摘要(yao)：水下流(liu)量計
的(de)安裝和(he)回收技(ji)術是水(shui)下流量(liang)計設計(jì)的關鍵(jiàn)技術之(zhī)一💰。對🔴于(yu)國内而(er)言,水下(xia)流量計(ji)的研究(jiū)剛剛起(qi)步,水下(xia)流量計(jì)的安裝(zhuāng)回收技(ji)術仍然(ran)是一個(ge)空白,研(yán)究水下(xia)流量計(ji)安裝與(yǔ)回收技(ji)術是實(shi)現水下(xià)流量計(jì)國産化(hua)的必經(jīng)之路。介(jiè)紹✔️了當(dāng)下水下(xià)流量計(jì)安裝與(yu)回收☁️技(ji)術的研(yan)究現狀(zhuàng)和方法(fǎ),以及不(bú)同安裝(zhuāng)位置(水(shuǐ)下采🈲油(you)樹、管彙(hui)、跨接管(guǎn))水下流(liu)量計安(ān)裝與回(hui)收的通(tong)用技術(shù)手段🚩。
水(shuǐ)下流量(liàng)計的安(ān)裝回收(shou)技術是(shì)水下流(liu)量計設(she)計過程(chéng)中必須(xū)面對的(de)難題。盡(jin)管水下(xià)流量計(jì)設計的(de)初衷是(shi)在設計(ji)🌍壽命周(zhou)期内實(shí)現免維(wei)修,但從(cóng)國内外(wài)實際應(yīng)用的🔅情(qíng)況來看(kan),要實現(xian)完全🐪免(mian)維修是(shì)很難的(de)。首先♉是(shì)水下環(huán)境的複(fu)雜性,流(liú)量計安(an)裝到水(shuǐ)下後需(xu)要克服(fú)海水靜(jìng)壓💛、介質(zhi)内壓以(yǐ)及高溫(wēn)帶來♍的(de)機械強(qiáng)度和密(mi)封性能(néng)上的考(kao)驗,還要(yào)抵抗海(hai)水和介(jiè)質腐蝕(shí)以及不(bu)可預見(jiàn)的突發(fā)情況(如(ru)地震、海(hai)嘯等)。其(qi)次是流(liú)量計🔴本(ben)身的複(fu)雜性。多(duō)相流的(de)測量異(yì)常複雜(zá)，其技術(shu)難度之(zhi)高至今(jīn)仍是世(shi)界範圍(wéi)内科學(xue)界的難(nan)題。要實(shi)現多相(xiang)流的測(cè)量,需要(yao)一-套實(shí)⚽時的數(shu)據采集(ji)系統來(lái)采集原(yuán)始數據(jù),然後将(jiang)采集到(dào)的數據(jù)傳送至(zhi)流量計(ji)🧑🏽🤝🧑🏻算機，由(yóu)👉流量計(jì)算機對(dui)數❤️據進(jìn)行處理(li),轉換成(chéng)可用的(de)生産數(shu)據，然後(hòu)再将這(zhe)些可用(yòng)的數據(ju)上傳🐉至(zhi)地面控(kong)制中🐪心(xīn)。整個過(guò)程還需(xū)要一套(tào)完整的(de)機械系(xì)統和通(tōng)訊控制(zhì)系統來(lai)支撐。任(ren)何一個(ge)🔆環節出(chu)現問題(tí)都會導(dao)緻流量(liang)計無法(fǎ)正常工(gōng)作。而流(liú)量計安(ān)裝在幾(jǐ)百甚至(zhi)幾千米(mǐ)的深水(shuǐ)中,很難(nan)進行人(ren)工幹預(yu)。因此,除(chu)了通過(guò)設計手(shǒu)段提高(gao)水下流(liú)量計的(de)可靠性(xing)之外,水(shui)下流量(liang)計的回(hui)收以及(ji)回收以(yi)後的二(èr)次安裝(zhuāng)是水⛱️下(xià)流量計(ji)設計的(de)一個重(zhong)要環節(jiē)和關鍵(jiàn)技術。
