水下生產(chǎn)系統(tǒng)與采油樹學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1水下水下(shu xi)生產(chǎn)系統(tǒng)與采油樹生產(chǎn)系統(tǒng)與采油樹第一頁，共63頁。圖1. 水下(shu xi)生產(chǎn)系統(tǒng)LH11-1第2頁/共63頁第二頁，共63頁。圖2. LF221水下(shu xi)生產(chǎn)設(shè)施第3頁/共63頁第三頁，共63頁。圖4. 水下(shu xi)井口、管匯搭接模式圖第4頁/共63頁第四頁，共63頁。2. 2. 水下生產(chǎn)系統(tǒng)水下生產(chǎn)系統(tǒng)(xtng)(xtng)典型單元典型單元圖5. 水下生產(chǎn)系統(tǒng)(xtng)典型單元第5頁/共63頁第五頁，共63頁。3. 3. 水下生產(chǎn)系統(tǒng)水下生產(chǎn)系統(tǒng)(xtng)(xtng)生產(chǎn)設(shè)施典型生產(chǎn)設(shè)施典型單元單元圖6. 水下生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)施典型

2、(dinxng)單元第6頁/共63頁第六頁，共63頁。4. 4. 水下生產(chǎn)水下生產(chǎn)(shngchn)(shngchn)系統(tǒng)設(shè)計原系統(tǒng)設(shè)計原則則 根據(jù)海上油氣田具體特點進行合理的水下生產(chǎn)系統(tǒng)工程方案設(shè)計對這一技術(shù)的推廣應(yīng)用至關(guān)重要，所需遵循的基本原則如下： 1)水下生產(chǎn)系統(tǒng)工程方案的設(shè)計應(yīng)綜合考慮油氣田發(fā)展各個階段的需要、油氣田基本設(shè)計參數(shù)、設(shè)計荷載； 2)設(shè)計初期要考慮到將來擴大生產(chǎn)需求，如后期調(diào)整(tiozhng)井或周邊小區(qū)塊的開發(fā)； 3)水下生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)滿足設(shè)計標準規(guī)范和當(dāng)?shù)靥厥庖?guī)定，盡可能采用國際成熟技術(shù)，在滿足功能和安全的同時最大限度簡化水下生產(chǎn)設(shè)施，使開采周期內(nèi)的利益最大化； 4

3、)水下生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)考慮魚網(wǎng)、錨區(qū)和落物等潛在風(fēng)險，敏感設(shè)備應(yīng)設(shè)保護裝置；第7頁/共63頁第七頁，共63頁。 5)水下生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)考慮環(huán)境保護問題，如液壓液選擇與泄露風(fēng)險等； 6)應(yīng)考慮水下生產(chǎn)系統(tǒng)的安裝、操作、檢測、維護、維修和廢棄期間的要求； 7)水下生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)充分利用周邊基礎(chǔ)設(shè)施； 8)綜合考慮水下生產(chǎn)設(shè)施與依托設(shè)施、鉆完井工程的界面： 水下生產(chǎn)系統(tǒng)與鉆完井界面根據(jù)工程項目：水下生產(chǎn)系統(tǒng) 與鉆完井界面通常在泥線處，井下完井設(shè)備(shbi)，包括井下安全閥、井下壓力溫度傳感器、化學(xué)藥劑注入系統(tǒng)等； 水下生產(chǎn)系統(tǒng)與依托設(shè)施之間的界面。水下生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計水下生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(shj)(s

4、hj)原則：原則：第8頁/共63頁第八頁，共63頁。5. 5. 水下生產(chǎn)系統(tǒng)水下生產(chǎn)系統(tǒng)(xtng)(xtng)特點特點水下生產(chǎn)系統(tǒng)的特點：水下生產(chǎn)系統(tǒng)的特點：應(yīng)用水下生產(chǎn)系統(tǒng)進行海上油氣田開發(fā)具有以下特點：應(yīng)用水下生產(chǎn)系統(tǒng)進行海上油氣田開發(fā)具有以下特點：采用水下生產(chǎn)技術(shù)可充分利用周邊已有或在建水面設(shè)采用水下生產(chǎn)技術(shù)可充分利用周邊已有或在建水面設(shè) 施；施；深水、井?dāng)?shù)少或油藏較分散時，采用水下生產(chǎn)系統(tǒng)具有建設(shè)周期深水、井?dāng)?shù)少或油藏較分散時，采用水下生產(chǎn)系統(tǒng)具有建設(shè)周期短、初投資低等優(yōu)勢；短、初投資低等優(yōu)勢；采用水下井口油氣井布置較靈活：如叢式井不能鉆及的邊緣地區(qū)采用水下井口油氣井布置較靈活：如叢

5、式井不能鉆及的邊緣地區(qū)可采用水下完井；可采用水下完井；水下生產(chǎn)系統(tǒng)適用水深范圍從幾米到數(shù)千米，且可用于各水下生產(chǎn)系統(tǒng)適用水深范圍從幾米到數(shù)千米，且可用于各 種復(fù)雜種復(fù)雜海況，如海上冰區(qū)等；海況，如海上冰區(qū)等；通過水下完井方式可將探井、評價井轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)井，從而不致使通過水下完井方式可將探井、評價井轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)井，從而不致使探井報廢探井報廢(bo fi)(bo fi)；水下生產(chǎn)設(shè)備可回收利用，在降低油氣田開發(fā)成本的同時還有利水下生產(chǎn)設(shè)備可回收利用，在降低油氣田開發(fā)成本的同時還有利于海洋環(huán)境的保護和海上交通航行的安全；于海洋環(huán)境的保護和海上交通航行的安全；水下生產(chǎn)系統(tǒng)可用于不允許建立水面設(shè)施如固定平臺

