水下油气生产系统集成测试技术研究.pdf

2 O l 5年 第 5期 第 4 4卷 第 3 1页 石油矿 0 l L Fl ELD 场机 械 EQUI PME NT 2 O 1 5， 4 4 5 3 1 3 5 o o 文 章 编 号 1 0 0 1 - 3 4 8 2 2 0 1 5 0 5 - 0 0 3 1 - 0 5 水 下油气 生产 系统集成测试技 术研 究 邱 盼 。 段梦兰 ， 郭 中云 ， 宋振华 ， 张 杰 中国石油大学 海洋油 气研 究中心 ， 北京 1 0 2 2 4 9 摘 要 水 下油 气生产 系统 的 集成 测 试技 术 ， 即 S I T S y s t e m I n t e g r a t i o n Te s t 测试 技 术 对 于保 障海 上油田的生产及安全具有重要作用。我 国对于水下油气生产设备及技 术的研究还处于起步阶段 ， 尚 未建 立水 下生产 系统 集成 测试 场地 。分析 了国外 先进 的 水 下 油 气生 产设 备 测 试技 术 ， 结合 我 国 国情 对 水下 油气 生产 系统 集成测 试场 地进 行详 细规 划 ， 提 出测试 场 地 工作 流 程 。水 下 生 产 系统 集 成测 试场 地 的建 立将促 进我 国水 下 油气 生产技 术的 发展 。 关键 词 水 下 ； 油 气 田 ； 水 下生产 系统 ； 集成 测试 中图分 类号 TE 9 5 2 文 献标 识码 A d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 4 2 ． 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 0 7 Te c h n o l o g y o f S y s t e ms I n t e g r a t i o n Te s t i n g f o r S u b s e a Pr o d u c t i o n S y s t e ms QI U P a n， DUAN M e n g l a n， GUO Z h o n g y u n， S ONG Zh e n h u a ， Z HANG J i e Of f s h o r eOi l Ga s Re s e a r c h C e n t e r， Ch i n a Un i v e r s i t y o J Pe t r o l e u m， Be i j i n g 1 0 2 2 4 9， Ch i n a Ab s t r a c t Su bs e a pr o du c t i on s ys t e m I nt e gr a t i o n t e s t i ng t e c hno l o gy whi c h i s SI T Sys t e m I n t e g r a t i o n Te s t Te s t t e c hno l o gy i s a n i nd i s pe n s a bl e f or e n s u r i ng Of f s ho r e o i l f i e l d pr o du c t i o n a n d s a f e t y ． I t i s ne c e s s a r y t o s pe e d u p t h e de s i g n o f a s ub s e a pr o du c t i on s y s t e m i nt e gr a t i on t e s t i n g b a s e du e t 0 t h a t Chi n e s e Sub s e a pr o du c t i on e qu i p m e n t t e c hn ol o gy de ve l op me nt i s i n t he i ni t i a l s t a ge a nd a 1 s o h a s no t r i s e n u P t he s u bs e a pr o du c t i on s ys t e m i n t e g r a t i o n t e s t s i t e ． Th i s a r t i c l e wi l l pu t f o r wa r d s u bs e a D r o duc t i o n s ys t e m i n t e g r a t i o n t e s t i ng a r e a f or d e t a i l e d p l a nni ng a nd t e s t wo r kf l o w b a s e d o n t he e a u i pme nt c on