水下机器人在深水OBN地震采集中的应用

海上地震采集时采用传统的海面投放方式布放深水海底节点(OBN)时点位偏差较大,无法满足基本的勘探精度要求,因此近年来水下机器人(ROV)被引入到海上地震采集行业.结合非洲东部某近岛海域OBN采集实例,讨论了 ROV在深水地震采集应用中的主要环节,包括动态定位船和ROV系统构成及原理,ROV系统在OBN采集节点布放及回收...     

OBC与OBN地震勘探差异性浅析

海底电缆(OBC)和海底节点(OBN)地震勘探是浅海石油地震勘探的主要手段,本文首先介绍了OBC和OBN的定义,然后分别从放缆(节点)作业、电缆(节点)定位及野外地震资料采集三个方面,阐述了OBC与OBN地震勘探采集的区别,最后总结了海底地震勘探采集的发展趋势。     

卡爪式水下连接器ROV作业接口技术研究

在进行深水水下连接器的安装、维护和维修作业时,由于水深超出了潜水员安全作业的范围,需要采用远程遥控机器人(ROV)、使用相应的水下操作工具。因此,连接器及其操作工具上应设计合理的ROV操作接口。以在深水中应用最广泛的卡爪式水下连接器为例,分析了需要ROV执行的水下作业内容及所需的作业工具。总结了ROV水下作业时的固定方式、操作接口位置布置、操作空间要求及操作接口形式,结合卡爪式水下连接器的特点,推荐了其ROV操作接口的设计方法。     

1500m水深水平连接器压力帽结构及有限元分析

研制的压力帽与水平连接器安装在一起,用于水下管汇与生产设施的连接,适用于1 500m水深。介绍了该压力帽的总体结构、拆装过程、主要部件的结构和功能。设计了借助ROV在水下进行压力帽拆装的液压系统。采用有限元软件分析了压力帽的强度,满足规范要求。     

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。     

3000m水下应急封井装置下放过程平衡分析北大核心CSCD

3000m水深水下应急封井装置的下放安装受井喷原油流速的影响较大,为确保3000m水深水下应急封井装置顺利下放安装到发生井喷的井口,基于ANSYS软件建立并模拟了3000m水深水下应急封井装置下放安装过程,研究了水下应急封井装置在不同井喷原油流速、距离井口不同高度时的平衡状态。研究结果表明,水下应急封井装置距离井口不同高度时,上托力与湿重平衡时对应不同的井喷原油流速;相同井喷原油流速下,水下应急封井装置从下放到距离井口1m过程中,距离井口1m时受到井喷原油产生的上托力最大。本文研究结果对水下应急封井装置快速平稳下放及水下应急封井装置的优化设计具有一定的参考意义。     

3000m水下应急封井装置下放过程平衡分析

3 000 m水深水下应急封井装置的下放安装受井喷原油流速的影响较大,为确保3 000 m水深水下应急封井装置顺利下放安装到发生井喷的井口,基于ANSYS软件建立并模拟了3 000 m水深水下应急封井装置下放安装过程,研究了水下应急封井装置在不同井喷原油流速、距离井口不同高度时的平衡状态。研究结果表明,水下应急封井装置距离井口不同高度时,上托力与湿重平衡时对应不同的井喷原油流速;相同井喷原油流速下,水下应急封井装置从下放到距离井口1 m过程中,距离井口1 m时受到井喷原油产生的上托力最大。本文研究结果对水下应急封井装置快速平稳下放及水下应急封井装置的优化设计具有一定的参考意义。     

海底数字高程模型在OBN勘探中的应用

随着OBN海上石油勘探活动的日益增加,OBN勘探作业中如何更好地获取节点仪器设备点位基于平均海水面的水深数据变得尤为重要。本文应用Arc GIS平台,根据OBN勘探作业过程中实时记录的水深数据建立了海底的数字高程模型;根据水下节点设备的位置信息,从海底数字高程模型中提取对应位置的高程值,从而减少了水深踏勘的工作量,提高了生产效率,最后利用数据对比说明了数据质量。     