1可(kě)可收式(shì)水下流(liú)量計的(de)研究現(xian)狀
早在(zai)1995年,國外(wài)就有水(shuǐ)下流量(liàng)計在水(shui)下管彙(huì)安裝應(yīng)🔴用的🙇🏻報(bào)道,該流(liú)量計安(an)裝在一(yī)個獨立(li)的回收(shōu)模塊🔞中(zhōng)，可在不(bú)中斷生(sheng)産🚩的條(tiao)件下實(shí)現回收(shou)"。1996年Framo可回(huí)收式水(shuǐ)下流量(liàng)計在澳(ao)大利亞(yà)EastSpar項目實(shi)現🈲了應(ying)用,該流(liu)量計爲(wei)一個桶(tong)裝結構(gòu),可實現(xiàn)整體回(huí)收。到目(mu)前爲💋止(zhi),國際上(shang)形成了(le)以斯倫(lun)🤟貝謝、艾(ai)默生、FMC爲(wèi)主的水(shuǐ)下♈流量(liàng)計供應(ying)格局,這(zhe)3家公司(sī)占據了(le)整個多(duo)相流量(liang)計90%以上(shang)的♍市場(chang)份額"。
目(mu)前國際(ji)上主要(yào)的回收(shou)方式有(you)2種,一種(zhong)是電子(zǐ)艙👌回收(shou),即單獨(du)回收電(diàn)子艙模(mo)塊(SRC,SubseaRe-trievableCanister);另--種(zhǒng)是整體(tǐ)回收式(shì),即将整(zhěng)個流量(liang)計模♈塊(kuai)集成到(dào)外部結(jie)構上(CBV,ChokeBridge.Version)。電(dian)子模塊(kuai)可回收(shōu)式流量(liang)計是一(yi)種将所(suǒ)有電子(zǐ)元件、通(tong)訊和控(kòng)制系統(tong)集成到(dào)一個可(kě)回收的(de)模塊内(nèi),所有的(de)元件及(ji)相應的(de)接頭都(dōu)有充分(fen)冗餘設(shè)計的水(shui)下流量(liàng)計。在工(gong)作時,電(dian)子模塊(kuài)可以💯通(tong)過ROV快速(su)接入整(zheng)個流量(liàng)計,而不(bú)需要專(zhuan)門的送(sòng)人工具(ju)，也不需(xū)要關斷(duàn)流體或(huo)是停止(zhǐ)整個🌐采(cǎi)油過程(chéng)，從而避(bi)免🈚了因(yīn)爲回收(shōu)更換模(mo)塊時造(zao)成額外(wai)的花費(fei)。
整體模(mó)塊式流(liú)量計CBV是(shì)一.種将(jiāng)所有模(mo)塊集成(chéng)到一-起(qǐ),然✨後整(zhěng)體安裝(zhuāng)、整體回(huí)收的流(liú)量計4。該(gāi)類型的(de)水下流(liu)量計保(bao)留了同(tóng)🙇🏻SRC類型相(xiàng)同的電(diàn)子元件(jian)的冗餘(yu)設計,但(dàn)❄️将電子(zǐ)模塊固(gù)定安裝(zhuāng)在整個(gè)流量計(jì)裝置.上(shang),回收時(shi)通過回(hui)收整個(gè)流量計(jì)來實現(xian)。此類型(xíng)的多相(xiang)流量計(jì)一-般直(zhí)接安裝(zhuāng)至管道(dao)或⭐計量(liang)模塊上(shang),其安裝(zhuāng)和回收(shou)皆是通(tōng)過管道(dào)🈲或計量(liàng)模塊一(yī)并進行(hang)。
