浅水干式沉箱水下生产系统爆炸风险分析

浅水干式沉箱水下生产作为一种全新海上油气田开发模式,为浅水受限海域开发提供科学的解决方案。采用危险源辨识(Hazard Identification,HAZID)分析,识别干式沉箱水下方案的危险因素。引入定量爆炸风险分析,对干式沉箱潜在的烃类气体泄漏及爆炸风险进行分析。浅水干式沉箱水下生产系统最大爆炸超压为0.0178 bar,对应累计概率为2.78×10^(7)/a,从风险角度来看,爆炸超压值和概率在可接受范围内。分析方法可准确评估浅水干式沉箱水下生产系统各设施的风险水平,研究内容可为干式沉箱防爆设计及运维阶段的人员救生、逃生工作提供参考依据。

水下沉箱生产系统总体布置方案研究

采用水下生产系统开发的航路油田,需要保持航行船舶吃水深度的要求,将水下生产系统设施最高点限制在海床高度以下。通过对水下沉箱水下管汇设计方案、沉箱内设备布置、清管通球、潜水员安全操作需求等因素研究,设计了一套适用于浅水水下沉箱生产系统的水下总体布置方案。

浅水水下干式生产系统火灾风险分析方法研究

浅水水下干式生产系统作为一种应用于浅水受限海域的油气田开发模式,位于泥面下的沉箱内部是无水环境.沉箱内部干式生产系统发生泄漏后,接触点火源可形成火灾事故,对沉箱及内部设施造成危害.文章在对火灾燃烧模型、热辐射模型阐述的基础上,以某油田水下干式采油装置为主要研究对象,通过分析计算沉箱内部潜在喷射火和池火的危害后果.喷射火热辐射为339.11 kW/m^(2),未超过350kW/m^(2),不需要针对喷射火采取被动防火措施;池火热辐射为491.74kW/m^(2),超过250kW/m^(2),需采用被动防火措施.该技术方法为水下干式生产系统开发工程的火灾安全分析提供了分析的方法以及安全防护措施的设计参考.

水下生产系统浅水测试技术研究

针对目前国内在建的珠海海洋油气生产设施制造基地浅水测试需求,分析水下生产设施浅水测试功能和测试场地分类需求,并以水下生产控制系统为例,介绍主要测试内容和浅水测试工艺步骤,相关工作可为今后国内自主研发水下设备浅水测试提供参考。

混凝土式沉箱防护结构在水下生产系统中的应用研究

该文针对处于渤海湾浅水作业区的水下生产系统的防护需求,简述了沉箱式防护结构的应用前景;并以渤海湾环境工况为基础,对沉箱防护结构进行初步应用分析。

水下生产装备控制系统的浅水池测试系统研究

国外水下生产装备的研制、安装和应用技术已趋于成熟,而国内正处于起步阶段。在分析国外水下生产装备控制系统的组成和工作原理,以及水下生产控制系统浅水池测试现状与标准的基础上,结合国内实情,确定了浅水池测试的基本功能,并针对水下生产装备完整性试验中采油树功能浅水测试的需求,研究并明确了复合电液控制系统下的浅水测试系统及其配套的测试设备。研究内容可为建造国内浅水池测试系统提供参考。

渤海浅水水下生产系统开发模式及国产化装备研制现状

中国渤海海域油气资源储量丰富,但部分处于受限区,传统导管架平台开发模式无法适用。基于此,创新性提出了采用浅水水下生产系统开发模式盘活受限区油气储量。针对渤海特殊环境条件,分析了浅水水下生产系统较深水的差异及技术难点;基于渤海军事受限区和通航受限区的环境特点,分别提出了“泥面以上水下生产系统+保护装置+警示浮标”及“泥面以下钢圆筒水下生产系统”两种浅水水下生产系统开发模式,详细阐述了其所涉及的紧凑型设计与集成、水下异地控制、水下冗余通信、水下全防护设计以及基于潜水员模式的水下安装等关键技术;总结了浅水水下生产系统关键装备国产化研制现状及其技术特征;从促进浅水水下生产系统发展的角度,对浅水水下生产系统总体布局及国产化装备研制提出了建议。

水下生产系统在浅水边际油气田的应用研究

在总结水下生产系统技术特点及各种水下系统开发模式的基础上,针对浅水边际油气田储量小,所处海域水浅易受渔业作业影响的特点,提出降低工程开发成本的策略,并对浅水条件下水下生产设施的落物和渔网防护问题进行了阐述。研究成果可供浅水边际油气田开发参考。

适用于浅水的水下生产控制系统研究

通过对比水下生产控制系统方式,分析浅水油气田开发价值,结合浅水油气田的特点以及适用范围,提出一个适用于浅水的水下生产控制系统方案。该系统分为中控室中控系统、水上部分(露天设备)以及水下设备3部分,并分别对水下生产控制系统的水上设备和水下设备所包含的主要设备进行了介绍。该系统通过创新的模式,将现有海上平台的中控系统和水下生产控制系统有机地加以优化,能保证系统安全稳定,可为今后项目的工程实践提供参考。

水下油气生产系统水下测试设施研究

针对水下生产系统测试所需要的大型测试水池,首先对相关技术以及标准进行研究,分析需要在大型水池中进行的测试主要包括浅水安装测试和资格验证测试两种,然后对国外水下生产系统相关测试水池进行研究,分析其测试设施、测试功能以及测试方法,最终为我国进行大型测试设施的规划建造提出探索性建议。

浅水受限区水下油气田开发方案

针对国内浅水油气资源开发环境影响及空间受限等问题,本文提出了国产浅水水下生产系统的总体设计方案。通过对浅水水下生产系统关键设备结构进行分析,提出了一种满足受限区海域开发要求的环境友好型设计思路。结果表明:通过系统和总体布置的设计,国产浅水水下生产系统与深水相比在单体重量、作业方式、维护检修方面更加经济。