深水无隔水管泥浆举升钻井系统配置及安装流程

在对深水无隔水管泥浆举升钻井系统关键设备和水力学计算结果分析的基础上,提出了水深500m和1 500m情况下的无隔水管泥浆举升系统配置方案。针对不同水深情况,给出系统布放方案选择的原则,提出舷侧布放和月池布放2种方案,并对不同布放方案的优缺点进行分析。结合目前无隔水管泥浆举升钻井工艺应用情况,对不同水深情况下系统安装的平台准备和水下设备下入流程进行分析。通过对无隔水管泥浆举升钻井系统与现有海洋装备的匹配及其配置与安装流程制定的研究,对于经济有效地达到钻井目标具有重要指导意义。     

基于动态惩罚加权的浅水OBN直达波与折射波初至联合二次定位方法

海底节点(OBN)法在海洋地震勘探中表现出巨大优势。在实际作业中,由于受海浪、洋流和潮汐等因素影响,OBN实际沉放位置往往偏离预设位置,影响后期数据处理,因此需通过二次定位获取节点在海底的真实位置。在浅海地区,直达波初至数量少、方位分布不均且受炮端干扰,初至难以准确拾取,导致无法利用直达波初至实现精确定位。为此,通过引入信息量更丰富的宽方位折射波初至,实现了一种直达波与折射波联合的OBN定位方法;同时,应用基于动态惩罚加权函数的目标函数,并采用模拟退火法迭代求解,获得更准确的二次定位结果,克服了利用单一直达波定位时因初至信息量不足带来的误差,提高了二次定位精度。利用理论模型数据对方法的有效性和稳定性进行了测试,并应用于M海域实际OBN资料,取得了良好的定位效果,验证了方法的实用性。     

1 500 m级国产水下卧式采油树样机码头浅水试验

宝鸡石油机械有限责任公司研制的1 500 m级水下卧式采油树样机在完成厂内试验的基础上,在烟台近海码头水深约18 m处开展了浅水试验。介绍了该采油树样机概况、浅水试验场地及配套设备、浅水试验内容及工艺流程。重点介绍了该采油树在码头陆地的测试情况,以及浅水试验情况。浅水试验结果表明:该采油树的安装回收功能、遥控潜水器(ROV)操作性能和远程控制功能均满足设计要求。为水下采油树未来的工程海试提供了重要的实践指导,进一步推动了深水采油树的国产化研制进程。     

开发海上深水边际油田的尖端技术装备(一)

陆丰２２－１深水边际油田开发最与众不同之处在于采用无生产平台的采油方式。油田租用１艘以多功能单点系泊系统系泊的生产储卸油轮，配以全自动控制的水下井口生产系统，与世界海上石油界首次在采油树上使用的泥线增压泵相结合，安全、高效地实施油田的前期开发和后期生产管理。被称为“组块搭接式控制系统”的水下井口生产系统，荟萃了当今世界的尖端技术，包括双定位水下卧式采油树、电／液控制系统、泥线增压泵、电缆系统、折叠式钻井底盘系统和遥控作业机器人等。浮式生产储卸油轮是世界上首次使用多功能旋转接头与半沉没式单点系泊结合的油轮系统，具有电力供应、原油净化处理等功能，高峰日处理液量为１２５万桶，日处理油量为６万桶     

海底管道穿越航道段不停输下卧技术

针对某项目海底管道与航道交叉段的埋深要求,分析对比常用的输送介质停输状态旁侧新建管道下卧及输送介质不停输管道原地下卧两种方法。结合附近海域已建管缆现状、航道区域水深、海床底质、管道参数等条件,对下卧及在位期应力及下卧期抗上浮稳定性进行分析评估,推荐采用海底管道不停输后挖沟下卧方案。结合后挖沟设备的下卧能力,综合考虑采用分步实施、分层开挖的方式对在役管道进行下卧,并对下卧施工关键参数进行分析,给出具体实施措施,为后续项目提供借鉴。     