2水下流(liu)量計的(de)安裝與(yǔ)回收技(ji)術
2.1水下(xia)流量計(ji)的安裝(zhuāng)位置
水(shuǐ)下流量(liàng)計是水(shuǐ)下流量(liang)計量的(de)核心部(bu)件,其安(an)裝位🈲置(zhì)取決于(yu)具體的(de)應用方(fāng)式和水(shuǐ)下生産(chǎn)設施的(de)🎯整體布(bù)局。水下(xià)流量📧計(jì)的安裝(zhuāng)位置大(dà)緻可以(yǐ)分爲💋采(cai)油樹、管(guan)彙和🔴跨(kua)接管3種(zhong),如圖1所(suǒ)示。
水下(xia)流量計(jì)的安裝(zhuāng)位置與(yu)流量計(jì)的具體(ti)應用和(hé)設備📱尺(chǐ)✂️寸有關(guān)。采用單(dān)井計量(liang)方式的(de)流量.計(ji)可以安(ān)裝在采(cǎi)油樹❌上(shang)、連⭐接的(de)🔅跨接管(guan)上或鄰(lin)近的管(guan)彙.上進(jìn)行連續(xu)測量。間(jian)斷測量(liang)可以在(zài)管彙，上(shàng)通過選(xuǎn)井計量(liàng)來⭕完成(chéng),此時由(you)于一台(tai)流量計(ji)需要測(cè)量不同(tóng)介質性(xìng)質的多(duō)個油井(jing),因此流(liú)量計需(xū)要包含(hán)多❤️個油(you)井的PVT數(shù)據。單井(jǐng)計量可(kě)以📱給出(chū)每口井(jing)的連續(xu)🔞的生産(chan)數據,有(yǒu)利♊于油(you)田的生(sheng)産管理(lǐ)和優化(hua)，同時提(tí)高了整(zhěng)個計量(liang)系統的(de)可靠性(xing),但所需(xu)🈲要的流(liu)量計數(shu)量較🌈多(duo),增加了(le)油田開(kai)發的成(cheng)本。選井(jǐng)計❌量方(fāng)🚩式成本(běn)較低,但(dan)無法獲(huò)得單井(jǐng)的連續(xu)測量數(shù)據，且一(yi)旦流量(liang)計發生(shēng)故障,與(yu)之相連(lián)的所有(yǒu)油井的(de)計量都(dōu)無法進(jin)行”。因此(ci),具體采(cǎi)用哪種(zhǒng)計量方(fāng)式需要(yao)根據油(you)田生産(chǎn)的實際(ji)需要和(he)單台流(liu)量計的(de)成本而(er)定。
對于(yu)選擇水(shui)下流量(liang)計計量(liàng)的油井(jǐng),在水下(xià)生産設(she)施🐇布局(jú)中應考(kao)慮水下(xia)流量計(ji)或電子(zi)回收模(mo)塊的安(ān)裝和回(huí)收路徑(jìng)以☁️及對(duì)應的機(ji)械和電(dian)氣接口(kǒu)。對于安(an)裝在采(cǎi)油樹和(hé)跨🥵接管(guan)上的流(liu)量🤩計而(ér)言,流量(liang)計回收(shōu)可能隻(zhī)會影♋響(xiang)局部生(shēng)産,但是(shi)如🌍果回(huí)收管🙇♀️彙(huì)單元,若(ruo)沒有旁(pang)通則可(kě)能需要(yào)關閉多(duō)口井,因(yīn)此管彙(huì)安裝的(de)流㊙️量計(jì)一般需(xū)要考慮(lü)旁通設(she)計,保證(zhèng)在流量(liàng)計關停(tíng)和💛啓動(dòng)狀态下(xià)都能夠(gou)滿足最(zui)大産量(liàng)的要求(qiú)。