d i t i o ns i n a c c or d a nc e wi t h t h e f o r e i g n a dv a n c e d p r o du c t i on e qu i p m e n t s u bs e a t e s t i n g t e c hn ol o g y． Th e s u bs e a p r o du c t i o n s y s t e m i nt e gr a t i o n t e s t i n g b a s e wi l l be a n i m p o r t a n t wi t n e s s f o r u n d e r wa t e r p r o d u c t i o n e q u i p me n t t e s t i n g t e c h n o l o g y i n o u r c o u n t r y t o wa r d s a ne w l e ve l s t a g e a nd p r ov i d e t e c hn i c a l t he or y r e s e r v e s f or o ur c ou nt r y ． Ke y wo r d s u nd e r wa t e r； o i l a n d ga s f i e l ds； u nd e r wa t e r pr o du c t i on s y s t e m ； s y s t e m m t e gr a non t e s t ing 水下生产系统 以下简称 S I T 是海洋石油开发 的重要 组成 部分 ， 如 何 进 行 系 统集 成 测 试 是 海 洋 石 油开 发 中的关 键技术 之 一 。研 究 和完善 适应 我 国 国 情的水下油气生产系统的测试方法和步骤 ， 将促进 我 国在海 洋石 油 开发 领 域 冲破 国外 的技 术 封 锁 ， 实 现 深海 石油 开发 技术 的 自主和 产业 化 。水 下 生产 系 统 主要 包括 水下 控 制 系 统 、 采 油 树 、 跨 接 管 、 管 汇 以 及脐带缆和脐带缆分配工具等 。水下生产系统集成 收 稿 日期 2 0 1 4 1 1 - l 5 基金项 目 国家科技重大专项“ 海洋深水 工程重 大装备及配 套工程技术 水下 采油树 制造 、 测试工艺研 究及测试 中心规划” 2 01l ZX05 02 7 - 0 04 01 作者简介 邱 盼 1 9 9 1 ， 男 ， 江西抚州人 ， 硕士研究生 ， 主要研究方 向是海洋油气工程 ， E ma i l t i a n y a 1 2 6 c o m1 2 6 ． c o rn。 石 油矿 场机 械 2 0 1 5年 5月 测 试技 术 需 要 在 各 个 子 单 元 工 厂 验 收 测 试 F AT／ F a c t o r y As s e mb l e Te s t 合 格 之 后 才 能 够 进 行 后 续 测 试 ， 系 统 集 成 测 试 通 常 需 要 对 设 备 完 成 4方 面 测 试 。 1 机械 完工 ， 需要 复核 图 纸尺寸 要求 。 2 与其 他设 备 的接 口。 3 在指定参数范 围内的全部功能操作。 4 对 于一些 无法 使用 现有 设备 来进 行 系统集 成 测试 S I T 时 ， 需 要使 用 模 拟装 置 进 行 代 替 ， 并 且 保证 模 拟装 置功 能能够 完 全替代 实 际设备 功 能 。 l 水下生产 系统概述[ 1 ] 1 主控 站和 液压 动力 站 。他 们组 成 了水下 生 产系统的上部控制装置 ， 其 中水上主控 站主要是为 水下 生产设 施 提供 电力 和 液 压 支持 ， 同 时 和水 下 生 产设 备进行 逻 辑控 制和 通信 。 2 脐带 缆 。主要 作用 是 为水上控 制 系统 和水 下 生产设 备之 间提 供接 口。 即是 为水 下 电动机 和水 下驱动器设备提供电力和液压支持， 为水下生产设 备 注入 化学试 剂 提供 通 道 ， 另 外还 能 够 对 油 井设 备 环 空压 力进行 监 测 。 3 水 下采 油树 。基 本可 概括 为安装 在 水下 井 口上的控制阀门， 为油井和水下生产设施之间提供 一 个 可控接 口。水 下 采 油 树 的 主要 功 能 可 概 括 为 实现 井 口和外 界环 境 的隔 离 ； 隔 离 生产 井 筒 和外 界 环境 ； 通过 采油 树 帽提供 油井 通道 ； 为井 下安 全 阀 门 提供液压接口； 为 电潜泵， 井下仪器提供 电气接 口； 给输送 管 道提 供支 撑 结 构 ； 提 供 一 条从 生 产 油管 经 采油树 至生产 输送 管道 的可 控流 动通 道 。 