深水海底管道预调试技术发展现状概述

随着海洋油气开发逐步向深水方向发展,深水油气田海底管道预调试技术显得尤为重要,它包括充水、清管、试压、排水、干燥、惰化等管道工艺。通过查阅相关文献资料,总结了深水海底管道预调试工艺技术的发展现状。基于传统的浅水海底管道预调试工艺,考虑深水环境的特殊性,提出了更适合深水环境的预调试工艺方案,为深水油气田水下生产系统海底管道预调试工艺提供技术支持。     

深水海底管道预调试流动保障分析

海底管道在投入使用之前均需进行预调试工作,以确保海底管道达到投产要求。以南海某深水气田水下生产系统回接已有水下设施的海底管道相关预调试工作为基础,模拟分析了预调试过程中清管、测径、试压、排水和干燥阶段需要注意的流动安全保障问题,确保预调试作业顺利进行。可为深水油气田开发中海底管道预调试流动保障设计提供参考。     

深水海底管道预调试技术概述

深水油气田开发中,海底管道预调试施工面临诸多难题,常规作业方式已经难以满足作业要求。目前深水海底管道预调试的施工技术主要有两种:连续油管技术与水下模块技术。对比两种技术的优劣,水下模块技术在海底管道清管、试压施工中具有明显优势。不同公司使用的水下模块主要分为两类:一类为单功能水下橇,主要包括水下清管橇、水下试压橇和水下数据记录橇,分别实现海底管道注水清管、海底管道试压与数据记录;另一类为多功能水下橇,集海底管道清管、试压及水下记录功能于一体。以海洋石油工程股份有限公司水下清管试压橇SFHM为例,详细介绍其清管试压过程,并重点介绍其在流花16-2项目中的应用。     

深水海底管道预调试下放软管系统发展现状概述

目前常用的深海海底管道预调试方案主要为水下发球-水上收球方案。由于海底设备本身无法提供相应的动力源和工作介质,因此需要通过下放软管,从水面供源系统向海底的水下发球筒提供淡水、干空气、乙二醇、氮气等工作介质和动力。鉴于国内外对海底管道下放软管系统的研究较少,因此对当今国内外深水海底管道预调试工艺所使用的下放软管系统的类型、发展历程、应用案例、系统组成和下放工艺等内容进行了总结,以期对海底管道下放软管系统的开发和使用提供借鉴和帮助。     

基于LedaFlow的深水海管清管模拟分析

清管操作可以清除海底管道中沉积的蜡、沥青质、水合物等杂质,降低管线内压降,提高管道流通能力。使用新型多相流瞬态模拟软件LedaFlow模拟了南海某深水油田清管操作过程,计算得出水下管汇处的压力、压降及清管速度,评估了不同井口产量、生产水流量等参数对清管过程中水下管汇压力的影响,给出了建议的清管策略。该模拟分析为工程实际提供了参考,对保证海底管道的安全运行有重要意义。     

海底管道清管多球收球筒的研制

清管工作是新铺海底管道投产前预调试阶段的一个关键环节,而传统的收球方式存在安全性差或操作不便捷、制造成本高等方面的问题。创新设计一种海底管道清管多球收球筒,它采用金属结构、设计可视窗口、旋转侧开栅栏门,使用ANSYS软件进行强度计算模拟校核,解决了网兜收球的安全性、常规收球筒多次开盖查看问题以及一次接收多个清管球的问题。在"PY34-1海底管道清管试压排水干燥项目"和"JZ25-1S二期开发项目"等多个项目中使用效果良好,达到了预期目的,水下、水上清管效率明显提高,为清管工艺收球操作提供了更好的解决方案。     

海底管道回接技术

在特定海况和复杂海底地貌、地质情况下，如何将新开发的管道并入已建的海底输油气管道，以保证油气高效、安全地输送，是海底管道回接技术需要解决的问题。对短管尺寸水下测量方法、深水管道对准方法进行了介绍，重点介绍了水下焊接、水下机械联接、水下带压开孔3种海底管道回接方法；分析了我国深水管道回接技术研发的重要性，提出了我国海底管道回接技术研发的关键技术。     

