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用于自升式平台的套管张紧器的负荷试验方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于自升式平台的套管张紧器的负荷试验方法，该负荷试验方法包括以下步骤：S1、将悬臂梁向左移动；S2、将两个该底座分别向前侧、后侧移动；S3、将一工装的顶部抵靠于卡环上，将工装的底端和顶端分别连接驳船和顶驱；S4、将顶驱起吊，使得驳船的底面距离水面0.5m-1m，然后将两个底座、伸缩筒和卡环均合体并锁紧；S5、在驳船内加载水至安全工作载荷，缓慢下降顶驱；S6、启动蓄能器，油缸的活塞杆伸出并达到最大行程；S7、关闭蓄能器，保持3min-5min，观察油缸的压力是否下降。本发明保证了较高的安全性，操作简单，在狭小的套管张力平台内利用工装将试验载荷安全快速的作用在套管张紧器上。
【专利说明】用于自升式平台的套管张紧器的负荷试验方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于自升式平台的套管张紧器的负荷试验方法。

【背景技术】
[0002]目前，在自升式平台海洋石油钻井的过程中，钻管深入到海水中并插入海底进行钻探。为了避免钻管在受海浪及海流的作用下产生一个较大的沿竖直方向向上的冲力，在套管张紧器的顶部设置有一防喷器，从而使得钻井载荷部分通过防喷器作用在套管张紧器上。同时，由于温度波动及浪流的作用引起钻管的横向运动导致的钻管在垂直于水面方向上的长度的变化，从而使得该钻管对套管张紧器产生一向下的拉力，为了抵消该钻管受到的应力，通过套管张紧器油缸的活塞杆伸缩运动来提供支撑力，很大程度上改善了钻管的受力情况，提高了钻管使用的安全性以及其使用寿命。因此，套管张紧器负荷试验的成功完成是确保整个自升式平台在海上作业安全的关键性因素。


【发明内容】

[0003]本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的传统的套管张紧器的负荷试验方法危险系数较高、操作复杂等缺陷，提供一种用于自升式平台的套管张紧器的负荷试验方法。
[0004]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题:
[0005]一种用于自升式平台的套管张紧器的负荷试验方法，该套管张紧器包括两个可拆卸式连接的底座、至少四个以上偶数个油缸、一伸缩筒和设置于该伸缩筒顶面上的卡环，各该底座滑设于一套管张力平台上，该套管张力平台可拆卸式连接于该自升式平台的悬臂梁的侧壁上，各该底座的底板上安装有相同数量的该油缸，且各该油缸的活塞杆均与该伸缩筒相连接，该些油缸的进油口与蓄能器相连，该伸缩筒与该卡环同心设置，且伸缩筒与该卡环均为分半式结构，其特点在于，该负荷试验方法包括以下步骤:
[0006]S1、将该自升式平台的悬臂梁向左移动，使得悬臂梁的井心与主船体的尾端之间的距离为15mm-18mm，并将套管张力平台降低至工作位置；
[0007]S2、将两个底座拆开，同时将伸缩筒和卡环分别拆成均匀的两部分，并将两个该底座分别向前侧、后侧移动lm-4.57m ；
[0008]S3、将一工装依次贯穿于该卡环、伸缩筒和套管张力平台，同时，工装的顶部抵靠于该卡环的上表面，将该工装的底端和顶端通过钢丝绳、卸扣分别连接一驳船和一顶驱；
[0009]S4、将该顶驱起吊，使得该驳船的底面距离水面0.5m_lm，然后将两个底座、伸缩筒和卡环均合体并锁紧；
[0010]S5、在该驳船内加载水至安全工作载荷，缓慢下降该顶驱，使得工装完全压在该套管张紧器的卡环上；
[0011]S6、启动该蓄能器，油缸的活塞杆伸出并达到最大行程，保持3min-5min，记录油缸的活塞杆行程与压力；
[0012]S7、关闭该蓄能器，保持3min-5min，观察油缸的压力是否下降，记录油缸压力与行程;
