基于贝叶斯网络的水下采油树系统剩余寿命预测

针对水下采油树系统事故频发且相关数据不易获得的问题,基于贝叶斯网络将水下采油树系统划分为水上部分、水下部分和FPSO 3个模块,考虑不同模块间的相互依赖性关系,结合突发失效与正常的退化趋势,建立了水下采油树系统的剩余寿命预测模型,分析相应的模块可靠性,结合失效阈值对剩余寿命进行了预测。结果表明,水下采油树系统的整体可靠性低于任一模块的可靠性,其退化过程先快后慢,并大体呈指数分布;高强度的突发失效将使系统失效过程加速,进而减少设备的剩余寿命,考虑相互依赖性的设备剩余寿命明显低于不考虑相互依赖性时的剩余寿命。     

水下采油树控制模块设计要素分析

水下控制模块安装在采油树本体上,用于控制采油树生产时井口的流量和压力,并控制多种采油工艺措施的实施.依据安全为本的设计理念,采用理论分析和试验验证相结合的方法,着重考虑功能和操作可行性,对水下采油树控制模块设计要素进行研究和分析.为水下控制模块的自主设计打下基础.     

基于FTA定性的简易水下井口设计可靠性分析

水下井口作为水下生产系统的核心装备,下端连接导管和套管,上端支撑防喷器组和水下采油树等水下装备,是整个水下生产系统的重要组成部分。特别是在浅海作业环境中,外部易受到风浪影响,一旦发生失效,将会造成严重的后果。基于浅水水下井口的结构特点,建立了水下井口失效事故树模型(FTA),划分了基本事件和最小割集,分析了基本事件结构重要度,对水下井口装置关键部件的风险程度进行了评估。结果表明:低压井口头、环形密封总成、高压井口头、套管悬挂器、防磨补芯装置和导向基座是水下井口设备发生失效的关键部件。针对失效关键部件提出设计优化建议,从而提高海洋油气生产的整体安全可靠性。为建立一套适用于浅水简易水下井口及采油树风险评估与安全可靠性技术体系提供了重要参考依据。     

LDPE装置反应器联锁系统可靠性计算方法研究

为评估低密度高压聚乙烯(LDPE)装置反应器紧急泄压安全联锁系统的安全完整性等级,利用FMEA方法深入研究电磁阀的失效模式及影响,确定安全完整性等级及误跳车计算的逻辑结构。针对评估中遇到的复杂逻辑,提出新方法弥补现有NooM结构可靠性定量计算中的不足。通过评估,确定反应系统的安全完整性等级,为联锁的安全与否提供了重要依据。     

南海东部模块钻机顶驱系统的Bow-Tie风险管理模型

针对南海东部模块钻机顶驱系统的风险分析及控制问题,采用故障模式和影响分析(FMEA)方法对模块钻机顶驱系统进行研究,并对顶驱系统各故障模式的风险进行评估;根据各类顶驱故障的RPN值,基于最低合理可行(ALARP)原则,确定顶驱系统潜在故障模式的"风险优先等级及可接受度"划分标准,为高、中、低风险故障模式控制措施的制定提供依据;结合顶驱系统的FMEA分析结果和风险优先控制等级分类情况,分析了顶驱系统故障的Bow-Tie安全措施,建立了南海东部模块钻机顶驱系统的Bow-Tie风险管理模型。该模型可视化强,通过故障前预处理和故障后控制措施可以较好地控制顶驱系统的风险,为顶驱系统的现场管理提供依据。     

陵水17-2气田水下采油树选型与功能设计

水下采油树是海洋油气开发的重要设备,在油气田开发中得到广泛应用,水下采油树系统的正确选型对于降低深水油气开发的初期成本和采油树的安全工作有重要意义。国外在水下采油树方面的技术已经相当成熟,在充分调研国外知名公司采油树的产品及其参数资料的基础上,在针对国内第1个自营深水气田陵水17-2的水下采油树选型中,从钻、修、产、弃、应急、开发模式等方面综合对比了立式采油树和卧式采油树的优劣,针对陵水17-2气田环境给出材料等级、压力等级和温度等级等工作等级,选出了不同公司适合陵水17-2气田环境的水下卧式采油树产品。最后,对包括油管悬挂器、采油树帽、阀门等在内的关键部件的选型和设计考虑因素进行了详细分析。研究结果对陵水17-2气田水下采油树的选型以及相应构件的设计有一定的参考意义。     

