水下生产控制系统比选及分析

随着我国海上油气田开发逐步走向深水领域,水下生产控制系统在我国的应用将日益广泛。水下生产控制系统主要划分为全液压控制、电液控制、全电气控制等3种形式。本文对水下生产控制系统的基本类型、单元组成、系统特点及典型应用等方面进行了分析,归纳出不同类型水下生产控制系统的使用特点及适用范围,为深水油气田项目的控制系统选型设计提供参考依据。     

水下生产控制系统的分析与设计

水下生产控制系统是保障水下生产可靠、安全及沟通水上依托设施的关键,以西澳某深水气田为例,简要介绍了深水开发中水下生产控制系统的设计思路和控制方式的选择原则,对系统的整体结构及其所依附的水上设施控制系统的关系进行了全面分析。     

水下生产控制系统的发展

作为水下生产系统不可或缺的部分,水下生产控制系统的正常运行与否是影响海洋油气田安全性与可靠性的重要因素。介绍了水下生产控制系统的发展历程,分析了全液压控制系统、电液控制系统和全电控制系统等3种水下生产控制系统的工作原理及性能特点,并对这3种控制系统做了对比,指出多系统的应用范围。最后结合国内实际情况,提出了研制国产水下生产控制系统的建议。     

不同类型水下生产控制系统设备可靠性对比分析

为了给海上油气田开发方案的制定提供参考依据,有必要对比分析不同类型水下生产控制系统设备的可靠性。以直接液压控制系统、先导液压控制系统、复合电液控制系统为研究对象,分析三种不同类型水下生产控制系统的结构组成及功能特点,采用可靠性框图方法建立了三种不同类型水下生产控制系统设备的可靠性模型,并根据设备或部件的串并联关系计算了三种类型的水下生产控制系统设备的可靠度。分析结果表明:直接液压控制系统中液压控制板的可靠度最低,先导液压控制系统中SCM的可靠度最低,复合电液控制系统中MCS的可靠度最低;复合电液控制系统可靠度最低,直接液压控制系统可靠度最高。因此,应针对薄弱环节进行性能改进,提高水下生产控制系统的可靠性,并在满足系统响应速度、水下生产系统布局等要求的前提下,优先选择可靠性高的水下生产控制系统。     

水下生产控制系统的电力载波通信综述

目前水下生产系统已经成为开发海洋油气资源的主流模式,其中水下生产控制系统是水下生产系统的关键组成部分。水下电力载波通信作为水下生产控制系统的主要通信方式之一,其发展水平直接影响油气田开发的安全稳定和成本。首先介绍了水下复合电液控制系统中电力载波通信的基本原理,总结了国际标准化技术委员会ISO/TC 67、智能井接口标准(IWIS)和水下仪器接口标准(SIIS)等组织对水下电力载波通信技术的促进作用。其次,从传输速率、通信距离等技术指标的角度,回顾了各水下项目中电力载波通信技术的发展历史。最后,从脐带缆电缆特殊性、系统拓扑结构不确定性和水下增压设备电磁干扰等方面分析了水下环境为电力载波技术带来的特殊挑战。     

水下生产控制系统的比较与选择

分析了常用水下生产控制系统的原理和特点,比较其优缺点,指出其适用范围。     

全电水下生产控制系统设备发展现状

水下生产控制系统是水下生产系统的重要组成部分,其中全电水下生产控制系统与复合电液水下生产控制系统相比具有响应速度快、无污染、可靠性高等特点,是未来水下生产控制系统的发展趋势之一。本文分析了全电水下生产控制系统的工作原理及结构组成特点,阐述了全电水下生产控制系统的发展过程,对全电水下生产控制系统的关键设备进行了研究,以期为我国自主设计全电水下生产控制系统提供参考。     

长距离水下生产复合电液控制系统电力分析与设计

随着回接距离增加,水下生产控制系统面临着低压长距离输电的新挑战。根据二端口网络和均匀传输线理论,建立了基于Matlab/Simulink的长距离水下生产复合电液控制系统单相交流和直流电力仿真模型。通过与文昌9-2/9-3/10-3项目电力分析报告和倒推法计算结果对比,验证了本文模型的正确性,弥补了SimulationX水下电力库只能进行单相交流仿真的缺陷。应用本文仿真模型得到了单相交流和直流2种不同供电方式下的建议设计方案,对比了单相交流和直流2种供电方式的优缺点及适用范围。本文所形成的水下生产控制系统电力分析建模方法和设计流程,对我国后续类似工程项目具有一定的借鉴意义。     

水下生产控制系统结构的设计与研究

作为水下生产系统的重要组成部分,水下生产控制系统(SPCS)提供了数据采集、远程控制和异常情况监测处理等功能。为了满足SPCS在安全可靠性、经济性和可操作性等方面的要求,研究了SPCS的结构设计,介绍了SPCS的功能、组成,对比了独立式、平衡式、组合式和环式等多种SPCS结构的优缺点,分析了SPCS设计应考虑的因素。最后,得出了SPCS结构设计的要点,可供SPCS设计参考。     