深水不保温海底管道蜡沉积预测及清管研究

含蜡原油管道的蜡沉积会导致管道运行参数出现剧烈变化,给管道的安全运行造成严重威胁。为研究深水不保温海底管道的蜡沉积规律并提出相应的清管策略,利用多相流模拟软件(OLGA),对南海某油田深水不保温回接管道的蜡沉积和清管过程进行模拟。研究表明:海底管道输送原油属于轻质低黏、低凝含蜡原油,但由于海底环境温度较低,海底管道未进行保温设计,导致管道的蜡沉积问题严重。针对不保温输油管道,综合考虑管道内最大蜡沉积厚度达到2 mm和清管过程中清除的蜡量不能超过10 m~3作为清管周期制定依据,确定投产初期海底管道的清管周期为5天;常规清蜡清管器无法实现该条海底管道的在线清蜡作业,建议改用旁通清管器进行在线清蜡作业,旁通清管器的旁通率确定为1.5%～2.0%。     

海底天然气管道不停产改线方案研究

本文以国内一条为天然气发电厂供气的外输天然气管道为例,介绍了海底天然气管道不停产改线方案,其重点和难点在于水下带压开孔封堵和新建管线水下试压、清管、干燥和惰化等水下作业。     

海洋工程

<正>当海底管道发生湿式屈曲或在外力作用下发生损伤时,首先要使用专用设备在水下切断海底管道,并将切除的受损海底管道移至安全区域,再使用专用回收设备将海底管道回收至铺管船作业线,而后重新铺设海底管道。以往在进行深水海底管道修复时,先由潜水员使用电氧切割机对旧管道进行切割,而后通过在旧管道端部开孔安装销轴,采用回收钢缆进行回     

中缅天然气管道清管试压关键技术

中缅天然气管道是近年新建的大口径、高压力长输管道之一。管道沿线地形复杂、山高谷深,清管、测径、试压难度较大。阐述了中缅天然气管道国内段第1标段在管道主体焊接和管沟回填完成后实施清管、测径、试压时的准备工作、设备选用、段落划分、压力选取、降压扫水等关键技术,指出清管、测径、试压工作是管道投运前检验管道焊接质量最重要的环节,可供类似长输管道工程借鉴。     

海底管道清管用新型水下发球装置研究

针对传统海底管道清管成本高和停输问题,设计了一种适合单海管清管的发球装置。该装置通过水下发出清管器,经过需要清洗的海底管道和立管,回到平台上的收球筒中。发球装置主要由快开盲板、发球单元以及连接单元3部份组成,其驱动液是来自采油树的甲醇。介绍了发球装置清管工艺流程以及每一部分的工作流程,并通过有限元法,对发球装置的关键零部件进行了强度校核。该装置可以解决单海管清管问题,对于完成海底管道清管作业,推动国内水下清管技术的发展,有一定的指导作用。     

深水海底管道终端设施(PLET)管道应力分析

海底管道终端设施(PLET)是海洋深水开发中最基本的重要的水下生产设施,其可靠性对水下生产系统及整个油气田的正常运行和安全保障具有十分重要的意义。本文对PLET承压管道的应力分析技术进行了研究,梳理了管道应力的基本知识,讨论了水下PLET管道应力分析的特点和校核规范的选取,通过实例介绍了深水水下PLET管道应力分析的方法和流程,可供水下生产设施设计研究中借鉴。     

中亚管道清管、试压技术的研究与创新

油气输送管道清管、试压是管道建设安装工作程序的重要一环。结合中亚天然气管道施工实例,介绍了管道清管、测径的技术要求和主要设备,清管、测径过程以及中亚管道测径所用的新技术等。重点介绍了中亚天然气管道试压时的管段划分、试压施工及现场操作,如上水及现场操作、强度试验、严密性试验、排水等,并给出了管道清管、测径的操作建议和试压施工时应注意事项。     

海底管道应急回收技术研究

海底管道应急维修方法分为水上维修和水下维修。国内海底管道主要铺设于水深300 m以内的浅水区域,其维修主要采取水上维修方法,因此海底管道应急回收技术是水上维修中的关键步骤,但该技术在国内尚属薄弱环节。以恩平23-1项目为例,介绍了一种新型的海底管道拖拉头的设计及其在水下的安装步骤,在此基础上阐述了使用上述设计的拖拉头进行海底管道回收的具体步骤等内容。工程实践表明,该技术不仅可用于海底管道切割后提吊回收至甲板,也适用于废弃海底管道的水下拖动、移位等作业;该技术适用于水深较浅、且海底管道状态良好的情况。若海底管道服役年限过长,回收前需要安装浮袋以降低海底管道所受应力,对于水深300 m以上的深水区域,需由ROV进行操作,并配备专业ROV开孔工具,施工难度较大。     

