海洋油气开发中的水下生产系统(二) -- 海底处理技术
水下生产系统-课件
通过压力对管子的压力的计算，就可以对管汇系统的钢 框架进行设计。
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三、管汇
主要的连接的目的是保证管子内部密封，对于深水，所有 的密封试验，水压应该是双向的。下面主要介绍连接方式：
夹具连接的套筒 螺栓连接的法兰的横断面
一组筒夹连接装置
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三、管汇
连接器的设计： 连接器的设计： 应该主要考虑水深、连接的位置、安装方法。此外连接器的 选择和设计也受以下因素影响：
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二、采油树
采油树类型 采油树主要有两种类型：一种为传统型也称作直立型 的，另一种为水平型的，水平型的采油树从1992年以 后开始普遍应用。这两种类型的采油树都包括一个在 钻井后能牢固地附着在油井顶端井口构架中的卷线筒， 还包括由阀门组成的阀门组，阀门组主要用来在测试 和闭井时调节出井油量。此外，油嘴对出井油量也可 进行调节。水平型采油树由阀门放置的位置而得名， 除此之外，水平采油树的油管悬挂器是安装在采油树 上而不是安装在井口头上。另外，由于水平采油树的 顶端设计使防喷器（BOP）可以直接安装在采油树上。 目前，甚至已经普遍认为水平型是唯一用于海底的采 油树类型。
水平采油树的油管 悬挂器
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二、采油树
悬挂器可以是滑动的或者是心轴形式。滑动形式的悬挂器 用齿固定在油管上，由于油管的重量施加在悬挂器上，齿 和油管咬合，滑动型悬挂器拉住下部的锥体的后面，产生 向内的力。夹紧的压力随着管子的重量的增加而增加。 心轴形悬挂器通过连接最后的接头和底部悬挂的线而放置 在油管上，通过螺丝固定。
阀门： 阀门：
阀门的选择主要由应用范围决定。门阀一般应用于BOP组 件、采油树和管汇。球阀在水下使用中，从操作和价钱角 度要优于门阀。由于球阀目前使用非金属的密封和涂料， 使得球阀的应用水深更深。 门阀应用尺寸要比球阀的小，球阀的应用尺寸在10英寸或 者更大的范围。
海上油气开采工程与生产系统
海上油气开采工程与生产系统中海工业第一章海上油气开采工程概述海底油气资源的存在是海洋石油工业得以进展的前提。
海洋石油资源量约占全球石油资源总量的34%，全球海洋石油蕴藏量约1000多亿吨，其中已探明的储量约为380亿吨。
世界对海上石油寄予厚望，目前全球已有100多个国家在进行海上石油勘探，其中对深海进行勘探的有50多个国家。
一、海上油气开采历史进程、现状和今后一个多世纪以来，世界海洋油气开发经历如下几个时期：早期时期：1887年～1947年。
1887年在墨西哥湾架起了第一个木质采油井架，掀开了人类开发海洋石油的序幕。
到1947年的60年间，全世界只有少数几个滩海油田，大多是结构简单的木质平台，技术落后和成本高昂困扰着海洋石油的开发。
起步时期：1947年～1973年。
1947年是海洋石油开发的划时代开端，美国在墨西哥湾成功地建筑了世界上第一个钢制固定平台。
此后钢平台专门快就取代了木结构平台，并在钻井设备上取得突破性进展。
到20世纪70年代初，海上石油开采已遍及世界各大洋。
进展时期：1973年～至今。
1973年全球石油价格猛涨，进一步推进了海洋石油开发的历史进程，专门是为了应对恶劣环境的北海和深水油气开发的需要，人们不断采纳更先进的海工技术，建筑能够抵御更大风浪并适用于深水的海洋平台，如张力腿平台〔TLP〕、浮式圆柱型平台〔SPAR〕等。
海洋石油开发从此进入大规模开发时期，近20年中，海洋原油产量的比重在世界总产油量中增加了１倍。
进军深海是近年来世界海洋石油开发的要紧技术趋势之一。
