基于K-means的水下控制系统集成测试风险分析

采用危险源辨识分析(HAZID)工具对南海某水下控制系统集成测试进行风险识别,研究水下电力和通信设备的联合测试等过程存在的风险,针对HAZID技术识别的测试风险,定义风险的3个指标,包括风险发生可能性、风险后果严重程度和风险预防控制能力,将风险进行K-means聚类分析,采用SPSS软件将风险分为重大风险、高风险、中风险、低风险等4个聚类等级,识别4类共21个测试风险。在实际运用中,该方法可为水下控制系统集成测试风险制定有针对性的措施,可高效、科学和系统地指导水下控制系统集成测试工作开展。

水下控制系统技术在采油树先导试验中的应用

为增加国产化水下采油树控制系统的可靠性和可操作性,对水下控制系统方式进行比较分析,选择电液复合控制方式作为先导试验的控制方法。目标油田流花11-1采用直接液压控制系统,需要在直接液压控制方式的基础上对其进行适应性改造。对目标油田直接液压控制系统进行调研,在充分利用原设备的基础上,在尽可能减少半潜式平台改造和施工的前提下,对国产水下采油树电液复合控制系统新增的电气系统、通信系统、液压系统、化学药剂系统等进行设计研究分析,通过4个专项计算分析,分析结果满足电液复合控制系统要求,从而论证了设计方案的可行性。

水下控制系统CAN总线技术方案研究

控制器局域网(CAN)最初为汽车应用设计的数字协议,现在已经广泛应用于楼宇自动化、机械制造、安全监控、汽车工业、航空工业等领域。目前,国内尚未有油气开发领域水下控制系统CAN总线技术应用的规范。通过对CAN总线物理层、CAN-open协议的研究,结合道路汽车领域的ISO 11898和CAN-open的CAN-in-Automation(CiA)系列规范,探讨了在深水油气开发领域典型水下采气树CAN总线数据监测的工程设计方法,提出了水下控制系统中CAN总线完整的技术方案。该方案包括速率选择、接口界面、拓扑、线缆类型、数据协议等。随着水下控制系统国产化步伐加快,深入研究并掌握CAN技术,为水下电子模块国产化提供了嵌入式开发的技术方向,可对深水监测仪表及水下控制模块国产化研究的顺利进行起到促进作用。

浅水水下控制系统集约化设计

针对水下控制系统在渤海海域浅水区应用所面临的水深较浅空间受限、外部干扰因素多、可靠性差及经济效益低等问题,通过系统研究提出了一种集约化、高可靠性、可用性和可维护性的浅水水下控制系统的设计方法。以水下管汇为控制中心,采用1套水下控制模块(SCM)控制2棵水下采油树的1控2模式,简化了水下结构物的尺寸和数量,实现了集约化设计并降低了成本;开展了水下控制模块对接盘和通信组网设计,保障了1控2模式的可行性;基于SCM冗余技术,提出了水下电子模块(SEM)交叉冗余及光纤通信叠加电力载波的双网通信设计方案,开发了控制系统故障诊断和预警模块,提高了浅水控制系统的可靠性、可用性和可维护性。研究成果已在锦州31-1气田开发中成功投运,对中国海域浅水受限区油气田开发中水下控制系统的设计具有重要参考价值。

水下控制系统设计研究

此研究是:基于南海某水下气田开发的基本设计工作,结合规范要求,对水下控制系统的主要设计范围和设计方法进行梳理。控制系统包括了水上和水下两个部分,在生产运营中由作业者直接操作,起到保持平稳生产的重要角色。

水下控制系统电子模块壳体结构优化及试验验证

基于水下控制系统电子模块(SEM)轻量化的要求,确定了SEM结构方案,并对其耐压壳体进行了结构设计。对SEM壳体的失效模式进行了有限元分析,确定了其失效形式为屈服失效。在此基础上,采用一种基于响应面方程的多目标优化法建立了SEM壳体的响应面方程模型,应用Pareto遗传算法得到了响应面模型方程的全局最优解,从而得到壳体优化后的参数值;最后将所设计的SEM壳体采用优化后的结构尺寸加工制造成实体,并对其进行了高压舱试验验证,结果表明,优化后的SEM壳体质量较优化前降低了24.8%,且满足其在强度和稳定性方面的要求,实现了SEM轻量化的目标。本文研究成果对深水水下控制系统电子模块壳体结构设计具有较好的借鉴意义。