6、、深水水下生產(chǎn)系統(tǒng)可用于不允許建立水面設(shè)施如固定平臺、深水 浮浮式平臺的軍事禁區(qū)和航線。式平臺的軍事禁區(qū)和航線。第9頁/共63頁第九頁，共63頁。第10頁/共63頁第十頁，共63頁。1. 水下井口和生產(chǎn)基盤 2. 水下采油(ci yu)樹組件3. 水下管匯系統(tǒng)4. 水下設(shè)備防護設(shè)施5. 水下控制系統(tǒng)6. 水下油氣處理設(shè)施7. 水下增壓設(shè)備8. 水下輸配電系統(tǒng)9. 水下計量設(shè)備10.水下人工舉升系統(tǒng)7. 7. 水下生產(chǎn)設(shè)施水下生產(chǎn)設(shè)施(SH SH(SH SH ) )包括包括：第11頁/共63頁第十一頁，共63頁。8. 8. 水下水下(shu xi)(shu xi)生產(chǎn)設(shè)施完整生產(chǎn)設(shè)施完整性試驗性

7、試驗 水下生產(chǎn)設(shè)備完整性試驗的主要目的如下： 1、檢驗產(chǎn)品是否達到合同要求； 2、驗證產(chǎn)品性能是否滿足(mnz)油氣田現(xiàn)場的實際要求； 3、使海上工作人員了解和掌握相應(yīng)的水下生產(chǎn)設(shè)備的功 能、操作方式和故障診斷方法。 水下生產(chǎn)設(shè)備的完整性試驗主要內(nèi)容如下： 1、現(xiàn)場檢查驗收； 2、陸地試驗； 3、淺水試驗； 4、深水試驗。第12頁/共63頁第十二頁，共63頁。圖7. 水下(shu xi)采油樹發(fā)展歷程1. 1. 水下采油樹發(fā)展水下采油樹發(fā)展(fzhn)(fzhn)歷程歷程第13頁/共63頁第十三頁，共63頁。圖8. 水下立式(l sh)和臥式采油樹2. 2. 四種四種(s zhn)(s zhn

8、)采油樹圖采油樹圖2.1. 2.1. 水下水下(shu xi)(shu xi)立式和臥立式和臥式采油樹式采油樹第14頁/共63頁第十四頁，共63頁。 圖9. 導(dǎo)向(do xin)安裝采油樹圖10. 無導(dǎo)向安裝(nzhung)采油樹2.2. 2.2. 導(dǎo)向安裝導(dǎo)向安裝(nzhung)(nzhung)采油樹和無導(dǎo)向安采油樹和無導(dǎo)向安裝裝(nzhung)(nzhung)采油樹采油樹第15頁/共63頁第十五頁，共63頁。LF22-1 LF22-1 水下水下(shu xi)(shu xi)臥式采油樹圖臥式采油樹圖圖11. 水下(shu xi)臥式采油樹圖12. TDF接頭(ji tu)及連接第16頁/共

9、63頁第十六頁，共63頁。3. 3. 水下水下(shu xi)(shu xi)臥臥式采油樹式采油樹圖13. 臥式采油(ci yu)樹第17頁/共63頁第十七頁，共63頁。圖14. LH11-1水下采油(ci yu)樹及附件第18頁/共63頁第十八頁，共63頁。LH11-1 LH11-1 臥式采油臥式采油(ci yu)(ci yu)樹圖樹圖圖15. 臥式采油(ci yu)樹剖面圖圖16. URT修井工具(gngj)第19頁/共63頁第十九頁，共63頁。圖17. LH11-1臥式有導(dǎo)向(do xin)采油樹第20頁/共63頁第二十頁，共63頁。圖18. 水下(shu xi)采油樹剖示圖第21頁/共

10、63頁第二十一頁，共63頁。4. 4. 水下水下(shu xi)(shu xi)臥式采油臥式采油樹特點樹特點臥式采油樹特點：臥式采油樹特點：采油樹主題為整體加工的圓筒，可設(shè)計大通徑，用大油管；采油樹主題為整體加工的圓筒，可設(shè)計大通徑，用大油管；生產(chǎn)主閥和生產(chǎn)翼閥在主體外側(cè)，成水平生產(chǎn)主閥和生產(chǎn)翼閥在主體外側(cè)，成水平(shupng)(shupng)排列；排列；除個別在采油樹帽內(nèi)裝有球閥，否則，采油樹垂直方向沒有采油除個別在采油樹帽內(nèi)裝有球閥，否則，采油樹垂直方向沒有采油樹閥組，（可不移動采油樹起下油管修井）樹閥組，（可不移動采油樹起下油管修井）油管掛坐在采油樹內(nèi)，去掉采油樹帽可修井；油管掛坐在采

