海底管道水下法兰保护结构设计

水下法兰保护结构是一种用来保护海底管道水下法兰免遭渔网拖挂、落物砸损的装置。由于涉及法兰的拆卸,保护结构应可拆卸、便于操作且具备适当的保护能力。设计了一种水下法兰保护结构,通过Solidworks软件对保护结构进行了三维分析、干涉检查,采用ABAQUS软件对保护结构在操作工况、渔网拖挂工况和吊装工况下的受力进行有限元分析计算,所得结果均符合相关规范要求。设计的法兰保护结构具有结构紧凑、安装拆卸方便、成本低廉且保护效果明显等优点,在实际项目中得到了成功投用。     

我国海洋深水关键钻采设备国产化现状的几点思考

本文针对国家有关部委15年来支持的科研项目,以一些国内海洋深水钻采工程装备和水下设备的研发制造现状为对象,阐述了项目目前的工作进展概况.本文从陈述水下设备系统的构成及研究重要性出发,指出了在水下防喷器组系统、钻井隔水管系统、平台钻机系统研制中,系统性工作的考虑不足和相关改进意见;提出了对水下采油树应用深化及与智能完井技术相结合的建议,以及对深远海钻井船配备和深海控压钻井设备国产化的需求.最后,本文对深水钻采设备国产化"最后一公里"的海试问题提出了思考方案.     

基于ABAQUS的海底管道膨胀弯法兰安装预紧分析

目前海底管道法兰式膨胀弯由潜水员水下进行组对预紧,由于水下作业的高难度及隐蔽性,保证法兰预紧的密封性一直是国际上的难题。国内外主流水下公司都采用液压拉伸器进行法兰螺栓预紧,在液压拉伸器拉伸时,使用有限元分析软件ABAQUS中的STANDARD模块,分析法兰及垫圈应力、应变及位移的变化,应用数值模拟方法对法兰安装过程中液压拉伸器拉伸后法兰垫圈变形情况做仿真计算,通过计算结果分析,与工程施工中法兰预紧结果进行比对,可以验证液压拉伸器程序及压力值的合理性,两者相互补充可为工程施工提供理论指导。     

用于天然气低温脱水流程的高压气气冷换器

用于长庆苏里格气田天然气低温流程的气 气冷换器的结构型式为重叠式 ,由球型封头、管程筒体和法兰、壳程筒体和法兰、管板、折流板、换热器等组成。设计中 ,法兰的优化结果比标准法兰质量轻 4 8%～ 5 8% ;大直径缠绕垫片突破了国内 10MPa的压力限制 ;整个设备设计开创了国内冷换器试验压差 2 0MPa、工作压差 16 1MPa的设计先河。 2年多的现场运行试验表明 ,这种冷换器运行安全可靠 ,实现了预期的工艺目标 ,保证了西气东输的按时实现。     

水下控制模块的应用与设计分析

水下生产控制系统是一个庞大复杂的系统,其中水下部分的核心单元是水下控制模块,其可靠性是最关键的一个技术指标。通过对当前有代表性几家公司产品的介绍,阐述了其基本组成及主要功能,对水下控制模块的原理进行分析,并对设计中的技术难点进行分析,结合目前国内水下控制系统研发中重点关注的测试方法,为产品国产化提供充分的数据,降低用户的使用风险。     

一种卡箍连接器非标准法兰筒体壁厚设计与校核方法

跨接管端部的水下连接器是水下油气生产系统的关键连接设备。法兰筒体作为水下连接器密封机构中的关键零部件,其结构强度计算与校核是水下连接器工程设计中的重要环节。以一型卡箍式水下连接器的法兰筒体为研究对象,考虑到其结构属于一种有别于现有规范的非标准法兰结构,提出了一种应力计算和校核的方法,解决了无法直接使用标准规范设计的难题。该方法将法兰筒体简化假设为长梁结构,依据受力特点建立力学分析模型,基于弹性地基梁理论求解剪力和弯矩共同作用下危险截面的等效弯矩,并计算出截面应力分量,建立相应的强度校核准则,以此进行壁厚的设计和计算。该方法的提出和应用是对标准法兰筒体壁厚设计方法的补充,可为同类问题的解决提供参考方案。     