流量計(ji)上下遊(yóu)流體的(de)流型和(hé)流向也(yě)是決定(dìng)流量計(jì)🔱安裝位(wèi)🎯置⛹🏻♀️時所(suǒ)要考慮(lü)的一一(yi)個因素(sù),這主要(yao)與👈流量(liang)計所采(cǎi)用的計(jì)🚩量技術(shu)有關,如(ru)有的流(liu)量計需(xū)要考慮(lü)上下遊(you)直管段(duàn)以保證(zhèng)🔞穩定的(de)流型,有(yǒu)的流量(liàng)計的計(ji)量性能(néng)受到流(liu)體流向(xiang)的影響(xiǎng),在設計(ji)流量計(ji)安裝位(wei)置時應(ying)當有所(suǒ)考慮。此(ci)外✌️,腐蝕(shi)和侵蝕(shí)作用、化(hua)學藥劑(ji)注人點(diǎn)、管道規(guī)格、臨近(jin)節流點(dian)等都有(yǒu)可能對(dui)流量計(jì)的計量(liang)性能産(chǎn)生影響(xiang),也是設(she)計♋中需(xu)要考慮(lü)的因素(su)。
2.2基于采(cǎi)油樹的(de)安裝與(yǔ)回收
一(yī)般而言(yan),安裝至(zhi)采油樹(shù)的水下(xià)流量計(ji)都有其(qi)專🏃🏻♂️用⛱️的(de)配套設(she)施,通常(chang)與采油(yóu)樹的油(you)嘴組合(hé)在一起(qǐ)🛀🏻,形成采(cǎi)油樹的(de)流量⭐控(kong)制模塊(kuai)。另外，流(liu)量計可(ke)以連接(jiē)到節流(liu)閥上,同(tóng)水下節(jie)流閥一(yi)起安裝(zhuāng)回收。基(jī)于核心(xin)計量部(bù)件,可以(yǐ)設計相(xiang)應的安(ān)裝接口(kou),同水.下(xia)節流閥(fá)安裝在(zai)一-起,轉(zhuan)接至采(cǎi)油樹對(duì)應安裝(zhuang)位置，實(shi)現通過(guo)ROV進行🔞水(shui)下的安(ān)裝及回(hui)收操作(zuò)(圖2)。
如圖(tu)2所示,将(jiang)流量計(ji)模塊通(tong)過法蘭(lan)連接的(de)方式固(gù)定安裝(zhuang)至節流(liú)閥整體(tǐ)裝配上(shang)形成流(liu)量控制(zhì)模塊,通(tong)過節流(liu)閥連接(jie)器😍與采(cai)油樹相(xiàng)連。流量(liang)控制模(mó)塊❓上一(yī)般對應(ying)有ROV操作(zuo)手柄、操(cāo)作接口(kǒu)等,以滿(man)足水下(xia)🈲操作的(de)要求。導(dǎo)向筒和(he)導向柱(zhù)設計用(yong)于流量(liàng)計在📞安(an)裝過程(cheng)中實現(xiàn)與采油(you)樹的準(zhun)确對接(jie)。在安裝(zhuāng)時，通過(guo)吊耳将(jiāng)流量計(ji)下放至(zhi)水下安(ān)裝位置(zhi)附近,通(tong)過ROV操作(zuo)手柄調(diao)整流量(liàng)計的位(wei)置,使❗導(dao)向筒與(yǔ)導向柱(zhu)對接。安(ān)裝工具(ju)具📐有緩(huǎn)沖裝置(zhì),可以保(bǎo).護流量(liàng)控⚽制模(mó)塊不受(shòu)大的沖(chong)擊,待流(liú)量控制(zhì)單元與(yǔ)采油樹(shù)🐆精準對(dui)接,即可(ke)操作ROV接(jie)口實現(xian)鎖緊。回(hui)收時設(she)置兩😘端(duān)隔離後(hòu),通🚩過ROV操(cao)作實現(xiàn)解鎖,如(rú)圖3所示(shi)。