11、油樹內(nèi)，去掉采油樹帽可修井；臥式采油樹通常采用套管管裝接頭完井，需要一個較為復(fù)雜的下臥式采油樹通常采用套管管裝接頭完井，需要一個較為復(fù)雜的下放管柱來安裝油管掛。且下放管柱需要隔離閥和解脫配件，才能放管柱來安裝油管掛。且下放管柱需要隔離閥和解脫配件，才能適應(yīng)特定的閘板或?qū)Ｓ铆h(huán)形防噴器的標高，但可節(jié)省雙筒完井立適應(yīng)特定的閘板或?qū)Ｓ铆h(huán)形防噴器的標高，但可節(jié)省雙筒完井立管的費用；管的費用；第22頁/共63頁第二十二頁，共63頁。1.完井較復(fù)雜，臥式采油樹只有在所有鉆井和下套管作業(yè)完成之后，在完井之前，回收鉆井BOP，把采油井口安裝在鉆井井口頭上。再在采油樹上部裝上試油BOP，才能鉆穿水泥塞完井，下完完

12、井管串，座好油管掛，再裝上采油樹帽，工藝復(fù)雜。2.臥式采油樹任何組件失效都需要壓井之后回收采油樹上來修理。因此，如何防止失效，提高可靠性很重要；3.臥式采油樹獨立油管掛的設(shè)計，需要一套復(fù)雜的環(huán)空隔離系統(tǒng)。目前改進型的油管掛與采油樹帽集成在一起。4.井下測試采油樹，在線閥門和緊急解脫配件包都是通過油管掛下入工具的。因此，裝卸和保護設(shè)備(shbi)，測試樁，油管掛模型等都算入臥式采油樹的組成部分。水下水下(shu xi)(shu xi)臥式采油樹特點：臥式采油樹特點：第23頁/共63頁第二十三頁，共63頁。圖19. 臥式采油(ci yu)樹圖20. 臥式采油(ci yu)樹油管懸掛器在井口裝置內(nèi)5

13、. 5. 臥式采油樹（油管懸掛臥式采油樹（油管懸掛(xungu)(xungu)器在井口裝置內(nèi)）器在井口裝置內(nèi)）第24頁/共63頁第二十四頁，共63頁。圖21. 臥式水下(shu xi)采油樹剖面圖第25頁/共63頁第二十五頁，共63頁。圖22. 水下采油(ci yu)樹及其ROV操作盤第26頁/共63頁第二十六頁，共63頁。6. 6. 水下水下(shu xi)(shu xi)臥式采用樹臥式采用樹帽帽圖23. 用于水下(shu xi)電潛泵完井的采油樹第27頁/共63頁第二十七頁，共63頁。圖24. LH11-1采油(ci yu)樹帽第28頁/共63頁第二十八頁，共63頁。7. 7. 水下水下(

14、shu xi)(shu xi)臥式采油樹油管臥式采油樹油管掛掛水下采油(ci yu)樹油管掛臥式采油(ci yu)樹油管掛在采油(ci yu)樹內(nèi)。用于懸掛油管串，并與密封總成配合各力和密封油管和生產(chǎn)套管之間的環(huán)空； 為生產(chǎn)閥，環(huán)空閥提供接口；為井下化學(xué)劑注入口，電潛泵動力源，SCSSV控制提供接口；油管掛為生產(chǎn)閥、環(huán)空閥和控制系統(tǒng)提供密封；油管掛外徑壓應(yīng)與防噴器阻，隔水管內(nèi)徑想適應(yīng)；油管掛額定工作壓力， 34.5， 51.7， 69.0 ， 86.3 1, 103.5 20.7（MPa） （ 5000）（7500）（10000）（12500） （15000） （17500）(PSI)7. 油

15、管掛密封處材料應(yīng)選擇抗腐蝕性材料；8. 油管掛靜水試壓要求，油管掛通徑和下入工具道孔應(yīng)試壓，1.5倍額定壓力/穩(wěn)壓15min第29頁/共63頁第二十九頁，共63頁。圖25. 通鉆采油樹基本(jbn)配置8.8.通鉆采油樹基本通鉆采油樹基本(jbn)(jbn)配置配置第30頁/共63頁第三十頁，共63頁。圖26.第31頁/共63頁第三十一頁，共63頁。1. 1. 水下生產(chǎn)水下生產(chǎn)(shngchn)(shngchn)控制系統(tǒng)主要工作內(nèi)容：控制系統(tǒng)主要工作內(nèi)容： 根據(jù)油氣田總體工程方案確定水下控制系統(tǒng)類型； 根據(jù)油氣田的生產(chǎn)特點確定水下控制模塊(m kui)的控制和監(jiān)視功能； 確定通信方式； 確定水

16、下控制設(shè)備的安裝與集成位置、易損部件的回收、更換模式； 控制臍帶纜和控制跨接管的選型設(shè)計；考慮水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)與安裝修井控制系統(tǒng)之間的關(guān)系； 確定水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)與水面依托設(shè)施工作界面和接口； 確定水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)與水下相關(guān)設(shè)備、儀表、作業(yè)工具、ROV之間接口；根據(jù)油氣田實際需求考慮擴展功能。第32頁/共63頁第三十二頁，共63頁。2. 2. 水下水下(shu xi)(shu xi)控制系控制系統(tǒng)組成：統(tǒng)組成：圖27. 水下(shu xi)生產(chǎn)控制系統(tǒng)的基本組成第33頁/共63頁第三十三頁，共63頁。3. 3. 水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)(kn zh x tn)(kn zh x tn)功

