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。     

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。     

水下管汇的应用现状及发展趋势

水下管汇是水下生产系统的关键组成部分。结合水下管汇主要构件的功能原理,讨论水下生产系统中水下管汇的应用和发展趋势,为深水管汇及相关装备的设计提供参考。     

深水水下管汇设计研究

水下管汇作为一种典型的水下生产设备,设计时需要考虑环境、安装、检查、维护和生产等工况要求,确保在寿命期内能安全、可靠和稳定地运行。因此,对水下管汇的总体布置、结构、管线和控制系统等4个方面进行研究,确定了相应的设计原则及方法。根据设计原则和方法,设计了一种深水水下管汇,并试制了原理样机。该设计原则和方法可以为水下管汇和其他水下设备的工程设计提供参考。     

水下管汇设计与安装技术研究

水下管汇作为一种典型的水下生产设备,其设计与安装面临许多技术挑战。该文介绍了常规管汇的结构组成及功能原理,提出了水下管汇系统的技术设计要点与原则,且以常用的管汇工程实例阐述了设计细节过程。同时还详细论述了水下管汇安装的5种技术,分析了各种安装技术方法的优缺点,对促进我国水下管汇的设计制造、安装维护、清洗试验等方面的技术发展与更新具有一定的指导意义。     

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。     

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。     

水下悬浮管汇总体布局及设计方案

水下管汇作为一种典型的水下生产设备，在经济性和效率上具有一定的优势，因此被广泛应用于深水油气田开发中。传统的水下管汇在安装和回收方面存在着不足之处。优化传统水下管汇结构，增加浮筒结构，去除底座和吸力锚，提出一种能够悬浮在距离海床一定高度的内悬浮式管汇。设计2种总体布局方案，对比优选出整体布局形式，并在此基础上进行浮筒位置的比较与优化，得到了水下悬浮管汇位置优化总体方案。用Ocerflex对所选方案进行数值模拟，证明在输送不同密度油气以及浮筒破损1层的情况下，悬浮管汇仍然具有一定的稳定性。     

单点式油气开发系统中水下管汇管道应力分析

介绍了海洋石油开发过程中单点式水下生产系统的典型组成,指出了水下管汇安全可靠对生产系统正常运行的重要影响,分析了水下管汇受力的多样性、复杂性以及初步设计完成后进行整体应力分析的必要性。利用AutoPIPE软件,以某项目单点式油气开发系统中水下管汇为例,介绍了从设计参数、工况设置、分析建模到模拟结果及分析的管道整体应力分析全过程,对水下管汇在复杂应力作用下的安全性进行了研究和优化。应用AutoPIPE软件获得的管汇分析结果更加全面、准确,能确保设计安全。     

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。     

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。     

水下生产设施用高压试压管帽设计和有限元分析

番禺35-1/2水下生产设施项目是中国首次全面采用水下生产系统的项目,在水下生产设施管线终端和在线管汇建造完成之后,要进行流体管线的水压试验及水下阀门单侧压差试验,试验时需将水下生产设施流体管端部封堵。由于试验压力比较高(46.5 MPa),且管线为全焊接无法兰连接,故需设计专用非标高压试压管帽。而流体管线设计标准采用的是ASME 31.8—2010《Gas Transmission and Distribution Piping System》,非标设计采用标准一般为ASMEⅧ第二册—2011《压力容器建造另一规则》或JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》,因此需要对试压管帽的设计和分析方法进行研究,保证设计的合理性。基于JB 4732—1995,对端部外径为273mm的试压管帽进行了设计、有限元分析和计算验证,得到了合理的计算和有限元分析方法,设计制造的试压管帽成功应用于项目测试中。     

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。     

基于水下管汇工程样机的改造与集成设计分析

本文归纳了水下管汇系统设计原则,并结合"十三五"科研工程实例,总结分析了水下管汇工程样机的改造与集成设计的技术要点,为水下管汇工程样机后续的陆上联调测试及海试奠定了重要基础,有助于推进深水管汇在我国深水海域油气田开发中的应用。     

筒型基础在水下管汇结构中的应用

在水下管汇结构中应用筒型基础,具有安装维修简便,安装过程中调平容易,承载能力高,抗海流冲刷、抗地震作用、抗意外碰撞和渔网拖曳、抗水平滑移能力强等优点.文章结合我国首座以筒型基础为支撑的水下管汇结构的海上安装施工,介绍了筒型基础的结构形式、基本工作原理、水下管汇结构形式,总结了筒型基础应用于水下管汇结构的优点,为后续水下管汇结构的设计和安装提供参考.     

S-lay型和J-Lay型铺管船的功能扩展研究

铺管船除了具备管道铺设功能以外,还应该具备管道弃置回收作业以及安装水下生产设施(如PLET)的功能。介绍了使用J型铺管船来进行管道铺设、弃置回收及水下生产设施安装的过程。基于J型铺管方法设计了一套多功能水下生产设施安装系统,以解决S型铺管船不具备安装水下生产设施能力的问题,并扩展了J型铺管船的相关功能。结合设计的多功能水下生产设施,提出了铺管船使用此套装置来安装水下生产设施的步骤,对南海的管道铺设和水下生产设施安装具有指导意义。     

海洋石油201水下管汇在线安装极限能力评估

水下管汇在线安装是指将水下管汇、海底管道终端、三通等结构物在铺管船作业线上与管道连接,并随管道通过托管架安装到海底的过程。结合海洋石油201船特性,根据其几何限制、能力极限条件及管道强度要求等,针对水深、管径、结构物湿重及长度对海洋石油201船的水下管汇在线安装的极限能力进行评估,并形成极限能力包络线。采用OrcaFlex通用有限元软件,分析过程分为裸管分析、关键位置筛选分析、详细静态分析以及结果后处理。已知设计基础数据包括水深、管道外径和壁厚、水下管汇长度和湿重,通过查阅海洋石油201船的水下管汇在线安装能力包络线,对水下管汇的安装方案做出预判,为工程实践提供参考。     

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。     

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。