摘要：为了采集张紧器运行过程中各项重要参数,实时掌握张紧器状态,依据海洋钻井隔水管张紧器控制系统工作原理,设计了钢丝绳式隔水管张紧器远程监控系统。监控系统包括张紧器液缸与蓄能器之间的抗反冲控制、液缸和钢丝绳位移检测、升沉运动检测、钢丝绳寿命与维护提醒等7个功能模块。针对隔水管张紧器的3种事故工况,设计了状态判断与系统维护软件算法流程。进行了界面设计,介绍了监控软件的应用情况。该钢丝绳式隔水管张紧器监控系统自动化、智能化程度高,为隔水管张紧器的安全性、可靠性提供了多重保障。

摘要：为了解决海洋钻井隔水管张紧器试验难的问题,同时也为了有效验证国产隔水管张紧器的可靠性,开展了隔水管张紧器试验的研究工作。重点分析了隔水管张紧器钢丝绳的速度和张力,确定了试验方案,并借用现有的陆地钻井设备设计了一套试验装置,模拟了升沉运动,实现了隔水管张紧器的动载试验。动载试验结果表明:试验占用空间小,成本低,效果理想,完全满足200K钢丝绳式隔水管张紧器的试验要求。建立的隔水管张紧器试验方法为打破国外技术垄断、实现高端石油钻采设备的国产化奠定了基础。

摘要：抗反冲阀是隔水管张紧系统的关键设备。对抗反冲阀的液压原理和机械结构进行了设计,并建立了三维仿真模型。利用计算流体力学有限元仿真平台,设定阀张紧液缸口边界条件为流体流量,模拟液缸运动形成的流量变化,分析了主阀口不同开度下主流道内部流场的流速和压力分布,以及主阀芯所受轴向液动力的变化情况。将仿真分析数据和结果应用到以抗反冲阀测试系统为基础,建立抗反冲阀动态仿真模型,进一步分析了阀的动态关断特性。仿真结果表明:该阀的内部流场静态性能优良,主阀芯动态关断响应迅速,满足设计要求。研究结果可为抗反冲阀的国产化设计制造提供参考。

摘要：为了对液压缸直接作用式隔水管张紧系统样机设计方案进行原理验证,基于SimulationX多学科仿真软件构建了气液回路和多体机械系统的联动模型,分别在正常钻井作业、对称布置的两套张紧液压缸失效和隔水管紧急解脱3种工况模式下对张紧系统开展了动态响应分析研究。研究表明:在正常钻井作业工况下,张紧系统的中位张力、补偿精度、蓄能器气体压力达到设计目标,并满足规范标准的要求;对称布置的两套液压缸失效后,通过增加中位压力值,仍可保持足够的系统张力;在隔水管下部总成和防喷器组发生紧急解脱后,张紧液缸行程小于设计最大行程,活塞和缸体之间没有发生碰撞,蓄能器压力波动基本保持稳定。研究结果对于液压缸直接作用式隔水管张紧系统的研制具有重要的意义。

摘要：为进一步验证隔水管张紧器在紧急脱离时抗反冲控制的适应性,建立了隔水管系统抗反冲控制仿真模型,采用AMESim平台分别进行了位置和速度两种抗反冲控制算法的建模,针对不同海况、钻井液密度及脱离时间等工况的模型输入参数,研究了两种算法的适应性。研究结果表明:利用张紧装置进行隔水管紧急脱离的抗反冲控制是一种切实有效的途径;张紧装置适配船型的最大紧急脱离海况为7级;速度控制算法适用于钻井液密度较低的情况,而位置控制算法适应性更广;紧急脱离时间宜选在船体处于升沉最高点到向中位下降的区间,且选用位置控制算法,可使紧急脱离时安全性能更高。研究结果可为隔水管张紧装置设计及性能优化提供理论依据。

摘要：隔水管张紧系统作为海洋浮式钻井的关键装备,其主要用于为隔水管系统提供恒定的顶部张力,克服船体升沉运动对系统的影响,保障隔水管系统的安全。传统的设计过程往往采用手工计算的方法,无法将张紧器和隔水管作为一个整体统一考虑,针对该情况,在AMESim仿真平台搭建张紧器-隔水管动力学仿真模型,分析系统性能及相关影响因子,并对在实际过程中使用较频繁的充放气过程进行了模拟。研究结果可为隔水管张紧器的设计优化和实船应用提供一定的理论依据。