17、能：功能： 主要用于對水下采油樹、水下管匯系統(tǒng)等設(shè)備的遠程控制(kngzh)，用以閘閥開/關(guān)，水下油咀的調(diào)節(jié)，井下壓力溫度及水下設(shè)施進行的監(jiān)測，所需化學(xué)藥劑的配注。 主要模式有：直接液壓控制(kngzh)系統(tǒng)，直接電液控制(kngzh)系統(tǒng)和復(fù)合電液控制(kngzh)系統(tǒng)等等控制(kngzh)方式。第34頁/共63頁第三十四頁，共63頁。4. 4. 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)(kn zh (kn zh x tn)x tn)比較表比較表圖28. 各類控制系統(tǒng)(kn zh x tn)比較表第35頁/共63頁第三十五頁，共63頁。圖29. 直接液壓控制系統(tǒng)(kn zh x tn)原理 圖30. 先導(dǎo)(xind

18、o)液壓控制系統(tǒng)5. 5. 直接直接(zhji)(zhji)液壓控制系統(tǒng)原液壓控制系統(tǒng)原理圖理圖/ /先導(dǎo)液壓控制系統(tǒng)圖先導(dǎo)液壓控制系統(tǒng)圖第36頁/共63頁第三十六頁，共63頁。6. 6. 直接直接(zhji)(zhji)液壓控液壓控制系統(tǒng)制系統(tǒng) 直接液壓控制是最簡單的水下控制系統(tǒng)，基本組成包括：液壓動力源、液壓控制盤（主控站）、液壓液輸送管線、液壓驅(qū)動器等，見圖 14和圖15 。其主要特點：水下設(shè)備上每個遠程控制閥都需一條專用控制線。水面液壓控制盤的盤面(pn min)上標有水下采油樹控制閥位置和控制線路，它的操縱手柄與采油樹上遙控閥對應(yīng)，操作人員可較直觀的操縱采油樹，當(dāng)回接距離在3英里內(nèi)、

19、井?dāng)?shù)為1-2口時，建議使用這類控制模式。其主要優(yōu)勢為：設(shè)備簡單、經(jīng)濟、易于維護。其主要缺點是：功能較少，每個控制閥都需要獨立的液壓線，水下設(shè)備所需控制液壓 線較多；為了保證驅(qū)動器響應(yīng)時間，須采用較大直徑的高壓軟管（34-1英寸），使控制臍帶纜尺寸大、笨重；直接液壓控制系統(tǒng)如不增加特殊設(shè)備，就無法對液壓管進行清洗。第37頁/共63頁第三十七頁，共63頁。圖31. 直接(zhji)電液控制系統(tǒng)7. 7. 直接直接(zhji)(zhji)電液控制系電液控制系統(tǒng)統(tǒng)第38頁/共63頁第三十八頁，共63頁。8. 8. 直接直接(zhji)(zhji)電液控電液控制系統(tǒng)制系統(tǒng) 直接電液控制系統(tǒng)中，電信號取代

20、部分液壓信號，水上電液控制盤的電信號通過水下電纜傳送給水下電磁(dinc)閥，采用單一、獨立電路控制電磁(dinc)導(dǎo)向閥開啟，由供應(yīng)線向驅(qū)動器供應(yīng)液壓液，從而實現(xiàn)采油樹以及其他水下控制動作，見圖16。 當(dāng)回接距離較長時，臍帶纜內(nèi)部電壓降和液壓降較大，同時對控制臍帶纜的要求與所需控制的井?dāng)?shù)成正比。直接電液控制系統(tǒng)能從水下采油樹傳回生產(chǎn)翼閥、環(huán)空翼閥和井下壓力信號。第39頁/共63頁第三十九頁，共63頁。9. 9. 復(fù)合復(fù)合(fh)(fh)電液控制電液控制系統(tǒng)系統(tǒng) 復(fù)合電液控制系統(tǒng)采用了先進的數(shù)字復(fù)合技術(shù)，實現(xiàn)了真正的遠程遙測和遙控，為智能化綜合管理提供了可能，該系統(tǒng)由上部電動和液壓控制系統(tǒng)、水

21、下控制單元組成，見圖。 給出帶水下液壓動力源的復(fù)合電液控制系統(tǒng)，它通過控制臍帶纜連接到一個或多個(du )采油樹、管匯等。每個終端裝置或節(jié)點都有一個水下控制模塊(SCM)。采用多心電纜，上行信號用于遙測大量水下數(shù)據(jù)如壓力、溫度、閥門狀態(tài)等，下行信號則用于快速地控制水下電磁執(zhí)行機構(gòu)，這些電磁執(zhí)行機構(gòu)又進一步經(jīng)液壓放大驅(qū)動液壓閥門和油嘴。水下電子模塊( SEM)的應(yīng)用增加了電液系統(tǒng)的復(fù)雜性，但卻縮短了其響應(yīng)時間，可用于監(jiān)視較大范圍的數(shù)據(jù)遙測設(shè)備。 通常，電液系統(tǒng)適用于多井系統(tǒng)，開發(fā)過程中的井控和或油藏監(jiān)控應(yīng)具有操作靈活、操作速度快和數(shù)據(jù)遙測的特點。其主要優(yōu)點是采用多路電氣控制技術(shù)，減少了導(dǎo)線數(shù)量，

22、簡化了水下電路連接，大大降低了控制臍帶纜成本，多用于回接距離長、井?dāng)?shù)多的水下系統(tǒng)。第40頁/共63頁第四十頁，共63頁。圖32. 典型(dinxng)的復(fù)合電液控制系統(tǒng)圖33. 帶有水下(shu xi)液壓動力源的復(fù)合電液控制系統(tǒng)10. 典型復(fù)合典型復(fù)合(fh)電液控制系統(tǒng)圖電液控制系統(tǒng)圖第41頁/共63頁第四十一頁，共63頁。圖34. 水面控制(kngzh)單元組成11. 水面水面(shu min)控制系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)組成第42頁/共63頁第四十二頁，共63頁。12. 12. 水下水下(shu xi)(shu xi)控制系統(tǒng)所需控制的控制系統(tǒng)所需控制的閥門有：閥門有：（1）水面控制(kngz

