水下生產(chǎn)設(shè)施在線(xiàn)管匯工廠接收測(cè)試技術(shù)研究

趙曉磊， 儲(chǔ)樂(lè)平， 肖易萍， 趙明哲， 張曉健

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451)

水下生產(chǎn)設(shè)施在線(xiàn)管匯工廠接收測(cè)試技術(shù)研究

趙曉磊， 儲(chǔ)樂(lè)平， 肖易萍， 趙明哲， 張曉健

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451)

由于受?chē)?guó)外技術(shù)保護(hù)壟斷的影響，深水水下生產(chǎn)系統(tǒng)在我國(guó)海上油氣田開(kāi)發(fā)應(yīng)用較少，水下生產(chǎn)系統(tǒng)制造及測(cè)試技術(shù)進(jìn)展緩慢，且南海油氣資源豐富，其中70%位于深水區(qū)，深水油氣開(kāi)發(fā)已成為我國(guó)能源的戰(zhàn)略接力區(qū)。深水水下生產(chǎn)設(shè)施在工廠接收測(cè)試(FAT)時(shí)，涉及很多專(zhuān)用的測(cè)試設(shè)備、材料，且每項(xiàng)測(cè)試具體要求可借鑒的文獻(xiàn)較少。結(jié)合中國(guó)南海番禺35-1/2項(xiàng)目在線(xiàn)管匯(ILM)的實(shí)際測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)說(shuō)明了水下生產(chǎn)設(shè)施FAT的流程、關(guān)鍵專(zhuān)用設(shè)備、每項(xiàng)測(cè)試的目的及注意事項(xiàng)，為發(fā)展我國(guó)水下生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了重要的技術(shù)儲(chǔ)備。

水下生產(chǎn)系統(tǒng)；在線(xiàn)管匯；工廠接收測(cè)試；管線(xiàn)終端

0 引言

隨著陸地及淺海石油資源的日益枯竭，深海油氣資源的開(kāi)采量逐年增加，深水油氣開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為發(fā)展的必由之路。水下生產(chǎn)系統(tǒng)是深水油氣田開(kāi)發(fā)的重要載體，由于可靠性高、經(jīng)濟(jì)效益明顯，在全球范圍內(nèi)，該種模式產(chǎn)值迅速增長(zhǎng)，目前可開(kāi)采水深已達(dá)3 000 m[1]。

我國(guó)南海油氣資源豐富，其中70%位于深水區(qū)，但由于受?chē)?guó)外技術(shù)壟斷影響，國(guó)內(nèi)采用水下生產(chǎn)系統(tǒng)的油田很少。番禺35-1/2水下生產(chǎn)設(shè)施位于中國(guó)南海，采用水下采油樹(shù)、跨接管、中心管匯、PLET(管線(xiàn)終端) 、ILM水下臍帶纜終端等全面的水下生產(chǎn)設(shè)施，經(jīng)海底管線(xiàn)，將天然氣輸送至番禺34-1中心處理平臺(tái)進(jìn)行處理，之后傳輸至LW3-1平臺(tái)進(jìn)行深化處理[2]，油田布置圖如圖1所示。

圖1 氣田開(kāi)發(fā)系統(tǒng)示意圖

ILM主要用于海底管線(xiàn)側(cè)面有油井，且管匯需要與海管一起鋪設(shè)時(shí)采用的一種管匯結(jié)構(gòu)，一般包括水下閥門(mén)、水下連接器等水下設(shè)備[3]。由于水下ILM建造完成之后，要預(yù)先隨海管鋪設(shè)到海底，之后需要在水下與采油樹(shù)通過(guò)跨接管實(shí)現(xiàn)連接，涉及多個(gè)接口安裝，且需要水下機(jī)器人進(jìn)行操作，未知風(fēng)險(xiǎn)較多，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，將影響整個(gè)油田生產(chǎn)，因此，F(xiàn)AT是一項(xiàng)非常重要的測(cè)試內(nèi)容。

該文以南海番禺項(xiàng)目ILM為例詳細(xì)說(shuō)明其工廠接收測(cè)試的流程、關(guān)鍵設(shè)備、每項(xiàng)測(cè)試的目的及注意事項(xiàng)。目前，番禺項(xiàng)目2套水下ILM已順利通過(guò)工廠接收測(cè)試，完成海上鋪設(shè)工作。

1 ILM組成

ILM主要包括以下兩部分：

(1) 上部結(jié)構(gòu)

上部結(jié)構(gòu)是一個(gè)剛性框架，集成了水下閥門(mén)、hub、牛眼、耳軸、信號(hào)發(fā)射筒、陽(yáng)極、旋轉(zhuǎn)耳軸等設(shè)備[4]，兩端的hub與跨接管的連接器連接。上部結(jié)構(gòu)可以通過(guò)其頂板上的4個(gè)吊耳吊裝，并可以在保護(hù)框架的滑軌上移動(dòng)以承受海底管線(xiàn)的熱脹冷縮效應(yīng)[5]。