电力载波通信在水下生产控制系统的应用

目前国内对水下生产控制系统电力载波通信衰减测试方法及衰减模型的研究较少,以文昌10-3油田为设计目标油田,对串联模型、对称模型、整体模型等3种通信衰减模型进行仿真分析,发现整体模型的信号衰减最大。运用整体模型对目标油田电力载波通信进行分析,得到项目载波机关键技术参数,为水下生产控制系统电力载波通信模块的选型提供参考。     

水下采油控制系统

本文简要介绍国外几种水下采油控制系统的特点、工作原理,可供选用水下完井装置时借鉴。     

浅谈水下生产控制系统控制与监测传输模式

在海洋资源的开发应用过程中,国内外对深海油气田的开发与投资力度逐年加大,我国南海深水开发工程设施也逐年增多。水下生产控制系统作为水下生产系统的核心部分,控制与监测传输模式的选择对整个工程的开发成本与安全运行起到了关键作用。目前国内外开发工程中,水下生产控制系统监控传输模式种类较多,不同的工程公司选用的传输模式也有所不同。该文主要介绍了目前国内外水下生产系统几种常见的监控传输模式,并通过实例详细介绍了这几种传输模式的应用范围和主要特点。     

电液换向阀在水下生产控制系统中的应用研究

以深海电液换向阀为研究对象,在介绍国外深海电液换向阀在复合电液型水下生产控制系统中的应用情况及国内外学者在深海电液换向阀研究领域取得成果的基础上,总结出电液换向阀应用在海洋深水工况条件下应具备的性能要求;通过分析深海电液换向阀的工作原理和技术特点,得出性能要求的实现方式;最后结合我国实际情况提出了几点电液换向阀研制建议,以期为深海电液换向阀的国产化研制提供参考。     

水下生产装备控制系统的浅水池测试系统研究

国外水下生产装备的研制、安装和应用技术已趋于成熟,而国内正处于起步阶段。在分析国外水下生产装备控制系统的组成和工作原理,以及水下生产控制系统浅水池测试现状与标准的基础上,结合国内实情,确定了浅水池测试的基本功能,并针对水下生产装备完整性试验中采油树功能浅水测试的需求,研究并明确了复合电液控制系统下的浅水测试系统及其配套的测试设备。研究内容可为建造国内浅水池测试系统提供参考。     

水下采油树生产通道可靠性设计及分析

水下采油树所处海底环境较为复杂,需要对水下采油树的各重要部件进行高可靠性设计。针对水深1 500m、压力等级69MPa的设计条件,根据ASME B31.3中高压管道壁厚公式计算出水下采油树生产管道壁厚为11mm。在安全系数设计的基础上,综合了有限元分析、蒙特卡洛模拟方法,对生产管道进行可靠性分析,验证了设计壁厚的可靠性满足强度要求,并根据灵敏度分析得出影响生产管道可靠度的关键因素是壁厚、内压和材料屈服极限。     

深水水下防喷器控制系统蓄能器能力分析

根据蓄能器系统的工作环境和工作状态,将水下防喷器控制系统蓄能器分为地面蓄能器、水下蓄能器和应急蓄能器等3类,分析了水深对不同蓄能器系统主要参数的影响。提高蓄能器的承压能力,可以减小控制系统的预压力,从而减少地面蓄能器的个数,节省平台空间。不同蓄能器系统主要技术参数随水深的变化趋势差异较大,在蓄能器系统控制能力设计与校核时须特别注意。     

水下分离器控制系统结构设计

针对水下分离器的工艺特点,从通信方式、供配电方案、相关元器件选型以及控制方式的选择等方面系统地探讨水下分离器的控制系统结构框架设计。通过不同控制系统结构设计之间的对比分析,结合国外相关工程实际案例,总结出一套适合我国深水水下分离器控制系统结构的设计方法,对于我国深海油气资源开发具有重要意义。     

水下石油采油树控制系统电力载波通信仿真分析

水下生产控制系统作为海上油气田开发生产中重要组成部分,为了分析系统应用中水下电力载波通信衰减情况,建立了基于Multisim软件的水下生产控制系统电力载波通信仿真模型,模型包括传输线路等效电路和采用K式带通结合滤波方式的电力载波发射机、接收机等效模型,仿真分析了在不同频率载波、不同传输距离条件下通讯信号衰减情况;同时分...     

Frigstad D90平台水下防喷器控制系统分析

本文主要对Frigstad D90平台水下防喷器控制系统的结构及其控制系统原理进行相关的研究,总结出新一代Shaffer水下防喷器的工作特点和性能。     

基于SimulationX的水下液压控制系统仿真分析

水下控制系统是水下生产系统的重要组成部分,电液复合式控制系统是目前最常用的水下控制系统,其参数的设置对水下生产系统的安全具有重要影响。本文采用Simulation X对低压液压系统进行仿真分析,研究了水深、回接距离、液压管线直径、水下蓄能器参数以及液压动力单元液压泵参数对充泄压时间以及采油树闸阀开关时间的影响规律。研究表明:在本文模拟工况条件下,脐带缆液压管线直径和回接距离是2个对系统充泄压时间影响较大的参数;采油树闸阀开关时间受本文考察因素影响较小。本文可为今后水下控制系统液压分析提供一定的参考。