基于模糊FTA水下采油树油管挂安装风险分析

为了降低水下采油树油管挂下放安装风险,采用模糊事故树分析法对其下放安装过程进行风险分析。介绍了油管挂下放安装过程,通过分析连接、定位、锁紧和密封测试4个主要过程,建立了以油管挂安装失效为顶事件的事故树。对事故树进行定量分析,并采用专家综合评判与模糊集理论相结合的方法确定基本事件的失效概率。将专家自然语言转化为模糊数,再去模糊化转化成失效概率。计算顶事件发生的概率,对基本事件进行敏感度分析找出关键事件。风险分析结果表明,分析结果与历史操作经验吻合,验证了采用模糊事故树方法评估油管挂安装风险的可行性。     

水下采油树生产通道可靠性设计及分析

水下采油树所处海底环境较为复杂,需要对水下采油树的各重要部件进行高可靠性设计。针对水深1 500m、压力等级69MPa的设计条件,根据ASME B31.3中高压管道壁厚公式计算出水下采油树生产管道壁厚为11mm。在安全系数设计的基础上,综合了有限元分析、蒙特卡洛模拟方法,对生产管道进行可靠性分析,验证了设计壁厚的可靠性满足强度要求,并根据灵敏度分析得出影响生产管道可靠度的关键因素是壁厚、内压和材料屈服极限。     

立式双管式水下采油树设计分析

水下采油树作为实现海上油气田开发的重要设备之一,其工作状态直接决定了整个水下生产系统的运行状态。设计了一种基于注采技术的立式双管式水下采油树,设计中选用的闸阀是液压驱动的故障关断式水下闸阀,节流阀是液压驱动的步进式水下节流阀,各类阀组及促动器集中在组合阀上,结构简单紧凑,安装拆卸方便,密封性良好,可实现远程控制或水下ROV控制。对采油树主要闸阀的试验验证结果表明,水下闸阀和节流阀满足API 6A中PR2等级要求,水下控制模块功能能够满足在水下环境中对于控制的要求,具有较高的可靠性。     

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。     

水下采油树电液复合控制系统设计

根据水下采油树系统及相关标准要求,设计了水下采油树电液复合控制系统,包括通信控制系统、液压动力单元(HPU)和水下控制模块(SCM)。采用PROFIBUS-DP和工业以太网通信方式,设计了主从站和冗余控制系统,并分别设计了HPU和SCM的液压系统和电控系统,其中HPU电控系统采用软冗余控制,SCM电控系统采用硬冗余控制。该控制系统可实现对水下采油树阀门管汇的精确、稳定控制。     

油管悬挂器及下放工具性能鉴定试验方法

对油管悬挂器及其下放工具进行性能鉴定试验能确保产品的性能和可靠性,对于减小潜在事故发生的可能性具有重要意义。在介绍油管悬挂器及其下放工具结构功能的基础上,阐述了性能鉴定试验的基本概念及目的,参考相关标准并结合所研究对象的特点,提出了一套卧式采油树油管挂及其下放工具的性能鉴定试验方法。该方法将试验过程详细划分为试验准备、试验运行及试验后总结3个阶段,增加了对受试物体的故障模式和影响分析以及试验过程中故障的处理程序等;同时能针对不同的试验对象及试验项目,结合实际情况和相关标准中的规定,给出具体的接受或失效判据。所得结论对保证水下采油树安全运行意义重大。     

水下采油树控制回路贝叶斯-GO法可靠性分析

为保证水下采油树控制系统的监测和控制回路生产运行功能正常,提出运用一种改良的贝叶斯网络与GO法相结合的方法对系统控制回路进行可靠性分析。根据正常工况和泄漏工况,对系统的生产回路和环空回路的各控制阀门的操作路径建立GO图。列出系统的控制回路框图,并按照对应GO模型转换成GO流程图。按照一定的映射规则,将GO图转换成对应的贝叶斯网络结构。根据贝叶斯法的前向和后向推理计算规则,得出控制回路在不同工况下各阀门的风险概率。分析结果表明,在深水环境的高压和高腐蚀性影响下采油树系统的控制功能会受到一定的影响,水下控制模块（Subsea Control Model,SCM）的失效率较高。     

