水下控制模块对接盘对中锁紧机构设计

对水下控制模块(Subsea Control Module,SCM)的功能、结构和安装对接过程进行分析,设计一套利用机械死点的滑块连杆机构为工作原理的新型的水下控制模块对中锁紧机构,从而实现水下控制模块各个快插的连接,为采油树水下控制模块及相关产品的国产化开发应用积累了经验。     

水下采油树电液复合控制系统设计

根据水下采油树系统及相关标准要求,设计了水下采油树电液复合控制系统,包括通信控制系统、液压动力单元(HPU)和水下控制模块(SCM)。采用PROFIBUS-DP和工业以太网通信方式,设计了主从站和冗余控制系统,并分别设计了HPU和SCM的液压系统和电控系统,其中HPU电控系统采用软冗余控制,SCM电控系统采用硬冗余控制。该控制系统可实现对水下采油树阀门管汇的精确、稳定控制。     

水下控制模块锁紧机构设计

水下控制模块是水下采油树的重要组成部分,其长期处于水下高压状态,对其进行固定和锁紧至关重要。根据ISO 13628-8等相应规范,在考虑水下控制模块外形及锁紧力的基础上,利用Solidworks软件建模,对水下控制模块锁紧机构进行设计,同时利用经验公式对锁紧机构的强度进行计算。分析结果表明,设计的锁紧机构满足水下控制模块锁紧的需求。     

立式双管式水下采油树设计分析

水下采油树作为实现海上油气田开发的重要设备之一,其工作状态直接决定了整个水下生产系统的运行状态。设计了一种基于注采技术的立式双管式水下采油树,设计中选用的闸阀是液压驱动的故障关断式水下闸阀,节流阀是液压驱动的步进式水下节流阀,各类阀组及促动器集中在组合阀上,结构简单紧凑,安装拆卸方便,密封性良好,可实现远程控制或水下ROV控制。对采油树主要闸阀的试验验证结果表明,水下闸阀和节流阀满足API 6A中PR2等级要求,水下控制模块功能能够满足在水下环境中对于控制的要求,具有较高的可靠性。     

基于贝叶斯网络的水下采油树系统剩余寿命预测

针对水下采油树系统事故频发且相关数据不易获得的问题,基于贝叶斯网络将水下采油树系统划分为水上部分、水下部分和FPSO 3个模块,考虑不同模块间的相互依赖性关系,结合突发失效与正常的退化趋势,建立了水下采油树系统的剩余寿命预测模型,分析相应的模块可靠性,结合失效阈值对剩余寿命进行了预测。结果表明,水下采油树系统的整体可靠性低于任一模块的可靠性,其退化过程先快后慢,并大体呈指数分布;高强度的突发失效将使系统失效过程加速,进而减少设备的剩余寿命,考虑相互依赖性的设备剩余寿命明显低于不考虑相互依赖性时的剩余寿命。     

水下采油树应用技术发展现状

研发水下采油树的关键在于能否通过相关标准规范所要求的压力循环测试、高低温循环测试、载荷循环测试及外部高压测试等。在介绍水下采油树相关标准规范的基础上,分析了水下采油树的结构类型及结构演变,简述了水下采油树各控制系统类型的特点,分析了采油树、油管挂、内树帽的安装管柱及安装方法。指出超深水和超高温高压的水下采油树是水下采油树未来的发展方向。卧式采油树可用浮式钻井装置的钻柱或用工程船的大吨位吊机的钢丝进行安装。水下采油树的模块化设计可缩短采油树的供货周期,跨接管式电泵增压系统、跨接管式流量计和高完整性压力保护系统等新工艺技术的出现,将有利于降低水下采油树和水下开发项目的综合成本。所得结论可为水下采油树的设计和应用提供参考。     

