 所需的顶部张力、行程及气体容积均针对隔水管、船舶及作业包络计算得出;深水工况可能需要大作用力及长行程。
• 连续运行 — 隔水管张紧器可在已批准的作业阶段内连续运行,而吊装补偿器则针对其吊装序列进行规定。所需的工作制、可用性及维护理念均为项目专属。
• 需求变化 — 随着不同井位间水深的变化,或隔水管接头的增减,所需的张力与行程也随之变化。系统须具备可重新配置的能力。
• 共振 — 须将隔水管-张紧器耦合系统的固有频率与相关的 波浪激励范围 及作业条件进行校核。

在已批准的应急工况下,当主系统需要维护或不可用时, 备用隔水管张紧器 可在主系统恢复期间,支持规定的临时张紧工况。SIRIUS 是我们目前正在研发的备用隔水管张紧器,旨在经过项目专属的集成与审批后,用于快速部署的应急工况。

对于需要在使用中进行调整的应用,ANTARES 的自动气弹簧控制可应用于张紧工况,在条件及需求变化时保持所配置的张力范围。ANTARES 的活塞杆锁定功能还可在无需张紧时提供可靠的锁止功能。

选择合适的隔水管张紧解决方案,取决于船舶、水深、隔水管构型及作业需求。Norwegian Dynamics 为张紧器规格确定提供工程支持,并可就最合适的解决方案提供建议 — 请参阅我们的 补偿器选型指南 以获取概览。