在役分馏塔的RBI定量风险评价研究

本文采用基于风险的检验(RBI)评价方法,分析了在役分馏塔的失效可能性和失效后果,利用API 581的风险矩阵确定了分馏塔的风险等级。结果表明,该分馏塔的风险等级为"中高等级",这对该分馏塔的寿命预测和延长其检验周期具有重要意义。     

超深水完井工况水下卧式采油树结构强度评估

水下采油树作为深水完井作业的关键设备,其可靠性对深水完井作业的顺利实施有很大影响。在建立隔水管-采油树-井口-导管系统有限元模型的基础上,分析了水下采油树局部受力模型,提出了完井工况下采油树结构强度评估方法和流程,识别强度弱点部位,同时分析了作业船偏移、水深和油管长度对水下采油树应力特性的影响规律。分析结果表明,水下采油树主要受力部位为采油树主体圆筒,进、出油管道受力较小,采油树最大等效应力出现在树体上部圆筒凹槽处;水深2 500 m、作业船偏移5%时采油树等效应力710.7 MPa,接近其材料屈服强度785.0MPa;弯矩方向对采油树受力影响较大,随着弯矩方向与采油树进、出油孔道轴线的夹角在0°~360°之间变化,采油树最大等效应力变化幅度达43%。     

水下采油树生产模块通道多相冲蚀数值分析

冲蚀是水下采油树生产通道失效的主要因素。通过对冲蚀机理的研究,分析了冲蚀的本质和能量平衡,并对冲蚀的影响因素进行了分析。采用Fluent软件建立了水下采油树生产模块通道模型,对模型的内部流场进行了分析。分析结果表明,冲蚀的本质是机械磨损和化学、电化学腐蚀,主要受流体的流速、入射角度和磨粒特性等因素的影响;水下采油树生产模块通道冲蚀最严重部位在相贯线上和外拱壁处;冲蚀率和冲蚀深度随流体速度的增大而增大,一定速度后呈指数增长,随颗粒直径的增大而减小,随颗粒体积分数的增大而增大。研究结果可为有效防治冲蚀和机械结构优化提供参考。     

水下控制系统技术在采油树先导试验中的应用

为增加国产化水下采油树控制系统的可靠性和可操作性，对水下控制系统方式进行比较分析，选择电液复合控制方式作为先导试验的控制方法。目标油田流花11-1采用直接液压控制系统，需要在直接液压控制方式的基础上对其进行适应性改造。对目标油田直接液压控制系统进行调研，在充分利用原设备的基础上，在尽可能减少半潜式平台改造和施工的前提下，对国产水下采油树电液复合控制系统新增的电气系统、通信系统、液压系统、化学药剂系统等进行设计研究分析，通过4个专项计算分析，分析结果满足电液复合控制系统要求，从而论证了设计方案的可行性。     

水下采油树DP船吊机下放安装方法研究

介绍了水下卧式采油树的结构组成及主流类型。通过比较水下采油树安装方法得出DP船吊机下放安装方法的优越性。对水下采油树DP船下放安装所需的设备资源进行分析,探讨了水下采油树采用DP船吊机下放安装的施工程序,并总结水下采油树采用DP船吊机下放安装的几个要点。对我国水下采油树的自主安装提供借鉴。     

油气田水下生产系统的可靠性评估

油气田水下生产系统如果发生故障,将会给整个企业带来巨大的经济损失,并可能导致极大的环境问题,因此水下生产系统的可靠性尤为重要。基于可靠性框图分析方法,全面分析了南海油气田某水下生产系统,评估出该系统的失效率和MTTF,其中主控站的MTTF最小,只有8 071.0 h,是系统的最薄弱环节。另外,液压动力单元、水下阻塞模块、水下采油树和管汇模块是系统次一级的薄弱环节。该评估结果对今后水下生产系统的设计选择和维修方案有一定的指导和借鉴意义。     

FMEA技术在润滑油包装质量控制中的应用

采用FMEA(失效模式及影响分析)技术,对润滑油生产过程中影响润滑油产品包装质量的4个过程,即原材料入厂检验、原材料储存、油品灌装、产品入库储存进行分析,具体分析每个过程存在的失效模式、失效影响、失效原因,并提出相应的改进措施。