平台设备图解
本帖对平台设备进行介绍,在此,感谢博研 朱志军 的分享,其提供了这么详细的设备图解与文字编辑!图片有来自网络,在此声明感谢。 bull nose
用来封住casing string的钢板(焊在下端部),球面形或半椭球形,像个牛鼻子。
有的直接用个带螺纹的塞子塞住的。
好像是用来做泥浆循环实验。
cat head
在drill floor上的cat head用来辅助吊sand line的,如下图红色的cat head,顶部的轮子下面有个液压泵,旁边的轮子可以像合页一样转动,用来调整拉拽的角度。
还应该有根钢丝,一端绕过旁边的轮子和顶部的轮子,固定在另一端(和旁边轮子对过的一边),使用的时候顶部的轮子在液压泵的推动下向上移动,钢丝的来拽距离是上面轮子移动距离的两倍。
这种形式的cathead目前广泛应用在平台和钻井船上。
cat walk
在船上的catwalk大家都知道的吧,在平台上也有类似的结构。
在钻井系统中指的是和vee-door下面的pipe ramp链接的窄长平台,用来运送钻井所需的工具、管子等
这个图是陆地上catwalk。图中是工人在上面选管子准备运到drill floor上。
finger board
在derrick上用来扶持接好的drill pipe和coller的。
因形状像人的手指而得名。
这是陆地上的derrick。
在平台和钻井船上,finger board是在derrick的里面的。见下图这些大手指上还有些小手指,管子运过来的时候会自动打开,(图中正在打开,管子放好后会关闭)有了这套系统,就不需要monkey board了。这套系统既节省的大量时间,又不需要很多劳动力,据说可以提高25%的效率,而造价只占整个rig的1%。
fox holefox hole的作用类似mouse hole,都是放管子准备接起来的,区别在于他有slips,还有在结构方面,是下沉的,而且需要beam支撑,安装了slips后基本和drill floor平齐了。
一般是两个并排的,有的也有三个。
为什么要有slips?
有个这个可以实现自动化,它固定了管子的位置,roughneck可以准确的找到管子的位置,进行接管子。
一系列运管子,接管子,再运到fingerboard上都是电脑自动控制的。设定好程序后操作人员就可以去喝咖啡了 。
monkey board
monkey board和finger board是在一起的,是个窄小的平台,工人可以在上面辅助取放管子的操作(tripping pipe)。
其高度离drill floor一般为35或40英尺(1ft=304.8mm),不同的井架上可能有所不同,但基本都是大约在derrick的中部,
这副图中可以看到人后面波浪线样的结构,是finger board上用来固定管子的。
现在在自动控制的体统中用的是像小手指一样的结构,装在大的手指上,可以转动(自动控制)。
mouse hole
mouse hole就是在drill floor的rotary table旁边简单的开个洞,下面有个套管,放钻管接头的。
spider
一个放在rotary table 上的几座,里面是个锥形面,用来安装slips,和fox hole的slips一样用于抓住drilling pipe或casing pipe。在接管子的时候提起方钻管,夹住下面的管子,然后由roughneck拧开方钻管,方钻管就会被移动到mouse hole上方去链接放在里面的joint也就是钻管,然后在移会rotary table接上去继续钻,同时另一根jiont又被放进mouse hole。
roughneck
roughneck,铁钻工。用来拧紧和拧开管子用的,rotary table上有一个。foxhole上也有一个。
这个图是ratary table上的roughneck。
从中也可以看出cathead的布置,其实有两个,沿ratary table 中心线对称。
仔细看roughneck旁边的drill floor能看到两边有两个沉下去的“池子”这里将来会装上木头,接好的管子就放这里,上面是对应的finger board。接好的管子(钻管或钻环)就叫做sand line ,cathead就是拖拽这sand line的。
rabbit
如图,用来清理管子casing里面的焊渣毛刺等脏东西,两头的环是用来链接绳索(钢丝等)。从管子里拉一下就清理里面的脏东西了了。
gooseneck
处在最顶端,用来连接stand pipe 和钻管的,随travelling block移动,泥浆或水泥就是从软管经过这个gooseneck到drill pipe里的。
BOP-blowout preventer
用一个字解释BOP就是--阀。
从结构形式及工作原理来分主要有两类: ram and annular。(闸板型,环形型)
<果友更正---->典型环形:
典型闸板型:
通常在使用的时候是两种组合的
目前多数为液压控制,产品已系列化,有一系列的尺寸,和工作压力。(看了下手册,最大的工作压力可达30,000psi=2068.43bar,),1psi=1pound force per square inch=6894.76pa。
bop实物图
关于bop
为什么需要bop?