水下控制系统上部仪表管连接方案研究

水下生产系统已在油气开发中广泛应用,其中平台上部脐带缆和上部脐带缆终端总成(TUTA)之间、TUTA和液压动力单元(HPU)之间的仪表管作为水下控制系统关键连接环节,用于平台上部对水下设备的液压控制和化学药剂注入,这些仪表管的正确选型和安装能够保证控制系统的可靠性和稳定性。本文对上部仪表管连接方案进行研究,并结合南海某水下油田实际工程项目制定连接方案,保证控制系统的可靠性和连接施工的便捷性,为今后项目连接方案的确定提供参考。

水下控制系统电分配工程应用关键技术研究

针对水下控制系统电力实际,开展水下控制系统电力分配工程应用关键技术研究。论文依据目标油田研究电力分配原则和方法,并进行相关计算分析。设计一套适合工程应用的水下电分配模块,并对其结构进行有限元分析,最后通过电分配模块的制造和测试为目标油田提供国内首个自主设计的电分配模块,为以后水下电力分配工程应用提供借鉴。

基于增量式最大方差展开的水下控制系统故障诊断

对于复杂工业系统的故障诊断,由于非线性的存在,使得利用核函数的多元统计方法存在因核函数选择不同导致诊断结果不同的问题.本文采用最大方差展开的方法,作为一种流形学习方法,该方法在处理非线性数据时通过学习确定核矩阵,因而无需人为选择核函数.针对该方法难以对新增数据进行处理,本文提出了最大方差展开的增量式改进方法,利用正常样本进行学习建模,对检测样本通过增量的方式降维构造出低维空间,在该空间中构造监控统计量来完成故障的检测.最后,本文将该方法应用在水下控制系统的故障诊断中,通过仿真分析验证了该方法应用的有效性.

崖城13-4气田水下控制系统设计及应用

崖城13-4气田水下控制系统是中国海油首个自主设计与建造的控制系统,其采用冗余控制技术实现了水下电子模块的冗余工作模式及井下压力计的双冗余监测功能,采用抗噪声、抗衰减性能良好的频移键控数字调制技术实现了水上主控站与水下电子模块之间的信号传输,具有液压冗余、供电冗余、通讯冗余等特点。应用效果表明,崖城13-4气田冗余控制系统的结构设计先进,水下主控站与水下电子模块的通讯字节错误率可降至0.006 14%以下,通讯的稳定性与可靠性均较高,可为今后类似气田水下控制系统设计提供借鉴。

水下控制系统技术-主控站和电力单元

石油作为一种不可再生资源，在能源领域占据主导地位，目前可开采的近海油田和陆地油田的油气储量正逐步减少，走向深海是中海油的一个必然趋势，而水下生产装置的控制系统是水下生产不可或缺的重要组成部分。论文结合已经成功实施的YC13．4气田开发项目介绍水下生产装置的控制系统，并主要研究水下控制系统的主控站和电力单元。希望能够为将来的深海油气田开发提供一些参考并为将来中海油的深水项目做好技术储备。

水下控制系统逻辑建模与应用

介绍了有限状态机的图形工具Stateflow的基本概念和Stateflow图的构成,以及基于Stateflow的水下控制系统仿真建模方法。

全电控水下控制系统研究

针对水下生产系统的水下控制,从系统构成、通信和供电方式、阀门结构、功能适应性等多角度分析研究了全电控水下控制系统的技术特点。结合工程经验对比了水下全电控系统与目前广泛应用的复合电液控制系统的优缺点。研究结果可为研发全电控水下控制系统提供参考。

长距离链式分布水下控制系统电力分析研究

不同水下控制系统供应商的设备电气参数往往差异很大,且各自采用不同的工具和方法进行水下控制系统电气设计。如何保持水下控制系统设计方案的中立性是设计人员关心的问题。南海某气田水下井口位置呈链式分散布局,兼有远期长距离接入预留等问题,进一步增大了水下控制系统电气设计难度。本文充分考虑不同供应商设备电气参数共性,开展了长距离链式分布水下控制系统供电方案研究。采用SimulationX软件进行了南海某深水气田控制脐带缆导体数量和截面积、上部供电电压等参数设计,详细阐述了具体的冗余供电策略。由此总结出一套适用于不同水下控制系统供应商产品的水下控制系统电气设计方法,对未来水下控制系统电气设计有极大借鉴意义。

