深水油氣井測試海底控制系統(tǒng)及其關(guān)鍵設備

張杰

【摘 要】世界經(jīng)濟發(fā)展的同時，能源消耗也在逐漸增加，所以，為了緩解能源危機，滿足人們對能源的需求，很多國家已經(jīng)著手開采深海油氣?；诖?，論文主要分析了海底控制系統(tǒng)的組成，并對其關(guān)鍵設備進行了闡述，以供參考。

【Abstract】While the world economy is developing， the energy consumption is also increasing gradually. Therefore， in order to alleviate the energy crisis and meet the demand for energy， many countries have begun to exploit deep-sea oil and gas. Based on this， this paper mainly analyzes the composition of submarine control system， and expounds its key equipment， for reference.

【關(guān)鍵詞】深水油氣井；海底控制系統(tǒng)；關(guān)鍵設備

【Keywords】deepwater oil well； submarine control system； key equipment

【中圖分類號】TE953 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）08-0125-02

1 引言

在深海油氣方面，相對于國外一些國家而言，我國海域遼闊，有著更加豐富的油氣資源，這些能源的開采勢在必行。在油氣開采過程中，油氣測試能夠加快油氣開采的步伐，也是其中非常重要的一個環(huán)節(jié)。但是，在油氣開采領(lǐng)域，我國的相關(guān)技術(shù)還不成熟，相關(guān)設備也不夠完善，導致油氣測試環(huán)節(jié)需要的工具大多數(shù)都是從國外進口，這就大大提高了油氣開采的成本，因此，對深水油氣井測試系統(tǒng)及其相關(guān)設備進行深入研究是非常必要的。

2 海底控制系統(tǒng)組成

海洋油氣井測試系統(tǒng)主要由三大部分組成，主要為：平臺綜合控制系統(tǒng)、海底油井控制系統(tǒng)、井下測試儀器與工具[1]。其中的平臺綜合控制系統(tǒng)又包括三類：井口自噴裝置、計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、控制信號源。海底油井控制系統(tǒng)包括水下測試樹、止回閥、防噴閥等九種。井下測試儀器與工具主要由伸縮短節(jié)、循環(huán)閥、安全接頭等組成。圖1為其組成結(jié)構(gòu)圖。

3 深水油氣井測試海底控制系統(tǒng)的關(guān)鍵設備

3.1 止回閥

止回閥主要包括兩種小裝置：雙級密封機構(gòu)和液動球閥。止回閥存在的位置是水下測試樹閂鎖上面，一般情況下，在測試樹的閂鎖解開之前，止回閥就會關(guān)閉，在這個過程中，止回閥起到的主要作用是：在深水測試樹與上方的測試管柱脫離之后，止回閥能夠避免上方測試管柱內(nèi)部存在的油氣水對外界環(huán)境以及測試管柱造成惡劣的影響。

除了上述的防止污染和避免破壞測試管柱的作用外，止回閥還具有另外一個優(yōu)勢和功能：測試管柱進入到海底進行測量之后，其內(nèi)部會沖進很多高壓氣體，而止回閥能夠?qū)⑦@些氣體進行堵塞，避免其在測試管柱離開海底時發(fā)生破裂，延長了測試管柱的使用壽命，也能避免管柱內(nèi)部的物質(zhì)流出。通常情況下，如果止回閥具有自身該有的功能，其能夠自動判斷危機狀況，能夠自動關(guān)閉，從而躲避危險，防止測試管柱內(nèi)部的物質(zhì)留到管外。除此之外，止水閥自身具有一定的失效保護性能，能夠保證測試管柱完成測試工作離開深海的過程中一直處于安全狀態(tài)。深水測試樹上面安裝有方球閥和 承留閥球閥，這兩者之間常常會存在一些高壓流體，而 承留閥能夠排放這些流體，從而降低閥內(nèi)壓力，保證其正常運行。

3.2 防噴閥

防噴閥的主要功能是為測試管柱靠近測試平臺段建立一個可操作的屏障或者為下放的測試工具提供潤滑油。海底控制系統(tǒng)的防噴閥主要由兩部分組成，即阻泵通機構(gòu)、防噴閥結(jié)構(gòu)。圖2為防噴閥的結(jié)構(gòu)示意圖。