[0013]S8、启动该蓄能器，油缸的活塞杆缩回，顶驱起吊该工装和驳船，将两个底座、伸缩筒和卡环均打开，并将驳船下放至水面。
[0014]在本方案中，采用上述负荷试验方法，保证了较高的安全性，操作简单，在狭小的套管张力平台内利用工装将试验载荷安全快速的作用在套管张紧器上，结构紧凑，不仅保证了工装的强度，而且便于吊装操作，节约了试验成本。
[0015]较佳地，在步骤S1之前还包括以下步骤:
[0016]Sn、将该自升式平台的桩腿插入海底内；
[0017]S12、提升该主船体，并加载水至该主船体的各压载舱内。
[0018]在本方案中，采用上述步骤，能够确保该负荷试验方法的试验环境与套管张紧器在正常工作时的环境一致，提高了该套管张紧器的负荷试验的准确性和稳定性。
[0019]较佳地，在步骤S1中，将该自升式平台的悬臂梁向左移动，使得悬臂梁的井心与主船体的尾端之间的距离为15mm。
[0020]在本方案中，采用上述方法步骤，不仅避免了在负荷试验过程中驳船撞击到自升式平台的桩腿，同时，还降低了移动的劳动强度。
[0021]较佳地，在步骤S2中，将两个该底座分别向前侧、后侧移动4.57m。
[0022]在本方案中，采用上述方法步骤，避免了工装在吊运驳船过程中产生晃动碰撞套管张紧器而损坏套管张紧器，提高了负荷试验的安全性。
[0023]较佳地，在步骤S3中，该工装包括一连接板，该连接板的顶部的前表面和后表面均向外延伸有一第一圆柱形凸台，该连接板的底部的前表面和后表面均向外延伸有一第二圆柱形凸台，该些第一圆柱形凸台通过一测力计固定于卸扣的开口部的两侧壁之间，且该测力计贯穿于该卸扣、第一圆柱形凸台和连接板的顶部，该测力计与一压力显示器电连接，该顶驱通过钢丝绳连接于该测力计上；
[0024]该些第二圆柱形凸台通过一螺栓固定于另一卸扣的开口部的两侧壁之间，且该螺栓贯穿于该卸扣、第二圆柱形凸台和连接板的底部，该驳船通过钢丝绳连接于该卸扣上。
[0025]在本方案中，采用上述方法步骤，使得能够在狭小的套管张力平台内将试验载荷安全快速的作用在套管张紧器上，提高了负荷试验的可操作性和安全性。同时，在卸扣上连接有测力计，能够方便准确的驳船上加载的负荷为安全工作载荷。
[0026]较佳地，在步骤S4中，将该顶驱起吊，使得该驳船的底面距离水面0.5m。
[0027]在本方案中，采用上述方法步骤，不仅避免了因驳船的底面距离水面过低导致波浪对驳船的底部产生推力，同时还避免了驳船的底面距离水面过高时钢丝绳断裂时出现的安全隐患。
[0028]较佳地，在步骤S6中，启动该蓄能器，油缸的活塞杆伸出并达到最大行程，保持5min,记录油缸的活塞杆行程与压力。
[0029]在本方案中，采用上述方法步骤，能够确保该油缸的活塞杆的行程与压力值的稳定性，能够更加准确的验证套管张紧器在安全工作载荷272吨下，液压油缸能够伸出最大的行程，并能提供稳定的支撑力。
[0030]较佳地，在步骤S7中，关闭该蓄能器，保持5min，观察油缸的压力是否下降，记录油缸压力与行程。
[0031]在本方案中，采用上述方法步骤，能够更加准确的验证套管张紧器在安全工作载荷272吨下，当关闭蓄能器时油缸的活塞杆不会发生移动，并能保持持续的张紧力。
[0032]较佳地，步骤S8之后包括以下步骤:
[0033]S81、拆除顶驱、工装、钢丝绳、卸扣和驳船，将驳船移走；
[0034]S82、将套管张力平台复位，悬臂梁复位。
[0035]在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
[0036]本发明的积极进步效果在于:
[0037]本发明保证了较高的安全性，操作简单，在狭小的套管张力平台内利用工装将试验载荷安全快速的作用在套管张紧器上，结构紧凑，不仅保证了工装的强度，而且便于吊装操作，节约了试验成本。

【专利附图】

【附图说明】
[0038]图1为套管张紧器的结构示意图。
[0039]图2为本发明较佳实施例的套管张紧器的负荷试验方法的试验状态结构示意图。
