夹持不打滑–硬面铬管的安全运行与管理资料(共10页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上夹持不打滑 硬面铬管的安全运行与管理在有腐蚀性环境的井下,如果不采取适当的防护措施,一个完井的使用寿命会严重减少。由耐腐蚀合金(CRA)制成的管道可用来最大限度地减少腐蚀。最近,钢铁制造商已经研发出了改良的耐腐蚀合金(CRA),具体如Cr13的衍生物,其特征是管道外有着一层黑色光滑的表面。当这些所谓的“超级合金”或“超耐蚀合金”刚开始使用时,从现场工作人员那偶尔会传来打滑的报告。幸运的是,没有管柱的损失,也没有伤亡事故的发生,然而,由于需要恢复安全操作,从而失去了宝贵的钻井时间。这些滑动发生在各个卡瓦牙与各类卡瓦式吊卡或卡盘之间。汉诺威大学进行的一项调查显示,上述整个
2、管道表面,有超过60 Rc硬度。即使卡瓦牙使用特殊的夹持零件,专门为耐蚀合金管道设计,如Micro-Grip系统,有一定大的硬度,也仅仅略高于此种管道表面的硬度。使用传统的楔型卡盘和吊卡系统,如果没有采取特殊的防护措施,在一定负载条件下会导致打滑。基于这些结果和楔型卡盘、吊卡的工作原理,一种新式小型化卡盘吊卡被设计出来了。该设备可以受气压或液压控制,并且,给卡瓦施加了一个高达40吨液压的向下的力,因此,必须保证有严密的监控。除了传统的钢制卡瓦牙,该设备能配备一个可以将要求载荷量均等分配到许多小尖峰上的夹持系统的卡瓦牙,即Micro-Grip卡瓦牙。这可以最大限度地减小每个峰值的压痕损伤,因此,
3、以往的研究和实地经验表明,保持管道表面的完整性和防止管道腐蚀有关。该设备可以嵌装在钻台上,进一步提高了安全性。1.引言 在有腐蚀性环境的井下,如果不采取充足的防护措施,一个完井的使用寿命会严重减少。尤其是对于由耐蚀合金制成的专门用于减轻腐蚀强度的管状材料。由于油井里各种各样的井下环境,如温度、可溶解和不可溶解气体,以及随深度变化的压力,需要全面综合地规划一个最佳的防腐保护系统。对井下环境的分析,可指导选择适当的材料,以确保在目前的腐蚀性环境下的最长寿命。 钢管生产厂家,已经对运营公司的特殊要求作出反应。用于提高合金的耐腐蚀的主要成分是的铬。通常,在C.R.A.合金中铬含量可达13,偶尔铬含量会
4、较高,以应对特殊的腐蚀条件。 传统的卡盘和吊卡卡瓦牙产生的拉磨划痕能够助长腐蚀。一个名叫Micro-Grip的夹持系统能将要求载荷量均等地分配到许多小尖峰上,以最大程度地减轻每个尖峰的压痕。 在技术文献中能发现,从很多实例中清楚地表明,钢管表面的损坏或压痕与加速腐蚀之间的关系。几个涉及腐蚀的事故,无论从动力钳或卡盘吊卡装备都可归咎于拉磨划痕,室内实验已明确显示出卡盘拉磨划痕,钳牙刻痕和腐蚀之间的关系。 对于操作避免造成这类损害的系统的必要性,在这些文献中都有专门的表述。 不损害钢管表面完整性,用以操作和运行耐蚀合金管材的特殊设备已开发出来,从而提高了管道的整体耐蚀性。2.C.R.A.设备的管理
5、和运行 运行使用(CRA)管材时,必须格外小心,重点在于正确管理设备和程序,以保持钢管表面的完整性,从而防止严重腐蚀。2.1操作位置 操作的位置,如从运输箱卸载耐腐蚀管道时,可将他们准备在管架上,再提升到井架上,且必须使用工具及其辅助配件,以防止钢管表面和“黑色”钢或其他金属之间的直接接触。 以下是一些关于必须采用的防护措施,以及整个操作系统中一小部分必须使用的部件的例子: 管架和通道应铺上木板或内衬弹性体(如橡胶垫)。 应采用气动保护和钻孔导向,以防止损坏螺纹以及易于改善操作。 钢管必须使用聚四氟乙烯涂层的工具冲孔。2.2套管钳的特殊模具(Micro-Grip钳) 传统的液压套管钳钢模可能会