而為了讓海底控制系統(tǒng)能夠在多種多樣的海底環(huán)境下工作，此系統(tǒng)的防噴閥就應該具備相應的功能：可以高效阻斷上、下部管柱的壓力；具有在一定正壓力下實現(xiàn)泵通的能力[2]；在球閥上方設計有化學試劑注入端口；可通過其端口串聯(lián)潤滑器設備，用作電纜、鋼絲以及連續(xù)管的潤滑器。防噴閥只有具備了上述的所有作用，才能讓測試管柱適應更多的水下環(huán)境，并且能夠安全脫離深水，促進油氣開采工程的順利進行。

3.3 水下測試樹

水下測試樹是由兩部分構(gòu)成的：第一就是液壓雙球閥機構(gòu)，第二就是液壓閂鎖機構(gòu)，圖3是其結(jié)構(gòu)示意圖。

水下測試樹是深水油氣井測試所需要的最重要設備，我國很多技術(shù)人員也在對其進行深入研究。一般情況下，在井筒排液替噴以及深水懸浮式鉆井平臺的完井測試工作之中會應用水下測試樹。其經(jīng)常是與測試管柱一起進入到深海的，然后在水下進行一系列的安裝程序。需要特別注意的一點是：防噴器的結(jié)果與水下測試樹應該相輔相成，互相結(jié)合，這樣才能避免深海內(nèi)部油氣噴出的現(xiàn)象發(fā)生，而且兩者的互相結(jié)合能夠促進防噴器組更有效地處理危險情況，比如危急情況下，剪切閘板能夠快速剪切測試管的短節(jié)部位，讓測試管柱能夠快速地離開深海，保證了測試管柱的安全撤離。另外，因為深井測試需要很多的化學試劑，所以在水下測試樹的上方安裝兩個化學劑專門的注入口，工作人員在注入相關(guān)試劑時就能夠更加快速、失誤情況也會越來越少。還有一點需要特別注意的是，水下測試樹必須有控制斷開的能力，而且水下測試樹的斷開時間與測試樹和 承留閥閉合的時間不允許超過15s，這樣才可以保證水下測試工作的高效性[3]。

3.4 儲能器模塊

一般情況下，海底測試系統(tǒng)的儲能器模塊里面都會存在很多的蓄壓裝置，而且它們往往都存在于主心軸上面，沿著主心軸的方向會安裝很多的保護套，其主要作用是防止蓄壓裝置遭到外界的破壞，從而保證海底測試系統(tǒng)能夠正常運行。同時，要想讓蓄能器長期處于穩(wěn)定、安全運行的狀態(tài)，蓄能器會擁有蓄積能量的功能，為了能夠在電纜被緊急切斷后，此裝置自身還能夠有能量去應對當下發(fā)生的緊急狀況。另外，儲能器模塊也必須具備相關(guān)的能力，比如其應該可以儲蓄各種壓力的氮氣及液壓，這樣才能在其他設備出現(xiàn)障礙時，自行解決危急狀況。上文敘述了此裝置的兩種功能，實際上其還應該擁有另外一個功能，那就是在測試系統(tǒng)進入和離開深水的過程中，蓄能器應該配備甲草，從而保護管線的安全，進一步使得水下作業(yè)完成得更加順利。此外，在鉆機上可以直接開展儲能器模塊的預充作業(yè)，這樣一來，蓄能器的充氣時間就能夠大大縮短，也能降低其充氣量。

4 結(jié)語

綜上所述，我國經(jīng)濟發(fā)展迅猛，國家資源供給面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，所以，深水油氣開采應該盡早開展。但是由于我國在此方面的研究尚淺，開展的時間也不長，所以，技術(shù)和裝備都不太成熟，這就需要我國相關(guān)技術(shù)人員對深井測量系統(tǒng)進行深入研究，包括系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能等，從而研究出更加完善的設備和技術(shù)，促進我國油氣開采的順利進行，最終滿足國家對能源的需求，促進我國的可持續(xù)發(fā)展。

【參考文獻】

【1】孫明，張曉東，譚振興.深水油氣井測試海底控制系統(tǒng)及其關(guān)鍵設備研究[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2016（01）：73.

【2】何玉發(fā)，周建良，蔣世全，等.深水井測試安全控制技術(shù)[J].石油鉆采工藝，2015，37（01）：163-165.endprint