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。     

深水防喷器液控系统故障诊断研究

采用贝叶斯方法对深水防喷器液控系统建立典型诊断网络模块,依据专家知识以及历史统计数据确定贝叶斯网络中的节点参数,包括节点的先验概率和节点之间的条件概率。对防喷器关闭诊断贝叶斯网络进行了试验,诊断结果基本符合实际。证明了应用贝叶斯网络方法对深水防喷器液控系统进行故障诊断研究的可行性。     

水下生产系统跨接管场地吊装难点分析

针对水下生产系统跨接管在陆地建造过程中的吊装作业难点,着重分析如何降低大跨度柔性细长杆件跨接管吊装作业过程中的变形,以及降低吊装过程中吊机起吊高度等,提出使用多挡绳柱吊装撑杆并采用4点起吊的措施。应用SACS软件对跨接管吊装进行模拟计算,确定跨接管和撑杆总成的质量、重心,并由此确定吊钩、撑杆与跨接管之间的钢丝绳布置。根据计算结果中的吊绳力确定钢丝绳的规格,最终得出吊装过程中跨接管和撑杆的应力和变形情况。分析结果对后续水下生产系统跨接管、膨胀弯等细长管系结构吊装有一定的借鉴意义。     

深水刚性跨接管设计的主要影响因素分析

水下跨接管通常用于连接管线与管汇、管线与采油树、管汇与采油树、管线与立管等,是水下生产系统重要的连接元件。从深水跨接管的优化设计的目的出发,提出了影响深水跨接管设计的主要因素,包括几何形状、功能要求、连接器、涡激振动、地质灾害、容许误差、安装要求、规范等。研究了上述因素对深水跨接管设计的影响规律,在此基础上阐明如何合理选择设计参数,旨在为深水跨接管的优化设计提供参考。     

融合多源信息的液压动力单元故障诊断方法

针对液压动力单元中元件数量繁多、联系复杂,以及难以精确进行故障诊断的问题,提出了融合多源信息的贝叶斯网络故障诊断新方法,建立了液压动力单元单一故障失效模式的贝叶斯网络拓扑结构,开发了融合多源信息的故障诊断网络。利用Noisy-OR/MAX计算了故障诊断网络的条件概率参数;针对两故障并发模式,将观测信息节点加入已建立的单一故障模式诊断网络,辅助诊断液压动力单元的两故障并发失效。实例诊断结果表明:对单一失效的诊断,观测节点对诊断结果的影响不大,正确率均接近100%;对于两失效同时发生的情况,未考虑观测信息的模型出现了漏诊和误诊的问题,正确率不到50%,而考虑观测信息的模型能够正确诊断出所有两失效并发的情况,正确率达到100%。研究结果可为水下生产系统的故障诊断奠定基础。     

深水M型跨接管热循环疲劳损伤评估

跨接管在运行中由于启动、关断、冷却、再启动、通球等操作产生温度、内压的变化,导致热循环疲劳。本文以深水立式M型跨接管为研究对象,通过ABAQUS软件分别进行跨接管一个循环周期内高温高压、低温低压运行状态下的强度分析,得到两种运行状态下管道截面各位置的轴向力和弯矩,结合跨接管材料的S-N曲线进行疲劳损伤评估,为深水M型跨接管热循环疲劳计算提供指导和参考。     

水下跨接管的外部绕流及振动分析

以垂直式M形刚性跨接管为研究对象,通过Solidworks软件建立了跨接管的三维模型,并将模型导入ABAQUS中进行模态分析,得到了跨接管各阶模态的固有频率,然后通过Fluent软件分析了不同海水来流速度下跨接管表面的涡脱频率。分析结果表明,当海水流速在0.1~0.4m/s范围内时,跨接管尾流区的涡脱频率与海水流速呈线性关系,其固有频率超出了涡脱频率的范围,不会因涡脱而产生共振现象。研究结果可为水下油气安全生产及输送提供指导。     

基于DBN的水下生产系统风险控制分析

针对水下油气生产系统风险控制分析模型建模中的时变问题,提出了一种基于动态贝叶斯网络(DBN)和安全屏障技术的风险控制分析建模方法。在对水下油气生产系统风险辨识的基础上,以设备元素和屏障措施为网络节点,建立了水下油气生产系统风险控制分析动态贝叶斯网络模型。利用OREDA数据库和历史数据对水下油气生产系统风险控制模型进行分析和评价,结果表明,该建模方法反应了系统风险控制对时间的依赖关系,提高了水下油气生产系统风险分析的动态准确性。     

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。     

水下生产设施涂装防腐技术要点分析及探讨

水下生产设施包括水下管汇、跨接管、控制系统、油气处理系统等。水下设施表面涂层在服役期面临海水浸泡、高压、低温、冲击的腐蚀环境,涂层一旦失效很难维护。设施的阴极保护也对涂层产生剥离影响。作为油气资源开发的关键设施,其腐蚀防护性能要求极为严格。为确保水下生产设施涂装在寿命期内防腐的可靠性和免维护的预期,文章从表面处理和涂装两方面对涂装防腐技术要点进行了分析及探讨,对开展水下生产设施涂装防腐设计和施工具有一定指导意义。     