[0040]图3为图2中A部分的放大结构示意图。
[0041]附图标记说明:
[0042]套管张紧器:1底座:11油缸:12
[0043]伸缩筒:13卡环:14附加油缸:15
[0044]套管张力平台:2
[0045]滑动板:3
[0046]悬臂梁:4
[0047]工装:5连接板:51 第一圆柱形凸台:52
[0048]第二圆柱形凸台:53测力计:54 卸扣:55
[0049]螺栓:56钢丝绳:57 定位板:58
[0050]驳船:6
[0051]顶驱:7

【具体实施方式】
[0052]下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
[0053]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0054]请根据图1予以理解，该套管张紧器I包括两个可拆卸式连接的底座11、至少四个以上偶数个油缸12、一伸缩筒13和设置于伸缩筒13顶面上的卡环14。其中，各底座11固定在一滑动板3上，滑动板3滑设于一套管张力平台2上，该套管张力平台2通过四个销轴可拆卸式连接于自升式平台的悬臂梁4的侧壁上。且悬臂梁为一长方体结构。
[0055]同时，各底座11上底板上安装有相同数量的油缸12，且各油缸12的活塞杆均与伸缩筒13相连接，该些油缸12的进油口与蓄能器相连，该伸缩筒13与卡环14同心设置，且伸缩筒13与该卡环14均为分半式结构。
[0056]在实际的使用过程中，钻井平台在工作中钻头的外壁上套设有一套管(图中未示出)，且套管与钻头之间形成有一空腔。为了避免套管在横向方向上晃动，在各底座11上还设有若干附加油缸15，该些附加油缸15沿套管的圆周方向均匀间隔设置，且用于抵靠住该套管的外壁。
[0057]其中，套管张紧器I在工作时，套管通过伸缩筒13中心的通孔，其上部与卡环14固定连接，蓄能器通过液压管线与油缸12下端无杆腔相通，然后增加蓄能器的压力使油缸12的活塞杆伸出并达到套管设定的张力。当海浪或海流作用于套管，迫使套管弯曲变形，其纵向长度缩短，此时油缸12的活塞杆缩回，可补偿隔水套管纵向距离的变化，同时可持续提供套管设定的顶部张力，改善了套管的受力状况，提高了其使用寿命。深水作业时，套管张紧器I提供套管一向上的272吨的竖直方向张紧力。
[0058]为此，为了验证在套管张紧器I施加安全工作载荷272吨时，油缸12能够伸出600mm行程，并能提供稳定的支撑力，当关闭蓄能器时油缸12不会发生移动，本发明提供了一种用于自升式平台的套管张紧器I的负荷试验方法。
[0059]请根据图2予以理解，该负荷试验方法包括以下步骤。
[0060]步骤100，将该自升式平台的桩腿插入海底内，提升该主船体，并加载水至该主船体的各压载舱内。
[0061]在该步骤中，这样能够确保该负荷试验方法的试验环境与套管张紧器I在正常工作时的环境一致，提高了该套管张紧器I的负荷试验的准确性和稳定性。
[0062]步骤101，将该自升式平台的悬臂梁4向左移动，使得悬臂梁4的井心与主船体的尾端之间的距离为15mm-18mm，并将套管张力平台2降低至工作位置。其中，悬臂梁4的井心与套管张紧器I的中心对齐，且套管张紧器I的中心始终与钻台中心对齐。
[0063]在该步骤中，将该自升式平台的悬臂梁4向左移动，使得悬臂梁4的井心与主船体的尾端之间的距离优选为15mm。这样不仅避免了在负荷试验过程中驳船6撞击到自升式平台的桩腿，同时，还降低了移动的劳动强度。
[0064]步骤102，将两个底座11拆开，同时将伸缩筒13和卡环14分别拆成均匀的两部分，并将两个该底座11分别向前侧、后侧移动lm-4.57m。这样能够使得套管张紧器I的中心始终与钻台中心对齐。
[0065]在该步骤中，将两个该底座11分别向前侧、后侧优选移动4.57m。这样避免了工装5在吊运驳船6过程中产生晃动碰撞套管张紧器I而损坏套管张紧器1，提高了负荷试验的安全性。