Resin Plug Application on Subsea Wells as A Suspension Barrier

A subsea wellhead equipped with obsolete vertical Christmas tree needs to be suspended for subsea tree recovery and subsequently to be permanently abandoned. Due to obsolete Christmas tree design combined with tubing inaccessibility issue,conventional subsea intervention method for setting downhole mechanical plug barriers with a semisubmersible rig or a riserless light well intervention vessel is not feasible to suspend the well. Attempt was made to suspend the well from a riserless light well intervention vessel by setting tubing mechanical plugs in 2017,but the mandrel of the tree running tool (TRT) was sheared off accidently while landing the TRTsubsea intervention lubricator (SIL) on the subsea tree. Due to resin's superior mechanical and rheological properties,resin was evaluated as a well suspension material to create a suspension barrier. Resin plug was deployed successfully from a dive support vessel (DSV) across the perforations to allow the tree removal at cost effective manner. Resin plugging demonstrates a new approach at well PA area.     

非连续性抛石处理海底管道悬跨原理及施工工艺

为解决海洋石油管道工程中海底管道悬跨的问题,阐述非连续性抛石处理海底管道悬跨的原理及施工工艺,该技术通过常规工程船舶搭载石料,采用遥控无人潜水器可操作自卸式抛石漏斗进行抛石作业,采用多点抛料、逐级堆叠的施工工艺完成抛石处理,应用三级校核标准实现抛石质量控制,完成悬跨点抛石支撑。非连续性抛石处理海底管道悬跨施工工艺简单、对作业船要求低、不影响油田生产,而且可靠性高,在费用和效果上都具有较大的应用优势。该方案为处理海底管道悬跨问题提供了新的思路和途径。     

基于AHP的水下采油树海试模糊综合评价

水下采油树是水下生产系统的核心设备,其性能和安全关系到整个水下油气生产的效率和安全。通过研究水下采油树海试过程,结合其结构及功能,利用层次分析法(Analytic Hierachy Process,AHP)从运输吊装性、安装回收性、功能性和ROV操作性4个方面构建水下采油树海试评价指标体系;再利用比较法和标度法构建相应指标的比较判断矩阵并计算各指标的权重向量;最后利用模糊综合分析方法,对水下采油树系统各评价指标进行量化分析,从而获得其综合性能及分项性能,定量评判水下采油树。研究结果对水下采油树海试数据采集及定量评价水下采油树性能具有指导意义,评价结果可为水下采油树海试后的优化改进提供参考依据。     

基于PID的ROV运动控制仿真

针对观察型水下机器人在水下运动时易受暗流、波浪影响,造成操控困难、系统稳定性差等问题,建立遥控水下机器人（Remotely Operated Vehicle,ROV）不同运动的控制模型,考虑电机和导管螺旋桨推进器的传递函数对ROV控制系统的影响,确定定艏向和定深控制系统的闭环传递函数,结合模糊控制和比例积分微分（Proportional Integral Differential,PID）控制法,得到模糊PID控制器,基于MATLAB/Simulink环境进行ROV定深度运动仿真和ROV水平面艏向定偏角运动仿真。结果表明,与传统PID控制相比,模糊PID控制具有更优的ROV定艏向和定深度控制效果,不会发生超调现象,在抗干扰能力和响应速度方面具有明显的优势,可有效地实现ROV定艏向和定深度运动控制。     

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。     

海底油气管道修复技术

近年来由于介质腐蚀、船舶抛锚、地质灾害和海洋开发第三方破坏,出现了数起海底管道损伤事故海底管道出现损伤后,具体采取何种修复方案因损伤形式和作业水深而异,但从作业海域水深限制条件,可以分为水下修复技术和水上修复技术。水上修复技术主要是利用工程船舶舷吊将受损管道提升至船舶甲板进行焊接修复或更换修复,此方案在多个抢修项目中多次成功应用。提升法修复海底管道技术来源于海底管道铺设技术,利用相关专业计算软件进行提升和下放分析,根据计算结果将海底管道提升至作业线进行法兰焊接,由潜水员完成水下对接。2008年渤西12″天然气管道破损就是一起典型的船舶抛锚损伤事故,事故造成整条外输管道停产。在权衡水下湿式修复方案和管道提升修复方案后,采用工程船舶舷吊将受损管道提升至船舶甲板进行法兰焊接,潜水员完成水下对接工作。根据2008年1月渤西天然气管道抢修项目实践,详细介绍了提升法修复海底管道的作业程序和分析计算。     

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。