霍尔锚落锚对水下沉箱位移影响数值分析

应用沉箱保护水下生产系统时,海底管线和沉箱间跨接管与沉箱内部的管汇采用的往往是刚性连接,一旦沉箱基础位移超过设计允许值将会使管汇与外部管缆变形不协调,严重时将导致管线断裂并发生漏油等重大工程事故。通过耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)方法采用ABAQUS有限元软件建立霍尔锚紧急落锚对水下沉箱位移影响的计算模型,在与模型试验结果对比验证数值模型可靠性的基础上,模拟了贯入速度区间为6~22m/s、落锚间距为1~5倍锚长的102组不同工况下船舶落锚过程对水下沉箱位移的影响。结果表明,水下沉箱位移随锚贯入速度的增大而增大,随落锚距离增大而减小。根据数值计算结果和影响因素分析,提出了水下沉箱位移的预测方法和不同贯入速度下安全落锚距离的计算表达式。

渤海水下油气生产控制系统适应性分析

介绍了水下生产系统目前常用的几种控制类型,通过对比深水与浅水水下控制系统结构、控制距离、分配单元、控制对象、响应时间的差异性,分析各自类型和特点,并结合渤海海域的环境特点,对控制系统结构部分进行优化设计,提出适用于渤海浅水区域的水下控制系统设计方案。能够在满足油气井安全性的前提下,降低开发成本,保障生产效率,为适用于渤海浅水区域油气田航道区、敏感区开发的国产化水下生产系统提供参考。

基于电液复合控制系统功能的浅水测试技术研究

为掌握水下液控系统浅水测试技术,以常用的电液复合控制系统为基础展开研究。分析电液复合控制系统的组成、工作原理和功能要求,结合现有标准要求和国内外测试现状,提出浅水测试场需配置的测试系统及其连接方式,明确测试内容,编制测试流程,并阐述具体的测试方法。研究结果可为国内浅水测试场建设及水下液控系统浅水测试作业提供参考。

撞击载荷作用下水下沉箱防护设施损伤分析

面对通航区很可能发生的船舶抛锚、落物以及沉船等事故造成的危险,使用新型沉箱防护设施对水下生产系统进行安全防护,但目前撞击载荷下沉箱防护设施的安全评估标准并无明确界定。采用有限元方法对水下生产系统沉箱安全防护设施的撞击损伤进行了深入研究,考虑不同落物形状、下落速度、落物质量、碰撞位置对沉箱防护设施撞击损伤的影响。结果表明,锚、长方体落物对沉箱撞击最严重;撞击速度和落物质量与撞击应力成正比;对于非对称开孔的沉箱顶盖,距离开孔较近区域为应力敏感区,受到撞击时撞击应力较大。

水下沉箱冲淤特性模型实验研究

水下沉箱是渤海通航区水下生产系统的重要防护装置,但海流冲刷作用可能导致沉箱暴露,使其面临被渔业活动、船舶抛锚等破坏的风险。为支撑渤海浅水水下生产系统水下沉箱方案设计,以某实际工程闭口型水下沉箱为例,通过物理模型实验,研究沉箱凸出高度、回填砂与原场砂等对沉箱冲淤特性的影响。实验中考虑海床面与沉箱顶面相对位置的不同,设置了凸出式、齐平式(沉箱顶面与海床表面齐平)与掩埋式3种水下沉箱模型实验,研究沉箱在不同掩埋情况下其周边海床土层的冲淤特性。结果表明,闭口型沉箱顶部高于海床面或与海床面齐平时,沉箱来流方向上游发生了局部冲刷,下游则出现了不同程度的淤积,且淤积高度随沉箱凸出高度增大而增大;对于掩埋式沉箱,回填沙在极限流速下会被完全冲走,但原场砂会重新回填、淤积并覆盖沉箱;但如果上游泥砂量供给不足,随着时间发展,沉箱周围的泥砂将被冲刷并导致沉箱暴露。综合模型实验结果,建议该工程使用齐平式或者掩埋式闭口沉箱形式。本研究为水下生产系统水下沉箱的设计提供了参考。

渤海通航区海床下防护系统设计方案及关键技术

考虑通航和水下设备安全,海床下浅水水下生产系统开发模式是通航区油气资源开发的唯一有效途径,而海床下防护系统是该类水下生产系统正常工作的基本保障。以渤海通航区某油田水下开发方案为例,针对湿式和干式、基槽开挖和钢圆筒支护、多井口和单井口等多种防护系统方案开展研究,综合技术可行性、经济性及对海洋环境的影响等,提出了一体化钢圆筒湿式防护系统方案,并对方案所涉的岩土设计、钢圆筒结构设计、槽口密封、安全预警、设备安装等核心技术开展了研究。结果表明:钢圆筒结构可振沉至设计深度且具备一定安全储备,基坑稳定性亦满足规范要求;考虑钻井船插桩产生的挤土力和抛锚荷载,所设计的钢圆筒筒体和顶盖结构均满足强度和刚度要求;钢性补板结构+橡胶密封的槽口密封方案,可有效避免钢圆筒外部海床土体进入钢圆筒内部,满足工程密封需求;所研发的安全预警系统,可实现监测数据的实时采集及整理。此外,提出了一体化钢圆筒水下防护系统安装方案,解决了钢圆筒振沉和水下生产系统电液飞线的连接等难题。海床下水下防护系统总体设计方案和关键技术的提出与形成,为渤海通航区油气资源的开发提供了有效解决方案。