水下生产系统选型影响因素研究

设备选型是水下生产系统设计的关键技术。水下采油树分为立式和卧式2种,影响选型的因素有油藏条件、水下维护要求、水下压力等级、井口的数目、与之配合的装备类型、经济成本以及操作方的习惯。海床土壤特征及安装设备是确定水下管汇底部支撑结构的依据,水深、风浪流条件、离岸距离、地质地貌条件、油田规模和开发寿命、油藏分布与储量、油藏品质、地层压力等将影响到水下管汇井槽数、阀门的选择,以及未来管汇的详细设计。跨接管和连接器的选择是相辅相成的,根据安装难易、环境条件等确定跨接管的连接方式、材料、形状以及连接器的类型。     

基于模糊故障树的水下生产系统可靠性分析

开展基于模糊故障树的水下生产系统可靠性分析。分析水下生产系统的工作原理和结构组成,自上而下建造故障树模型;采取上行法对系统进行定性分析确定最小割集;利用梯形模糊数对系统进行模糊定量分析,得出系统模糊失效概率和基本事件模糊重要度。通过分析结果可找出系统的薄弱环节,对其采取措施进行重点防御保护和定时监测维护,也可指导水下生产系统的优化改进。     

水下管汇水平连接器结构及安装方案分析

水下连接器作为水下跨接管与水下生产设施的连接部件,是连接系统的重要组成部分。设计了2种不同的水下管汇水平连接器方案,第1种方案选用定位锥式安装方式,定位准确;第2种方案选用支撑臂式安装方式,操作快速。分析了这2种方案的结构组成和安装过程。在连接器及其安装工具、液压系统的结构方面,定位和对中功能的准确性,二次锁紧功能的可靠性等方面进行了对比。提出了改进建议。     

水下跨接管与管道终端测试技术研究

水下生产系统的安全可靠性与可操作性是深水油气田开发工程的关键。基于水下生产设备测试的工程实例,重点研究了水下跨接管、管道终端等主要水下设备的工厂验收测试、系统集成测试的内容和标准要求,总结了相关的测试步骤,探讨了我国建设水下装备测试基地的必要性与可行性。为"十二五"珠海水下装备测试基地的建设提出了建议,对我国水下装备测试技术的深入研究具有参考价值。     

基于模糊神经网络的钻机安全监控系统研究

由于地层的多样性,钻机系统状态、功能和结构的复杂性、非线性及不确定性,借助单一信息源提供的信息,采用常规或传统的故障诊断理论和方法,根据几个主要的故障特征量做出判断,难以实现钻机故障诊断。为此,提出基于信息融合的模糊推理和神经网络相结合的故障综合诊断方法,采用多个异类传感器与现场总线构成安全监控系统,建立故障诊断结构模型,进行模糊神经网络算法的信息融合和学习算法与网络参数确定。试验表明,该系统应用于钻机故障的实时检测和神经网络智能诊断具有良好的效果,对提高钻井过程安全和自动化水平具有重要意义。     

基于故障树的水下生产系统可靠性分配

水下生产系统作为深水油气资源开发的主流模式,设备安全可靠运行是保证资源开发和保护生态环境的关键因素。以乐东22-1南块气田为例,进行基于故障树的水下生产系统可靠性分配。首先将水下生产系统故障树模型分为4层,自上而下分别为顶事件、初级中间事件、次级中间事件和三级中间事件。然后采用复合分配法,对故障树顶事件采用基于概率重要度的方法进行可靠性分配,对初级中间事件利用可靠性再分配法进行可靠性分配,最后采取层次分析法对故障率发生改变的次级中间事件进行可靠性分配,最终将系统可靠性指标依次分配到子系统及零部件。分配结果与工程实际相符,并且可以针对失效率较高的薄弱环节,优化水下生产系统可靠性设计。     

机理仿真与数据驱动融合的电泵举升故障诊断预警理论研究进展

在复杂、不确定、非结构化的油藏环境中，潜油电泵举升井的工况诊断预警优化决策成为智能油井研究的热点与难点问题之一。阐述了机理仿真、数据驱动、专家系统、机理仿真与数据驱动融合等技术在电泵举升故障诊断预警领域的研究与应用进展，探讨并展望未来电泵举升故障诊断预警技术的发展方向与重点。综述研究表明:建立客观准确的反映电泵运行动态工况特性的机理模型和快速精确求解极具挑战性，基于数据驱动诊断模型未必能完整描述电泵生产系统工况的真实映射关系，电泵生产故障诊断推理机理及专家系统的自学习能力有待加强。提出基于机理仿真与数据分析方法相融合的数字孪生技术必然成为研究复杂电泵抽油生产系统故障诊断预警的核心技术。