23、h)的井下安全閥門(SCSSVs);（2）生產(chǎn)主閥；（3）生產(chǎn)翼閥；（4）環(huán)空主閥；（5）環(huán)空翼閥；（6）轉(zhuǎn)換閥（注入閥）；（7）甲醇化學(xué)藥劑注入閥；（8）防垢劑注入閥；（9）防腐劑注入閥；（10）油嘴（每個油嘴可具備兩個控制(kngzh)功能）；（11）注入調(diào)節(jié)閥（每個調(diào)節(jié)閥可具備兩個控制(kngzh)功能）；（12）管匯閥組；（13）化學(xué)藥劑注入控制(kngzh)閥。第43頁/共63頁第四十三頁，共63頁。13. 13. 水下控制系統(tǒng)水下控制系統(tǒng)(kn zh x tn)(kn zh x tn)監(jiān)視參數(shù)如下：監(jiān)視參數(shù)如下： (1)生產(chǎn)壓力； (2)環(huán)空壓力； (3)管匯壓力； (4)生產(chǎn)溫度

24、； (5)管匯溫度； (6)油氣泄漏(xilu)監(jiān)測； (7)采油樹閥門位置 （直接給出或推測）； (8)油嘴位置； (9)油嘴壓差； (10)出砂監(jiān)測； (11)井下監(jiān)視； (12)多相流量； (13)腐蝕監(jiān)控； (14)清管監(jiān)測。第44頁/共63頁第四十四頁，共63頁。14. 14. 水下控制系統(tǒng)設(shè)計水下控制系統(tǒng)設(shè)計(shj)(shj)條件條件 水面控制設(shè)備應(yīng)考慮氣候(qhu)條件、腐蝕、海生物、潮汐、照明和危險區(qū)劃分；水下控制設(shè)備應(yīng)考慮腐蝕、環(huán)境壓力和溫度及維護。1、 壓力等級 水下控制系統(tǒng)中液壓系統(tǒng)允許的最大操作壓力應(yīng)至少小于設(shè)計壓力（額定工作壓力）10%。水面(shu min)控制的

25、井下安全閥回路外，液壓控制組件設(shè)計壓力一般為：10.3MPa，20.7MPa，或34. 5MPa（1500PSI，3000 PSI或5000 PSI），水面(shu min)控制的井下安全閥回路液壓控制組件的設(shè)計壓力應(yīng)由廠家確定。其它設(shè)備例如作業(yè)、回收和測試工具的設(shè)計壓力應(yīng)遵循廠商的規(guī)格書要求。 第45頁/共63頁第四十五頁，共63頁。2、溫度等級 在非受控環(huán)境中工作的水面控制設(shè)備應(yīng)按表17-3-25所列的溫度等級進行設(shè)計、測試、操作和儲存。安裝于受控環(huán)境中的上部設(shè)備應(yīng)按特定受控環(huán)境的溫度等級進行設(shè)計、測試、操作和儲存。3、外部靜水壓 水下控制設(shè)備設(shè)計中應(yīng)考慮外部靜水壓，特別(tbi)是與密封

26、設(shè)計、自密封耦合和常壓外殼相關(guān)的部分，同時也應(yīng)考慮安裝和作業(yè)時控制臍帶纜的破裂。 4、流體的相容性 選擇控制設(shè)備或組件時應(yīng)考慮其與控制流體和化學(xué)注入劑的相容性。水下控制系統(tǒng)設(shè)計水下控制系統(tǒng)設(shè)計(shj)(shj)條件：條件：第46頁/共63頁第四十六頁，共63頁。15. 15. 水下控制設(shè)備設(shè)計原則：水下控制設(shè)備設(shè)計原則： 功能要求功能要求典型水下控制設(shè)備的功能要求如下：典型水下控制設(shè)備的功能要求如下：1)1)與水面主控站通信；與水面主控站通信；2)2)處理和執(zhí)行來自主控站處理和執(zhí)行來自主控站MCSMCS的指令；的指令；3)3)監(jiān)視和傳送監(jiān)視和傳送(chun sn)(chun sn)傳感器數(shù)據(jù)

27、；傳感器數(shù)據(jù)；4)4)監(jiān)視和傳送監(jiān)視和傳送(chun sn)(chun sn)診斷數(shù)據(jù)；診斷數(shù)據(jù)；5) ESD5) ESD工況下，執(zhí)行來自水面或水下的指令；工況下，執(zhí)行來自水面或水下的指令；6)6)響應(yīng)水面指令選擇性地監(jiān)視和分配油井所需響應(yīng)水面指令選擇性地監(jiān)視和分配油井所需化學(xué)藥劑?；瘜W(xué)藥劑。第47頁/共63頁第四十七頁，共63頁。16.16.設(shè)計要點設(shè)計要點 1 1）水下液壓系統(tǒng)：）水下液壓系統(tǒng)： 水下液壓系統(tǒng)包括水下液壓分配水下液壓系統(tǒng)包括水下液壓分配系統(tǒng)、多功能快速連接、管線及液壓軟管、系統(tǒng)、多功能快速連接、管線及液壓軟管、海水海水柜補償室、水下蓄能器等。海水海水柜補償室、水下蓄能器等。

