钻井系统是海洋平台关键的系统之一,包括起升系统设备、旋转系统设备、循环系统设备,以及深水钻井防喷器组等。
起升系统设备包括双联井架和钻井绞车等。需要特别介绍的是两种系统——顶部驱动系统和升沉补偿系统。
>图34 钻井系统的主要组成
顶部驱动系统
顶部驱动系统简称“顶驱”,是安装在井架内部,悬挂在游车下(有的直接位于大钩之下),为钻柱提供转动力矩以实现钻进的钻井系统。该技术由美国公司于20世纪80年代发明,是旋转钻井设备百年来的一次革命性的技术进步,被称为近代钻井装备的三大技术成果之一(另外两个是交直流变频电驱系统和井下钻头增压系统),目前该技术已在海上钻井中普遍应用。
>图35 顶部驱动系统
常规的转盘钻井是由转盘驱动方钻杆带动钻柱使钻头旋转,而顶驱可以直接从井架空间上部驱动钻柱旋转,并沿井架内专用导轨向下送进,从而完成和参与完成旋转钻进、倒划眼、循环钻井液、接单根或接立根、起下钻和下套管的中途上卸扣等。顶驱替代转盘和方钻杆后,能减少接单根次数,提高钻井效率,安全性更好(可节省钻井时间20%~30%,并可预防卡钻事故),操作也更省力,特别适合于各种高难度的钻井作业。(www.xing528.com)
升沉补偿系统
钻井平台或钻井船在海上钻井时,船体会随着水波起起伏伏,这种升沉运动也会带动井下钻具上上下下,造成钻头对井底的压力不能控制,从而影响钻进效率;并且钻具像打桩机一样周期性地撞击井底,会使钻杆不断弯曲,导致疲劳断裂。升沉补偿系统的出现就是为了解决这个问题。
升沉补偿系统包括两大类,分别是钻柱补偿系统和隔水管补偿系统。前者位于大钩和天车上,用于保持钻柱悬挂在起升装置部分的恒张力,主要结构包括主油缸、蓄能器、气体平衡罐,以及相应的阀和管路等。后者主要由张紧器组成,位于钻井甲板之下。升沉补偿系统不但可以调节钻压,而且可以自动送钻,还可使钻头、套管、防喷器等“软着陆”。
钻井绞车是半潜式钻井平台钻机设备中的关键设备,其主要功能是起下钻具、套管、隔水管、水下器具及悬持全部钻具和钻头等。钻井绞车的起升能力是钻井平台的重要标志性参数,也是其他相关钻井设备配置的参照依据。
>图36 升沉补偿系统
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