Фланцевим з’єднанням моделі mr-f (з’єднувальні болти не показано)

Розглянемо також і інші варіанти з’єднань.

Фланцеве з’єднання моделі HMF для водоізолюючої колони (рис 8, а). Такими з’єднаннями було оснащено водоізолюючу колону при бурінні розвідувальної свердловини в акваторії глибиною 2902 м в Мексиканській затоці, що на той час було світовим рекордом. з/єднання розроблено із врахуванням вимог більшого допустимого навантаження при роботі в глибоководних акваторіях. З’єднання ніпеля і муфти на поверхнях різного діаметра (ступінчасте з’єднання) сприяє заведенню ніпеля в муфту навіть в умовах інтенсивних коливань МПБУ на хвилі. Стягуючі болти затягнуто таким чином, що навантаження від їх затяжки перевищує допустиме навантаження від власної ваги, таким чином попереджено втому металу та розгерметизацію через роз’єднання фланців. Конструкція з’єднання є такою, що воно потребує мінімального обслугову-вання. з’єднання розраховано на дію осьового розтягуючого навантаження в 8900 кН. З’єднання перевершує вимоги, встановлені нормами API RP2R для класу «Е».

а) з’єднання HMF морського стояка

б) з’єднання MR-6D морського стояка

Рисунок 8 – Деякі моделі фланцевого з’єднання морського стояка

Фланцеве з’єднання моделі MR-6D для водоізолюючої колони (рис 8, б). Високо-міцне з’єднання зі швидким складанням-розбиранням. Оснащене ніпелем модернізо-ваного конічного профілю, що полегшує складання. Натискні гвинти приводять у рух блокуючі сухарі, створюючи необхідне переднавантаження, щоб зменшити змінні напруження при циклічному навантаженні з’єднання. Навантаження згину та розтягу передаються блокуючими сухарями безпосередньо корпусу з’єднання, виключаючи навантаження гвинтів. Проста і компактна конструкція не залишає місця для накопичення забруднень, які могли б зашкодити швидкому розбиранню. Показники з’єднання моделі MR-6D перевищують нормативні вимоги, встановлені API RP2R для класу «Е» для класу «D». Зменшена маса з’єднання не створює проблеми підвищення плавучості при використанні у глибоководних акваторіях.

Таблиця 3 – Технічні показники деяких моделей фланцевих з’єднань секцій морського стояка

Показник, одиниці його виміру	Числове значення для моделі
	MR-4D	MR-6D	MR-F
Діаметр морського стояка, мм	406	473; 533; 610	473; 533
Максимальний умовний прохід в стовбурній збірці комплексу ПВО, мм	346	425; 476; 540	425; 476
Максимальний зовнішній діаметр з’єднувача, мм	810	886; 937; 1013	895; 1038
Маса секції стояка довжиною 15 м із товщиною стінок 15,9 мм, кг	3854	4671; 4990; 5714	5442; 5896
Класифікація за API RP 2R	клас C	клас D	клас E

Цангові (обтискні) з’єднувачі водоізолюючої колони компанії Cameron (рис. 9)

Цангові (обтискні) з’єднувачі водоізолюючої колони виготовляються в чотирьох моделях, позначених як: 70, високої вантажопідйомності НС, високої вантажопідйом-ності для глибоководних акваторій DWHC та НСН4, останній призначений для з’єднання із колонними головками Н4. Названі з’єднувачі характеризуються високим опором осьовим та поперечним навантаженням, гарантують безпроблемне роз’єднання при значних кутах перелому осей з’єднуваних елементів.

Таблиця 4 – Основні технічні показники цангових з’єднувачів Cameron

Показники та одиниці їх виміру	Числові значення для з’єднувачів моделі
	70	НС	DWHC	НСН4
Діапазон діаметрів каналу, мм	346…540	346…540	476	476
Діапазон робочих тисків, МПа	21…105	35…105	105	70…105
Згинаючий момент при діючому тиску 70 МПа та розтягуючому навантаженні 8,9 МН, м∙кН	744	2797	13960	2860
Переднавантаження, кН	1090	19500	53400	9380
Максимальний кут, при якому можливе роз’єднання, градус	30	30	7	4

Рисунок 9 – Цангові (обтискні) з’єднувачі водоізолюючої колони компанії Cameron

До комплекту входить: секція морського стояка довжиною 15 м; два відводи комплексу ПВО з проходом 100 мм на робочий тиск 70 МПа (на тиск 105 МПа постачається на спецзамовлення).

Значна власна вага морських стояків створює проблеми, пов’язані із відповідними навантаженнями, які регулюються методом надання позитивної плавучості частині секції, що досягається покриттям їх зовнішньої поверхні поплавками із синтетичної піни.

У верхній частині морського стояка встановлюється телескопічне з’єднання (рис. 10), яке розсуваючись та зсуваючись компенсує вертикальні переміщення морської плавучої бурової установки на хвилі при чому забезпечуючи герметичність. Оскільки навантаження від власної ваги морського стояка не може бути передано на комплекс ПВО, змонтований на підводному усі свердловини, стояк підвішується до морської плавучої бурової установки на канатах через натяжні пристрої, які змінюють довжину підвіски відповідно до вертикальних переміщень морської плавучої бурової установки на хвилі. Вузол підвіски морського стояка забезпечує можливість його обертання довкола власної осі.

