用于自升式平臺的套管張緊器的負荷試驗方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于自升式平臺的套管張緊器的負荷試驗方法，該負荷試驗方法包括以下步驟：S1、將懸臂梁向左移動；S2、將兩個該底座分別向前側、后側移動；S3、將一工裝的頂部抵靠于卡環上，將工裝的底端和頂端分別連接駁船和頂驅；S4、將頂驅起吊，使得駁船的底面距離水面0.5m-1m，然后將兩個底座、伸縮筒和卡環均合體并鎖緊；S5、在駁船內加載水至安全工作載荷，緩慢下降頂驅；S6、啟動蓄能器，油缸的活塞桿伸出并達到最大行程；S7、關閉蓄能器，保持3min-5min，觀察油缸的壓力是否下降。本發明保證了較高的安全性，操作簡單，在狹小的套管張力平臺內利用工裝將試驗載荷安全快速的作用在套管張緊器上。
【專利說明】用于自升式平臺的套管張緊器的負荷試驗方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于自升式平臺的套管張緊器的負荷試驗方法。
【背景技術】
[0002]目前，在自升式平臺海洋石油鉆井的過程中，鉆管深入到海水中并插入海底進行鉆探。為了避免鉆管在受海浪及海流的作用下產生一個較大的沿豎直方向向上的沖力，在套管張緊器的頂部設置有一防噴器，從而使得鉆井載荷部分通過防噴器作用在套管張緊器上。同時，由于溫度波動及浪流的作用引起鉆管的橫向運動導致的鉆管在垂直于水面方向上的長度的變化，從而使得該鉆管對套管張緊器產生一向下的拉力，為了抵消該鉆管受到的應力，通過套管張緊器油缸的活塞桿伸縮運動來提供支撐力，很大程度上改善了鉆管的受力情況，提高了鉆管使用的安全性以及其使用壽命。因此，套管張緊器負荷試驗的成功完成是確保整個自升式平臺在海上作業安全的關鍵性因素。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中的傳統的套管張緊器的負荷試驗方法危險系數較高、操作復雜等缺陷，提供一種用于自升式平臺的套管張緊器的負荷試驗方法。
[0004]本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題:
[0005]一種用于自升式平臺的套管張緊器的負荷試驗方法，該套管張緊器包括兩個可拆卸式連接的底座、至少四個以上偶數個油缸、一伸縮筒和設置于該伸縮筒頂面上的卡環，各該底座滑設于一套管張力平臺上，該套管張力平臺可拆卸式連接于該自升式平臺的懸臂梁的側壁上，各該底座的底板上安裝有相同數量的該油缸，且各該油缸的活塞桿均與該伸縮筒相連接，該些油缸的進油口與蓄能器相連，該伸縮筒與該卡環同心設置，且伸縮筒與該卡環均為分半式結構，其特點在于，該負荷試驗方法包括以下步驟:
[0006]S1、將該自升式平臺的懸臂梁向左移動，使得懸臂梁的井心與主船體的尾端之間的距離為15mm-18mm，并將套管張力平臺降低至工作位置；
[0007]S2、將兩個底座拆開，同時將伸縮筒和卡環分別拆成均勻的兩部分，并將兩個該底座分別向前側、后側移動lm-4.57m ；
[0008]S3、將一工裝依次貫穿于該卡環、伸縮筒和套管張力平臺，同時，工裝的頂部抵靠于該卡環的上表面，將該工裝的底端和頂端通過鋼絲繩、卸扣分別連接一駁船和一頂驅；
[0009]S4、將該頂驅起吊，使得該駁船的底面距離水面0.5m_lm，然后將兩個底座、伸縮筒和卡環均合體并鎖緊；
[0010]S5、在該駁船內加載水至安全工作載荷，緩慢下降該頂驅，使得工裝完全壓在該套管張緊器的卡環上；
[0011]S6、啟動該蓄能器，油缸的活塞桿伸出并達到最大行程，保持3min-5min，記錄油缸的活塞桿行程與壓力；
[0012]S7、關閉該蓄能器，保持3min-5min，觀察油缸的壓力是否下降，記錄油缸壓力與行程;
[0013]S8、啟動該蓄能器，油缸的活塞桿縮回，頂驅起吊該工裝和駁船，將兩個底座、伸縮筒和卡環均打開，并將駁船下放至水面。
