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SY／T 6913-2018 石油天然气钻采设备 海洋钻井隔水管设备规范.pdfSY/T 69132018
将隔水管连接器解锁时，限制隔水管上行加速度的装置。
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湿重wetweight
YY/T 1767-2021 超声 功率测量 高强度治疗超声(HITU)换能器和系统的重量减去浮力（通常称为在水中的重量、水下
下列缩略语适用于本文件。 BOP：防喷器（blowoutpreventer) LMRP：下部隔水管总成（lowermarineriserpackage） NDT：无损检测（nondestructivetesting） PQR：工艺评定记录（procedurequalificationrecords） QTC：质量鉴定试验试样（qualificationtestcoupons） RT：射线检测（radiographictesting） SAF：应力放大系数（stressamplificationfactor） UT：超声检测（ultrasonictesting） WPS：焊接工艺规范（weldingprocedurespecification）
海洋钻井隔水管系统是在海洋钻修井作业过程中用于隔离海水、建立钻井液循环通道、连接浮 年平台（船）到水下BOP组的一套设备，系统组成如图1所示
4.2海洋钻井隔水管系统功能
海洋隔水管系统主要功能是： a）为浮式钻井平台（船）、BOP组和井口提供流体通道： 1）钻井作业时钻井液通过主管内孔返回浮式钻井平台（船）； 2）通过节流和压井管线，BOP组控制井压； 3）流体通过辅助管线完成作业要求，如液压管线和钻井液增压管线。 b）引导钻完井工具入井。 c）起下BOP组。
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基准尺寸和互换性是设计海洋钻井隔水管的基础。隔水管系统的完整性和隔水管起下程序，要求 审查尺寸兼容性。基本条件包括： a）隔水管系统设备的最小内径应能通过钻头、套管悬挂器、耐磨补芯和其他需起下到BOP和井 口的设备。 b）隔水管系统设备的最大外径应能通过转盘和分流器外壳。 其他需考虑的基准尺寸包括：伸缩装置和隔水管张紧器冲程要求及隔水管卡盘和转盘之间的接口
张紧器设备能够为钻井隔水管 水管系统庙曲失效，使隔水管系统保持 直立状态。当浮式钻井平台（船） 系器设备能提供 一定的向上张力
隔水管万向节安装于转盘上方，能够减弱浮式钻井平台（船）横摇、纵摇对隔水管系统的影
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水管万向节由液压或气动蓄能器和活塞，或弹性
隔水管卡盘安装子隔水管方向节 隔水管系统时支撑隔水管串
分流器安装在隔水管设备的顶部，用于防范钻井作业中可能存在的浅层气危险，能够实现气液分 流。分流器（参见APIRP64）不是钻井隔水管系统的组成部分。
4.8挠性接头或球接头
挠性接头或球接头允许隔水管串在一定角度下产生偏移以减少弯曲应力，使隔水管适应风浪引起 的浮式钻井平台（船）运动及海流对隔水管的影响。根据隔水管系统配置确定挠性接头或球接头的数 量及安装位置。通常配置两个挠性接头或球接头，一个安装在伸缩装置和分流器之间，另一个安装在 LMRP隔水管终端接头下部（见4.12）。有时在伸缩装置下部安装中部挠性接头。
4.9伸缩装置和张紧环
伸缩装置安装在分流器下方，内筒与上部挠性接头或球接头连接，外筒与隔水管单根（或短节） 连接。伸缩装置通过内外筒之间的相对运动补偿风浪和海流引起的隔水管系统长度变化。通过伸缩装 置外筒上部的接头将节流和压井管线和辅助管线的悬垂软管与隔水管单根相应的刚性管线相连接。通 常，张紧环安装在伸缩装置外筒上部。张紧环的作用是将隔水管张紧器的张力传递至伸缩装置外筒 上。某些类型的浮式钻井平台（船），张紧环必须能够相对伸缩装置外筒旋转。