Рисунок 10 – Телескопічне з’єднання водоізолюючої колони

Розглянемо телескопічне з’єднання водоізолюючої колони зображене на рисунку 10. Нове надзвичайно міцне телескопічне з’єднання водоізолюючої колони має дистанційне блокування зовнішнього та внутрішнього циліндрів, воно сумісне з водоізолюючою колоною моделі типу MR-F. Максимальне допустиме навантаження розтягу залишається незмінним як у зсунутому так і розсунутому положеннях. Подвійне ущільнення внутрішнього циліндра в зовнішньому, завдяки чому буріння може бути продовжено навіть тоді, коли виникає потреба в заміні одиночного ущільнення, крім того забезпечується підвищена надійність в разі застосування дівертора. В ущільнювальному вузлі передбачено вкрите тефлоном упорне кільце, яким центрується внутрішній циліндр, попереджаючи передчасне спрацювання ущільнення. Для приєднання численних канатів підвіски телескопічне з’єднання комплектується нерухомим та обертовим кільцями-обоймами натяжного пристрою. Знімний приєдну-вальний елемент у верхній частині внутрішнього циліндра дає змогу швидко замінити вузом ущільнення. Рукави відводів дроселювання та глушіння комплексу ПВО оснащені швидкозбірними з’єднаннями типу «ніпель-муфта».

В нижній частині райзер має спеціальне з’єднання, яке дозволяє її часткове обертання, герметичне з’єднання відводів превенторів з комплексом ПВО і розміщення канатів підвіски від натяжних пристроїв (рис. 11).

У вузлі підвіски нижньої частини конструкції зображеної на рис. 11 гідравлічний блокуючий клапан-дросель дозволяє зупинити поршень в циліндрі натяжного пристрою в довільній позиції. Шток поршня, що працює на розтяг, виключає прикладення поперечних навантажень і до максимуму спрощує конструкцію натяжного пристрою. Навантаження, рівне максимальному допустимому може діяти на шток натяжного пристрою як в повністю висунутому так і в повністю засунутому положенні. Натяжні пристрої випускаються із допустимим навантаженням від 890 до 3560 кН. Модульне виконання натяжного пристрою передбачає зберігання усього об’єму стиснутого повітря в одному акумуляторі, що дало змогу скоротити довжину трубопроводів високого тиску і відмовитися від дистанційно розташованих посудин-резервуарів. Запобіжний клапан попереджає аварію в разі розриву трубопроводів.

1 – підвісне кільце телескопічного з’єднання; 2 – фіксовані під’єднання відводів дроселювання та глушіння комплексу ПВО; 3 – канати підвіски від натяжних пристроїв

Рисунок 11 – Вузол підвіски нижньої частини водоізолюючої колони

При монтажі водо ізолюючої колони виникає необхідність застосування кількох шарнірних з’єднань.

а) б)

1 – ущільнювальний елемент;

2 – еластомірний підшипник ковзання;

3 – верхній корпус;

4 – пружний захисний кожух;

5 – нижній корпус

Рисунок 11 – Шарнірне (гнучке) з’єднання водоізолюючої колони

Пристрій на рис. 11, а) служить для компенсації кутового перелому осей стовбурної збірки комплексу ПВО (із вертикальною віссю) та водоізолюючої колони (вісь відхилена від вертикалі) при буріння свердловин морськими плавучими буровими установками без спирання на дно акваторії.

Шарнірні з’єднання водоізолюючої колони – морського стояка рекомендовані до використання як в системах із напрямними канатами, так і в системах без них, вони можуть застосовуватися як для буріння свердловин, так і до видобутку нафти і газу. З’єднання містить один гнучкий елемент і воно здатне компенсувати перелам осей морського стояка і стовбурної збірки комплексу ПВО величиною до 10°. Ущільнення в з’єднання є нерухомими, відсутність рухомих ущільнень забезпечує тривалий термін служби. З’єднання може служити в середовищі зі вмістом сірководню та в промивальній рідині на нафтовій основі. Допустиме осьове навантаження розтягу на з’єднання сягає 8900 кН. Не існує потреби в пристроях для вирівнювання зовнішнього і внутрішнього тиску, що діють на з’єднання. З’єднання довговічне, потребує мінімального обслуговування.

Сферичне з’єднання водоізолюючої колони – морського стояка (рис. 11, б) компенсує перелам осей до 10° та мінімізує навантаження згину, спричинені попе-речним переміщенням морської плавучої бурової установки відносно осі свердловини. Воно здатне сприймати осьове навантаження розтягу величиною до 4450 кН. Оснащення з’єднання системою вирівнювання зовнішнього та внутрішнього тисків компенсує стискаючі та розтягуючі навантаження, при цьому опір тертя в шарнірі створює мінімальний згинаючий момент. З’єднання комплектує морські стояки діаметром від 406 до 610 мм.

Водоізолююча колона має дуже велику вагу, і спирати її повністю на дно в глибоководних акваторіях неможливо. Адже в противному разі висока ймовірність руйнування комплексу ПВО і іншого обладнання устя. Тому райзер підвішують до МПБУ за допомогою натяжних пристроїв. Дане з’єднання дозволяє обертання кайзера.

Рисунок 12 – Принципова схема натяжного пристрою

Рисунок 13 – Принципова схема підвішування морського