采用這(zhe)種設計(ji)時,流量(liang)計廠商(shāng)需要與(yu)采油樹(shù)廠商進(jìn)行有效(xiào)的技術(shù)溝通,進(jìn)行聯合(he)設計,保(bǎo)證流量(liàng)計連接(jie)🐕接口及(ji)空間位(wèi)💞置相匹(pi)配。
2.3基于(yú)跨接管(guan)的安裝(zhuāng)與回收(shou)
當采油(you)樹沒有(yǒu)可以回(huí)收的油(you)嘴模塊(kuài),或是節(jiē)流閥等(děng)相應結(jié)構不允(yun)許相應(ying)布置時(shí),水下流(liu)量計可(ke)以安裝(zhuāng)🌈在采油(yóu)樹同管(guan)彙連接(jiē)的跨接(jie)管上。如(ru)圖4所示(shì),位于跨(kua)接管的(de)🏃♀️流量計(ji)💔可以在(zai)跨接管(guǎn)制造和(hé)初安裝(zhuang)時采用(yong)♋法蘭進(jin)行連接(jie),将流量(liang)計模塊(kuai)⛹🏻♀️和跨接(jiē)管一起(qi)下放安(an)裝和回(hui)收。法蘭(lán)連接的(de)流量計(jì)接口可(ke)🌐以簡化(huà)拆卸和(he)重裝,也(yě)可以采(cǎi)用焊接(jie)的方式(shì),将流量(liang)計直接(jie)焊接在(zai)㊙️跨接管(guǎn)上以減(jian)輕跨接(jiē)管的重(zhòng)量。但由(yóu)于跨接(jiē)管的安(ān)裝回收(shōu)需要吊(diao)裝能力(li)較大的(de)支持船(chuan),并可能(neng)導緻其(qi)他一些(xie)問題,所(suo)以一般(ban)在跨🐅接(jie)管上的(de)流量計(ji)出現問(wèn)題,基本(běn)就會棄(qi)🔱置而不(bú)進🐆行維(wéi)護。由于(yu)水下流(liú)量計電(dian)子模塊(kuài)出現故(gu)障.的概(gài)率比🔆較(jiao)大，若采(cǎi)取這種(zhong)方⭐式進(jìn)行安裝(zhuang)回收,一(yī)般會🥵設(she)計電子(zǐ)💁模塊可(kě)回收的(de)結構,将(jiang)流量計(ji)💛上容易(yi)發生失(shi)效的複(fu)雜結構(gou)都集成(chéng)在可回(huí)收模塊(kuai)中,而固(gù)定安裝(zhuāng)的部分(fèn)則應該(gai)盡量簡(jiǎn)化,以提(tí)高整個(ge)裝置的(de)可靠性(xìng)。
2.4基于管(guǎn)彙的安(ān)裝與回(huí)收
采用(yong)管彙安(an)裝的方(fāng)式需要(yao)針對流(liu)量計模(mo)塊設計(ji)對應🏃的(de)模塊👣送(sòng)入工具(jù)、導向定(dìng)位設備(bei)、軟着陸(lù)工具、過(guo)載工具(ju)以及其(qi)他配套(tao)工具來(lái)滿足流(liú)量計安(ān)裝和回(hui)收的要(yao)求。在流(liu)量👉計模(mó)塊外部(bù)設🔆計一(yī)個整體(ti)的配套(tao)安裝工(gong)具,并提(ti)供ROV操作(zuò)🔆的接口(kou)和水下(xià)的連♈接(jiē)器部分(fen),如圖5所(suo)示。送人(ren)工具可(ke)以通過(guò)ROV進行操(cao)作和控(kong)制,一般(bān)部署在(zai)修井船(chuan)和鑽探(tàn)設備:.上(shàng)，含有軟(ruan)着陸系(xì)統和解(jiě)鎖、鎖緊(jǐn)裝♋置,通(tong)過操作(zuo)ROV接口,可(ke)以實現(xiàn)水下流(liú)量計底(dǐ)部✨連接(jie)器與固(gù)定安🚩裝(zhuang)在管彙(hui).上的連(lián)接接口(kǒu)的鎖緊(jǐn)和解鎖(suo)。當🈲流量(liang)計解鎖(suo)出🧑🏾🤝🧑🏼現故(gu)障時,可(ke)以通過(guò)過載工(gōng)具進行(háng)緊急解(jiě)鎖,以保(bǎo)證流量(liang)計解鎖(suo)裝置卡(ka)死的情(qing)況㊙️下,能(neng)夠實現(xiàn)緊急回(hui)收。