隔水管单根由隔水管主管、内接头（公接头）、外接头（母接头）、节流和压井管线、辅助管线、 节流和压井管线及辅助管线的支架、其他固定和支撑浮力装置的构件组成。隔水管接头可具有快速连 接和脱开隔水管单根的功能。起、下隔水管时，隔水管接头也提供座放和支撑台阶，将隔水管串的重 量传递至隔水管卡盘。隔水管接头为节流和压井管线及辅助管线提供支撑，为浮力装置提供了承载台 阶。SY/T6917给出了隔水管接头的规定。
4.11节流和压井管线及辅助管线
节流和压井管线沿隔水管长度方向延伸至BOP组结束，该管线是隔水管单根的组成部分，具备 插人式接头，用于井控和BOP组的定期压力试验。当隔水管系统设备发生相对运动时，挠性管线保 持了节流和压井管线的连续性。该运动发生在伸缩装置外筒和浮式钻井平台（船）之间以及挠性接头 或球接头位置。辅助管线的作用包括循环钻井液（如钻井液增压管线）、提供BOP组控制液、对隔水 管浮力气罐充气和控制。
4.12隔水管终端接头
隔水管终端接头用于连接最底部的隔水管单根和LMIRP上的挠性接头或球接头。其上部为标 隔水管内接头（公接头）或外接头（母接头），配有节流和压井管线及辅助管线的转换接头用于 尧性接头周围跨接管的连接，内部可安装耐磨衬套。
4.13下部隔水管总成（LMRP）
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LMRP位于钻井隔水管的底部。从上到下的设备分别为： a）隔水管终端接头。 b）挠性接头或球接头周围的节流和压井管线及辅助管线的跨接管。 c）下部挠性接头或球接头。 d）将隔水管与BOP组连接的液压连接器（隔水管连接器）。 LMRP还包括BOP组控制系统的水下控制盒。LMRP允许隔水管和BOP控制盒与BOP组分开 进行起、下作业。通常，LMRP至少安装一个环形BOP
浮力装置安装在隔水管单根上，以减轻隔水管系统在水中的重量，减小隔水管张紧器系统 增加深水钻井能力。常用的浮力装置有复合泡沫塑料模块（见13.2）和浮力气罐系统（见13
水管短节比标准长度隔水管单根短，以适应不同
4.16隔水管起下工具
车和并架内部游动设备配合使用，用于起、下隔
4.17海洋钻井隔水管系统专用设备
海洋钻井隔水管系统专用设备包括： a）灌注阀短节：当隔水管内压低于外部海水压力时，为防止隔水管在深水中被挤毁，能够使外 部海水进入隔水管内腔的一种装置。 b）钻井液排出阀接头：用于控制隔水管压力（及井口压力），使隔水管内腔与海水直接连通的 种装置。 c）隔水管测量单根：用于监测隔水管张力和弯曲力矩，外部水压和温度，钻井液密度、流速 温度和压力，钻杆接头的位置和隔水管角度等的装置。 d）隔水管转换接头：用于连接不同的接头型式和尺寸规格的隔水管单根或隔水管短节。 e）备用解锁设备：主解锁失效时，快速解锁隔水管与BOP组连接的装置。 f）隔水管循环接头：当带压气体进人深水隔水管底部时，用于控制隔水管内部压力的装置。该 装置安装在伸缩装置下部，可以关闭隔水管环空。也可从钻井液增压管线泵入钻井液，通过 节流阀排出，实现隔水管环空内流体的循环。关闭系统应符合GB/T20174的规定，控制系统 应符合SY/T5053.2的规定。
本草适用于所有在主承载路径上的隔 不限于隔水管接头、隔水管主管、隔水管 终端接头、隔水管张紧环、伸缩装置、挠性接头或球接头和特殊隔水管单根的设计要求。
制造商应提供每种型号隔水管的下列设计信息。这些数据应以设计载荷（见5.6）和验证试验
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5.5）为基础： a）尺寸（隔水管主管的直径、壁厚和钢级）。 b）节流和压井管线及辅助管线参数（直径、壁厚和钢级）。 c）隔水管单根的额定载荷。 d）浮力装置产生的轴向载荷。 e）接头信息（制造商、型号、接头额定载荷）。 f）应力放大系数。 g）额定工作压力，爆裂和挤毁（在零张力下）。 h）不同隔水管系统设备的最低温度、工作温度和最高温度。 注：确定设计载荷的程序在GB/T30217.1中有详细描述。注意和操作事项的指导见GB/T30217.1。接头设计的 标准见SY/T6917
