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。     

番禺35-1/35-2气田水下管汇嵌入式在线安装方案设计及建造关键技术

随着海洋油气开发不断向深水延伸,使用水下生产系统开发深水油气已经成为一种重要的开发模式,其中水下管汇作为水下生产系统的常见设施用于简化水下生产系统。在我国南海番禺35-1/35-2气田开发中,部分水下管汇采用了新型嵌入式在线安装的解决方案,这是国内首次实现嵌入式在线安装的水下工程产品。文中阐述了番禺35-1/35-2气田水下设施项目中在线安装水下管汇的设计方案、建造关键技术和实施方案,其研究成果为我国南海深水油气田开发提供了技术支撑,对我国分体式管汇的制造、测试具有很好的借鉴作用。     

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。     

深水刚性跨接管安装操控作业及风险研究

在深水油气田开发模式中,跨接管作为重要的连接元件用于连接管线与采油树、管线与管汇、管汇与采油树、管汇与立管等水下生产设施,其安装技术是构建水下生产系统的重要内容。以某深水气田M型跨接管安装过程为例,介绍了跨接管下放安装作业方法及要求,利用事故树分析方法对其进行风险研究,找出安装过程中的关键环节,并提出控制措施,旨在为我国深水跨接管下放安装提供参考。     

深水水下管汇的结构设计概述

以南海某油气田的深水水下管汇为例,结合管汇的功能需求、结构组成、结构计算等,对深水水下管汇的结构设计进行了概述。     

水下油气开发项目中管汇管道布置研究

水下生产系统广泛应用于深水油气田开发中。相比传统开发方式,水下生产系统具有较大的经济优势。而水下管汇是水下生产系统中最常见的水下设备。水下管汇将各水下井口采出的油气汇集到其中,再通过海底管道输送到海洋平台或陆地处理设施。管汇管道布置在水下管汇的设计中占有重要地位。结合某项目的水下管汇管道布置实例,经过设备选型、方案比选及应力分析校核等步骤,研究总结出通用方法,可为水下管汇管道布置提供参考。     

基于故障树的水下管汇可靠性分析及设计优化

基于故障树分析(FTA)方法,以南海某深水气田水下管汇为目标,对其进行可靠性定性、定量分析,并提出两种改进方案以提高水下管汇的可靠度。通过对水下管汇故障树模型的最小割集定性分析得出,管汇系统的薄弱环节为清管回路中的球阀、乙二醇输送系统中的管线和闸阀。根据FTA定性分析结果,提出两种改进方案。针对管汇原设计方案和改进方案的故障树模型,结合管汇各组成单元的失效率数据,定量计算其可靠度,结果表明两种改进方案均可大幅提高水下管汇的可靠度,分别将管汇在设计寿命内的可靠度由约44.12%提高至91.86%和82.68%。可为水下管汇的设计提供参考和借鉴。     

基于滑轮法的水下管汇安装静力学分析

水下滑轮安装法是深水超大型管汇的主要安装方法之一,主要是利用一艘半潜式平台和两艘辅助船只进行水下目标管汇的安装下放。为了研究滑轮法在深水水下丛式管汇中的下放过程,以滑轮安装法中的钢丝绳为分析对象,在不考虑环境载荷的影响下,将水下管汇的安装过程分为3个阶段,建立了3个阶段的静力学平衡方程,分析了钢丝绳的最大拉力以及曲线形状,并研究了水深和管汇质量对其的影响。分析结果表明:滑轮法下放管汇的所有阶段中,钢丝绳受到的拉力均与该点切线与水平轴夹角的余弦成反比;对于给定的水深,钢丝绳任意点拉力的水平分量为常数,该常数随水深的不同而变化;钢丝绳的形状由其单位长度重力和管汇重力决定,进入水中后,其形状曲线都由两段不同的曲线组成。所得结论有助于确保滑轮法安装中钢丝绳的安全使用,并可作为研究各种非线性及动力影响的初始出发点。     

水下管汇阻力系数和附加质量系数的CFD计算

深水管汇下放是水下生产系统安全工作的关键技术之一。针对深水管汇下放时受到的水动力,即阻尼力和附加质量力进行分析研究。通过CFD软件Fluent建立管汇水动力计算模型和水下作业环境中绕流场的模型,计算管汇下放3个方向阻尼力及其阻力系数; 利用动网格技术模拟管汇在流场中的加速运动,求得管汇在水中的变速运动带动周围的流体一起做不定常运动所形成的附加质量系数。通过与现有DNV经验数据对比,计算结果误差较小,从而验证了此计算方法的正确性,为船-缆-体的耦合分析计算及下放安装的仿真控制提供参考。     