为了防止井喷,井喷是件很危险的事情,当钻井钻到含气或含油层的时候,巨大的油气压力能把钻管泥浆等喷出来,破坏rig,污染环境,威胁工作人员的安全,甚至周围居民安全,喷出有毒气体(硫化氢)影响很大。大家是否记得几年前中国哪来生井喷事故,大量的硫化氢气体泄露……
bop如何工作?
楼上图2中的9是在钻管还在井里的时候使用,4是在没有钻管的时候使用
它们都是是包裹橡胶的闸板,依靠液压推动来关闭和打开。
环形的也是橡胶,依靠液压动力推动挤压,达到封闭的目的
还有和bop配套的控制设备:气罐,泵,液压设备,控制开关,管路,阀,等。
bop响应时间?
环形bop的相应时间为60秒
闸板型bop的相应时间为30秒
什么时候关闭?
依靠监控井口压力的装置,判断是否需要关闭。如果关闭后压力仍继续增大,剪断钻管也无法封住,就该通知rig上的人,开始逃跑了,在陆地的drill floor上有个滑滑梯就是紧急逃跑用的。
关闭后怎么办?
bop关闭后就开始使用chock and kill manifold ,MGS--mud gas separator。
平台上的BOP--SBOP and SSBOP
上面是些bop的基本知识,具体应用在平台和钻井船上是和陆地上不同的,在陆地上容易固定,也容易操作,在浮动平台和钻井船就不同了.
在平台上有两种:SBOP 和SSBOP
SSBOP--subsea bop是在海底的,实际应用时是把控制系统集成在一起组成SSBOP STACK要和LMRP配合使用,LMRP叠加在SSBOP上,上面在连接riser。riser最上面是用MRT悬挂的telescopic jiont。
控制系统一般采取遥控的方式,同时还需要对bop进行监控(可以用ROV监控)。
SBOP--surface bop使用时要和SID(或SIS)配合使用,SBOP靠MRT悬挂在drill floor下面,SID和SSBOP类似是坐在在海底井口上的。两者用riser连接。
图片:BOP STACK,包含 bop, 控制系统,支架
BOP的控制系统
平台上的bop控制系统是和bop集成在一起的,即bop stack。
因为sbop处于悬挂状态,如果靠液压管链接控制,动态的很难控制。
ssbop处于很深的海底,如果靠平台上的液压管来控制,降大大延长bop的相应时间。
因此平台或钻井船的bop是和控制系统集成在一起的。
看看这个控制系统。
MGS--mud gas separaoer
和chock and kill manifole(节流压井管汇)同时使用,当bop关闭的时候用开始启用。
bop关闭后要进行节流,即通过chock line 节流,排放泥浆。bop之所以关闭,是因为发生kick了,说明已经钻到含气层或含油层,此时会有气体和石油伴随泥浆出来,需要经过MGS来把气体分出来,特别是当里面还有硫化氢的时候是很危险的,分出的气体经管路通往flare boom点燃,这就是为什么我们会从电视或图片上看到平台上有个“火把”。
关闭bop后泥浆经过diverter流经MGS在流到chock and kill manifole前有一个U型管,防止气体逃逸。
chock and kill manifold
节流压井汇管
kill是当打开bop是把泥浆充在ram上面来平衡ram上下压力,防止打开时候损坏ram上的橡胶。
chock在MGS一帖里讲过。
实际上chock manifold 和kill manifold是可以分开的,现在多数情况都是把两者和在一起,有专门厂商提供。
DP3--DYNAMIC POSITIONING
(CLASS)3(仅作了解性解释)
DP -DYNAMIC POSITIONING 动力定位。
其中的3是要求等级。有0,1,2,3种等级,不同船级社说法有点不同。DP3是GL说法。
大概就是依靠一系列传感器获得船舶或平台的移动信息,通过计算机控制几个推进器进行位置修正。目的是使平台在复杂海况下保持位置在允许范围内变动,确保riser和钻管不会有太大偏移。
还可以用在其他工程船,游轮等上面。
这是维基百科对DP的解释,很详细,
http://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_positioning LMRP--Lower Marine Riser Package 下水管隔离总成
与SBOP--subsea bolwout preventer同时使用,叠加在SBOP的上面。
作用:是链接ssbop和riser,原因是ssbop不像sbop有接口,ssbop是可以根据需要进行几个bop叠加使用的,有了固定接口就不能叠加了。
组成:其实里面也有类似球形bop的结构,就是球形阀,和万向接头。另外就是与hydrolic line(两根) ,kill and choke line ,和booster line的接口,从接口下来就是软管,在软管的两端直接是万向接头。