二、海上油气开采流程海上油气田开采可划分为勘探评判、前期研究、工程建设、油气生产和设施弃置五个时期：勘探评判时期：在第一口探井有油气发觉后，油气田就进入勘探评判时期，这时开发方面的人员就开始了解该油气田情形，开展预可行性研究，将今后开发所需要的资料要求，包括销售对油气样品的要求，提交勘探人员。
前期研究时期：一样情形，在勘探部门提交储量报告后，才进人前期研究时期。
水下生产系统
水下生产系统1 引言1.1 范围目前深水油气田开发面临的主要挑战是，缺少一个稳定的平台用于支撑生产设施并将生产流体输送到这些设施。
而水下生产系统可以提供一种具有成本竞争力的开发方案，可减少乃至完全消除（在个别情况下）对地面生产设施的需求。
图1.1-水下生产系统提供一种高效，经济的深水油气田开发方案本研究主要是为了对水下生产系统进行概述。
论述的关键主题包括：·水下生产系统主要部件及其功能的一般说明；·水下生产设施的界面要求；·水下开发油田工程模式的考虑；·风险区域和风险管理问题的识别。
1.2 条例、规范和标准1.2.1 国际规范·ANSI B31.3《化工厂及炼油厂管道》；·API RP 2R《海上钻井隔水管接头的设计、评估和试验》；·API 5A《套管、油管和钻杆规范》；·API 5AC《套管、油管和钻杆规范》；·API 5D《钻杆规范》；·API 5L《管道规范》；·API 6A《井口和采油树设备规范》；·API 6D《管道阀门规范》；·API 8A《钻井和采油提升设备》；·API 14A《井下安全阀规范》；·API 148《井下安全阀系统设计安装与操作的推荐做法》；·API 14D《海上服务用井口地面安全阀和水下安全阀规范》；·API 16A《钻穿设备规范》；·API 17D《水下井口和采油树设备规范》；·API 17G《完井修井隔水管系统的设计和操作》；·ASME IX《焊接和钎焊资格》第二条焊接程序资格和第三条焊接操作资格；·ASME V《锅炉及压力容器规范》（第五卷无损检测）；·ASME VI I《锅炉及压力容器规范》（第八卷压力容器建造规范第1册和第2册）；·ASME/ANSI B16.34《阀门法兰、螺纹和焊接端》；·DIN 50049-EN 10 204《材料试验文件》；·DnV《修井控制系统电气要求》；·DnV《水下生产系统的安全性和可靠性》；·DnV《认证说明》第2.7-1条“吊装证书要求”（海上容器）；·DnV RPB401《阴极保护设计推荐做法》；·EN 10204《金属制品一检验文件的类型》；·FEA-M 1990《海上平台电气设备条例》；·IEC 92.101《船用电气装置》定义和一般要求；·IS0 10423《井口和采油树规范》(代替API 6A);·IS0 10432-1《井下安全阀标准》；·IS0 10433《海上服务用井口地面安全阀和水下安全阀规范》（代替AP1 14D）；·IS0 13628《石油天然气行业钻井和采油设备》；·IS0 13628-1《石油天然气行业水下生产系统一般要求和推荐做法》；·IS0 13628-2《石油天然气行业水下和海上应用挠性管系统》；·IS0 13628-3《石油天然气行业输送管道泵送系统》；·IS0 13628-4《石油天然气行业水下井口和采油树》；·IS0 13628-5《石油天然气行业水下控制系统的设计和操作》；·IS0 13628-6《石油天然气行业水下生产控制系统》；·IS0 13628-7《石油天然气行业修井/完井隔水管系统》；·IS0 13628-9《石油天然气行业遥控操作机具(ROT)维修系统》；·IS0 14313《管道阀门规范》（闸阀、旋塞阀、球阀和止回阀）（代替API 6D）；·IS0 3511《过程测量控制功能和仪表设备的符号表示法》；·IS0 898《第一部分螺栓、螺纹和螺母》；·IS0 9001《质量体系：设计/开发、生产、安装和维修的质量保证模型》；·NACE MR-01-75-94《材料要求：油田设备用耐硫化物应力裂纹的金属材料》；·NACE RP0475《注水用材料》；·NAS 1638《国家宇航标准：液压控制系统用零件的清洁度要求》；·SAE J343《SAE 100R系列液压软管和装置的试验和程序》；·SAE J517《液压软管》。