海洋500m水深水下立式采油树设计开发

水下采油树是海洋深水油气开发的关键装备。为了梳理和提炼水下采油树最新研究进展及成果,指导国内相关产品的设计开发,在分析国内外技术现状的基础上,介绍了500 m水深导向绳式水下立式采油树的总体结构、技术参数、控制系统、采油树本体、油管悬挂器和闸阀驱动器等关键部件的结构及工作原理,并阐述了该产品的加工和试验进展。分析认为:该水下立式采油树具有整体模块化设计、电液贯穿多通路集成化设计、闸阀驱动器失效安全型设计等技术特点,产品的设计开发打破了国外技术垄断,达到国际同类产品的主流技术水平。该产品的设计与开发可以为水下采油树的国产化研制提供借鉴和参考。     

水下采油树选型和功能设计

水下采油树在每个工程中针对油田特性都有不同的设计要求。选型设计时,要充分考虑油气田类型、作业环境、压力、井口数量、钻机类型、水深、操作者的喜好进行选型设计。该文给出水下采油树选型流程图,阐述了卧式和立式水下采油树显著区别,列出水下采油树结构选择的六个界面,分析了超高压高温水下采油树的技术挑战和主要经验,指出卧式水下采油树功能设计要求,并针对PY35-1、PY35-2实际项目详细分析了水下采油树的选型及功能设计要求。     

水下采油树系统配套工具技术研究和发展建议

水下采油树系统配套工具由一系列工具组成,是完成水下采油树和油管悬挂器等水下设备吊装、运输、安装、回收、测试及使用维护等作业的必要设备,对深水油气开发起着至关重要的作用。在分析水下采油树系统配套工具国内外发展状况的基础上,剖析了典型水下采油树配套工具的主要功能和组成,详述了配套工具研究中的核心技术,如安装回收、锁紧解锁和远程导向定位等设计技术,以及加工制造和试验验证等方面的研究重点和研究方法,为设计和使用水下采油树配套工具提供了理论依据,并给出了配套工具未来在专业化设计、模块化设计和集成化设计等方面的发展建议。研究结果对水下采油树系统配套工具的研发具有一定的指导意义。     

浅水水下采油树风险评估方法适应性分析

调研水下采油树国内外可靠性分析的研究现状,指出可靠性分析中存在的不足之处。详细介绍几种典型的风险评估方法并对浅水水下采油树的适应性进行分析。针对渤海浅水水下采油树建立事故树分析模型,得出关键结构重要度排序,根据分析结果,结合实际渤海油气田特点,对油管悬挂器、采油树保护装置和生产阀组在设计方面提出一些实际工程建议,为形成一套适用于浅水油气田的水下采油树风险评估和可靠性分析体系提供理论基础,同时也对我国浅水水下采油树进行自主研发、优化设计和安全运行提供重要参考。     

荔湾3-1气田深水水下管汇总体设计技术研究

水下管汇是最常用和重要的水下设施之一,本文具体针对南海深水气田荔湾3-1西区管汇的工程实例,从管汇基础、框架结构、管汇连接系统、内部管道系统和总体布置方面对深水水下管汇的总体设计技术研究进行了总结,并结合项目条件对西区管汇的设计方案,操作策略进行了研究和三维模拟,验证了荔湾气田西区管汇总体布局的ROV可操作性和设计合理性。该文的成果对于开展深水水下系统设施共性技术的研究具有重要的指导意义。     

海洋油气井水下井口回接装置

海洋油气井水下井口回接是海洋油气井通过水下井口与海面采油平台建立采油采气通道的一种方法。介绍了回接连接装置的结构、组合式金属膨胀密封环的设计方案及其工作原理。该方案设计的装置结构简单、操作方便,为国内在海上油气井回接系统方面的研究提供新的设计思路。     

水下卧式采油树研制及浅水试验

水下采油树是海洋油气开发的关键装备,该设备制造技术长期以来被国外垄断。为了加快我国海洋油气的开发步伐,降低开发成本,依托863计划课题和中石油重点研发项目,我国突破了水下高压密封、水下远程控制、复杂形面零件加工及检测等多项关键技术,成功研制了拥有自主知识产权的水下卧式采油树。厂内试验表明,其各项指标均已达到设计要求,18米浅水试验进一步验证了水下卧式采油树的安装回收功能、ROV操作性能和水下远程控制功能均满足设计要求,试验获得的基础数据及技术经验作为宝贵的科研成果,对下一步工程海试具有重要的指导意义。     

深水水下连接器的对比与选择

水下连接器的选择是水下生产系统设计的关键技术.把国外深水水下连接器产品分为3类,对比分析得到每一类连接器的特点和适用性.指出在水下连接器的选择中需要考虑的要点.介绍了Gemini气田水下生产系统中连接器的选择过程.     