5.2.1尺寸和接头型号
隔水管系统设备按隔水管主管尺寸规格和制造商接买型号分类。隔水管外径、壁厚和钢级的设 保留书面文件。隔水管接头型号分类应包括节流和压井管线及辅助管线的特性参数（直径、壁厚 ）。
为评估一个特定的额定载荷，当承受额定载荷时，作用在隔水管主管载荷路径零部件上的应力， 都不应超过零部件材料许用应力。材料许用应力见附录A。隔水管单根的额定载荷应小于接头的额定 载荷。 额定载荷是零部件可能受到的载荷总和，包括作用于零部件的垂直张力、弯曲载荷和压力分离载 荷。弯曲载荷应按公式（2）与轴向张力共同计算。如果内外压力和温度引起额定载荷值降低，则也 应予以考虑。
5.2.3应力放大系数（SAF）
应力放大系数表明在隔水管零部件内出现的由几何应力放大引起的应力增加。它用来度量零部件 的抗疲劳性能。在最高应力的区域和SAF数值最高的区域，计算的SAF值应形成文件。SAF等于零 部件局部峰值交变应力除以零部件管体上的公称交变应力。SAF是管子尺寸规格和壁厚的函数，应按 公式（1)计算：
局部峰值交变应力一一隔水管零部件区域最大的主交变应力；峰值应力的基本特点是它不会引起 严重变形，但可能产生疲劳失效；该应力高度集中，出现在几何不连续处； 管体公称交变应力一一用隔水管所在位置的公称管壁直径计算得到的交变应力。 应用最小预载计算SAF，并应包括各种载荷路径偏差。应确定主载荷路径中隔水管零部件中螺栓 的SAF。因为SAF可能随张力变化，应在不超过额定工作载荷的多个张力级别下确定SAF，以此检 查SAF与载荷的相关性。应采用相邻的载荷增量获得的应力来计算SAF。
除非采购方指定，节流和压井管线、辅助管线和隔水管主管的最低设计温度应为0℃（32°F)。 不同管线的最高设计温度不同。在设计和工作条件下，节流和压井管线和隔水管主管的最高流体温度 不低于82℃（180°F），辅助管线不低于57℃（135°F）。管线类别和温度范围的组合见表1，该表也 可用于确定各种管线在不同温度范围内的载荷，
表1管线类别和温度范围
隔水管抵抗环境载荷的能力主要取决于所施加的张力。环境因素包括：海流和波浪的拖拽力，浮 式钻井平台（船）动态响应引起的运动，内部流体和管柱产生的载荷。确定隔水管对环境载荷的响应 和隔水管内部产生的机械载荷时，应采用专业计算机程序进行分析。GB/T30217.1中描述了确定隔水 管系统设计载荷和响应所用的程序。附加载荷可能明显地影响隔水管系统设备的设计，应在设计计算 中予以考虑。附加载荷描述如下。
5.3.2节流和压井管线及辅助管线产生的载荷
隔水管单根通常为节流和压井管线及辅助管线提供支撑。该支撑使这些管线与隔水管主管呈现同 样的弯曲，这些管线的内压和挠度可在该隔水管单根上引起载荷。另外，管线内部温度的变化也可能 引起载荷。设计隔水管时制造商应将节流和压井管线及辅助管线引起的载荷形成文件
5.3.3浮力装置产生的载荷
隔水管单根为浮力装置提供支承，浮力装置在单根上产生载荷。设计隔水管时制造商应将浮力装 置引起的载荷形成文件。
5.3.4起下和回收时产生的载荷
起下工具和卡盘悬挂引起临时载荷。制造商应将此临时载荷及这些载荷施加的方式形成文件
5.7要求详细了解隔水管系统设备的应力分布，应力分布信息应通过适当的分析获得（见附录B）。 本标准对于隔水管系统设备的应力分析主要基于有限元分析的方法进行描述。应对关键截面进行分 析，并形成文件，该分析应提供峰值应力，磨损、腐蚀、摩擦和制造公差的影响。进行有限元分析 时，网格尺寸、施加的载荷和预载损失应形成文件。
5.5应力分布验证试验
