水下生产控制系统的发展

作为水下生产系统不可或缺的部分,水下生产控制系统的正常运行与否是影响海洋油气田安全性与可靠性的重要因素。介绍了水下生产控制系统的发展历程,分析了全液压控制系统、电液控制系统和全电控制系统等3种水下生产控制系统的工作原理及性能特点,并对这3种控制系统做了对比,指出多系统的应用范围。最后结合国内实际情况,提出了研制国产水下生产控制系统的建议。     

水下复合电液控制系统液压控制响应分析

目前国内外的水下控制系统多采用复合电液控制方案,该方案中各单元参数对项目投资和安全生产具有重要影响。采用Simulation X软件建立了水下液压控制系统模型,研究了阀门液压管路闭式连接及开式连接时阀门的打开和关闭时间,分析了水深、回接距离、脐带缆液压管径、水下蓄能器容积、蓄能器预充压力及工艺介质操作压力对阀门开启和关闭时间的影响。分析结果表明,脐带缆液压主回路采用闭式连接条件下,阀门管路采用闭式连接较开式连接有利于阀门更快关闭,对于开式连接可通过设置快速泄放阀来提高阀门关闭速度;较高的阀门外部海水压力和较低的工艺介质操作压力有利于阀门开启;设置水下蓄能器阀门开启响应时间较无蓄能器明显加快,选择较大的脐带缆液压管径和蓄能器容积有利于阀门开启,水下蓄能器预充压力高低应适中。     

流花4-1油田水下复合电液控制系统设计与应用

流花4-1油田水下生产项目是我国自主开发深水领域的第一个项目,该油田是依托老油田生产的边际油田,老油田所采用的直接电液控制系统已无法满足生产要求,因此设计了水下复合电液控制系统并进行了成功应用。该系统在增加了水下电力通讯单元和水下控制模块基础上,利用脐带缆技术实现了批量数据传输,使整个系统的水下传感器和执行器实现了规模化和自动化,增加了系统的安全性、可操作性和良好的数据反馈性,为流花4-1油田的稳产打下了坚实基础。     

水下采油树复合电液控制系统仿真研究

为了研究水下采油树复合电液控制系统的性能,以宝鸡石油机械有限责任公司研发的1 500 m水深卧式采油树为研究对象,采用AMESim软件建立了换向阀的仿真模型,在极限工况下分析了采油树闸阀启闭、系统稳定性和控制系统紧急关断特性。分析结果表明:该复合电液控制系统单个闸阀启闭时间以及启闭过程中系统的稳定性均满足API标准要求,连续开启2个5 in闸阀的间隔时间应不小于12 min;可通过提高换向阀的复位压差来实现液压控制系统紧急关断工况下的快速复位。所得结论可为卧式采油树的设计和优化提供参考。     

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。     

基于SimulationX的水下液压控制系统仿真分析

水下控制系统是水下生产系统的重要组成部分,电液复合式控制系统是目前最常用的水下控制系统,其参数的设置对水下生产系统的安全具有重要影响。本文采用Simulation X对低压液压系统进行仿真分析,研究了水深、回接距离、液压管线直径、水下蓄能器参数以及液压动力单元液压泵参数对充泄压时间以及采油树闸阀开关时间的影响规律。研究表明:在本文模拟工况条件下,脐带缆液压管线直径和回接距离是2个对系统充泄压时间影响较大的参数;采油树闸阀开关时间受本文考察因素影响较小。本文可为今后水下控制系统液压分析提供一定的参考。     

全电水下生产控制系统设备发展现状

水下生产控制系统是水下生产系统的重要组成部分,其中全电水下生产控制系统与复合电液水下生产控制系统相比具有响应速度快、无污染、可靠性高等特点,是未来水下生产控制系统的发展趋势之一。本文分析了全电水下生产控制系统的工作原理及结构组成特点,阐述了全电水下生产控制系统的发展过程,对全电水下生产控制系统的关键设备进行了研究,以期为我国自主设计全电水下生产控制系统提供参考。     

水下生产控制系统结构的设计与研究

作为水下生产系统的重要组成部分,水下生产控制系统(SPCS)提供了数据采集、远程控制和异常情况监测处理等功能。为了满足SPCS在安全可靠性、经济性和可操作性等方面的要求,研究了SPCS的结构设计,介绍了SPCS的功能、组成,对比了独立式、平衡式、组合式和环式等多种SPCS结构的优缺点,分析了SPCS设计应考虑的因素。最后,得出了SPCS结构设计的要点,可供SPCS设计参考。     

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。     

基于Multisim的复合电液控制系统EPU电压极值分析

水下生产复合电液控制系统作为深水油气田油气生产输出的重要模块,为了保障控制系统的可靠运行,本文首先比较分析Multisim与Matlab、Simulation X三款常用电路仿真软件的功能特性,建立了基于Multisim软件的水下生产控制系统电力仿真模型,结合实际工程应用中已知的脐带缆长度及其横截面,计及水下控制模块（SCM）的工作电压范围以及重载、轻载状态下的功率大小,仿真分析得到水下控制系统供电系统电压降落情况,并最终求解得到使SCM均能工作在规定电压范围时电力供应单元（EPU）供电电压的极大值、极小值。     