水下控制模块的技术分析与发展建议

简述了水下控制模块的组成和功能,介绍了Aker Solution公司和FMC公司的3种不同类型水下控制模块,阐述了其基本组成和主要功能。随后指出水下控制模块技术将朝着更智能、更可靠、更快速及全电控的方向发展。最后,就国内对水下控制模块的研发提出几点建议:及时掌握水下控制模块的前沿技术;充分借鉴国外成熟经验,开发设计符合当前操作习惯的水下控制模块;对水下控制模块的关键技术进行深入研究,保证控制系统安全可靠;建立试验平台,为水下控制模块创造试验条件;对水下控制模块中的液压控制阀、传感器等进行深入研究,最终实现水下控制模块的国产化。     

水下阀门国产化关键技术研究

水下阀门是水下采油树及水下管汇的关键部件,在水下采油设备中发挥着重要作用。但水下阀门完全依靠进口的局面对油气田开发成本、进度控制以及阀门后期维护保养均极为不利,可能成为制约我国深水油气资源开发的瓶颈。基于我国南海某气田群开发项目对水下阀门的要求,根据相关标准规范的规定,介绍了水下闸阀和水下球阀的主要技术要求,从设计、制造和测试3个方面探讨了水下阀门研制中的关键技术,并提出了水下阀门国产化的建议。     

自试压法兰在海底管道损伤修复中的应用

传统修复损伤海底管道的方法是将损伤管段在水下切除,然后安装新管段替代原损伤管段,新旧管道之间通过水下法兰连接,最后对整条管道进行试压,以验证法兰的密封有效性。这种试压方案需要较长时间,且很难判断压降是否由维修段渗漏导致。由于自试压法兰可验证法兰自身安装密封的有效性,从而避免了管道整体试压,可大幅缩短管道密封测试的施工工期。以渤海某D14 in天然气管道损伤点修复为例,对比了自试压法兰与传统法兰不同点,介绍了自试压法兰在海底管道损伤修复中的应用,重点对修复过程中平管起吊及法兰焊接、法兰短节安装、法兰试压、海底管道的后保护等施工步骤进行了较为详尽的论述。     

水下切粒机模板研究及国产化应用

本文对水下切粒机的模板进行了深入的介绍和研究,利用先进的模拟软件对国产化的模板进行模拟和校核,使国产化模板结构机参数更加优化,达到了良好的使用效果。     

水下吸力锚基础式带控制系统中心管汇制造技术

随着海洋油气田开发不断向深水延伸,水下生产系统已经成为深水开发中的主要模式。水下中心管汇是水下生产系统中油气资源集输、水下控制的关键装备。通过对国内外水下中心管汇项目进行系统研究,选择深水典型水下吸力锚基础式带控制系统中心管汇作为研究对象,从其组成、关键设备接收技术要求、制造及测试工艺流程、技术风险点等方面阐述了水下吸力锚式中心管汇的制造、测试技术,为我国水下生产设施的制造提供借鉴。     

使用法兰测量仪进行海底管线膨胀弯测量技术研究与应用

针对以往海底管线膨胀弯测量方法存在的问题,探索总结出利用法兰测量仪进行海底管线膨胀弯测量技术关键与实施要点。涠洲12-1项目实践表明,应用本文所介绍的膨胀弯测量技术,可以有效提高海管膨胀弯连接的合格率和工作效率,并大大降低作业成本。     

我国海洋深水油气田开发工程技术研究进展

分析了中国海洋深水油气田开发工程技术与国外的差距,详细论述了“十一五”至“十三五”期间国家科技重大专项“海洋深水油气田开发工程技术”项目所取得的重大研究进展。具体体现在:构建了1500 m深水油气田开发工程设计技术体系,基本具备了1500 m深水油气田开发工程设计能力,相关研究成果已在荔湾3-1气田群、流花16-2油田群和陵水17-2深水气田等工程项目中得到成功应用;构建了4大类共16项深水工程实验系统,形成了国内深水工程实验技术及实验体系,为相关深水工程技术研究、设备研发等提供了实验手段;自主研制了一批1500 m水深的水下关键设备和产品,其中深水保温输送软管、深水水下管汇、水下多相流量计等高端产品和设备已初步实现了国产化应用;自主研制的4类深水工程设施监测系统已部分应用于现场监测。相关研究成果带动了我国海洋石油设备制造能力由陆地向海洋、由浅水向深水的跨越式发展。最后结合我国南海及海外深水油气田开发的实际需求,对我国海洋深水油气田开发工程技术的未来研究及发展方向提出了具体建议。     