荔湾3-1深水气田开发中心平台工艺设计若干问题研究

在荔湾3-1深水气田开发工程中,采用在深水区气田设置水下生产系统、在浅水区建设中心集输处理设施的工程模式,实现深、浅水天然气的区域性开发,既可以满足深水区气田开发的依托要求,也能提高浅水区气田开发的经济效益.对荔湾3-1深水气田开发中心平台工艺设计中登平台压力对平台工艺设计的影响、气体脱水系统压力和增压设备配制、中心平台节能降耗工艺设计等问题进行了研究,提出了相应的解决措施,以期为我国海上类似工程工艺设计提供参考.     

水下管汇设计关键技术分析和设计原则研究

基于水下管汇的应用特点,对设计的关键技术进行分析,确定了水下管汇设计的一些原则。依托项目和设计原则,设计了一种深水水下管汇,并试制了原理样机。     

深水钻井用旋转分隔器及其设计计算

为解决在海洋超深水钻井过程中遇到的一系列问题,石油工业提出了海底钻井液举升钻井(SMD)技术。SMD技术是用于深水和超深水钻井的新技术,采用该技术需要设计研发新的钻井设备。鉴于此,着重阐述了SMD系统关键设备之一的海底分隔器(SRD)的工作原理,对其结构进行了分析并建立了三维模型,给出了关键部件的强度校核公式。海底分隔器的设计计算为海底旋转分隔器的样机制造提供了理论基础。     

基于模糊综合评价的水下管汇结构可靠性分析

针对水下管汇结构可靠性研究较少的现状,基于故障树模型和模糊综合评价方法对水下管汇结构进行可靠性分析。首先对水下管汇结构的通用构型进行分析,并确定研究对象;然后通过分析水下管汇所受外部载荷确定了其结构的失效模式,以水下管汇结构失效为顶事件,明确导致顶事件发生的直接原因事件,再逐级演绎,直至找出基本事件,据此建立了水下管汇结构的故障树模型,采用模糊综合评价方法确定了故障树底事件的模糊失效率,并求得水下管汇结构破坏的失效率,通过定量分析得到管汇结构可靠度、平均无故障时间以及可靠寿命等可靠性指标;最后对故障树模型进行重要度分析,结果表明,水下管汇的基础结构锁紧机构失效对水下管汇结构破坏的影响较大。研究结果可为水下管汇维护和运行可靠性保障提供理论依据。     

深海水下采油树用控制模块对数扫频振动试验方法

对水下控制模块的核心部件水下电子模块研发过程中的整机对数扫频振动测试方法进行探究。基于标准和检验机构的要求,分析水下电子模块整机测试的目的和意义。从测试目的出发,根据无阻尼单自由系统固有频率的计算公式,初步分析对数扫频振动测试中不同工装对测试结果的影响。在此基础上,依托某工程项目水下电子模块整机,对2种不同工装的整机进行对数扫频振动测试试验。测试结果表明,在标准规定的激振频率和强度下,采用水下电子模块整机进行对数扫频振动测试是可行的,而且直接将水下电子模块整机单独固定在测试台上进行测试,测试结果更准确。所得结论对于水下管汇、湿气流量计等水下生产设备的控制系统整机振动测试、可靠性验证具有重要的借鉴意义。     

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。     

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。     

基于API 17N的水下生产系统可靠性与技术风险管理

采用水下生产系统进行深水油气田开发,在设计、制造、安装和操作的过程中,均存在着诸多不确定性的因素,很容易受到技术和投资上的影响,保证水下生产系统应用的可靠性,得到了国外各大石油公司的重视。2009年美国石油协会（API）,正式对外发布了关于水下生产系统可靠性与技术风险管理的推荐做法——API RP17N。该标准是对国际上水下生产系统的可靠性与技术风险管理经验和研究成果的成功总结。该文对API RP17N应用的目的和范围、适用的工程类型、设备类型及工程阶段以及与其它相关规范的关系进行了介绍,重点阐述了API RP17N所执行的水下生产系统可靠性与技术风险管理技术。     

水下油气生产系统

介绍了水下生产系统的几个重要组成部分——采油树、管汇、跨接管和脐带缆的性能,以及在设计、分析时采用的公式和应注意的问题。通过对水下生产系统的介绍,为今后水下生产系统进一步研究分析提供参考。     

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。