水下生产系统
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主要内容
一、概述 二、采油树 三、管汇 四、跨接管 五、脐带缆 六、井口头
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二、采油树
采油树(Christmas,Xmas tree )最初被称为十 字树，X型树或者圣诞树，它是位于通向油井 顶端开口处的一个组件，它包括用来测量和维 修的阀门，安全系统和一系列监视器械。它连 接了来自井下的生产管道和出油管．同时作为 油井顶端和外部环境隔绝开的重要屏障。采油 树包括许多可以用来调节或阻止所产原油蒸汽、 天然气和液体从井内涌出的阀门。采油树是通 过海底管道连接到生产管汇系统。
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一、概述
水下生产系统包括油井、井口头、采油树、接 入出油管系统和控制油井的操纵设备。在水下 的系统中，井口头和采油树都在海底。因此， 水下生产系统就不像在水面处的生产系统，如 刚性平台甚至是张力腿平台（TLP）那样受到 海平面状况和水深的影响。但另一方面，水下 生产系统不能直接的进行操作，如钻井，必须 通过移动的钻井单元进行，操控也必须通过脐 带缆远程控制，持续地操作就比平台式的生产 系统复杂地多。
下面是采油树和相关元件需要考虑的载荷：
立管和ＢＯＰ载荷(Riser and BOP loads); 连接海底管道的载荷(Flowline connection loads); 清理采油树、脐带缆和海底管道的载荷; 热应力 包括捕油器，元件膨胀和管线的膨胀等; 吊装载荷(Lifting loads); 掉落的物体(Dropped objects); 压力引起的载荷– 外部和内部的.
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二、采油树
单孔采油树Mono Bore Tree 单孔采油树主要使用在浅水区域， 单孔采油树和传统的双孔采油 树类似，只是单孔采油树在安 装采油树和油管悬挂器时使用 的立管系统更简单。
国内海上边际油气田开发模式研究
国内海上边际油气田开发模式研究李长伟1．概述近年来，在油气勘探开发领域，边际油气田成为备受关注的热点之一。
在中国近海已探明但未开发的多数海上油气田也是边际油气田。
边际油气田是指那些采用常规技术和实施方案不能经济有效地进行开发的油气田，但经过努力可以达到预定的最低经济指标而可以开发的油气田。
边际油气田开发的关键在于其经济性，而较小的储量、适用技术的缺乏和有无基础设施的依托等是评估其经济性的重要因素。
储量小要求采用简易设施进行开发，而简易设施与常规技术和相关法规的冲突需要发展新的适用技术来解决。
由于海上油气田投资高、操作成本高，因此在同等的地质条件下，海上不能经济有效开发的边际油田相对比陆上要多。
因此研究并促成中国海域的边际油气田的开发，意义是十分巨大的，是保证原油产量持续增长的重要来源。
2．海上边际油田的开发模式采用什么样的简易设施是由边际油气田的总体开发模式来决定的。
实际上，海上边际油气田的总体开发模式有多种形式，尤其从浅水到深水、从固定平台到浮式平台，开发方案和平台型式是多种多样的。
但任何油气田的开发都会围绕着其经济性、安全性和操作性来确定总体开发模式。
目前边际油气田的总体开发模式主要分为两大类，即可依托模式和无依托封闭模式。
可依托模式是指距现有油气田设施较近，并利用现有设施进行开发的模式，反之为无依托封闭模式。