(2) 保護(hù)框架

保護(hù)框架的防沉板有裙板以增加在海底支撐能力?；壈惭b在凸起的防沉板上可以引導(dǎo)上部結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)，同時(shí)可以約束上部結(jié)構(gòu)在橫向的運(yùn)動(dòng)。

ILM各部件的組成如圖2所示。

圖2 ILM各部分組件

2 關(guān)鍵測(cè)試設(shè)備

在水下ILM的FAT測(cè)試過(guò)程中，需要的關(guān)鍵測(cè)試設(shè)備、用途及功能要求見(jiàn)表1。

表1 FAT關(guān)鍵測(cè)試設(shè)備/材料

3 FAT測(cè)試流程

FAT共包括9項(xiàng)測(cè)試內(nèi)容，本著合理、高效、現(xiàn)場(chǎng)操作方便的原則，優(yōu)化后測(cè)試流程如圖3所示。

圖3 FAT測(cè)試流程圖

3.1 FAT測(cè)試之前的檢查工作

ILM在陸地建造完成之后，在FAT測(cè)試之前，要完成以下內(nèi)容檢查：

(1) 整個(gè)結(jié)構(gòu)完成建造，所有的設(shè)備、附件已完成安裝；

(2) 所有的測(cè)試設(shè)備、材料已到現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)試設(shè)備應(yīng)在標(biāo)定有效期內(nèi)；

(3) 測(cè)試方案、吊裝方案、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別分析報(bào)告已批準(zhǔn)；

(4) 所有水下閥門(mén)處于半開(kāi)的狀態(tài)；

(5) 所有與安全相關(guān)的標(biāo)識(shí)、隔離工作已完成。

3.2 沖洗測(cè)試

(1) 測(cè)試目的：清潔流體管內(nèi)部，消除異物和碎屑，如水垢、污垢、灰塵和熔渣等。

(2) 注意事項(xiàng)：沖洗時(shí)間足夠長(zhǎng)，之后需用壓縮空氣吹掃至干燥，最后要作好hub密封面保護(hù)工作。

3.3 通徑測(cè)試

(1) 測(cè)試目的：驗(yàn)證水下ILM主流體管的可通球性。

(2) 注意事項(xiàng)：(a) 通徑規(guī)圓板的厚度要適當(dāng)加厚，防止在水下閥門(mén)的凹槽處被卡住，可以采用橡膠加厚；(b) 連接桿長(zhǎng)度應(yīng)大于管線(xiàn)名義內(nèi)徑的2倍。

3.4 水壓試驗(yàn)

(1) 測(cè)試目的：在試驗(yàn)壓力下驗(yàn)證流體管強(qiáng)度是否滿(mǎn)足要求。

(2) 由于ILM支管的設(shè)計(jì)壓力與主管不同，試壓的方案如圖4所示。

圖4 試壓試驗(yàn)方案圖

方案圖符號(hào)說(shuō)明：PT為壓力傳感器；TT為溫度傳感器；P為壓力表；RV為水下閥門(mén)。

(3)注意事項(xiàng)：(a) 由于壓力比較高，需要專(zhuān)用的Autoclave 接頭連接到hub測(cè)試壓力帽上；(b)壓力帽螺栓的緊固扭矩有要求，需要使用液壓扭矩扳手，且螺栓在緊固之前要使用專(zhuān)用的絲扣油；(c) ILM支管與主管壓力不同，需要在不同壓力下進(jìn)行測(cè)試；(d) 壓力表要經(jīng)過(guò)標(biāo)定，且在有效期之內(nèi)；(e) 升壓的速率不超過(guò)0.5 MPa/min；(f) 試壓水的氯離子含量不超過(guò)30 ppm，且應(yīng)加入防腐抑制液。

3.5 閥門(mén)壓差試驗(yàn)

(1)測(cè)試目的：驗(yàn)證水下閥門(mén)扭矩工具與閥門(mén)之間的配合；驗(yàn)證閥門(mén)打開(kāi)、關(guān)閉扭矩及轉(zhuǎn)數(shù)是否與閥門(mén)數(shù)據(jù)表一致；驗(yàn)證閥門(mén)在設(shè)計(jì)壓力下的密封性能。

(2)注意事項(xiàng)：(a) 利用扭矩工具打開(kāi)、關(guān)閉閥門(mén)時(shí)不設(shè)圈數(shù)，待閥門(mén)指示器指示完全關(guān)閉或打開(kāi)，且扭矩工具壓力急劇增加時(shí)停止工作；(b) 扭矩工具在使用之前應(yīng)校準(zhǔn)。

