海上平台无人值守智能化井口装置及采油树的设计与应用

探讨海上平台无人值守智能化井口装置及采油树的应用情况和存在问题。在明确无人值守智能化井口的总体方案,确定智能化井口必备的实时监测、故障诊断、远程控制三大主要功能和改造、升级方向的基础上,设计平台的井口布局图,对智能化井口进行结构设计、仿真测试、尺寸优化,研发满足无人平台空间布局要求的井口装置及采油树。为确定主要模块的功能和改造要求,根据其特点和需求,对智能化井口进行详细设计和分析,并针对当前无人井口平台的技术特点,提出增强远程监测和控制技术的改进方向。

证据实时更新的海上平台采油树系统动态风险评估方法研究

海上平台采油树系统是油气生产的重要设备之一。为研究证据实时更新的采油树系统动态风险评估问题,提出了基于动态贝叶斯网络、物元理论和证据理论的海上平台采油树系统动态风险评估方法。首先,根据采油树结构组成和故障率等,建立动态贝叶斯网络结构模型和参数模型;其次,依据物元理论对各故障模式的失效后果进行量化分析;最后,将新加入的证据转化为风险区间,计算采油树系统的风险区间,并对风险进行预测。以某采油树为例,对构建的模型进行了实证研究。结果表明:失效后果最严重的关键部件是采油树本体;对于采油树系统的各类阀门,最主要的故障模式是开关故障和阀门外漏;随着新证据的增加,风险区间的不确定性减小;采油树系统的套管翼阀、节流阀和地面安全阀风险偏高,需要采取相应的预防措施,以保证采油树系统的安全可靠运行。

海上平台采油树火灾后果数值模拟研究

采油树火灾是海上平台最为严重的火灾事故类型之一,以某海上平台采油树为研究对象,针对采油树原油泄漏引发的火灾事故,采用Pyrosim软件建立海上平台情境下的池火灾模型,研究了邻近支撑、采油树及周边设备的温度、热辐射通量等参数的时空变化特征,根据温度、热辐射通量伤害准则,确定出邻近火灾的设备设施损坏程度。研究结果表明:部分主支撑的热辐射通量超过了37.5 kW/m^(2),部分斜支撑的表面温度超过了550℃,热辐射通量超过了37.5 kW/m^(2);在井口区的15个采油树中,8个采油树的热辐射通量超过了37.5 kW/m^(2);三甘醇再生撬、井口控制盘、火炬分液罐、生产测试管汇的热辐射通量超过了37.5 kW/m^(2)。结合研究结果,为火焰探头的布置和灾后邻近设备设施的强度校核提供依据。

基于相当故障树的海洋石油平台动力系统测试诊断策略研究

海洋石油平台系统由于其复杂和工作环境恶劣的特点,无论哪一个工作环节出现故障导致维修都可能出现巨大的经济损失或者环境灾难,故而进行测试性工作以实现预防性维修,制定诊断策略以快速定位故障完成维修工作显得尤为重要。但是目前海洋石油平台故障诊断与测试性工作主要集中在设备/零部件层面,并未以系统为出发点合理设置测试点和建立诊断策略。根据海洋石油平台系统复杂和可维修的特点,定义最小割集关键重要度,提出基于相当故障树并结合Mont-Carlo仿真的分析方法,输出最小割集重要度及单元重要度。按最小割集的重要度排序输出最小割集的诊断策略,按单元重要度结合平均故障检测时间输出最小割集内底事件诊断顺序。另一方面,将单元重要度、平均故障检测时间和测试费用结合起来作为系统安装在线测试装置的依据。最后以胜利油田埕岛中心一号海洋石油动力平台电力系统为例进行分析,结果表明,基于相当故障树的方法能够方便、有效地进行系统测试点布置和诊断策略设计的工作。

海洋石油平台安全仪表系统设计研究

海上石油平台设备系统故障轻则会破坏环境,重则会造成设备爆炸,引起人员伤亡等更为严重的后果。安全仪表系统是中控系统的重要组成部分,它为海洋石油平台的正常生产、人员安全以及环境保护等提供了重要保障。研究了安全仪表的设计流程、安全完整性等级、冗余应用和设计中应该注意的问题,提出了对传感器、最终执行元件以及逻辑控制器的要求,给出了安全仪表系统的设计应用。现场实际应用表明,该安全仪表系统运行稳定、可靠性高。该系统对于其他安全仪表系统的设计,具有一定的借鉴意义。

基于模糊诊断技术的海洋石油平台仪表系统故障诊断

针对海洋石油平台仪表系统故障原因繁杂多样的问题,结合故障树、模糊控制算法,提出一种基于模糊诊断技术的海洋石油平台仪表系统故障诊断方法,为建设海洋石油平台无人化、智能化所必需的故障诊断专家系统提供一种可行的思路。

海上油气井采油树升高机理及其计算方法

中国南海某气田投产采气后发生了采油树升高现象,影响了平台结构布局并引起生产管线弯曲变形,严重时还可能会出现生产管线断裂,采油树升高机理及其计算方法研究成为保障海上采气平台安全的重要内容。为此,通过建立采油树升高力学分析模型来确定采油树升高机理;建立多层套管耦合系统轴向刚度计算模型,综合考虑井筒温度场、压力场和压力端末效应等影响因素,提出了一种采油树升高计算方法,使计算模型更接近于工程实际。最后,以我国南海某气田为例,进行了采油树升高计算并与现场实测值进行对比分析。结果表明:投产采气后未固井段套管温度场和压力场变化是引起采油树升高的主要原因,采油树升高计算值与现场实测值吻合良好;随着水泥返高距泥线距离的增大采油树升高值增大,其中技术套管的水泥返高对采油树升高影响较为明显;随着产气量的增大采油树升高值增大,但增大的幅度逐渐减小。

海上平台采油树抬升位移测量方法研究

稠油热采过程中由于高压干汽的注入,采油树套管及地层温度升高,产生热应力,出现了采油树抬升现象,影响了油井的正常生产及产量,并导致管线形变,抬升过高会引起安全隐患。针对海上平台注汽采油树抬升问题,设计了位移监测报警系统,可实时监测采油树抬升位移,并研究了电阻法、磁致伸缩法、激光法、拉绳法及电涡流法五种位移测量方法的优缺点及适用性,给出了适用于海上平台采油树抬升测量的推荐做法。

海上平台采油树高低压导阀的应用研究

海上采油平台的高低压导阀,是一对气动压力开关,当采油树油嘴后端管线的回压出现低低或高高时,将会造成油井单元关断,对油井及作业现场安全起到一定的保护作用。结合多年海上井口控制盘使用经验,从工作原理和特点对高低压导阀进行研究。

海上平台旧式采油树隐患治理技术实践

埕北油田是渤海最早的对外合作开发油田,当前在役采油树最长服役年限达到36年,受原始生产套管尺寸及井下生产管柱尺寸制约,旧式采油树井口电缆穿越为三芯线单独穿越形式。随着平台超期服役,旧式采油树电缆穿越处打火、油气泄漏时有发生。通过改造并更换采油树及油管头四通,增大油管悬挂器的尺寸,将原有的电缆三芯线单独穿越形式升级为整体穿越形式,提升井口装置安全系数,现场实施井口更换辅助以配套的临时封井技术,彻底解决井口隐患问题。以埕北油田某井为例,总结了老式井口改造工艺以及封隔器配合风暴阀临时封井技术,对类似井口隐患治理工作有一定的借鉴意义。