典型的可依托模式为“三个一”模式，即“一条海底管线+一条海底电缆+一座简易平台”。
无依托封闭模式要求具有自储油的功能，为节省费用，采用可重复利用或可移动式平台设施。
对于距离已开发油气田距离较远、无法依托已开发油气田设施的、孤立的小型边际油气田，可以采用可移动式的，集生产、动力、储油、外输、生活为一体的小型生产装置的开发模式。
3．国内海上边际油田的基本状况经对国内海上原油储量进行分析，可以发现，其中约1/3为在生产油田，还有约1/3为在评价和在建设油田，另有1/3为待评价油田或构造。
这1/3的待评价油田或构造作为难以经济有效开发的地下资源，构成了中国近海油气田开发所表3-1 中海油地质储量构成3.1 简易平台采用简易平台技术是国内开发边际油田的有效手段之一。
世界海洋油气勘探开发技术与装备览观(下)——深海开发技术及装备
间，都能钻超深井 ，个别的能钻井
深超１，０米的深井；在建的钻深能 ０００ 力都达到或超过９００ ，０米。 钻 井船 钻 井船是 设有钻井 设 备 ，能在水面上钻井和移位的船 ，
也属于移动式 （ 船式 ）钻井装置 。 钻井船在钻井装置中机动性最好 ，
平 台的额定作业水深在５ ０ ， ５ ０ ￣３ ０ ０
面 。井架一般都设在船 的中部 ，且
多数具有 自航能力。钻井船适 于深
水作业 ，但需要适当的动力定位设 施 。钻井船适用于波高小、风速低
的海区 。
着 电子 技术 、 宇航 技 术 、造 船 工 业 、机械工业等 的飞速发展 ，促进 了海洋石 油钻采平 台逐年从浅水 向
加严格 ；工艺流程在确保顺畅 的同
时 ，重要模块 的布局要顺应船体运
技术 。现 已研究 出一些 防疲劳技术
（ 图２ ） 。 如 ７
动要求并 留足维修空间 ；具有 比陆 上集成化更高、配置更完备的 自动
化控制系统。
多相位 系统 的抑 制剂 注射
化学剂注入要保证流量的稳定， 优 化化 学 剂 注 入方 法 显 得额 外 重
下供热 中心和水下增 压气 站 ，最后 到路上终端。
３ ６８Ｗ（，０ｈ ），而２０年交付 ，７ｋ ５Ｏ０ ｐ ０５
的钻井绞车功率最高达到了５０ ５Ｗ ，７ｋ
（，０ ｈ ），十几年的时间增加了 ６ ９０ ｐ
电缆防疲劳技术
海洋油气开发中，平台上以及海 水里的勘探开发设施 的导线 ，电缆
会 因为时间和 海水的原因 ，出现疲
３ 倍多，可见其发展速度之快。
油气处理系统 Ｆபைடு நூலகம்Ｓ的油气处理 ＰＯ
海上油气开采工程与生产系统
海上油气开采工程与生产系统简介海上油气开采工程与生产系统是指在海上进行的油气勘探、开采和生产过程中所涉及的设备、工程和技术系统。
随着全球对能源需求的不断增长，海上油气开采工程逐渐成为了满足能源需求的重要途径之一。
本文将探讨海上油气开采工程的基本原理、关键技术以及未来发展方向。
基本原理海上油气开采工程与生产系统是通过在海底上建设各种设备和管道网络来实现对海底油气资源的勘探、开采和生产。
该系统包括以下几个基本组成部分：•海底设备：包括钻井平台、固定式或浮动式生产平台、子海底设备等。
这些设备通常需要抵御恶劣海洋环境和极端天气条件。
•油气管道：用于将从海底开采出来的油气输送到陆地上的处理厂。
这些管道通常要经过大规模的设计和建设，确保安全可靠地将油气输送到目的地。
•监测与控制系统：用于监测海底油气开采和生产过程中的各种参数，如温度、压力、流量等，并根据需要进行相应的控制。
这些系统通常采用自动化技术，以提高生产效率和安全性。
•安全设备：包括灭火系统、泄漏监测系统等，用于确保海上油气开采工程的安全性。
这些设备通常需要经过严格的测试和认证，以确保其能在紧急情况下有效地保护工作人员和环境。
关键技术海上油气开采工程与生产系统涉及到多个关键技术，以下是其中几个重要的技术：1.钻井技术：钻井是开采海底油气资源的关键过程。
传统的钻井技术已经相对成熟，但在海上钻井过程中需要考虑到海洋环境因素，如海浪、海盗等。
因此，海上钻井技术需要具备更高的安全性和稳定性。