6、造成表面损伤,从而导致腐蚀。摩擦防滑系统已经开发出来,用于在较高的上扣力矩下的螺纹连接,且在钢管上没有表面压痕。然而,这些防滑摩擦系统只能提供有限的最大转矩,尤其是当钢管的表面潮湿或油腻时,或当这种所谓的“无痕接入口”的摩擦传输能力有所限制时。 一种新式夹持模具系统已经开发出来,即不通过摩擦,而是通过使用内嵌在一个弹性体中的锯齿状立式抓持条来传递力矩,被称为Micro-Grip卡盘系统。传递扭力矩所需要的力被均等地分配到很多个小型抓持零件上,因此每个独立抓持零件上的压痕得到了最大程度的减小(见图1)。科学测试表明,当使用Micro-Grip卡瓦牙时,保持了CRA钢管表面的完整性,因此它的防腐性
7、能也保存了下来。 该系统已成功输入超过20.000Nm的扭矩,用于普通标准钢和传统的含铬量13%的管道材料,如有高研磨硬度的“超级合金”或“超耐蚀合金”。2.3装有Micro-Grip 卡瓦牙的卡盘和吊卡 卡盘和吊卡系统在运行操作过程中是用来支撑套管、衬垫或在某些地方支撑完井管柱的。通常情况下,楔式卡瓦系统作用在管柱垂直方向的分力,可产生一个楔形度,从而产生支撑管柱所需的夹持力。作为替代方案,能承受联轴器上整个管柱重量的系统也是可用的。传统的卡盘和吊卡系统,配备有包含在系统启用时会渗入到钢管表面的钢制模具的卡瓦。由于楔形度,压在钢管表面的力正比于被卡盘或吊卡支撑起的重量。径向力与轴向力的比例取
8、决于楔角的大小。 正如Micro-Grip技术是为了套管钳而研发,如此类似的卡瓦牙则是为了卡盘和吊卡而开发的。该系统结合了传统楔形卡盘、吊卡的工作原理和一种新设计的抓持系统。管柱的总荷载分散地分布在嵌入弹性材料的一个抓持钢条中成千上万个细齿切口上。 径向力压在弹性材料上,且将压力依次均等分配到所有的夹持钢条上。因此夹持钢条上每个尖峰实际上都负载着和钢管表面同样的径向力,即使是表面不平整,或者钢管的几何形状显示为如椭圆(图2)等的不平衡形式。 径向负载的总体分配,由此在夹持钢条上的每个峰尖产生低荷载,都致使管材中每个峰尖的压痕都得到了最大程度地减轻。 最初,传统的卡盘和吊卡都配备有特别设计的包含
9、卡瓦牙保持架的卡瓦。在此期间,现场实地经验推动了具有特别设计的卡盘和吊卡的发展,被称为Vario小型卡盘吊卡系统。 开发的两个类型为200吨的Vario小型卡盘吊卡(图3)和350吨的Vario小型卡盘吊卡(图4)。 这类卡盘吊卡将结构紧凑、气动或液压控制的优点以及Micro-Grip技术相结合。2.3.1 200吨型 Vario小型卡盘吊卡 200吨的Vario小型卡盘吊卡开发于1995年,可以作为两种配置使用卡盘或吊卡。提供了一个控制线标准为1”插槽,然而插槽的选择扩宽到标准4”的直径,用来允许这种设备在大多数要求完成的操作中能得以使用。技术数据(表1)高度(卡盘配置) 720毫米高度(吊
10、卡配置) 650毫米直径(包含顶伸吊环) 800毫米直径(不包含顶伸吊环) 520毫米重量(不含卡瓦) 800公斤容量 200短吨钢管尺寸范围 2 5/8”5 1/2”2.3.2 350吨型 Vario小型卡盘吊卡 350吨的Vario小型卡盘吊卡,开发于2000年上半年,也可以作为卡盘或吊卡使用。提供了一个中央控制槽为110毫米(4 1/2”)的标准来允许在大多应用中,包括只能完井作业。技术数据(表2)高度(卡盘配置) 983毫米高度(吊卡配置) 1483毫米直径(包含顶伸吊环) 1169毫米直径(不包含顶伸吊环) 870毫米重量(不含卡瓦) 2500公斤容量 350短吨管道尺寸范围 2 7
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