[0014]在本方案中，采用上述負荷試驗方法，保證了較高的安全性，操作簡單，在狹小的套管張力平臺內利用工裝將試驗載荷安全快速的作用在套管張緊器上，結構緊湊，不僅保證了工裝的強度，而且便于吊裝操作，節約了試驗成本。
[0015]較佳地，在步驟S1之前還包括以下步驟:
[0016]Sn、將該自升式平臺的樁腿插入海底內；
[0017]S12、提升該主船體，并加載水至該主船體的各壓載艙內。
[0018]在本方案中，采用上述步驟，能夠確保該負荷試驗方法的試驗環境與套管張緊器在正常工作時的環境一致，提高了該套管張緊器的負荷試驗的準確性和穩定性。
[0019]較佳地，在步驟S1中，將該自升式平臺的懸臂梁向左移動，使得懸臂梁的井心與主船體的尾端之間的距離為15mm。
[0020]在本方案中，采用上述方法步驟，不僅避免了在負荷試驗過程中駁船撞擊到自升式平臺的樁腿，同時，還降低了移動的勞動強度。
[0021]較佳地，在步驟S2中，將兩個該底座分別向前側、后側移動4.57m。
[0022]在本方案中，采用上述方法步驟，避免了工裝在吊運駁船過程中產生晃動碰撞套管張緊器而損壞套管張緊器，提高了負荷試驗的安全性。
[0023]較佳地，在步驟S3中，該工裝包括一連接板，該連接板的頂部的前表面和后表面均向外延伸有一第一圓柱形凸臺，該連接板的底部的前表面和后表面均向外延伸有一第二圓柱形凸臺，該些第一圓柱形凸臺通過一測力計固定于卸扣的開口部的兩側壁之間，且該測力計貫穿于該卸扣、第一圓柱形凸臺和連接板的頂部，該測力計與一壓力顯示器電連接，該頂驅通過鋼絲繩連接于該測力計上；
[0024]該些第二圓柱形凸臺通過一螺栓固定于另一卸扣的開口部的兩側壁之間，且該螺栓貫穿于該卸扣、第二圓柱形凸臺和連接板的底部，該駁船通過鋼絲繩連接于該卸扣上。
[0025]在本方案中，采用上述方法步驟，使得能夠在狹小的套管張力平臺內將試驗載荷安全快速的作用在套管張緊器上，提高了負荷試驗的可操作性和安全性。同時，在卸扣上連接有測力計，能夠方便準確的駁船上加載的負荷為安全工作載荷。
[0026]較佳地，在步驟S4中，將該頂驅起吊，使得該駁船的底面距離水面0.5m。
[0027]在本方案中，采用上述方法步驟，不僅避免了因駁船的底面距離水面過低導致波浪對駁船的底部產生推力，同時還避免了駁船的底面距離水面過高時鋼絲繩斷裂時出現的安全隱患。
[0028]較佳地，在步驟S6中，啟動該蓄能器，油缸的活塞桿伸出并達到最大行程，保持5min,記錄油缸的活塞桿行程與壓力。
[0029]在本方案中，采用上述方法步驟，能夠確保該油缸的活塞桿的行程與壓力值的穩定性，能夠更加準確的驗證套管張緊器在安全工作載荷272噸下，液壓油缸能夠伸出最大的行程，并能提供穩定的支撐力。
[0030]較佳地，在步驟S7中，關閉該蓄能器，保持5min，觀察油缸的壓力是否下降，記錄油缸壓力與行程。
[0031]在本方案中，采用上述方法步驟，能夠更加準確的驗證套管張緊器在安全工作載荷272噸下，當關閉蓄能器時油缸的活塞桿不會發生移動，并能保持持續的張緊力。
[0032]較佳地，步驟S8之后包括以下步驟:
[0033]S81、拆除頂驅、工裝、鋼絲繩、卸扣和駁船，將駁船移走；
[0034]S82、將套管張力平臺復位，懸臂梁復位。
[0035]在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實例。
[0036]本發明的積極進步效果在于:
[0037]本發明保證了較高的安全性，操作簡單，在狹小的套管張力平臺內利用工裝將試驗載荷安全快速的作用在套管張緊器上，結構緊湊，不僅保證了工裝的強度，而且便于吊裝操作，節約了試驗成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]圖1為套管張緊器的結構示意圖。
[0039]圖2為本發明較佳實施例的套管張緊器的負荷試驗方法的試驗狀態結構示意圖。
[0040]圖3為圖2中A部分的放大結構示意圖。
[0041]附圖標記說明:
[0042]套管張緊器:1底座:11油缸:12
[0043]伸縮筒:13卡環:14附加油缸:15
[0044]套管張力平臺:2
[0045]滑動板:3
[0046]懸臂梁:4
[0047]工裝:5連接板:51 第一圓柱形凸臺:52
[0048]第二圓柱形凸臺:53測力計:54 卸扣:55
[0049]螺栓:56鋼絲繩:57 定位板:58
[0050]駁船:6
[0051]頂驅:7
【具體實施方式】
[0052]下面舉個較佳實施例，并結合附圖來更清楚完整地說明本發明。
[0053]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0054]請根據圖1予以理解，該套管張緊器I包括兩個可拆卸式連接的底座11、至少四個以上偶數個油缸12、一伸縮筒13和設置于伸縮筒13頂面上的卡環14。其中，各底座11固定在一滑動板3上，滑動板3滑設于一套管張力平臺2上，該套管張力平臺2通過四個銷軸可拆卸式連接于自升式平臺的懸臂梁4的側壁上。且懸臂梁為一長方體結構。
[0055]同時，各底座11上底板上安裝有相同數量的油缸12，且各油缸12的活塞桿均與伸縮筒13相連接，該些油缸12的進油口與蓄能器相連，該伸縮筒13與卡環14同心設置，且伸縮筒13與該卡環14均為分半式結構。
[0056]在實際的使用過程中，鉆井平臺在工作中鉆頭的外壁上套設有一套管(圖中未示出)，且套管與鉆頭之間形成有一空腔。為了避免套管在橫向方向上晃動，在各底座11上還設有若干附加油缸15，該些附加油缸15沿套管的圓周方向均勻間隔設置，且用于抵靠住該套管的外壁。
[0057]其中，套管張緊器I在工作時，套管通過伸縮筒13中心的通孔，其上部與卡環14固定連接，蓄能器通過液壓管線與油缸12下端無桿腔相通，然后增加蓄能器的壓力使油缸12的活塞桿伸出并達到套管設定的張力。當海浪或海流作用于套管，迫使套管彎曲變形，其縱向長度縮短，此時油缸12的活塞桿縮回，可補償隔水套管縱向距離的變化，同時可持續提供套管設定的頂部張力，改善了套管的受力狀況，提高了其使用壽命。深水作業時，套管張緊器I提供套管一向上的272噸的豎直方向張緊力。
[0058]為此，為了驗證在套管張緊器I施加安全工作載荷272噸時，油缸12能夠伸出600mm行程，并能提供穩定的支撐力，當關閉蓄能器時油缸12不會發生移動，本發明提供了一種用于自升式平臺的套管張緊器I的負荷試驗方法。
[0059]請根據圖2予以理解，該負荷試驗方法包括以下步驟。
[0060]步驟100，將該自升式平臺的樁腿插入海底內，提升該主船體，并加載水至該主船體的各壓載艙內。
[0061]在該步驟中，這樣能夠確保該負荷試驗方法的試驗環境與套管張緊器I在正常工作時的環境一致，提高了該套管張緊器I的負荷試驗的準確性和穩定性。
[0062]步驟101，將該自升式平臺的懸臂梁4向左移動，使得懸臂梁4的井心與主船體的尾端之間的距離為15mm-18mm，并將套管張力平臺2降低至工作位置。其中，懸臂梁4的井心與套管張緊器I的中心對齊，且套管張緊器I的中心始終與鉆臺中心對齊。
[0063]在該步驟中，將該自升式平臺的懸臂梁4向左移動，使得懸臂梁4的井心與主船體的尾端之間的距離優選為15mm。這樣不僅避免了在負荷試驗過程中駁船6撞擊到自升式平臺的樁腿，同時，還降低了移動的勞動強度。
[0064]步驟102，將兩個底座11拆開，同時將伸縮筒13和卡環14分別拆成均勻的兩部分，并將兩個該底座11分別向前側、后側移動lm-4.57m。這樣能夠使得套管張緊器I的中心始終與鉆臺中心對齊。
[0065]在該步驟中，將兩個該底座11分別向前側、后側優選移動4.57m。這樣避免了工裝5在吊運駁船6過程中產生晃動碰撞套管張緊器I而損壞套管張緊器1，提高了負荷試驗的安全性。
[0066]步驟103，將一工裝5依次貫穿于該卡環14、伸縮筒13和套管張力平臺2，同時，工裝5的頂部抵靠于卡環14的上表面，將工裝5的底端和頂端通過鋼絲繩57、卸扣55分別連接一駁船6和一頂驅7。在本實施例中，工裝5的頂部設有一定位板58，該定位板58的底面抵靠在卡環14的上表面。