2.水下生产技术：水下生产是指将油气从水下井口提到海面上进行处理和储存的过程。
水下生产技术可以大大减少在海上的设备和管道数量，降低成本和环境风险。
3.气液分离技术：油气从水下井口上升到海面后，需要进行气液分离，以分离出油气和水。
气液分离技术需要确保高效的分离效果，并将分离后的油气输送到陆地上的处理厂。
4.海上管道技术：海上油气开采工程中需要建设大规模的管道网络，以将油气从海底输送到陆地。
海洋油气开发工程技术研究热点问题解析与发展趋势预测分析考核试卷
4.物理分离；化学分离
5.使用环保型钻井液；噪音控制
6.墨西哥湾；巴西
7.水下井口装置；水下生产控制系统；水下分离装置
8.压裂技术；注水驱油
9.声波反射法；地震波法
10.自动化；环保型技术
四、判断题
1. ×
2. ×
3. √
4. ×
5. ×
6. √
7. ×
8. √
9. ×
10. ×
4.结合当前技术发展趋势，预测未来海洋油气开发技术的发展方向及其可能带来的环境影响。
标准答案
一、单项选择题
1. C
2. B
3. A
4. D
5. D
6. A
7. D
8. C
9. A
10. D
11. C
12. C
13. B
14. C15ຫໍສະໝຸດ A16. C17. D
18. A
19. B
20. D
二、多选题
1. ABC
A.用于将油气从生产平台输送到陆上处理设施
B.可以通过管道、船舶等多种方式
C.通常不考虑环境保护
D.需要确保系统的安全稳定运行
17.以下哪个不是深海油气开发工程技术研究的热点问题？（）
A.深水钻井技术
B.深海油气管道设计
C.油气水分离技术
D.船舶动力系统
18.下列哪项措施有助于降低海洋油气开发对环境的影响？（）
A.钻井技术
B.生产平台设计
C.核能利用
D.油气集输技术
2.下列哪种类型的海洋油气开发平台最适用于深水区？（）
A.固定式平台
B.浮式平台
C.砌体式平台
D.滑移式平台
海洋石油开发中的水下作业工程技术研究
海洋石油开发中的水下作业工程技术研究海洋石油开发是指在海洋中进行石油资源勘探、开采和生产的活动。
水下作业工程技术在海洋石油开发中起着至关重要的作用。
本文将探讨海洋石油开发中水下作业工程技术的研究及应用。
一、水下作业工程技术的意义水下作业工程技术是指在水下环境中进行的各种工程作业。
在海洋石油开发中，由于钻井平台、生产平台等设施通常建设在海底以下的水下区域，因此水下作业工程技术是实现海洋石油开发的关键。
水下作业工程技术可以帮助实现海底设施的安装、维护和修复，保障海洋石油生产的顺利进行。
二、水下作业工程技术的研究内容水下作业工程技术的研究内容包括水下设备设计、水下施工技术、水下安全管理等方面。
在海洋石油开发中，水下设备设计需要考虑到水下环境的特殊性，确保设备在水下运行稳定可靠。
水下施工技术则涉及到海底管线铺设、海底井控制等工程操作，需要各种专业设备和技术支持。
此外，水下安全管理也是至关重要的，要确保水下作业过程中的安全，减少事故风险，保障工作人员的生命安全。
三、水下作业工程技术的挑战与发展随着海洋石油勘探开发活动的不断深入，水下作业工程技术也面临着新的挑战和发展机遇。
海洋石油勘探地点往往位于深海区域，水深较大，水下作业难度加大。
因此，如何克服水深、水压、海底地质等因素的影响，发展更加先进的水下作业工程技术成为当前亟待解决的问题。
同时，随着科技的不断进步，水下作业工程技术也在不断创新发展，如水下机器人技术的应用，为海洋石油开发提供了更多可能性。
综上所述，水下作业工程技术在海洋石油开发中具有重要意义，需要不断深化研究，提高技术水平，以应对挑战和抓住发展机遇。
期待未来水下作业工程技术能够为海洋石油开发带来更多创新和突破，推动海洋石油产业健康发展。
海洋工程中的深海油气开发技术
海洋工程中的深海油气开发技术随着人类对能源需求的不断增长，油气成为现代社会不可或缺的原材料之一。
在这样的背景下，深海油气资源的开发成为了工业界和政府关注的重点。