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。     

基于Inventor的水下生产虚拟仿真设计系统的设计与实现

经过近几十年的发展,我国海洋油气开发开始走向深海,为满足前期整体布局规划方案技术准备工作的需要,基于Inventor平台开发了水下生产虚拟仿真设计系统。该系统除在操作上使用方便、直观易懂外,还具以下功能:水下生产系统设备整体布局的快速设计;水下生产系统三维模型库的调用、自动添加、知识积累,模型浏览、预览,管线自动布设连接;对所创建的三维虚拟场景自动生成三维布局图或平面图;输出ROV工作的干涉报告;对关键部件、组件结构快速生成相应的有限元计算数据文件等。同时,为更好地进行快速设计,还以此平台为基础,对南海深水油气田荔湾3-1示范工程的水下生产设备创建了完整的参数化三维模型数据库。实际应用结果表明,该系统为我国的深水水下生产提供了一种快速、准确的方案比较工具,可对设备安装和水下生产关键技术进行预演,对深水油气勘探开发能起到一定的技术支撑作用。     

国产化水下油气生产系统可靠性分配研究

我国水下油气生产系统的技术水平还处于初步发展阶段,为保障国产化水下油气生产系统的成功实施,有必要开展水下油气生产系统可靠性相关研究工作。提出一种基于相似产品分配法和层次分析法(AHP)相结合的复合分配法,建立了典型水下油气生产系统模型和系统可靠性框图,并综合考虑国产化因素,建立了系统可靠性分配模型。通过专家评分系统构造出判断矩阵,运用复合分配法进行系统可靠性一次分配和再分配,将系统可靠性指标分配到各子系统及设备单元。对相似产品分配法、AHP以及复合分配法3种方法进行对比,对比结果表明,复合分配法可以优化系统可靠性分配系数,使得系统可靠性设计更加合理。研究结果可对国产化水下油气生产系统自主设计阶段工作提供一定的指导。     

国产机械连接器在海底管道维修中的应用

机械连接器在海底管道维修领域已广泛应用,由于受到国外公司的技术垄断与技术封锁,机械连接器都依赖进口。文章介绍了首套国产机械连接器在海底管道维修中的应用,包括:国产机械连接器的使用背景,安装前的准备工作以及安装程序。安装过程包含了辅助工具的准备、管道直度和椭圆度测量、就位、螺栓紧固、自密封试验、防腐处理以及保护。该机械连接器的成功应用打破了国外专业公司的技术垄断,填补了国内空白,为机械连接器的国产化奠定了基础,具有很好的推广价值。     

水下多相流量计的材料选型及试验验证

基于南海某油田项目,系统研究水下多相流量计在实际应用过程中的材料选型,经对比后选用碳钢为本体材料,通过堆焊625合金增加其耐腐蚀性。设计插入式文丘里结构,并通过塞焊方式加工引压管。在此基础上对适应流量计自身需求的堆焊技术及其焊评进行介绍,通过试验验证对设计方案进行评定。所作研究为后续国产水下多相流量计的工程应用提供一定的借鉴意义。     

南海超深水井口系统切割回收技术研究与应用

随着海洋石油勘探开发向深水区迈进,超深水探井的弃井作业也随之而来。分析了超深水水下井口系统切割回收技术难点,设计了切割钻具组合,研发了国产化的外悬挂螺杆动力水下井口系统切割回收工具,并对重要作业参数进行匹配研究。在水深1 901 m的YL8-1-2井作业,仅用11 h完成了508 mm×914.4 mm(20英寸×36英寸)水下井口的切割,并顺利回收。可为我国海洋石油相关作业向深水进军提供借鉴。     

一种考虑渔网拖挂防护的水下在线结构物设计

水下结构物的设计需考虑安装资源影响,S—Lay安装的水下在线结构物设计要满足船舶的安装通道尺寸要求和操作空间要求,因此结构物尺寸和部件需足够小;同时要考虑结构安装到海底后的防渔网拖挂保护要求,结构整体足够稳定和可靠。基于如上技术难点和实际项目条件,南海番禺35—1／2气田水下生产系统设计了一种特殊形式的水下在线结构物,既成功解决了S—Lay安装的尺寸限制难题,又有效降低了运行期渔网拖挂导致破坏的风险,对于南海深水油气田工程的开发设计具有重要的借鉴和指导意义。