这些line就是小管子,用来控制bop和节流压井用的,ssbop系统中的riser上也有这样的小管子,而在sbop系统中用的是casing riser没有小管子的。
下面第一个图中那个亮点以上是LMRP,下面是SSBOP
SID--sub-sea isolation device水下隔离装置
与SBOP-surface blowout preventer同时使用,位于井口上方,与sbop之间是casing riser,作用类似ssbop与lmrp组合。里面也有bop。
ROV--remotely operated vehicles
大概就是遥控艇或水下机器人的意思,一般是有缆遥控的(这样更安全不会丢失),用于水下观察和水下操作。
作用:如观察钻管、套管是否准确插入。
观察bop是否正常工作,bop控制系统中的yellow line 和blue line就是为了让ROV清楚分辨才涂的颜色,因为关上bop和打开bop对安全至关重要,所以要观察操作是否正确,bop的开关是用通一个控制开关操作的,以防误操作。
遥控操作水下装置,或辅助水下安装等。
ROV还有很多其他用途:水下拍摄,水下打捞等。
MRT--marine riser tensioners
就是浮动平台或钻井船上的张力系统。
作用:用于提起riser。在ssbop系统中之间连接到telescopic joint 上,在sbop系统中连接到sbop上(不是直接连上,是有个接头接到bop的),sbop的上方是带有球形接头的的telescopic joint。从mrt和riser的连接点到海底直接的riser长度是不变的,但有flex joint和stress joint。当平台浮动的时候,就通过mrt和telescopic jiont来调节riser和平台间的距离,防止riser被拉断。
类型:一般有两种,一种是用液压泵直接连接的,另一种是通过钢丝连接的,通常为6跟钢丝,也有4根,8根,12根的,另一端也是用液压控制的。如下图这中就是钢丝连接的,在竖起了的部分固定在drill floor的四周。
RISER
按用途来讲解吧
SBOP和SID系统中组成:
telescopic joint:伸缩接头调节范围大约50英尺,一端通过ball jiont链接diverter另一端sbop。
casing riser:riser的主要组成部分
stress joint:链接casing riser和sbop及sid
flex jiont:也是用来链接sbop、sid的
SSBOP系统
flex joint:链接diverter和telescopic joint
telescopic joint:和链接sbop的有点不同,接头不同,没有ball joint。长度一般比SBOP系统中的长。
riser:主要组成其中又由结构用途不同可分为slick joint,boyant joint,pup joint。
boyant joint:就是在slick joint外面包裹一层外衣,增加浮力,slick joint是没有的,使用的时候boyant joint链接在上部slick joint链接在下部,这样riser就上面轻下面重,利于在水中保持直立,放下去的时候也比较容易。
pup joint:结构和slick joint一样只是长度不同有各种长度(有5英尺,10,15,20,30,40等),是用来调节riser的长度的。(见LMRP一帖里的长管子图)
这些管子,接头什么的一般都有一定的标准,如riser的 通经一般有22,24,26,30,32,36,40,42英尺,每种相对应的有内径,壁厚,材料等级等数据。
这是boyant joint的实物图
HWDP--heavy weight drill pipe
加重钻管,类似钻环。
经过特殊处理的钻管,管壁更厚,表面经过淬火处理,或有特殊涂层,上面有wear pads。
1,具有耐腐蚀能力,适应与有硫化氢的环境可防止钻管的氢脆化。
2,强度更高,提高了冲击强度和胁强腐蚀能力。
3,用于angle and horizontal well bore(大概是有角度和水平井的意思,非专业翻译),减小弯曲应力,是角度更容易控制。
collar--钻环
加厚加重钻管,处在string 的下面靠近钻头为钻头提高压力。
string--一系列钻管,钻环,接头等,连在一起给钻头传动动力的管子。
图中前面为钻环后面为钻管,暂时没有HWDP的图。
SLUG CATCHER
岩心爪或捕集器(非专业翻译)
用来采集岩心的工具,有的是直接在drill floor上从钻管里丢下去,套取岩心,有的是和钻头配合使用,当钻头钻个环形,中间就省下个岩心套进slug catcher。
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