然而，深海环境条件复杂，开发技术也面临着重重困难。
本文将从海底隧道、海底沉积物勘探和生产设备方面探讨深海油气开发技术。
海底隧道海底隧道是深海油气输送的常用方式之一。
这种技术可以将原油或天然气通过管道输送至海岸或其他设施。
但是，由于海底环境条件复杂，设计和建造隧道比较困难。
在进行隧道工程之前，必须对区域的地质情况、水文、海洋生态环境等因素进行详尽的调查和研究。
同时，为了保证隧道的安全性和可靠性，选取合适的材料和结构也是非常重要的。
海底沉积物勘探对深海沉积物的勘探是深海油气开发过程中不可缺少的一部分。
通过海底地质的勘探，可以掌握深海沉积物的分布情况、类型、厚度以及含油气层的位置和储量等重要信息。
一般来说，勘探分为地震勘探和采样勘探两种方式。
地震勘探可以大致了解沉积物的类型，采样勘探则可以获得更详细的信息。
但是，深海环境复杂，加之采样器维护比较困难，采样调查需要耗费大量时间和资源。
生产设备深海油气开发所需要的生产设备一般包括钻探设备、管线设备和生产平台。
这些设备在海洋环境下使用需要考虑到海洋环境中的风浪、海流、海况等因素，同时自身的耐受性、可靠性和安全性也是非常重要的。
为了保证设备的稳定性和良好运行效果，常常需要定期进行检修和维护。
总之，深海油气开发技术是一个综合性比较强的项目。
它涉及到自然环境、工业技术和管理等多个领域的知识和技能。
为了做好深海油气的开发工作，需要在前期的技术研究、环境调查和设备选型等方面花费大量的研究和投入。
只有这样，才能保证深海油气资源的开发能够更加稳健、安全、高效地进行。
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石 油 机 械
2007年 第 35卷 第 9期
够有效工作 , 在 GVF达 98%时仍能维持系统压力 , 甚至可以在 GVF为 100%的条件下短期工作 , 因此 没有必要在启动时灌泵 。泵的工作转速一般低于 2 000 r/m in, 可以避免因剧烈的剪切作用而产生油水 乳化液 。该泵能够输送粘度大于 10- 3 m2 / s的粘性流 体 , 模块化的结构设计便于海底安装和回收。
Amerada Hess公司在非洲赤道几内亚海上的 Ceiba油田安装了 Framo Engineering AS公司的水下 多相流泵送装置 (见图 1 ) , 截至 2004 年 11 月已 有 6台泵送装置投入运行 。工作水深约 762 m , 主 要用于把液流泵送到离 油田 3 218 m 处的 FPSO 上 [ 3 ] 。 ExxonMobil公司用于 Topacio油田海底螺旋 2 轴流式多相泵的设计参数为 :日举升流量 795～ 1 431 m3 , 气体体积分数 40% ～ 80% , 吸入压力 1159～5152 M Pa, 排出压力 1100 ～4148 M Pa, 转 速 2 000 ～ 5 060 r/m in, 功率 200 ～ 869 kW , 水
11Framo Engineering AS公司的多相流泵 Framo Engineering AS公司是水下多相泵技术 的领导者 , 世界上第 1 台商业海底多相增压泵于 1994年安装在 Norske Shell D raugen油田水深 270 m 的 Rogn南卫星井上 。当时的多相泵采用水力涡轮
海底多相流分离
与陆上油气田类似 , 海洋油气开发中的海底多 相流分离也包括气 2液分离 、液 2液分离 、气 2液 2固 分离等几大类 , 这里主要围绕海底气 2液分离技术 和液 2液分离技术进行介绍 。
11海底气 2液分离技术 在过去近 10年里 , 油气开采过程中的气 2液分 离技术得到了业界的高度重视 , 出现了许多新的技 术解决方案 。除了结合三相分离器入口部位采用内
关键词 海上油气田 水下生产系统 海底处理技术 多相流 增压泵送Fra bibliotek统 气 2液分离