28、 （1 1）水下液壓分配系統(tǒng)）水下液壓分配系統(tǒng) 水下液壓分配系統(tǒng)從控制臍帶纜水下液壓分配系統(tǒng)從控制臍帶纜終端向每口井分配液壓動力，終端向每口井分配液壓動力， 設(shè)計要點為設(shè)計要點為： 當(dāng)液壓接口意外解脫時，應(yīng)避免當(dāng)液壓接口意外解脫時，應(yīng)避免采油樹上關(guān)鍵的閥門執(zhí)行機構(gòu)或其它故障關(guān)采油樹上關(guān)鍵的閥門執(zhí)行機構(gòu)或其它故障關(guān)閉型閥閉型閥 門出現(xiàn)故障；門出現(xiàn)故障； 基盤管匯液壓分配系統(tǒng)的設(shè)計基盤管匯液壓分配系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)考慮水下機器人或潛水員操作的隔離設(shè)備應(yīng)考慮水下機器人或潛水員操作的隔離設(shè)備，以便在發(fā)生泄露時實現(xiàn)系統(tǒng)隔離；，以便在發(fā)生泄露時實現(xiàn)系統(tǒng)隔離； 水下液壓分配模塊可回收、改造水下液壓分配模塊可回收、

29、改造和更換；和更換； 液壓系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)考慮單點失效液壓系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)考慮單點失效，可通過物理路徑，可通過物理路徑(ljng)(ljng)和冗余供給的滾和冗余供給的滾壓隔離來實現(xiàn)。壓隔離來實現(xiàn)。 第48頁/共63頁第四十八頁，共63頁。（2）多功能快速連接 多功能快速連接應(yīng)采用球型或按鍵式。 （3）管線及液壓軟管 所有的管線管道都應(yīng)有至少(zhsho)6毫米（1/4英寸）的公稱外徑。 在系統(tǒng)的測試、安裝、拆除及正常操作和維護過程中，應(yīng)支撐和保護所有的管線及液壓軟管以將其損壞程度降到最??； 管線及液壓軟管的許用應(yīng)力應(yīng)遵循ANSI/ASME B31.3（工藝管線）的規(guī)定； 所有軟管總成應(yīng)符合IS0 1

30、3628-5（水下生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計與操作：臍帶纜標準）中軟管部分的標準。設(shè)計設(shè)計(shj)要點要點 1）水下）水下(shu xi)液壓系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)：第49頁/共63頁第四十九頁，共63頁。(4)海水柜補償室 每個與水下閥門執(zhí)行機構(gòu)的彈簧增壓邊相連的海水柜補償室的容積至少是總波及體積的125%，以便連接到補償室的所有執(zhí)行機構(gòu)能同時動作，應(yīng)使用旁通單向閥來避免補償室的損壞。(5)水下蓄能器 水下蓄能器的設(shè)計應(yīng)遵循ASME鍋爐和壓力容器規(guī)范第八 部分第一分冊、BS 7201-1和BS 7201-2（液壓傳動：充氣式儲能(ch nn)器第一部分和第二部分）。如未遵循這些標準設(shè)計，其陸上試驗和其它水上操作

31、過程中應(yīng)保證人員的安全； 蓄能器系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)考慮隨水深增加蓄能器效率的損失。 水下蓄能器可安裝在水下控制模塊的內(nèi)部和外部。設(shè)計設(shè)計(shj)要點要點 1）水下）水下(shu xi)液壓系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)：第50頁/共63頁第五十頁，共63頁。2 2）水下化學(xué)藥劑注入系統(tǒng)）水下化學(xué)藥劑注入系統(tǒng)（1 1）水下化學(xué)藥劑注入分配系統(tǒng)）水下化學(xué)藥劑注入分配系統(tǒng) 水下化學(xué)藥劑注入分配系統(tǒng)從控制臍帶纜終端向水下化學(xué)藥劑注入分配系統(tǒng)從控制臍帶纜終端向每口井或管匯終端分配化學(xué)藥劑，并提供和排放用于每口井或管匯終端分配化學(xué)藥劑，并提供和排放用于壓力測試和流動控制設(shè)備壓力平衡的流體。在泄露檢壓力測試和流動控制設(shè)備壓力平

32、衡的流體。在泄露檢測和正常的油井加熱過程中，可從環(huán)空排放流體。測和正常的油井加熱過程中，可從環(huán)空排放流體。 用于油井處理的化學(xué)藥劑注入分配系統(tǒng)的流量大用于油井處理的化學(xué)藥劑注入分配系統(tǒng)的流量大大超過液壓分配系統(tǒng)，同時，組件的額定壓力高（與大超過液壓分配系統(tǒng)，同時，組件的額定壓力高（與井口系統(tǒng)的額定壓力一致），可輸送液體的腐蝕性也井口系統(tǒng)的額定壓力一致），可輸送液體的腐蝕性也更強。設(shè)計更強。設(shè)計(shj)(shj)要點如下：要點如下： 基盤管匯化學(xué)藥劑注入分配系統(tǒng)的設(shè)計基盤管匯化學(xué)藥劑注入分配系統(tǒng)的設(shè)計(shj)(shj)應(yīng)留有水下機器人或潛水員操作的隔離裝置，應(yīng)留有水下機器人或潛水員操作的隔離