超大管径海底管道长距离登陆拖拉技术研究

针对超大管径海底管道长距离登陆拖拉技术,分别从安装方法、计算分析、数值修正等方面进行了研究。对大管径海底管道长距离拖拉与常规海管拖拉进行比较,重点分析了设计及施工中的难点,并在施工方法及设计原理上提出了解决措施。对于混合拖拉法,采用有限元方法对管道拖拉过程中的局部弯曲形变及屈曲校核进行了数值模拟和分析,有效规避了拖拉过程中弯曲变形对海管局部屈曲产生的不利影响。针对超大管径管道在DNV规范中的适用性进行了研究,并对DNV所推荐校核方法进行了修正。为超大管径海底管道长距离登陆拖拉的设计及施工提供技术支持。     

数字化钻井系统现场设备信息模块的设计

现场设备信息模块是数字化钻井系统的重要组件模块,讨论了现场设备信息模块的划分、设计准则和主要设计内容。以钻井泵的数字信息组件模块为例,采用模块化设计方法、现场设备网络的开放网络和现场总线解决方案设计的钻井泵数字信息组件模块,具有传输信号稳定、可靠性高、抑制噪声能力强、组建现场网络成本低等特点。试验测试证明了采用该设计方案设计的钻井泵数字信息组件模块的适用性和可靠性。     

国产水下多相流量计第三方认证

国产水下多相流量计由挪威船级社（DNV）按照API RP 17S等相关国际规范完成第三方认证,涵盖失效分析、设计审核、计算校核、测试程序审核、加工制造、装配、型式试验等一系列过程。系统介绍水下多相流量计第三方认证流程和重要的型式试验,包括温度压力循环试验、环境应力筛选试验、计量性能试验、高压仓试验等。研究工作对水下油气工程装备的国产化研制和应用具有借鉴意义。     

电驱动石油钻机的安全控制技术研究

从硬件设计和软件开发两个方面分别阐述了石油钻机安全控制系统应遵循的设计原则。硬件设计方面包括:集成控制架构设计、手动急停电路设计、智能刹车系统设计、智能装置自保护功能设计、关键电气设备冗余化设计等。软件开发包括:控制器的“软急停”功能模块开发、运动防碰安全管理系统开发、智能工艺过程模块开发等。针对钻机出厂安全功能试验验证、钻机远程在线监测及专家故障诊断系统开发、网络化控制安全管理等方面提出相关工作建议。     

水下应急封井装置内部冲蚀磨损数值模拟

水下应急封井装置是一种应急抢险设备,用于水下井控失败后的抢险救援。为了解水下应急封井装置在不同工作状态下的磨损情况,对不同工况下应急封井装置的内部流动进行了CFD数值模拟。通过分析5种工况下内部管道的磨损率分布,确定磨损较严重的位置,并对其结构进行了优化。分析结果表明:主垂直管开启(工况1和工况2)时,最大磨损率较小,磨损主要分布在主垂直管的分流孔附近;主垂直管关闭时,最大磨损率明显增大,磨损严重的位置位于直角管下游管道外侧壁面,以及直角管内侧拐角处;将直角管结构改为盲三通可以显著减小该处的磨损率。所得结果可为水下应急封井装置的结构设计和优化提供一定参考,有助于加快我国水下应急装备的研究进展。     

深水管汇设计方法及其在荔湾3-1气田中的应用

水下管汇是海上油气开发的重要设备,深水中的管汇设计面临许多技术挑战。管汇处于深水中,环境条件比较复杂;内部承压很大;需要实现的功能多;整体布局形式复杂。针对管汇的结构进行了优化,设计了一个应用于南海荔湾3-1深水气田开发的6井槽水下管汇。完成了单井产气的汇集,化学药剂的分配及清管功能,还实现了相关的化学药剂注入控制功能,满足了荔湾3-1深水气田开发的需要。