当前海洋油气开发中的水下生产系统主要涉及 到海底增压泵送和海底分离等方面的作业环节 , 具 体分为以下五大类 : 海底多相流泵增压系统 、海底 原海水注入系统 、海底气 2液分离和液体增压泵送 系统 、海底产出水分离和回注系统 、海底湿气压缩 系统 。当然 , 从系统工程的角度来看 , 整个水下生 产系统应该还包括海底高集成度压力保护 、海底电 能供应与分布等配套子系统 [ 1 ] 。笔者将从海底多 相流增压泵送 、海底多相流分离 2个方面围绕海底 处理技术进行较系统的阐述 。
2003 ～ 2005年为整个系统研发的第 3 阶段 , 主要进行改进设计 、在 Tranby测试装置上进行全 尺寸集成系统实验 、安装在海底进行 6个月的运行 评估和监控等工作 。目前 , M ultiBoosterTM海底多相 泵系统已经被安装在位于苏格兰的 Lyell油田运行 。
上而下依次为第 2级气体洗涤器 、第 1级气体洗涤 器 、入口腔室 、导旋元件 、旋流分离段 、锁气元件 等 。由于设计气 2液旋流器的主要难点在于防止气体 跟随液体从底流口逸出 , 因此在 G—SepTM紧凑型旋 流脱气器在底部安装了锁气元件将气体导向旋流器 的溢流口 [6 ] 。从旋流分离段出来的携带有剩余液体 的气体进入第 1级气体洗涤器 , 在此大部分液体得 以从气流中分离出来 ; 第 2级气体洗涤器进行深度 处理 , 用于分离气流中剩余的液体颗粒。两级气体 洗涤器分离出来的液体通过旋流器外壁与分离器壳 体之间的环空进行收集 , 并随着主液流外排 。
2007年 第 35卷 第 9期
陈家庆 : 海洋油气开发中的水下生产系统 (二 )
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深 550 m , 输送管线长度 819 km。 Poseidon螺旋 2轴 流多相泵技术同时也向 Sulzer泵业公司进行了技术 转让 , 但其主要业务范围为陆上油气田多相流的增 压泵送 。
系统 1998 年开始进行方案讨论 , 1999 年签订协 议 , 并得到了挪威 DEMO 2000 计划的支持 。整个 项目分 3个阶段进行实施 , 在 1999 ～2003 年间主 要完成了系统设计 、制造 、室内试验 、全尺寸系统 模拟试验以及资质认证工作 。系统的主要组件包括 双螺杆多相泵 、 Flender - Loher公司的充油电动机 、 压力 2流量补偿系统 、法兰联结器 、616 kV 的高压 湿式电源接头 、用于润滑油和化学试剂注入的多孔 接头 、支撑结构 、阴极保护系统 、软着陆圆柱 、用 于安装和回收的补偿器 、润滑油专用蓄能器 、调节 监控仪表 、信号联接器等 。整个海底部分的尺寸为 515 m ×315 m ×515 m (L ×W ×H ) , 设计寿命为 20 a, 最大设计水深 1 500 m , 处理流量 0 ～1 500 m3 / h (额定流量 551 m3 / h) , 压差范围 0 ～6 M Pa (额定压差 4 MPa) , 驱动电动机功率 1 600 kW , 使 用温度范围 - 18～120 ℃, 海底安装质量 45 000 kg。 多相泵为德国 Bornemann公司的 MPC 335型双螺杆 多相泵 , 在气相体积分数 ( GVF) 为 0 ～ 95%时能
— 150 — ! 专题综述 #
石 油 机 械
CH INA PETROLEUM MACH INERY
2007年 第 35卷 第 9期
海洋油气开发中的水下生产系统 (二 )
———海底处理技术
陈家庆
(北京石油化工学院机械工程学院 )
摘要 对油气井产出物进行海底处理是研制开发水下生产系统的核心问题 , 而海底多相流的 增压泵送和分离则是海底处理技术中的基石 。螺旋 2轴流式和双螺杆式多相泵是 2种最主要的海底 多相流泵 , 目前至少有 3家公司的产品达到了商业化运行阶段 。与海底处理技术密切相关的气 2液 分离技术主要包括 G—SepTM紧凑型旋流脱气器 、垂直环空分离和泵送系统 、超音速气 2液分离器 等 , 液 2液分离技术则在常规重力沉降分离的基础上出现了静电聚结强化型重力沉降分离和管式分 离器 。我国应尽快围绕海底油 2水分离技术所涉及的一些实质性问题开展相关研究 。