33、裝置，以便于隔離系統(tǒng)防泄露；以便于隔離系統(tǒng)防泄露； 考慮到回收、改遣和更換被隔離的失效管線和考慮到回收、改遣和更換被隔離的失效管線和需要時啟用備件，水下液壓分配模塊可包括化學(xué)藥劑需要時啟用備件，水下液壓分配模塊可包括化學(xué)藥劑注入管線；注入管線； 化學(xué)藥劑注入系統(tǒng)的設(shè)計化學(xué)藥劑注入系統(tǒng)的設(shè)計(shj)(shj)應(yīng)考慮單點失應(yīng)考慮單點失效，可通過物理路徑和冗余供給路徑來實現(xiàn)。效，可通過物理路徑和冗余供給路徑來實現(xiàn)。 設(shè)計設(shè)計(shj)要點要點第51頁/共63頁第五十一頁，共63頁。（2）化學(xué)藥劑注入管線 化學(xué)藥劑注入系統(tǒng)中的管線和軟管(run un)其公稱外徑應(yīng)至少為6毫米 （1/4英寸；管線管道

34、的許應(yīng)力應(yīng)遵循ANSI/ASME B31.3（工藝管線）的規(guī)定。水下化學(xué)藥劑注入系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)專門考慮以 下問題： 注入甲醇時，管線摩阻和磨損的增加； 密封材料與注入流體、生產(chǎn)流體的相容性； 注入流體和生產(chǎn)流體的腐蝕性； 滲透進軟管(run un)襯墊材料的液體（低質(zhì)量組分）； 控制閥和其它流動控制設(shè)備的選擇； 金屬一金屬密封和甲醇。應(yīng)有一個額外的彈性橡膠密封作為備用件，以應(yīng)對由氣穴現(xiàn)象和流體引起（腐蝕磨損）的材料降解問題。 在化學(xué)藥劑可能通過軟管(run un)擴散的位置，所設(shè)計的系統(tǒng)應(yīng)確保化學(xué)藥劑的擴散不會通過泄漏或者二次擴散污染液壓控制流體。2 2）水下化學(xué)）水下化學(xué)(huxu)(huxu

35、)藥劑注入系統(tǒng)：藥劑注入系統(tǒng)：設(shè)計設(shè)計(shj)要點要點第52頁/共63頁第五十二頁，共63頁。 3 3）水下電氣系統(tǒng)）水下電氣系統(tǒng) 水下電氣系統(tǒng)包括水下電氣分配系統(tǒng)、水下控制模塊、水下電子模塊。所有由潛水員維護的水下電氣系統(tǒng)應(yīng)保證潛水員免受電擊。下面描述各個部分的設(shè)計要點。水下電氣系統(tǒng)包括水下電氣分配系統(tǒng)、水下控制模塊、水下電子模塊。所有由潛水員維護的水下電氣系統(tǒng)應(yīng)保證潛水員免受電擊。下面描述各個部分的設(shè)計要點。 (1)(1)水下電氣分配系統(tǒng)水下電氣分配系統(tǒng) 水下電氣分配系統(tǒng)從控制臍帶纜終端頭向每口井分配電力相信號。設(shè)計要點：水下電氣分配系統(tǒng)從控制臍帶纜終端頭向每口井分配電力相信號。設(shè)計要點

36、： 應(yīng)盡可能減少串聯(lián)應(yīng)盡可能減少串聯(lián)(chunlin)(chunlin)電氣接頭的數(shù)量，冗余路徑應(yīng)盡可能不同；電氣接頭的數(shù)量，冗余路徑應(yīng)盡可能不同； 管匯上的電力分配纜和從控制臍帶纜終端到水下控制模塊的跨接電纜應(yīng)由水下機器人或潛水員修理或重新裝配；管匯上的電力分配纜和從控制臍帶纜終端到水下控制模塊的跨接電纜應(yīng)由水下機器人或潛水員修理或重新裝配； 電力分配電纜和跨接電纜的連接應(yīng)由水下機器人或潛水員使用簡單的工具完成，盡量減少鉆機船的使用時間；電力分配電纜和跨接電纜的連接應(yīng)由水下機器人或潛水員使用簡單的工具完成，盡量減少鉆機船的使用時間； 在海水和導(dǎo)體之間最少應(yīng)有兩道隔離，并應(yīng)適用于在海水操作；在

37、海水和導(dǎo)體之間最少應(yīng)有兩道隔離，并應(yīng)適用于在海水操作； 如選擇充油系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)計并安裝電纜總成，以使進入絕緣液內(nèi)的海水依靠重力從終端流出。電纜應(yīng)安裝在絕緣的壓力補償液管線內(nèi)；如選擇充油系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)計并安裝電纜總成，以使進入絕緣液內(nèi)的海水依靠重力從終端流出。電纜應(yīng)安裝在絕緣的壓力補償液管線內(nèi)； 所有用于水下電氣系統(tǒng)的材料都應(yīng)與海水和絕緣流體相兼容。所有用于水下電氣系統(tǒng)的材料都應(yīng)與海水和絕緣流體相兼容。設(shè)計設(shè)計(shj)要點要點第53頁/共63頁第五十三頁，共63頁。（2）水下控制模塊(m kui)（SCM） 水下控制模塊(m kui)安裝在可回收的裝置或殼體內(nèi)，可以獨立回收和安裝。水下控制模塊(m