[0067]請根據圖2-3予以理解，該工裝5包括一連接板51，連接板51的頂部的前表面和后表面均向外延伸有一第一圓柱形凸臺52,該連接板51的底部的前表面和后表面均向外延伸有一第二圓柱形凸臺53。
[0068]其中，該些第一圓柱形凸臺52通過一測力計54固定于卸扣55的開口部的兩側壁之間，且測力計54貫穿于該卸扣55、第一圓柱形凸臺52和連接板51的頂部。該測力計54與一壓力顯示器電連接，該頂驅7通過鋼絲繩57連接于該測力計54上。
[0069]同時，該些第二圓柱形凸臺53通過一螺栓56固定于另一卸扣55的開口部的兩側壁之間，且螺栓56貫穿于該卸扣55、第二圓柱形凸臺53和連接板51的底部，駁船6通過鋼絲繩57連接于卸扣55上。
[0070]在本實施例中，采用上述方法步驟，使得能夠在狹小的套管張力平臺2內將試驗載荷安全快速的作用在套管張緊器I上，提高了負荷試驗的可操作性和安全性。同時，在卸扣55上連接有測力計54，能夠方便準確的駁船6上加載的負荷為安全工作載荷。
[0071]步驟104，將頂驅7起吊，使得該駁船6的底面距離水面0.5m_lm，然后將兩個底座
11、伸縮筒13和卡環14均合體并鎖緊。
[0072]在步驟S4中，將頂驅7起吊，使得該駁船6的底面距離水面0.5m。這樣不僅避免了因駁船6的底面距離水面過低導致波浪對駁船6的底部產生推力，同時還避免了駁船6的底面距離水面過高時鋼絲繩57斷裂時出現的安全隱患。
[0073]步驟105，在該駁船6內加載水至安全工作載荷，緩慢下降該頂驅7，使得工裝5完全壓在該套管張緊器I的卡環14上。
[0074]步驟106，啟動該蓄能器，油缸12的活塞桿伸出并達到最大行程，保持3min-5min，記錄油缸12的活塞桿行程與壓力。在實際的使用過程中，自升式平臺還包括一控制裝置，控制裝置包括一控制器和一控制面板。該控制器與蓄能器、油缸電連接且用于控制蓄能器、油缸的運行狀態，該控制面板與該控制器電連接用于發出命令信號以及顯示蓄能器、油缸的壓力和行程。
[0075]其中，蓄能器為相對位置的一對油缸12提供壓力保證載荷的持續與平衡。在此，啟動該蓄能器后，操作控制盤，使油缸12的活塞桿向上伸出600mm行程，保持3min_5min，觀察油缸12的壓力讀數變化，讀數不發生變化且油缸12行程不會下降就證明了套管張緊器I能提供穩定的支撐力。
[0076]在該步驟中，啟動蓄能器，油缸12的活塞桿伸出并達到最大行程，保持5min，記錄油缸12的活塞桿行程與壓力。這樣能夠確保該油缸12的活塞桿的行程與壓力值的穩定性，能夠更加準確的驗證套管張緊器I在安全工作載荷272噸下，液壓油缸12能夠伸出最大的行程，并能提供穩定的支撐力。
[0077]步驟107,關閉蓄能器,保持3min-5min,觀察油缸12的壓力是否下降,記錄油缸12壓力與行程。
[0078]在該步驟中，關閉該蓄能器，保持5min，觀察油缸12的壓力是否下降，記錄油缸12壓力與行程。這樣能夠更加準確的驗證套管張緊器I在安全工作載荷272噸下，當關閉蓄能器時油缸12的活塞桿不會發生移動，并能保持持續的張緊力。
[0079]步驟108，啟動該蓄能器，油缸12的活塞桿縮回，頂驅7起吊該工裝5和駁船6，將兩個底座11、伸縮筒13和卡環14均打開，并將駁船6下放至水面。
[0080]步驟109，拆除頂驅7、工裝5、鋼絲繩57、卸扣55和駁船6，將駁船6移走。
[0081]步驟110，將套管張力平臺2復位，懸臂梁4復位。
[0082]綜上所述，本發明保證了較高的安全性，操作簡單，在狹小的套管張力平臺內利用工裝將試驗載荷安全快速的作用在套管張緊器上，結構緊湊，不僅保證了工裝的強度，而且便于吊裝操作，節約了試驗成本。