3.6 浮筒耳軸功能測(cè)試

(1) 測(cè)試目的：驗(yàn)證旋轉(zhuǎn)吊耳的旋轉(zhuǎn)能力，同時(shí)由于在通過(guò)張緊器之后再安裝選裝耳軸，驗(yàn)證在海上安裝時(shí)，配合。

(2) 注意事項(xiàng)：為保證通過(guò)張緊器之后在頂板上順利安裝耳軸，在頂板上應(yīng)開(kāi)長(zhǎng)圓孔，防止頂板變形，在海上無(wú)法安裝旋轉(zhuǎn)耳軸。

3.7 稱(chēng)重測(cè)試

(1) 測(cè)試目的：驗(yàn)證ILM總重量及重心位置。

(2) 注意事項(xiàng)：應(yīng)使用安裝在吊鉤下的張力卡環(huán)進(jìn)行稱(chēng)重，重量及重心相關(guān)信息要反饋給海上安裝項(xiàng)目組。

3.8 電連續(xù)性測(cè)試

(1) 測(cè)試目的：驗(yàn)證所有機(jī)械連接部件的電連續(xù)性，保證陰極保護(hù)功能。

(2) 注意事項(xiàng)：測(cè)試電阻應(yīng)小于0.1 Ω，所有非焊接的連接的部件之間都要測(cè)試，包括螺栓連接、機(jī)械連接、鉚接等。

3.9 尺寸檢查

(1) 測(cè)試目的：校核總體尺寸，驗(yàn)證與安裝相關(guān)的關(guān)鍵尺寸是否滿(mǎn)足要求。

(2) 注意事項(xiàng)：與張緊器相關(guān)的尺寸要重點(diǎn)測(cè)量，保證ILM上部結(jié)構(gòu)能夠順利通過(guò)張緊器。

3.10 外觀檢測(cè)

(1) 測(cè)試目的：檢查油漆的顏色、標(biāo)志、位置是否正確。

(2) 注意事項(xiàng)：(a) 標(biāo)識(shí)要使用防污漆，ROV把手、吊耳面漆應(yīng)符合圖紙、規(guī)格書(shū)的相關(guān)要去；(b) 標(biāo)志的位置要與ILM油田總體布置圖進(jìn)行核對(duì)，防止安裝方向出現(xiàn)問(wèn)題。

4 結(jié)論

該文與實(shí)際項(xiàng)目相結(jié)合，系統(tǒng)總結(jié)了水下ILM工廠接收測(cè)試的技術(shù)要求、關(guān)鍵測(cè)試設(shè)備、注意事項(xiàng)，增強(qiáng)了我國(guó)在水下生產(chǎn)系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)實(shí)力，為其它水下生產(chǎn)設(shè)施(包括中心管匯、管線(xiàn)終端、跨接管、管線(xiàn)終端管匯等)工廠接收測(cè)試提供了技術(shù)積淀，推動(dòng)了我國(guó)水下生產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展，有助于加快我國(guó)南海深水油氣田的開(kāi)發(fā)，社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益明顯。

[1] 王瑋,孫麗萍,白勇.水下油氣生產(chǎn)系統(tǒng)[J].中國(guó)海洋平臺(tái),2009,24(6):41-45.

[2] ISO13628-1.General requirements and recommendations[S]. 2010

[3] ISO13628-2.unbounded flexible pipe systems for subsea and marine applications[S]. 2006.

[4] ISO13628-15.Subsea manifold and structure General requirements and recommendations[S]. 2010.

[5] 于芳芳,段夢(mèng)蘭,郭宏,等.深水管匯設(shè)計(jì)方法及其在荔灣3-1氣田中的應(yīng)用[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械,2012,41(1):24-29.

[6] 金向東,林華春.海上油氣田水下生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備與技術(shù)[J].油氣田地面工程,2012,31(4):55-56.

[7] 梁稷,姚寶恒,曲有杰,等.水下生產(chǎn)系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)綜述[J].中國(guó)測(cè)試,2012,38(1):38-40.

The Research for FAT Technology of Subsea Facility ILM

ZHAO Xiao-lei, CHU Le-ping, XIAO Yi-ping, ZHAO Ming-zhe， ZHANG Xiao-jian

(China Offshore Oil Engineering Company, Tianjin 300451, China)

The technology for fabrication，testing of subsea production facilities moves slowly since the abroad technical security. There are few offshore fields developed by the subsea production model. However, the oil and gas reservation amount is very rich in South China Sea, 70% lies in the deep water district which is the strategic relay area for the energy of our country. Taking PY5-1/2 project as the object, the purpose, technological process, precautions and key test equipment of FAT was stated in detail, which collects great technology for the development of subsea production system for our country.

subsea production facilities; inline manifold; factory accepted test; pipe line end termination

2014-06-04

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)《深水水下生產(chǎn)設(shè)施制造測(cè)試裝備及技術(shù)》(2011ZX05027-004)。

趙曉磊(1982-)，男，工程師。

1001-4500(2015)02-0010-05

TE972

A