如图 2所示 , 整个系统海底模块的尺寸为 518 m ×410m ×317 m (L ×W ×H ) , 总质量 5018 t, 设 计水深为 1 000 m。所用多相泵为德国 Leistritz公 司的 L4HK—330—65 型双螺杆多相泵 , 工作流量 500 m3 / h、气相体积分数 95%、吸入压力 1 ～ 12 M Pa, 采用长寿命的轴承和密封结构 。驱动装置采 用水平放置的 8058 系列油冷罐装式电动机 , 功率 为 1 2 6 8 kW , 采 用 三 相 四 线 制 , 工 作 电 压 为 中 压 6 700 V , 电源频率 20 ～ 60 Hz。采用压力平衡干 式接头通过接线盒为电动机引入电能 , 接线盒盒体 用 316 SST材料制作 , 并焊接固定在电动机定子外 壳上 ; 接线盒内充满油以起绝缘和散热作用 。使用 外部法兰将电动机定子与转换室联接 , 泵与电动机 之间的转换室采用同一种流体以维持整个系统的压 力和温度 。换热器采用多管设计 , 以满足不同热负 荷的场合 。增压器允许润滑油压力随着泵吸入口压 力的变化而快速响应 , 并使得密封件周围的压力始 终比吸入口高约 0134 M Pa, 以确保密封件的可靠
油润滑 。 SBM S—500 海底多相泵系统的水面组件包括
变频器 (VFD ) 、供油装置 (OSU ) 和主控系统 : 变频器的输出电压为交流 6 900 V , 输出频率为 20 ～60 Hz, 并与海底控制系统集成在一起 ; 供油装 置主要为海底动设备提供清洁的润滑油 , 以确保其 长工作寿命 ; 主控系统包括海底控制模块 ( SCM ) 和水面计算机站 , 该计算机站与 SCM、VFD、OSU 以及平台控制室相连 。
1—螺旋 2轴流式多相泵 ; 2—气体环隙 ; 3—混合段 ; 4— 外罩 ; 5 —唇形密封 ; 6 —油浸式电动机 ; 7 —屏蔽流体冷 却 管 ; 8 —ROV操纵板 ; 9 —电动 机电力 接头 (母插座 )
21W ellAmp s海底多相泵系统 W ellAmp s海底多相泵系 统也 被称 为 SBM S—
驱动 , 目前则主要使用电力驱动 , 输送距离在 1～ 10 km。如图 1 所示 , 增压泵送系统采用油浸式电 动机和集成式流量调节器 , 以及由 Statoil、 IFP和 Total联合开发的 Poseidon螺旋 2轴流式多相泵 。在 刚性圆轴上安装多级泵元件以获得足够的扬程 , 同 时整个系统可以进行起下回收 。工作过程中通过 Framo Engineering AS自身的流动混合器专利技术 , 将非均相流体混合成均匀的多相混合物 , 从而为多 相泵提供了不随上游流动情况而变化的稳定运行条 件 , 消除了瞬态段塞流 , 并减小了动态载荷效应 。 支撑转轴的轴承应用了流体动压效应 , 采用内增压 型机械密封作为主密封元件以减少润滑油泄漏对环 境的污染 , 以及可能的腐蚀和安全性问题 ; 由于在 海水环境一侧没有使用动密封 , 因而不存在润滑油 的泄漏问题 。屏蔽流体提供过压保护 , 并在整个运 行过程中连续循环流动 , 以对泵内的轴承 、机械密 封等关键元件提供润滑和冷却作用 [ 2 ] 。
2003年 , 整套系统在 Petrobras的 A talaia试验 基地做 了 多 相 流 模 拟 实 验 。 2005 年 安 装 在 水 深 91714 m 的 M arlim 油田 , 系统中配套的 VFD、主控 站和供油装置均安放在 P—20平台上 [ 5 ] 。
图 1 Framo Engineering AS公司的 电驱动螺旋 2轴流式多相泵