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典型零部件样品进行试验，以验证应力分析。试验有两个主要目的：验证对预载、分离性能及摩擦系 数所作的任何假设，证明应力分析预测。因预载应力与组装和位移相关，应使用应变仪来测量预载应 力。应变仪应尽可能实际地布置在按5.4进行的有限元分析预测的5个应力最集中区域和5个远离应 力集中的区域。应使用三相（测）应变片。应将应变仪所有读数和相关的载荷条件形成文件，并保存 作为设计文件的一部分。正常的设计验证试验可与应力分布验证试验同时进行。 注：通常，难于获得与分析结果一一对应的足够的应变数据。可能无法接近高应力区域，有时高应力区域面积 太小，以至于应变片只能给出一个平均值而不是峰值。该试验用于验证关键点周围区域的应变模式。
隔水管设计载荷用于隔水管系统设备的评价，它表示系统的最大承载能力。制造商应按5.3方法 和准则确定每个隔水管系统设备的设计载荷。为便于计算，采取的设计载荷条件为轴对称张力。此 时，隔水管弯矩转变为等效张力（T）。设计载荷可以简化为轴对称张力（Tpes），或视为张力（T) 和弯矩（M）的任何组合，按公式（2）计算
5.7.1隔水管设备静载荷设计要求其支撑设计载荷和预载（如有的话）；同时保持截面最大应力在许 用极限范围内（见A.2）。制造商应将所使用的程序和结果形成文件。除隔水管接头、主承载螺栓、 节流和压井管线及辅助管线外，其他设备的应力等级应符合附录A的规定。 5.7.2隔水管接头和主承载螺栓应符合SY/T6917的规定。 5.7.3节流和压井管线及辅助管线应符合第9章的规定。
5.8提升附加装置设计
钻井隔水管系统设备在操作过程中，通常用浮 式钻开平台（怡） 市车及市运上具市运。市运 计载荷=【吊索方向的吊索静载荷+垂直于卸扣销子孔中心连接面（平行于卸扣销子）施加的 载荷的10%载荷】×2。吊运工具设计应符合AISC或其他国家或国际组织标准。AISC规定的
期载荷许用应力增加不应采用。
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每种规格、型号和使用类别的隔水管，制造商应在最后一台制造完成后，保存下列文件至少10年： a）5.2规定的使用类别、设计依据和SAF。 b）5.3规定的设计载荷（拉伸、弯曲和其他载荷）。 c）按5.4的规定进行有限元分析。 d）按5.5的规定进行的测试结果
本章描述了主承载设备和主承压零部件的焊接和材料的要求，这些要求应是除特定设备有关章节 内规定的要求以外的其他要求。这些要求不适用于其他API标准涵盖的零部件。本标准中的其他零部件 的制作材料应符合第5章的要求。如果地层流体通过节流和压井管线在水下BOP组分流，则钻井隔水 管、隔水管接头、球接头或挠性接头和伸缩装置（材料和焊接）不需符合GB/T20972.1～GB/T20972.3 的规定。如隔水管系统设备预期暴露于酸性环境，所使用材料和焊接应符合GB/T20972.1～GB/T20972.3 的规定。 注：复合材料不在本标准范围内
.2.1主承载零部件和主承压零部件的材料选择应包括载荷类型、疲劳断裂因素、温度范围、腐蚀条 件、强度要求和失效方式，并成为设计评审文件的一部分。 注：已证明一些材料在海水中阴极保护时容易氢脆。当要求高强度、防腐蚀和防氢脆时，选材宜特别注意。有该 现象的材料包括马氏体不锈钢和屈服超过1034MPa（150000psi）的超强度高合金钢，以及硬度高于35HRC 的硬化低合金钢、沉淀硬化镍铜合金、双相不锈钢和一些高强度钛合金。 6.2.2非金属材料的选择（如人造橡胶和热塑性塑料）应考虑载荷型式、温度范围、抗爆炸式减压性 （如适用）、耐环境性能、强度和韧性要求及失效结果。这些应作为设计评审文件的一部分。
3.1所有用于承压件和承载件的材料（包括非金属材料）应符合制造商的书面规范。书面规范 合第2章列出的各项文件中的规定，或其他国际标准、国家标准或制造商文件的规定。 3.2金属零部件的要求应详细描述下列信息
a）材料的化学成分和偏差。 b）成型方式（锻造、铸造等）。 c）热处理工艺（包括周期时间和温度及温差，热处理设备和冷却介质）。 d)NDT要求。 e）力学性能（包括拉伸，硬度、断裂或冲击韧性）。 6.3.3非金属零部件的要求应详细描述下列信息： a）材料类型（基体材料或聚合体）。 b）工作温度范围。 c）抗拉强度、延伸率、弹性模量和撕裂强度。
