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20000psi!MHWirth立管见证历史一刻

20000psi!MHWirth立管见证历史一刻

随着世界经济的发展,能源成为了制约人类社会发展的首要要素。随着不断的开采和使用,陆上的石油、天然气等资源已经越来越少,现有的能源储备已经无法满足飞速发展的世界经济的需要,越来越多的国家都已经将能源的希望寄予到了新的方向——海洋。海洋的面积占地球的四分之三,其中蕴含有大量的宝藏。目前,发达国家都已经在海洋资源开发方面投入了大量的人力和物力。在墨西哥湾、北海、西非湾、巴西海域以及中国的渤海、东海和南海等海域都已经有大量的油气田被发现和开发。

海洋工程行业具有高收益、高风险的特点。尤其是没有自航能力的平台和其他设备,自身很可能发生疲劳、腐蚀的损伤,而一旦发生事故,造成的影响不可估量。所以,为了保证海洋结构物的安全,减少其对环境和社会的影响,必须提高海洋结构物的安全性和可靠性。

海洋立管是海洋油气开发系统中的重要组成之一。其特殊的细长体结构使之成为海洋油气开发中薄弱的环节。海洋立管内部会有油气流通过,外部还要承受波流荷载的作用。由于立管所处的海洋环境的复杂性,其影响因素也较多。立管一旦发生事故,可能引起原油或可燃气体的泄漏,不但可能造成严重的污染,还可能造成爆炸等危险事故。

2002 年 4 月 22 日,马来西亚附近海域的“Ocean Baroness”半潜式钻井平台的钻井立管中段在悬挂状态下发生断裂事故,事故研究报告称,局部过载是事故发生的主要原因。2003 年 5 月 21 日,处于美国墨西哥湾的“Transocean’s Discover Enterprise”深海钻井船在钻探工作中发生断裂,近 1875 英尺的立管沉到海底。事故研究报告称,最根本的原因是由于腐蚀引起水下 3200 英尺的一段立管法兰接头的螺栓发生氢脆变,进而导致的立管断裂。

为了满足油气行业对高性能立管的需求,MHWirth公司推出了QRT 4000LS钻井立管系统。该系统的额定工作压力为20000psi,工作水深可达10000ft,此外,同系列的QRT 5000LS还能满足水深15000ft的钻井需求。

研发该系统主要是为了降低维保费用、增强海上作业能力,进而降低运营商的成本。经过实际深水测试,该系统具有诸多优点。

MHWirth公司立管系统优点

1.提高了立管安装速率,速度超过10根/小时;石油圈原创www.oilsns.com

2.隔水管连接时间与现有设备相同,甚至更短;

3.管件插入容错率升高,减少了安装时间;

4.外围管线(peripheral line)采用螺纹连接,更换时无需焊接作业;

5.可在海上更换部分主管道的密封圈;

6.可对立管特定区域进行检测;石油圈原创www.oilsns.com

7.减少了紧固件的数量,降低了检测要求;

8.外围管线(peripheral line)数量上升至八条;

9.额定工作温度上升至350℉;

10.载荷沿压井和放喷管线均匀分布;

11.保证外围管线(peripheral line)密封性能的同时,降低了摩擦损耗;

12.作业过程扭矩主要由隔水管承载,外围管线(peripheral line)不受影响;

13.隔水管连接无需人工操作,HSSE水平大大提高;石油圈原创www.oilsns.com

14.隔水管上有明确的打开/关闭标识,操作可以准确进行;

15.连接设计与API、16R、16F和16C兼容;

16.符合DNV-GL和ABS的使用标准。

MHWirth立管结构特性

设计概念初步成型后,研发人员又对用户进行了新一轮的反馈调查,以确保最终设计符合实际需求。立管的设计工作主要包括:连接器的弹塑性分析、设计优化,压井和放喷管线的螺纹设计,热力性能分析。此外,为了优化自定位接头,使立管插入更加平滑、安全,获得立管连接最大速率及最佳速率范围,研发人员还进行了立管动态插入测试。

考虑到海底的腐蚀风险,QRT立管系统并没有采用高强度螺栓,取而代之的是一种全新的镀铝螺栓,抗腐蚀能力更强。

MHWirth重新设计了立管的三脚架和万向节,将二者整合为一个模块,降低了整体重量和高度,安装更加简便。新模块无需焊接,设备的检修要求也就随之降低,同时立管水下维保工作也更加简单。新型三脚架设计还提高了作业安全性,只需施加一定压力就可以实现立管连接器的“开”和“关”,消除了手动操作的风险。

MHWirth立管具备资质

新型隔水管的设计通过了DNV-RP-A203新技术认证标准(Qualification of New Technology)和API 16R的认证。此外,ABS公司还帮助MHWirth公司建立了一整套认证和后续测试流程。

MHWirth为QRT立管设计了业内首个达到4000kips标准的连接器,该强度的连接器测试也是业内首次。DNV-G在挪威进行了连接器的测试工作,包括立管刺入连接组装测试(stabbing and makeup test)、高压(7500psi)测试、系统疲劳测试、负载平衡测试(5620kips)以及低循环量测试,压井及放喷管线疲劳测试是在挪威科技工业研究院进行的。QRT的性能通过了资质鉴定,甚至性能要高于相关标准要求,MHWirth也顺利的通过了DNV-GL和ABS认证考察。

有报道称,QRT系列立管在安装作业中连接速度了达到12根/小时,展现出了极佳的应用潜质。为了进一步提升其应用价值,MHWirth正在研发一款能够根据实际情况调整的钻井立管维保系统(CMB)。

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作者/Lars Bruvoll   译者/张德凯   编辑/张永君

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白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。