节流压井管汇是海洋平台钻机的重要组成部分, 是关键的井控安全设备。
节流压井管汇由手动节流阀、液动节流阀、平行闸板阀、控制箱、单流阀、抗震压力表、五通、四通、三通, 缓冲管、短接、底撬等部件组成。
(1) 必须按相关规范设计制造, 主要包括:SY/T 5323-2004《节流和压井系统》、API Spec 6A《井口装置和采油树设备规范》、NACE MR0175:2003《油田设备用抗硫化应力腐蚀开裂的金属材料》、SY/T 6962-2013《海洋钻井装置井控系统配置及安装要求》等。 (2) 管汇配置要求, 主要包括节流阀上游布阀型式、节流阀数量、节流阀下游闸阀工作压力、使用功能齐全。 (3) 节流管汇底撬, 底撬尺寸设定直接影响管汇整个外形尺寸大小。 (4) 阀门结构型式选用。组成节流压井管汇的平行闸板阀、节流阀和单流阀, 不同类型尺寸不同, 影响管汇整体结构布置。
整机结构目前多为立式平面结构和立式门字形结构两种。 (1) 立式平面结构指管汇整机流程在一平面内, 其结构见图1。
立式平面结构整机前后宽度较小, 与阀门高度尺寸相当, 但高度比较大。其优点是整机占用钻台面积小, 流程比较直观易懂, 顶部出口较高, 方便与液气分离器连接, 使用功能齐全。缺点主要包括:当管汇压力和通径规格较大时, 节流阀上游布阀型式采用双阀串联结构, 管汇整体高度比较高, 最高阀门距地面5米多, 需要加装两层操作平台, 人工上下操作及维修非常不便, 且安全性较差。压力表装置一般加装在顶部, 操作阀门时不易观察。整机纵向较高, 稳定性较差, 与钻台面安装时需特别加固。管汇整体平面尺寸较大, 一般需要分体运输, 现场再进行对装, 安装时比较繁琐。当管汇压力和通径规格较小时, 节流阀上游布阀型式可采用单阀单联结构, 这样管汇整体高度及整体尺寸都会大大减小, 适用立体平面结构。
(2) 立式门字形结构指管汇结构侧向整体呈门字形, 其结构见图2
立式门字形结构与立体平面结构相比整机高度较低, 前后宽度尺寸较大。其优点是流程布局合理, 阀门数量少, 使用功能齐全;整机高度大大降低, 高度在2.5米以内, 不需加装操作平台, 人工操作及维修比较方便, 避免了高空作业的风险。管汇底撬为框架结构, 整体稳定性好, 安装容易;管汇运输宽度小, 可整体运输, 方便快捷。缺点是整机前后宽度较大, 占用钻台空间较大, 流程直观较为复杂。
(1) 平行闸板阀。平行闸板阀分明杆式和暗杆式。明杆阀高度尺寸较大, 管汇宽度尺寸相应增大, 另外阀门维修困难。暗杆式闸板阀整体尺寸小, 维修方便, 还可实现在线维修。 (2) 节流阀。节流阀主要有筒式节流阀和孔板式节流阀。孔板式节流阀进出口端距大, 管汇横向和纵向尺寸相应增大。但孔板式节流阀可实现截止功能, 目前平台多采用。
(1) 对于海洋钻机钻台空间较大时, 管汇结构可采用立式门字形结构, 操作维修方便、安全性高。 (2) 对于海洋钻机钻台空间较小时, 管汇结构可采用立式平面结构, 占用空间小。对于钻台空间要求严格控制时, 可采用节流压井管汇部分组块替代立管管汇。 (3) 工作压力小于35MPa的节流压井管汇, 节流阀上游闸板阀可采用单阀单连, 管汇整体高度小, 整机应采用立式平面结构。 (4) 平行闸板阀建议采用暗杆闸板阀, 以适用海洋平台的复杂环境。 (5) 对节流阀要求具备截止功能时, 应选用孔板式节流阀。无截止要求时, 应采用筒式节流阀。
摘要：立式节流压井管汇作为海洋钻机的重要井控设备, 整机结构复杂, 外形尺寸大, 对平台布局影响很大。本文对当前管汇整机、阀门结构特点分析, 总结了各结构适用条件和环境, 方便用户选型和应用。
关键词：立式节流压井管汇,阀门,控制系统,结构分析
[1] 孙娟, 张永泽.海洋钻机模块井口压力管汇系统设计的分析[J].石油机械, 2004, 32 (增刊1) :29-31.
[2] 冯利杰, 薛苏玲, 陈钢等.DSJ300-1A海洋钻井平台节流压井管汇设计[J].石油机械, 2013, 41 (7) :54-56.