同時(shí)在管彙(hui)，上設計(jì)對應的(de)水下安(an)裝所需(xu)連接結(jie)構、導向(xiang)及指示(shì)設計、模(mó)塊布置(zhì)等，如圖(tu)6、圖7、圖8所(suǒ)示,通過(guo)專✌️門的(de)工具實(shi)現流量(liang)計模塊(kuài)的獨立(lì)整體安(an)裝和回(hui)收。其中(zhōng),連接結(jié)構與流(liu)量計下(xia)部的連(lián)接器相(xiàng)連,導向(xiàng)結⛷️構用(yong)于流🙇♀️量(liang)計下放(fang)🔆安裝過(guò)程中的(de)導向⭐與(yu)定位,通(tōng)過指示(shi)設計可(ke)以确認(ren)流量計(ji)定位是(shì)否正确(què),以及解(jiě)✔️鎖和鎖(suo)緊操作(zuo)是否完(wán)成。
3結束(shu)語
水下(xià)流量計(jì)是水下(xia)生産系(xì)統的重(zhong)要組成(cheng)部分，對(dui)于流量(liang)🌍的監🚩控(kòng)和流動(dòng)保障具(ju)有重要(yào)意義。在(zài)國外公(gong)司技術(shù)壟斷的(de)局面下(xia),通過技(ji)術創新(xīn),掌握水(shuǐ)下流量(liàng)計的設(shè)計核心(xīn)技術對(dui)我國水(shui)下🧡裝備(bei)的國産(chan)化進程(cheng)具有重(zhong)要推動(dong)作用。水(shui)下流量(liàng)計的安(an)裝與回(huí)收技術(shù)是水下(xia)流量計(jì)設計過(guò)程中♉的(de)關鍵技(jì)術,是水(shuǐ)下流量(liàng)計國産(chǎn)化必須(xū)攻克的(de)技術難(nan)題。根據(ju)水下流(liu)量計的(de)回收方(fang)式,可以(yi)将可🏒回(hui)收式的(de)水下流(liu)量計分(fen)爲整體(tǐ)回收式(shi)和電子(zǐ)艙回⛷️收(shou)式2種,其(qí)具體的(de)安裝🏃♀️和(he)回收設(she)計與流(liu)量計的(de)實際應(ying)用位置(zhi)🍉有關,對(duì)于安裝(zhuang)在水下(xia)采✏️油樹(shu)、跨接管(guǎn)和管彙(huì)位置🔴的(de)流量計(jì),其安裝(zhuāng)和回收(shōu)設計各(gè)不相同(tong)。因此,在(zai)進🤩行水(shui)下流量(liang)計設計(jì)時,宜采(cai)用模塊(kuài)化設計(ji)的理念(nian),将流量(liang)計核心(xīn)計量部(bu)件和安(ān)裝回收(shōu)模塊獨(du)立開🏒來(lai),這樣才(cai)能保證(zhèng)在不同(tong)的位置(zhi)進❗行安(ān)裝和回(hui)收,流量(liàng)計的核(hé)心計量(liang)部件不(bú)發☎️生變(bian)化,提高(gao)水下流(liu)量計對(dui)不同👈應(yīng)用場景(jing)的💃适應(yīng)性。
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