升沉补偿 浮式平台黑科技

2025-07-10 21:36:00

苍茫大海,潮水起伏,暗流涌动,在这辽阔的海面上随时泛起的一丝涟漪,都会引起整个浮式钻井平台的起伏运动。当你处于深水平台上观察钻井的钻柱时,会看到与陆地钻井完全不同的景象,陆地钻井的钻柱是持续向下的,深水平台钻井的钻柱是不断升降变化的,你会深深地怀疑钻头能持续与井底地层接触的吗?答案当然是肯定的,解决这一问题的技能就是升沉补偿,这可是浮式钻井平台关键的一项黑科技。

通常海洋深水浮式钻井平台有两套升沉补偿系统:一套是用于在井筒进行钻进的钻井管柱悬挂升沉补偿系统;另一套是用于悬挂隔水管的升沉补偿系统。不论哪套管柱升沉补偿系统,都能在平台升沉运动过程中,保持被悬挂的管柱不动。

1)海洋钻井管柱升沉补偿系统。管柱补偿根据安装位置和结构又可分为伸缩钻杆升沉补偿、游车大钩升沉补偿、天车升沉补偿和绞车升沉补偿等几种形式。根据补偿的动力源又可分为被动式升沉补偿、主动式升沉补偿、半主动式升沉补偿。大多数平台配置是天车升沉补偿系统,包括被动式升沉补偿和主动式升沉补偿。

伸缩钻杆升沉运动补偿装置主要由内管和外管两部分组成,内管与外管可沿轴向做相对运动。内管由心轴、内冲管及内轴连接而成;外管由短节、传递套筒、套筒、平衡缸及其接头、下接头及下工具接头连接而成。由于其安全性能比较低,已经极少使用。

天车升沉运动补偿装置主要是通过控制天车升沉运动实现补偿功能,天车的升沉运动是由补偿液压缸推动实现的,其中快绳端与绞车相连,死绳端与死绳固定器相连,中间安装有摆臂滑轮,保持快绳和死绳稳定。由于辅助滑轮的分布具有额外的几何效应,利用这些几何效应可以使补偿装置的响应曲线变得更加合理。

2)隔水管补偿系统。隔水管补偿系统主要由隔水管伸缩装置和隔水管张紧器组成。伸缩装置具有克服波浪上下周期性运动的升沉补偿功能,以保持隔水管系统工作时的稳定性,张紧器对隔水管系统提供恒张力控制。伸缩装置和张紧器相互配合使用,达到钻井平台/钻井船在海洋作业环境下对隔水管系统升沉补偿的目的。

隔水管伸缩装置主要由可以相对滑移的内外筒、限制内外管相对移动的液压锁紧机构、防止钻井液漏出的密封机构、为张紧环和辅助管线提供安装连接的支撑机构及辅助机构等部件构成。隔水管张紧器主要由主体、控制架、固定滑轮组、空气压力容器、主控制台、惯性控制系统、蓄能器液体补充系统等部件组成,张紧器的主要作用是在钻井过程中对隔水管系统保持恒定的张力。通过司钻控制室远程启动、设置、监控和关闭控制阀块,可以很好地调整压力和张力。当平台上下运动时,张紧器张紧缸收缩或伸长。当液缸伸长时,压缩空气将通过控制阀块进入压缩气罐;当液缸收缩时,压缩空气将沿相反方向通过控制阀块。

除绞车升沉运动补偿装置外,其余类型的升沉补偿装置均采用液动、气动方案,其基本原理就是一种气体弹簧。这些装置在液动或气动的驱动下,完成对浮式钻井平台或钻井船在升沉方向的位移补偿。

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