[0083]雖然以上描述了本發明的【具體實施方式】，但是本領域的技術人員應當理解，這僅是舉例說明，本發明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種用于自升式平臺的套管張緊器的負荷試驗方法，該套管張緊器包括兩個可拆卸式連接的底座、至少四個以上偶數個油缸、一伸縮筒和設置于該伸縮筒頂面上的卡環，各該底座滑設于一套管張力平臺上，該套管張力平臺可拆卸式連接于該自升式平臺的懸臂梁的側壁上，各該底座的底板上安裝有相同數量的該油缸，且各該油缸的活塞桿均與該伸縮筒相連接，該些油缸的進油口與蓄能器相連，該伸縮筒與該卡環同心設置，且伸縮筒與該卡環均為分半式結構，其特征在于，該負荷試驗方法包括以下步驟: 51、將該自升式平臺的懸臂梁向左移動，使得懸臂梁的井心與主船體的尾端之間的距離為15mm-18mm,并將套管張力平臺降低至工作位置； 52、將兩個底座拆開，同時將伸縮筒和卡環分別拆成均勻的兩部分，并將兩個該底座分別向前側、后側移動lm-4.57m ； 53、將一工裝依次貫穿于該卡環、伸縮筒和套管張力平臺，同時，工裝的頂部抵靠于該卡環的上表面，將該工裝的底端和頂端通過鋼絲繩、卸扣分別連接一駁船和一頂驅； 54、將該頂驅起吊，使得該駁船的底面距離水面0.5m-lm，然后將兩個底座、伸縮筒和卡環均合體并鎖緊； 55、在該駁船內加載水至安全工作載荷，緩慢下降該頂驅，使得工裝完全壓在該套管張緊器的卡環上； 56、啟動該畜能器，油缸的活塞桿伸出并達到最大彳丁程，保持3min-5min，記錄油缸的活塞桿行程與壓力； 57、關閉該蓄能器，保持3min-5min，觀察油缸的壓力是否下降，記錄油缸壓力與行程； 58、啟動該蓄能器，油缸的活塞桿縮回，頂驅起吊該工裝和駁船，將兩個底座、伸縮筒和卡環均打開，并將駁船下放至水面。
2.如權利要求1所述的負荷試驗方法，其特征在于，在步驟S1之前還包括以下步驟: Sn、將該自升式平臺的樁腿插入海底內； S12、提升該主船體,并加載水至該主船體的各壓載艙內。
3.如權利要求1所述的負荷試驗方法，其特征在于，在步驟S1中，將該自升式平臺的懸臂梁向左移動，使得懸臂梁的井心與主船體的尾端之間的距離為15mm。
4.如權利要求1所述的負荷試驗方法，其特征在于，在步驟S2中，將兩個該底座分別向前側、后側移動4.57m。
5.如權利要求1所述的負荷試驗方法，其特征在于，在步驟S3中，該工裝包括一連接板，該連接板的頂部的前表面和后表面均向外延伸有一第一圓柱形凸臺，該連接板的底部的前表面和后表面均向外延伸有一第二圓柱形凸臺，該些第一圓柱形凸臺通過一測力計固定于卸扣的開口部的兩側壁之間，且該測力計貫穿于該卸扣、第一圓柱形凸臺和連接板的頂部，該測力計與一壓力顯示器電連接，該頂驅通過鋼絲繩連接于該測力計上； 該些第二圓柱形凸臺通過一螺栓固定于另一卸扣的開口部的兩側壁之間，且該螺栓貫穿于該卸扣、第二圓柱形凸臺和連接板的底部，該駁船通過鋼絲繩連接于該卸扣上。
6.如權利要求1所述的負荷試驗方法，其特征在于，在步驟S4中，將該頂驅起吊，使得該駁船的底面距離水面0.5m。
7.如權利要求1所述的負荷試驗方法，其特征在于，在步驟S6中，啟動該蓄能器，油缸的活塞桿伸出并達到最大行程，保持5min，記錄油缸的活塞桿行程與壓力。
8.如權利要求1所述的負荷試驗方法，其特征在于，在步驟S7中，關閉該蓄能器，保持5min，觀察油缸的壓力是否下降，記錄油缸壓力與行程。
9.如權利要求1-8中任意一項所述的負荷試驗方法，其特征在于，步驟S8之后包括以下步驟: S81、拆除頂驅、工裝、鋼絲繩、卸扣和駁船，將駁船移走； S82、將套管張力平臺復位，懸臂梁復位。
【文檔編號】G01M13/00GK104198179SQ201410487315
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】王超, 莫建, 曾驥, 王鈺涵 申請人:上海外高橋造船有限公司, 上海外高橋造船海洋工程有限公司
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