[0066]步骤103，将一工装5依次贯穿于该卡环14、伸缩筒13和套管张力平台2，同时，工装5的顶部抵靠于卡环14的上表面，将工装5的底端和顶端通过钢丝绳57、卸扣55分别连接一驳船6和一顶驱7。在本实施例中，工装5的顶部设有一定位板58，该定位板58的底面抵靠在卡环14的上表面。
[0067]请根据图2-3予以理解，该工装5包括一连接板51，连接板51的顶部的前表面和后表面均向外延伸有一第一圆柱形凸台52,该连接板51的底部的前表面和后表面均向外延伸有一第二圆柱形凸台53。
[0068]其中，该些第一圆柱形凸台52通过一测力计54固定于卸扣55的开口部的两侧壁之间，且测力计54贯穿于该卸扣55、第一圆柱形凸台52和连接板51的顶部。该测力计54与一压力显示器电连接，该顶驱7通过钢丝绳57连接于该测力计54上。
[0069]同时，该些第二圆柱形凸台53通过一螺栓56固定于另一卸扣55的开口部的两侧壁之间，且螺栓56贯穿于该卸扣55、第二圆柱形凸台53和连接板51的底部，驳船6通过钢丝绳57连接于卸扣55上。
[0070]在本实施例中，采用上述方法步骤，使得能够在狭小的套管张力平台2内将试验载荷安全快速的作用在套管张紧器I上，提高了负荷试验的可操作性和安全性。同时，在卸扣55上连接有测力计54，能够方便准确的驳船6上加载的负荷为安全工作载荷。
[0071]步骤104，将顶驱7起吊，使得该驳船6的底面距离水面0.5m_lm，然后将两个底座
11、伸缩筒13和卡环14均合体并锁紧。
[0072]在步骤S4中，将顶驱7起吊，使得该驳船6的底面距离水面0.5m。这样不仅避免了因驳船6的底面距离水面过低导致波浪对驳船6的底部产生推力，同时还避免了驳船6的底面距离水面过高时钢丝绳57断裂时出现的安全隐患。
[0073]步骤105，在该驳船6内加载水至安全工作载荷，缓慢下降该顶驱7，使得工装5完全压在该套管张紧器I的卡环14上。
[0074]步骤106，启动该蓄能器，油缸12的活塞杆伸出并达到最大行程，保持3min-5min，记录油缸12的活塞杆行程与压力。在实际的使用过程中，自升式平台还包括一控制装置，控制装置包括一控制器和一控制面板。该控制器与蓄能器、油缸电连接且用于控制蓄能器、油缸的运行状态，该控制面板与该控制器电连接用于发出命令信号以及显示蓄能器、油缸的压力和行程。
[0075]其中，蓄能器为相对位置的一对油缸12提供压力保证载荷的持续与平衡。在此，启动该蓄能器后，操作控制盘，使油缸12的活塞杆向上伸出600mm行程，保持3min_5min，观察油缸12的压力读数变化，读数不发生变化且油缸12行程不会下降就证明了套管张紧器I能提供稳定的支撑力。
[0076]在该步骤中，启动蓄能器，油缸12的活塞杆伸出并达到最大行程，保持5min，记录油缸12的活塞杆行程与压力。这样能够确保该油缸12的活塞杆的行程与压力值的稳定性，能够更加准确的验证套管张紧器I在安全工作载荷272吨下，液压油缸12能够伸出最大的行程，并能提供稳定的支撑力。
[0077]步骤107,关闭蓄能器,保持3min-5min,观察油缸12的压力是否下降,记录油缸12压力与行程。
[0078]在该步骤中，关闭该蓄能器，保持5min，观察油缸12的压力是否下降，记录油缸12压力与行程。这样能够更加准确的验证套管张紧器I在安全工作载荷272吨下，当关闭蓄能器时油缸12的活塞杆不会发生移动，并能保持持续的张紧力。
[0079]步骤108，启动该蓄能器，油缸12的活塞杆缩回，顶驱7起吊该工装5和驳船6，将两个底座11、伸缩筒13和卡环14均打开，并将驳船6下放至水面。
[0080]步骤109，拆除顶驱7、工装5、钢丝绳57、卸扣55和驳船6，将驳船6移走。
[0081]步骤110，将套管张力平台2复位，悬臂梁4复位。
[0082]综上所述，本发明保证了较高的安全性，操作简单，在狭小的套管张力平台内利用工装将试验载荷安全快速的作用在套管张紧器上，结构紧凑，不仅保证了工装的强度，而且便于吊装操作，节约了试验成本。
