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摘要：自升式海洋钻井平台因具有较好的可移动性、造价低并在各种海况条件下都可以维持正常钻井作业。高压泥浆系统（High pressure mud system）作为自升式钻井平台钻井包中的核心系统之一，平台的核心竞争力的重要指标。本文以JU2000-E型自升式海洋钻井平台的高压泥浆系统为研究载体，通过探讨高压泥浆系统两种不同的连接方式，提出优化方案。以期减少设计和施工难度，为后续平台高压泥浆系统的建造，提供参考。
关键词：钻井平台；高压泥浆系统；法兰连接；焊接连接
0 引言
高压泥浆系统是钻井平台的钻井包的核心系统。主要由高压泥浆泵、泥浆混合泵、泥浆剪切泵、高压泥浆管路及高压阀等附件组成。
高压泥浆系统管路连接形式，目前普遍采用法兰连接和焊接连接形式，但是在建造过程中发现，这两种方式各有利弊。以下对系统的连接形式结合进行探讨。
1 高压泥浆系统---法兰连接
法兰连接是通过将通过两个管法兰中间加密封垫片，并用紧固螺栓紧固结合起来的一种可拆卸的接头形式。这种连接方式在海洋平台高压泥浆系统中有广泛应用，下面就这种方式在高压泥浆系统上应用的优缺点进行分析。
1.1采用法兰连接形式的优点
法兰连接具有较好的强度、紧密性，在设备和管道上都可以应用。高压泥浆系统采用RTJ端面锻钢法兰（RTJ BLK FS ASTM A105）连接，同时通过在两片法兰中间放入不锈钢RTJ垫圈，再通过高强度的合金双头重型螺栓连接。
图1 法兰和管路的焊接形式及螺栓连接
这种连接方式，可以采取管路分段焊接的方式，在车间开展预制作业，然后在平台上进行组装，可以大幅缩短建造周期，保证焊缝质量，节省平台建造费用。在系统高压（7500psi）试验及联调试验时，便于管路试压和系统调试。并且在平台交付以后，法兰连接便于设备和阀件的维保工作。
1.2采用法兰连接形式的缺点
在平台进行生产设计时，法兰连接形式对管路的布置是不利的。因为法兰的外径尺寸约为管路直径的2倍，在实际管路布置上需要占用较大的空间，导致其它专业的设备，如：轮机设备、电气设备、舾装设备，布置需要调整。同时在高压系统法兰连接处，因为流体高压冲击和震动，容易使连接螺栓松动，进而引发管路泄露问题。对于交付后的钻井平台，因为没有平台建造过程中的便利条件，所以一旦发生泄露，处理起来会比较困难；严重的泄露还导致平台无法正常工作，甚至人员的伤亡。
2 高压泥浆系统---焊接连接
焊接连接，就是两根管路在接连时，不借助于任何外部连接部件，仅通过在焊缝处填充焊材把管材连接起来。下面就这种方式在高压泥浆系统应用中存在的优缺点进行分析。
2.1采用焊接连接形式的优点
焊接连接在车间管子制作中广泛应用，但是在整个系统上应用较少。焊接连接形式具有接口不受管径限制，施工方便，同时构造上相对简单，管路走向美观整齐。高压泥浆系统管路，因管材采用高强度合金钢ASTM A519，所以焊材选用CARBOROD Nil(Φ2.4)。焊接前，焊接部位需预热到180℃~220℃，焊后需对焊缝后热处理，后热温度650+5℃，保持2.5小时，以消除焊接内应力，得到均匀的结晶组织。
焊接连接可以减少管路对其它设备空间的占用，对高压泥浆系统的生产设计和施工带来了很大便利，而且在钻井平台交付客户后，一般也不会出现管路渗漏现象，可以说是一劳永逸的解决了泄露的隐患，这为平台的日常维护带来了极大的便利。
2.2采用焊接连接形式的缺点
焊接连接形式固然存在诸多优点，但是也有它的缺点。主要有管路焊接前需要进行轴线的定位，大部分管路因为焊接连接无法进行车间预制，只能采用现场焊接的形式，平台建造时，交叉作业多，现场环境复杂，使焊接质量容易出现波动，同时对平台的建造进度造成延滞。焊接完成后，管路无法轻易拆卸，这也势必影响与系统连接的设备和附件等的维修工作。
图3 高压泥浆系统管路焊接连接形式
图 4 主船体区域高压泥浆管路采用焊接形式的范围
图 5 悬臂梁区域高压泥浆管路保持全焊接形式不变
3 高压泥浆系统连接方式的优化
通过以上分析可以看出，高压泥浆系统采用的两种连接形式，各有千秋，都存在着明显的优点和缺点。结合自身的平台建造经验和以上分析，对高压泥浆系统管路的连接形式提出优化方案。对高压泥浆系统的管路，采用法兰连接和焊接连接相结合的形式，及主体管路采用焊接连接，设备和阀件连接处采用法兰连接。以期可以取两种连接方式的有点，避免它们存在的缺点，取得较好经济效益。具体方案如下：
1、高压泥浆系统管路主体以焊接为主。主船体区域：从高压泥浆泵出口至主甲板软管站处，采用全焊接连接形式，避免法兰连接可能存在的泄露隐患，保证主体管路的完整、安全可靠。
图6 设备和阀件连接处采用法兰连接形式
2、悬臂梁区域：因为这个区域没有相关设备和法兰连接，所以保持原来全焊接连接形式不变。
3、高压泥浆系统主体管路以外的部分，采用法兰连接形式。设备连接部分：与泥浆泵连接处、水泥单元连接处采用法兰连接形式。闸阀、安全阀连接部分：闸阀进口和出口、安全阀进口和出口采用法兰连接形式。
4 结论
通过高压泥浆系统管路连接形式的优化，预期降低平台建造周期和费用，便于日常维保工作。同时主体采用焊接形式，减少法兰接头，消除了发生泄漏的隐患。希望通过这个课题的研究和分析，能为钻井平台高压泥浆系统的设计和建造提供参考。
参考文献：
[1]陈剑虹. 焊接手册[M]. 北京：机械工业出版社，2007,10:326-338.
[2]许勇生，金钢杰. 泥浆系统在钻井平台中的应用[D].上海外高桥有限公司,2010.
论文作者:张东,朱晓光
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/20
标签：泥浆论文; 管路论文; 高压论文; 法兰论文; 系统论文; 形式论文; 平台论文; 《基层建设》2018年第18期论文;