4 水下 管 汇 。通 过 布置 管道 和 阀门来 控制各 油井 产 量 的分 配 和 汇集 各 油 井 的产 量 ， 能 够 将 生 产 液中的高低压液体进行分离输送到不同压力管道 ， 同时利 用水 下油 嘴控 制水 下井 口的流量 大小 。水 下 管汇上通常安装有清管球 隔离 阀、 清管球检测仪和 三 通装 置 ， 能 够 极 大 程 度 上 简 化 水 下 清 管 作 业 工 作 量 。 5 跨 接 管 。是 一 个 较 短 的管 状 类 连 接设 备 ， 通常用于采油树和管汇 ， 管 [ 与管 [ 等之间的连接 ， 跨接 管是 水 下 生 产 系 统 各 设 备 之 间 的重 要 连 接 部 件 。按照 跨接 管管 子类 别可 以分 为 刚性跨 接管 和柔 性跨 接 管 ， 其 中 刚性 跨 接管 制造 材料较 为 常见 ， 因此 相对 于柔 性跨 接 管来说 制造 成本 较低 。在 安装 刚性 跨接管时需要对安装距离进行精确测 量， 并且需要 较 为 复杂 的安装 工 具 ， 柔 性 跨 接 管则 能 够 灵 活 的选 择 连接 距离 ， 能 够适 应海底 复 杂安装 环境 ， 安 装较 为 简 便 ， 但是 随着 水深 的增 加安装 价 格也 较为 昂贵 】 。 6 水 下控 制 系统模 块 。通 常是 电液 混合装 置 系统 ， 通过 脐带 缆 响应水 上 主控站 的控 制指 令 ， 对被 控设备输送液压控制功能 。一般情况下 ， 水下控制 模块 需要 连接 到井 内或 采 油 树 中传感 器 ， 通 常将 水 下控制模块安装在管 [ 基座上 ， 用于监控管汇各种 功 能 。 系 统集 成 测 试 S I T 的 主 要 被 测 设 备 是 采 油 树 ， 跨 接 管 ， 管 汇 ， P L E M 和 P L E T， 主要测 试各 设 备 接 口连 接状 况及 验证测 试 的可 重复 性l 2 j 。 2水下生产 系统集成测试 2 ． 1 前期 准备 通 过 运输装 置将 测试 中需要 的设 备运送 至测试 场地 ， 主 要 包 括 起 吊装 置 、 采 油 树 ， 跨 接 管 ， 管 汇 ， P L E T、 P L E M 以及 被测 设 备 安装 工 具 ， 并 且 需 要保 障测 试 过程 中 电力 和 液压 动 力 源 正 常 无 间 断 供 应 ， 同时在 测试 场外 围安装 防护装 置 ， 防止 外界 干扰 。 2 ． 2测 试 过程 系统集 成测 试过 程如 1 所 示 。 H 蓁 器 怪 受 拆 卸 题 记 录 H R 。 V 操 作 测 试 H 幕 誓 H篙 图 1 水下 生产 系统测试流程 2 ． 2 ． 1 安装管 汇或 者 P L E M 至模 拟测 试桩顶部 系 统集 成 测 试 中 为 了方 便 对 于 管 汇 和 P L E M 固定 ， 需 要 将 管 汇 和 P L EM 安 装 至 模 拟 测 试 桩 顶 部 ， 如 图 2所 示 ， 验 证 管 汇 和 P I EM 和测 试 桩 接 口 2 01 5年 第 5 期 第 4 4卷 第 3 5页 石油矿 o I L FI ELD 场 机械 E QUI PMENT 文 章 编 号 1 O 01 3 48 2 2 01 5 05 00 3 5 - 0 6 预 充填 防砂筛管在海上砂 岩油 藏适应性评价 文敏 ， 邓福成 ， 刘书杰 ， 曹砚峰 1 ． 中海油研究总院 ， 北 京 1 0 0 0 2 8 ； 2 ． 长江大学 ， 湖北 荆 州 4 3 4 0 2 3 摘 要 我 国海上 油 田使 用独 立优 质 筛管或者 放 大 筛管挡砂 粒径 来提 高产 量 ， 该措 施 有 时会 引起 油井 出砂 不 可控 。设 计 了以砾 石层 为主 要 防砂介 质 的预 充填 防砂 筛 管 ， 基 于海 上 某 油 田地层 特 性 的 统 计 结果进 行 了防砂 试验 ， 结 果表 明 米采 指 数 与 泥质 含 量及 含 砂 量 成 反 比 关 系， 泥 质含 量 在 5 ～ l 0 时对 筛管的堵 塞影 响较 大 ， 且 米采 指数 前者 是后 者 的 2 ． 5 倍 ； 调 节 生产压 差仅 在短 时 间 内有 助 于提高产量， 对长效增产意义不大。对比预充填 筛管与现场常用独立优质筛管的防砂效果， 发现前 者 对海上 地层 适应 性 范 围更广 ， 更能 满足 油井 防砂要 求 。 关键 词 预 充 填 筛管 ； 海上 油田 ； 地 层适 应性 ； 防砂 中 图分 类 号 TE 9 2 5 ． 3 0 7 文 献标识 码 B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 4 2 ． 