a）材料类型（基体材料或聚合体）。 b）工作温度范围。 c）抗拉强度、延伸率、弹性模量和撕裂强度。
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d）可接受的邵氏硬度范围（见GB/T531.1）。 e）密度、压缩形变、流体兼容性和流体膨胀性。 f）增强纤维的类型、成分和性能，
所有钢材应符合6.5，6.6和6.7的规定
如力学性能、韧性、疲劳强度、腐蚀和磨损性、焊接性能符合设计要求，则可以使用有 金，例如铁、镍基合金、铝等。
碳钢或合金钢至少应符合GB/T22513的要求。未经采购方批准，主承载部件的最大硬度不超 过35HRC。 其他材料应满足采购方的规定。
6.4.4.2阴极保护设备
直接与阴极保护设备（包括热喷涂铝涂层的零部件）电接触的螺栓，应采用不易氢脆的材料制造
应改变螺栓的设计和选择的材料。通过电化学或自动催化方法进行涂敷时，应有质量保证程序，包括 适当的热烘烤，以增加抗氢脆致裂性
6.5.1钢材的化学成分应符合书面规范的要求。规范应包括碳、锰、磷、硫、硅和其他特意添加的任 可元素的极限和偏差。残余元素应符合书面规范的要求。化学成分应按书面规范以炉为基础进行确认。 6.5.2其他金属材料的化学成分应符合制造商书面规范要求。
所有材料应符合制造商书面规范中的最低力学性能要求。
隔水管主管的夏比V型缺口冲击值应符合APISpec5L中PSL2的规定。其他零部件应符合 16
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B/T20174的规定。 所有试样应符合6.7中的要求。其他材料的冲击值应符合制造商书面规范。 如采购方同意，制造商可用断裂韧性试验代替夏比V型缺口冲击试验。断裂韧性的最低可 应由采购方认可的工艺分析确定（见ASTME1290、ASTME399）
材料硬度应符合制造商的书面规范要求。未经采购方批准，用于氯化物应力腐蚀开裂环境的 包括焊接材料）、碳钢或低合金钢硬度应低于35HRC
主承载零部件和主承压设备材料的拉伸性能应符合制造商和用户按6.3选定的书面规范要求 科的屈服强度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率应符合设计要求
GB/T 40269-2021 吸收性卫生用纸制品 生产过程质量安全状态监测与评价指南6.7质量鉴定试验试样（QTC)
满足以下规定的合格QTC进行力学性能试验，以
6.7.3锻造和轧制产品
6.7.3.1锻造、冲压和轧制产品的QTC可以是锻件的延伸部分、牺性件试样或分体试样。分体试样 的QTC应与其代表的生产件出自同一炉，显示的热加工比应小于或等于生产件的热加工比。QTC尺 寸应基于GB/T20174所概括的等效圆（ER）方法。QTC的等效圆（ER）应大于或等于其鉴定的零 件尺寸，但不超过127mm（5in）。 6.7.3.2QTC应与其代表的生产件同炉热处理，并随同零件贯穿整个热处理循环。提供的QTC应与 其代表的零件热处理条件相同。当QTC不与零件一起热处理时，QTC的奥氏体化和回火温度应在零 件温度14℃（25°F）的范围以内；火和回火部件的QTC与生产件的淬火介质相同。应使用“生产 型”炉子。QTC在鉴定温度的循环时间不应超过零件的循环时间
铸造的QTC应符合GB/T20174中的要求。主承载零部件不应使用铸件
力学性能的QTC应取自经过最终热处理的材料。
拉伸性能应在书面规范中规定。隔水管主管应符合APISpec5L中PSL2的规定。试验样 式验方法应符合ASTMA370或等效标准的规定。试样的取向和位置应符合GB/T20174或等效
NB/T 10412-2020 煤矿井下活塞式冷风机组技术条件SY/T 69132018
定，但试样距任何表面切取的最小距离应为总厚度的1/4。热处理尺寸应用来决定零部件的厚度 合金的拉伸试验应符合GB/T228.1的规定