[0083]虽然以上描述了本发明的【具体实施方式】，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种用于自升式平台的套管张紧器的负荷试验方法，该套管张紧器包括两个可拆卸式连接的底座、至少四个以上偶数个油缸、一伸缩筒和设置于该伸缩筒顶面上的卡环，各该底座滑设于一套管张力平台上，该套管张力平台可拆卸式连接于该自升式平台的悬臂梁的侧壁上，各该底座的底板上安装有相同数量的该油缸，且各该油缸的活塞杆均与该伸缩筒相连接，该些油缸的进油口与蓄能器相连，该伸缩筒与该卡环同心设置，且伸缩筒与该卡环均为分半式结构，其特征在于，该负荷试验方法包括以下步骤: 51、将该自升式平台的悬臂梁向左移动，使得悬臂梁的井心与主船体的尾端之间的距离为15mm-18mm,并将套管张力平台降低至工作位置； 52、将两个底座拆开，同时将伸缩筒和卡环分别拆成均匀的两部分，并将两个该底座分别向前侧、后侧移动lm-4.57m ； 53、将一工装依次贯穿于该卡环、伸缩筒和套管张力平台，同时，工装的顶部抵靠于该卡环的上表面，将该工装的底端和顶端通过钢丝绳、卸扣分别连接一驳船和一顶驱； 54、将该顶驱起吊，使得该驳船的底面距离水面0.5m-lm，然后将两个底座、伸缩筒和卡环均合体并锁紧； 55、在该驳船内加载水至安全工作载荷，缓慢下降该顶驱，使得工装完全压在该套管张紧器的卡环上； 56、启动该畜能器，油缸的活塞杆伸出并达到最大彳丁程，保持3min-5min，记录油缸的活塞杆行程与压力； 57、关闭该蓄能器，保持3min-5min，观察油缸的压力是否下降，记录油缸压力与行程； 58、启动该蓄能器，油缸的活塞杆缩回，顶驱起吊该工装和驳船，将两个底座、伸缩筒和卡环均打开，并将驳船下放至水面。
2.如权利要求1所述的负荷试验方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括以下步骤: Sn、将该自升式平台的桩腿插入海底内； S12、提升该主船体,并加载水至该主船体的各压载舱内。
3.如权利要求1所述的负荷试验方法，其特征在于，在步骤S1中，将该自升式平台的悬臂梁向左移动，使得悬臂梁的井心与主船体的尾端之间的距离为15mm。
4.如权利要求1所述的负荷试验方法，其特征在于，在步骤S2中，将两个该底座分别向前侧、后侧移动4.57m。
5.如权利要求1所述的负荷试验方法，其特征在于，在步骤S3中，该工装包括一连接板，该连接板的顶部的前表面和后表面均向外延伸有一第一圆柱形凸台，该连接板的底部的前表面和后表面均向外延伸有一第二圆柱形凸台，该些第一圆柱形凸台通过一测力计固定于卸扣的开口部的两侧壁之间，且该测力计贯穿于该卸扣、第一圆柱形凸台和连接板的顶部，该测力计与一压力显示器电连接，该顶驱通过钢丝绳连接于该测力计上； 该些第二圆柱形凸台通过一螺栓固定于另一卸扣的开口部的两侧壁之间，且该螺栓贯穿于该卸扣、第二圆柱形凸台和连接板的底部，该驳船通过钢丝绳连接于该卸扣上。
6.如权利要求1所述的负荷试验方法，其特征在于，在步骤S4中，将该顶驱起吊，使得该驳船的底面距离水面0.5m。
7.如权利要求1所述的负荷试验方法，其特征在于，在步骤S6中，启动该蓄能器，油缸的活塞杆伸出并达到最大行程，保持5min，记录油缸的活塞杆行程与压力。
8.如权利要求1所述的负荷试验方法，其特征在于，在步骤S7中，关闭该蓄能器，保持5min，观察油缸的压力是否下降，记录油缸压力与行程。
9.如权利要求1-8中任意一项所述的负荷试验方法，其特征在于，步骤S8之后包括以下步骤: S81、拆除顶驱、工装、钢丝绳、卸扣和驳船，将驳船移走； S82、将套管张力平台复位，悬臂梁复位。
【文档编号】G01M13/00GK104198179SQ201410487315
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】王超, 莫建, 曾骥, 王钰涵 申请人:上海外高桥造船有限公司, 上海外高桥造船海洋工程有限公司