典型的TTR系统应包含如下配置:
①带回接连接器的锥形应力节点。
②标准立管段。
③飞溅区节点。
④张力节点。
⑤采油树和油管头。
⑥采油树跨接软管和脐带缆。
⑦修井操作的防喷器短节。
⑧防喷器。
⑨伸缩节。
⑩喇叭口短节。
图3-3和图3-4是典型的生产TTR和钻井TTR布置示意图。
1)立管连接器
立管连接器用于连接两个管段。立管连接器有多种型式(图3-5),其中常用的是焊接连接器和机械连接器,特别是机械连接器因为安装方便等因素,在工程中得到广泛应用。
制造厂家通常直接将机械连接器称为连接器,包括用于高疲劳场合的焊接螺纹连接器和用于中等疲劳场合的螺纹耦合连接器两种,如图3-6和图3-7所示。
图3-3 典型的生产TTR布置示意图
图3-4 典型的钻井TTR布置示意图
图3-5 立管连接器型式分类
图3-6 焊接螺纹连接器示意图
图3-7 螺纹耦合连接器示意图
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图3-8 法兰连接器实物图
除了焊接螺纹连接器和螺纹耦合连接器外,还有法兰连接器。钻井立管使用法兰连接器更普遍,很少使用焊接螺纹连接器连接。典型的钻井立管的法兰连接器如图3-8所示。
2)张紧器
张紧器和浮力罐都可以为TTR提供张力,但浮力罐由于体积较大,不太适合用于TLP上的TTR,多用于SPAR上的TTR。张紧器可用于为TLP和SPAR上的TTR提供张力。
张紧器根据驱动方式不同分为液压式张紧器和弹簧式张紧器,其中液压式张紧器根据对TTR作用方式的不同分为Push-up和Pull-up两种方式。图3-9是典型的Push-up张紧器,图3-10是典型的Pull-up张紧器,图3-11是弹簧式张紧器。
图3-9 Push-up张紧器示意图
图3-10 Pull-up张紧器示意图
3)单层套管与双层套管
TTR选择单层套管还是双层套管取决于立管泄漏风险评估结果。双层套管失效概率远低于单层套管,从理论上讲,如果单层套管失效概率为0.1%,那么双层套管失效概率仅为0.000 1%。
早期的浮式生产平台多用于浅水和地层压力较低的油气田开发,单层套管立管可以提供良好的控制屏障。在深水中,地层压力普遍较高,大多数TLP和SPAR使用双层套管立管。部分深水项目考虑经济性,采用单层套管立管来取代昂贵的双层套管立管。尽管如此,双层套管立管仍然是高风险油藏如高温高压油藏开发的首选。
图3-11 弹簧式张紧器实物图
4)应力节点和张力节点
应力节点是立管底部的特殊部分,通常为锻造的锥形结构,与底部回接连接器、立管标准管段相连。
张力节点是立管系统的顶部节点,它与立管张紧系统、立管标准管段连接。受张力环和辊轮的限制,张力节点比其他节点承受更大的弯曲荷载。张力节点区域将提供足够的长度,以允许立管布置公差和立管冲程,同时需考虑采油树上下间隙。
5)立管部件材料
(1)立管部件材料选择因素
①强度要求。
②焊接要求。
③锻造要求。
④材料相容性。不同的部分可以选择不同的材料,但是这些材料应该是相互兼容的,以避免焊接和腐蚀立管问题。
(2)常用的TTR钢材
①API 5L系列管材,如X65等,通常用于生产TTR。
②API 5CT系列管材,如N80、T95、P110、Q125等高强钢,通常用于钻井TTR。
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