渐进式清管策略在海上油气田海底管道完整性管理中的应用

为避免内、外部状态不明确的海底管道在清管作业中出现清管器卡堵等异常情况,提出采取渐进式的清管方法。清管作业时先使用通过性强、清管能力弱的清管器,再使用通过性弱、清管能力强的清管器,逐步有控制地清除管道内部积垢和杂质,直至满足管道完整性检测的要求。通过海上油气田投产多年的两条海底管道的清管作业现场试验表明:采用渐进式清管方法既避免了管线内部积垢和杂质沉积较多而发生的卡球现象,又能较彻底地清除管道内部的杂质;同时,结合渐进式通球实施过程中的技术细节,总结出渐进式清管实施过程中清管器更换时机、次序调整、杂质截留、清管时间计算等注意事项,为后续其他海底管道或陆地油气管道清管作业提供了一定的借鉴和参考。     

基于深水海底管道压溃破坏的结构可靠性研究

针对深水海底管道压溃破坏失效特点,利用数值模拟和全比例压力试验相结合的方法,开展了深水海底管道结构屈曲压溃分析,在此基础上拟合出管道压溃破坏的结构承载力显式表达式,并以此构建安全裕度方程;采用国际推荐的JC法进行了深水海底管道结构可靠性指标计算,对不同初始椭圆度、轴向拉力、屈服极限和径厚比等随机分布参数进行了敏感性分析,研究了参数分布对深水海底管道可靠度的影响,为深水工程结构设计提供了参考和安全保障。     

深水海底管道受损修复关键设备的选择与应用

以往在进行深水海底管道修复时,先由潜水员使用电氧切割机对旧管道进行切割,而后在旧管道端部开孔安装销轴,采用回收钢缆进行回收,其作业效率低下。选用钻石线切割机、海底管道回收工具(PRT)进行海底管道修复,可大大提高施工方案的可实施性。简要介绍了传统的受损海底管道切割回收方式,钻石线切割机和PRT的结构、工作原理和应用情况;而后以南海某工程项目海底管道修复施工为例,重点论述了国内首次使用钻石线切割机和PRT修复受损深水海底管道的过程,并提出了一些注意事项及建议。     

深水海底管道S型铺设影响因素分析

为了更全面系统地评估深水海底管道S型铺设过程中面临的高张力状态、高弯曲应力、大曲率变形、强接触作用以及管道整体几何线型等非线性因素的影响,结合海底管道铺设校核准则,针对我国南海典型海域环境条件,采用三维非线性梁单元对深水海底管道S型铺设开展动态有限元分析,得到了管道有效张力、等效弯矩、等效应力、等效应变的分布情况。对影响深水海底管道S型铺设的重要影响因素,包括托管架角度、管道铺设状态、管道壁厚等级等进行了分析。结果表明,目标工程托管架最优角度为25°;深水海底管道S型铺设应慎重选择充水铺设方式;管道壁厚对S型铺管有显著影响,实际铺设时应深入评估壁厚的影响。本文研究对深水海底管道S型铺设工程有一定的借鉴意义。     

深水海底管道S型铺设影响因素分析北大核心CSCD

为了更全面系统地评估深水海底管道S型铺设过程中面临的高张力状态、高弯曲应力、大曲率变形、强接触作用以及管道整体几何线型等非线性因素的影响,结合海底管道铺设校核准则,针对我国南海典型海域环境条件,采用三维非线性梁单元对深水海底管道S型铺设开展动态有限元分析,得到了管道有效张力、等效弯矩、等效应力、等效应变的分布情况。对影响深水海底管道S型铺设的重要影响因素,包括托管架角度、管道铺设状态、管道壁厚等级等进行了分析。结果表明,目标工程托管架最优角度为25°;深水海底管道S型铺设应慎重选择充水铺设方式;管道壁厚对S型铺管有显著影响,实际铺设时应深入评估壁厚的影响。本文研究对深水海底管道S型铺设工程有一定的借鉴意义。