深水防喷器控制系统换向阀可靠性试验研究

研究深水防喷器控制系统换向阀的可靠性对海洋钻井安全具有十分重要的意义。通常,一个阀件的失效可能会导致系统故障,带来无法估量的损失。参照相关标准制订了可靠性试验方案、故障判定和统计原则,对随机抽取的12台换向阀进行了模拟真实工作环境的试验。对换向阀失效模式及寿命次数进行了统计分析,得出了换向阀可以达到预期平均无故障工作时间的结论。为深水防喷器控制系统的国产化和工程应用奠定基础。     

汽轮机数字电液控制系统及其应用

介绍了汽轮机数字电液控制系统（DEH）的硬件组成，着重论述了DEH的控制原理和控制过程。结合天津碱厂新建4^#机组,与前3台机组的液压控制调节方式进行比较，突出了DEH控制的优势。对DEH系统的软件作了介绍。同时对DEH的控制系统Foxboro I／A Series的系统软件和系统网络作了较详细的论述。最后，讨论了运行中可能出现的问题和解决方法。     

基于纹理的流场可视化技术在水下生产系统中的应用与展望

重点介绍流场可视化的具体步骤和相关方法。对点噪声法、线积分卷积法和纹理平流法进行综述和分析,详细阐述线积分卷积法在基于纹理的流场可视化中的重要性,以期为后期算法的研究提供理论依据。对虚拟现实在水下生产系统中的应用所面临的主要问题进行分析、总结与展望,指出平衡感知度与信息量,缓解三维可视化的遮挡和视觉混乱问题,提高计算机计算与存储能力,提升模型计算效率是今后的研究重点和方向。     

电液阀在定量装车系统中的应用

定量装车控制系统由于直接关系到结算和贸易交接,因此在关键仪表的选型和维护上有特殊的要求。电液阀是其中的核心仪表,它的运行稳定与否直接关系到企业的利益。阐述了其在定量装车系统中的应用、结构特点及控制运行方式,并根据其运行特点提出了需要关注的方面,从而在实际应用中提高灌装系统的稳定性,使整个系统达到快速、高效和准确的要求。     

水下生产系统典型布局形式的适应性研究

为了进一步研究水下生产系统的4种典型布局形式在工程应用中的可行性,以西非深水E油气田为例,根据其水深、油藏规模、井口数量、井网分布等,提出全干式、全湿式和半干半湿式的独立开发模式,并结合4种布局形式的特点,设计出7种水下布局方案。最终推荐全湿式的5个丛式管汇的布局CM-5-1和CM-5-2作为可选方案。在此基础上,得出水下生产系统布局的几点启示,以期为我国南海深水油气田水下生产系统的布局提供参考。     

有线控向技术在定向钻穿越施工中的应用

有线控向系统控制精度高，适用于在大、中型定向钻机上进行深、长管道穿越。介绍了定向钻穿越有线控向的工作原理和操作步骤，给出了定向钻穿越相关参数的计算式，为提高定向钻穿越过程中的控向操作及操作过程中的偏差计算提供了理论及实践依据。     

定向井过环空产出剖面测井工艺研究与应用

针对过环空产出剖面测井仪器在定向井造斜点处经常遇阻、遇卡的问题,提出改进测井工艺的方法。包括改进加重杆结构,改进的鞭式加重杆和短加重杆的应用,增大了仪器与造斜段的夹角,使其可以变换弯曲角度,适应造斜段井眼角度的变化;将8mm电缆改为12.7 mm的电缆,增大电缆自重以使挠性增强、通过能力增强;制造减震器,将其连接在仪器与加重杆之间,保证仪器在受到较大冲击时不受损伤;仪器串各短节采用软连接,使仪器串能在下井过程中随弯就势地顺利通过造斜点。经过现场108井次测井试验,结果表明,改进的定向井过环空产出剖面测井仪器工艺合理可行,能解决斜度小于32°的定向井产出剖面测井施工遇到的技术难题。     

高可靠性阀门控制回路的应用

原有的阀门控制方案存在电磁阀失效导致关断阀误动作引起生产关停的风险,为此对关断阀控制回路进行了改造,增加了调压阀、电磁阀、梭阀及泄压阀等少量的控制器件,提高了阀门控制回路的可靠性,改造后的高可靠性阀门控制回路获得国家专利授权（ZL201120354700．2）。在生产现场运用高可靠性阀门控制回路改造现有重要关断阀的控制回路,可提高阀门控制回路的可靠性,同时降低控制回路维修风险,效果良好。     

带压安全更换井口闸阀技术的研究与应用

高压气井采气井口的 1、2、3号控制闸阀常因腐蚀等多种原因产生泄漏 ,对气井的安全生产带来严重危害 ,为了解除采气井口控制闸阀导致的生产不安全隐患 ,研制在油管和大四通旁通中实施暂时堵塞以分别更换 1号和 2、3号控制闸阀的工艺技术 ,以及应用该项工艺技术获得的显著经济效益