深海油气田水下控制系统整体可靠性自动综合计算方法

深海油气田水下生产开发对水下控制系统整体可靠性要求很高,目前国内没有专门有针对性的计算方法和软件。水下控制系统整体结构包含多种复杂冗余结构,例如交叉冗余、选择器等。利用传统可靠性框图算法仅能处理各冗余支路可靠性均独立的情况,而应用最小路集法虽然可以处理各冗余支路可靠性不独立的情况,但会导致计算量过大。针对两种算法的缺陷,本文提出一种综合计算方法,首先采用最小路集法对可靠性不独立的冗余支路进行计算,再利用不交化算法进行化简,汇总到作为主体的可靠性框图算法中,对复杂冗余结构的水下控制系统整体可靠性进行计算。通过示例计算分析表明,该算法较传统算法计算量更小,适用性更好。基于该算法开发的软件在示范工程项目应用中发挥了一定作用,为国产水下生产及控制系统工业应用奠定了基础。

基于HAZOP方法的水下控制系统集成测试风险分析

为系统分析水下控制系统在集成测试阶段存在的安全风险,保证正常的水下安装与应用,南海某气田开发项目采用危险与可操作性(HAZOP)分析在水下控制系统集成测试前对测试程序和内容开展了安全风险分析,对水下控制系统液压、电力、通信三个方面不同参数偏离的原因、后果进行分析研究,并提出相应的安全措施,对水下控制系统的可靠性和安全性保障有重要意义。

国内深水气田水下控制系统应用探讨

本文以国内某深水气田开发工程为背景,在国内外合作方共同完成建设的基础上,结合项目的实际应用情况,主要从工程及生产实践角度出发,对深水水下生产系统的控制部分进行了介绍,并对系统拓展应用范围进行探讨,以供同行参考。

基于RBD的水下控制系统控制功能可靠性分析

水下生产控制系统承担控制操作水下设备的重要任务,控制功能一旦发生故障,将导致严重后果。因此,须针对该问题进行水下生产控制系统控制功能的可靠性研究(以开启生产主阀PMV和化学药剂注入阀CIV为例)。首先,根据电信号、液压油和化学药剂在水上主控站和水下阀门之间的传递路径绘制功能链路图。其次,将功能链路按照串、并联逻辑关系转换为可靠性框图。最后,根据最新OREDA数据库中失效率等数据定量计算控制功能链路的可靠度,衡量控制功能的可靠性。

水下电液复合控制系统方向控制阀技术现状

方向控制阀是水下电液复合控制系统的核心部件。以方向控制阀为研究对象,首先介绍水下生产控制系统的国际标准对方向控制阀的具体规定,了解方向控制阀的脱锁压力、性能要求、泄漏测试及清洁度要求等;其次分析国外知名厂家生产的方向控制阀的设计参数、结构原理及解决方案等,介绍了国外知名特种化学品公司提供的特制液压油;再次总结了国内方向控制阀的技术研究现状;最后结合我国海洋油气田开发迫切需求,提出方向控制阀研制建议,为方向控制阀国产化奠定基础。

基于AMESim水下液压控制系统仿真分析

复合电液控制是目前深水油气田开发应用较多的控制方式。对水下液压控制系统进行分析,对主要的液压参数如操作压力,HPU蓄能器、水下蓄能器容积进行计算;依据南海某油气田工程实际,应用AMESim建立水下电液复合控制系统充压仿真模型,仿真模拟不同脐带缆管径对系统充压和ESD的影响,并利用AMESim仿真软件对南海某油田液压控制系统典型工况进行建模和动态仿真。仿真结果表明,该液压系统的各项性能指标均满足相应标准规范和工程的要求。该仿真研究为脐带缆管径选择提供参考,对水下液压控制系统的关键元部件选择分析有很好的参考和指导作用。