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 0 8 Ad a pt a b i l i t y t o t h e Fo r m a t i o n Ap pr a i s a l Ana l y s i s o f Pr e Pa c k e d S c r e e n i n Of f s ho r e Oi l Fi e l d W EN M i n ， DENG Fu c h e n g ， L I U S h u j i e ， CA Ya n f e n g 、 1 ． CN X CRe s e a r c h I n s t i t u t e， Be i j i n g 1 0 0 0 2 8， Ch i n a； 2 ． Ya n g t z e Un i v e r s i t y， Ji n g2 h O IA 4 3 4 0 2 3 ， C h i n a Ab s t r a c t Us i ng s c r e e n i n de pe n de nt l y o r e n l a r ge s c r e e n s { z e t o i mpr o v e p r od uc t i on i n Ch i na s o f f s ho r e o i l f i e l d s o m e t i me s c a u s e s we l l s a ndi ng t o b e u nc o nt r ol l a bl e ． I n t hi s p a pe r， p r e p a c ke d s c r e e n i s i n t r o d u c e s ， wh i c h d e s i g n i n s a n d c o n t r o l i s g r a v e 1 l a y e r ． B a s e d o n t h e o f f s h o r e o i l f i e l d f o r ma t i o n -4-”““- 4 - - “- - - 4- 4 我 国现 阶段水 下生 产设 备开 发技 术处 于起 步 阶段 ， 因此 测试场 地设 计缺 乏 实践经 验 的指导 ， 需 要 学 习消 化 吸收再 创新 国外先 进 测试技 术 。 5 系统 集成 测试 场地 将在 珠海 基地 建立 。该 研 究 将 为我 国首个 的水 下生 产 系统集 成测 试场地 规 划提 供参 考 。 6 未来 我 国水下 生产 系统 集成 测试 场地 需要 加强 实践 经验 的积 累 ， 努力 学 习 国外 先 进 测试 场 地 规划 设计 并结 合我 国现 有 装 备 技术 进 行 创 新 ， 设 计 出符合我国国情的测试技术先进的水下生产系统集 成测 试场 地 。 参 考 文 献 [ 1 ] 何同 ， 李婷 婷， 段梦 兰， 等． 深水刚性跨接管设计 的 主要 影响 因素分析[ J ] ． 中国海洋平 台， 2 O 1 2 4 5 0 5 6 ． [ 2 ] 韩峰 ， 蓖 楠 ， 段梦兰 ， 等． 水下跨接管与管道终端 测试技 术研究E J ] ． 石油矿场机械 ， 2 O 1 2 ， 4 1 7 卜6 ． [ 3 ]I S 1 3 6 2 8 1 l_2 0 0 5 ， P e t r o l e u m a n d n a t u r a l g a s i n d u s t r i e s de s i g n a nd op e r a t i o n of s u bs e a pr o du c tio n s ys t e ms P a r t 6 S u b s e a p r o d u c t i o n c o n t r o l s y s t e ms E s 3 ． 2 0 0 5 ． [ 4 3 Ame r i c a n P e t r o l e u m I n s t i t u t e ． S u b s e a p r o d u c t i o n c o n t r o l l i n e[ s ] ． AP I S p e c 1 7 E ． [ 5 ]郑 利 军 ， 王 春 升 ， 郭 宏． 水下 生 产 系统 清 管 方 案研 究 [ J ] ． 化工设备 与管道 ， 2 0 1 3 5 7 9 8 1 ． 收稿 日期 2 0 1 4 1 1 - 2 3 基金项 目 国家科技重大专项 2 0 1 1 Z X 0 5 0 2 4 0 0 3 0 2 作者简介 文敏 1 9 8 2 一 ， 女 ， 湖北荆 门人 ， 工程师 ， 硕士 ， 2 0 0 8年毕 业于 中国石油大学 北 京 ， 现 主要从 事钻完井 工 艺及 技 术 研 究 。