38、kui)內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本是標準化的。目前一個水下控制模塊(m kui)的控制功能最少是7個，最多為64個。因而一個水下控制模塊(m kui)可對一個或多個水下采油樹及設(shè)備進行遙控，并對井筒、環(huán)空以及水下管匯進行操作和監(jiān)控。典型的水下控制模塊(m kui)見圖17-3-118。根據(jù)需要，水下控制模塊(m kui)可以安裝在采油樹、水下管匯等處。 水下控制模塊(m kui)與上部電子控制系統(tǒng)之間通常采用主從通訊，即以水面系統(tǒng)為主，水下控制為輔，兼容“發(fā)送確認”、“需求響應(yīng)”功能。水下控制模塊(m kui)具有對溫度、壓力、流量等實施監(jiān)控的功能。通常水下控制模蛺具有獨立的安裝基座，用于固定水下控制模塊(

39、m kui)，連接執(zhí)行機構(gòu)和傳感器。 3 3）水下）水下(shu xi)(shu xi)電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計(shj)要點要點第54頁/共63頁第五十四頁，共63頁。水下控制模塊主要包括以下部件：電液或液壓控制閥和其它閥體，如單向閥；直通接頭（電氣或液壓）；液壓管匯和管道；內(nèi)部傳感器和發(fā)送器；過濾器；蓄能器；壓力補償器； 增壓器；減壓器；化學(xué)(huxu)藥劑注入調(diào)節(jié)閥；11水下電子模塊(SEMS)。 圖35. 水下(shu xi)控制模塊第55頁/共63頁第五十五頁，共63頁。水下控制模塊的設(shè)計要點：水下控制模塊的設(shè)計要點： 多井系統(tǒng)中，任一水下控制模塊可在不影響系統(tǒng)中其他操作的情況下安裝

40、、回收；多井系統(tǒng)中，任一水下控制模塊可在不影響系統(tǒng)中其他操作的情況下安裝、回收； 全壓條件下，所設(shè)計的全部在用電子線路應(yīng)封閉在充滿全壓條件下，所設(shè)計的全部在用電子線路應(yīng)封閉在充滿1 1個大氣壓氮氣的殼體內(nèi)；個大氣壓氮氣的殼體內(nèi)； 水下電氣元件應(yīng)安裝在充滿絕緣液體和具有壓力補償?shù)乃驴刂颇K內(nèi)；水下電氣元件應(yīng)安裝在充滿絕緣液體和具有壓力補償?shù)乃驴刂颇K內(nèi)； 所有的內(nèi)部連接電纜和接頭都應(yīng)適合于水下濕式環(huán)境；所有的內(nèi)部連接電纜和接頭都應(yīng)適合于水下濕式環(huán)境； 為了減小電耗，電磁閥應(yīng)采用脈沖操作和液壓鎖定，使用故障安全型電氣閥時應(yīng)減小安裝作業(yè)時外部流體進入。為了減小電耗，電磁閥應(yīng)采用脈沖操作和液壓鎖定

41、，使用故障安全型電氣閥時應(yīng)減小安裝作業(yè)時外部流體進入。(3)(3)水下電子模塊水下電子模塊(SEM)(SEM) 水下電子模塊包括硬件和軟件。水下電子模塊包括硬件和軟件。 SEM SEM硬件的設(shè)計要點：硬件的設(shè)計要點： 基于使用一個或更多的微處理器和電力單元；基于使用一個或更多的微處理器和電力單元； 應(yīng)設(shè)計兩道獨立應(yīng)設(shè)計兩道獨立(dl)(dl)的隔離，防海水的侵入的隔離，防海水的侵入SEM;SEM; SEMSEM應(yīng)有最少應(yīng)有最少25%25%的備用內(nèi)存容量，的備用內(nèi)存容量，20%20%的備用能力；的備用能力； 應(yīng)限制應(yīng)限制SEMSEM與傳感器、控制閥體的接口類型和格式，應(yīng)盡可能采用國際標準；與傳感

42、器、控制閥體的接口類型和格式，應(yīng)盡可能采用國際標準； 應(yīng)考慮應(yīng)考慮SEMSEM的標準化設(shè)計；的標準化設(shè)計； 如需要，應(yīng)考慮如需要，應(yīng)考慮SEMSEM中關(guān)鍵測量信號的處理。中關(guān)鍵測量信號的處理。 第56頁/共63頁第五十六頁，共63頁。（3）SEM軟件設(shè)計要點： SEM軟件應(yīng)由功能任務(wù)或模塊構(gòu)成，這些功能任務(wù)或模塊應(yīng)可作為獨立單元設(shè)計、編碼和測試，包括實時操作系統(tǒng)中的中斷任務(wù)，或使用一個簡單的順序掃描時在實時監(jiān)視器上詞用主程序。模塊和整套軟件結(jié)構(gòu)應(yīng)易于軟件升級和維護。 軟件模塊的編碼應(yīng)采用高級編程語言。只有小型和時間緊才使用匯編語言。 SEM軟件應(yīng)內(nèi)置診斷功能以簡化調(diào)制解調(diào)器、水下計算機和傳感器的測試和調(diào)試。 SEM可編程，允許在水上合適位置重新編程。 SEM有能力暫時存儲所有從水下生產(chǎn)(shngchn)系統(tǒng)中獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)。 SEM有能力基于MCS的命令執(zhí)行順序監(jiān)測操作或順序控制。 所設(shè)計的SEM軟件包括井下溫度和壓力信息(DHPT)。設(shè)計設(shè)計(shj)要點要點3 3）水下）水下(shu xi)(shu xi)電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng)第57頁/共63頁第五十七頁，共63頁。（4）水下控制臍帶纜終端（SUTU） 水下控制臍帶纜終端采用外置陰極保護的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)有電接