无线仪表在海洋石油平台的应用及溯源方法的探讨

近年来,无线技术突飞猛进,已深入社会的各个方面。把无线通信功能集成在各类仪表、阀门及旋转设备上,可普遍应用在化工、石油、冶金、电力、食品、水处理、制药等自动化行业中。本文阐述了无线仪表在海洋石油平台的应用,并尝试探索其计量溯源方法。

多向荷载耦合作用下复合基础承载特性分析

针对水下石油生产系统复合基础在不同方向荷载耦合作用下的承载特性,分析复合加载模式下的破坏包络线。采用非线性有限元数值模拟方法,通过固定位移比法绘制竖向—倾覆、水平—扭转、竖向—水平—倾覆、竖向—水平—扭转荷载空间内的地基承载力破坏包络线,分析不同长径比和桩间距对不同方向荷载耦合作用下地基承载力包络线的影响,并分别将归一化处理后的竖向—倾覆、水平—扭转荷载包络线拟合为关于长径比和桩间距的包络线数学表达式。结果表明:随竖向荷载分量的增大,基础在二维荷载空间内包络线尺寸有所减小。结合实际工程应用,通过绘制地基承载力破坏包络线,对基础设计方案校核和评估,能很好指导工程实践与设计。

基于HYSYS的往复式天然气压缩机橇数字孪生系统

针对海上平台电驱往复式天然气压缩机橇工艺机理分析映射难、运行监测不够全面、智能化运维水平较低等问题,创建了一套基于HYSYS机理模型的整橇数字孪生系统。设计了数字孪生系统驱动方法,为HYSYS机理模型的输入参数采集和计算结果映射,以及系统的数据循环传输和功能执行提供理论基础。针对整体建模较为复杂的整橇天然气2级压缩流程进行了简化,并以此为基础进行了HYSYS软件仿真模型构建,将HYSYS模型冷却水流量的仿真计算结果与设备设计性能参数进行分析对比,验证了模型的映射性能。基于MySQL数据库和MATLAB编程构建了HYSYS与数据库的通信接口。搭建了数字孪生系统可视化软件操作平台,配套了硬件系统并进行了功能验证和有效性、实时性测试。研究结果表明:基于HYSYS机理模型的整橇数字孪生系统可实时有效地实现天然气2级压缩流程较为全面的状态参数计算、在线监测和工艺机理分析映射。

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。

撬装式压缩机侧装新工艺及工程应用

以浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)P70深水项目集成阶段撬装式压缩机安装为实例,介绍安装原因和安装前的各项准备工作。该设备侧装时采用一种新工艺,即在特殊作业条件下,利用双层轨道二次滑移的方式将撬装式压缩机内压缩泵、齿轮箱和电机等三大主体部件陆续安装就位。新工艺可有效解决在模块之间狭小空间内设备无法顺利侧装的难题,对其他海洋工程项目的实施有一定的推广价值。

海洋油气平台油气分离中控系统仿真开发

从海洋油气平台油气分离中控系统的控制逻辑出发,简化抽取油气分离系统主要部件的控制模型,采用分段线性函数近似处理原本复杂的流量函数和容积函数,降低模拟仿真难度。在Unity3D中实现海洋油气平台油气分离中控系统作业仿真,可为海洋油气平台研发提供必要支持。

环保作业船上复合式收油设备的应用

随着国民经济的发展,工业生产中需要消耗大量的能源,尤其是以石油为代表的化石能源这大大促进了石油运输业的发展,但随之造成了溢油事故的日益频发。一旦发生溢油事故,就需要尽快派出作业船到达现场进行处理。但由于技术上的限制,当前在环保作业船上配备的收油设备效率较低,无法对突发的溢油事故进行及时、有效的处理,使得海洋生态环境遭到严重破坏。因此,为了有效提高溢油回收效率,减轻溢油事故所造成的危害本文对环保作业船上复合式收油设备的应用进行了研究。

新型立柱储油式半潜平台水动力特性频域分析

近年来,海上油气工业的远海化与超深水化对半潜平台的响应性能与储送油能力提出了新的考验。为适应更高的工作要求,我国设计生产了世界上首座具有凝析油储存和动力定位穿梭油轮外输功能的立柱储油式半潜生产平台,其运行时储油量的大幅度变化会对平台水动力特性产生影响。本文建立了考虑储油量变化的储油式半潜平台水动力模型并对其进行了频域水动力分析。结果表明:储油量越大,垂荡与横摇一阶波浪力越小,横荡一阶波浪力越大;横摇与垂荡方向的辐射效应受储油量影响大,辐射阻尼随储油量增多而减小,满载状态下最多分别减小22%与42%,附加质量变化规律类似;垂荡RAOs随储油量的增多而减小,最大差值约1 m/m,横摇RAOs在储油量6000 t时达到最大值1.45°/m;储油量变化使垂荡和横摇方向的自然频率发生偏移。

FPSO再沸器抗风浪型结构优化设计

针对浮式生产储卸装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)上常规再沸器易受风浪和晃动影响导致液面不稳定、壳程流体从堰板溢出、换热管干烧等问题,以南海流花16-2油田群FPSO轻烃回收处理流程中的脱丁烷塔再沸器为研究对象,通过分析FPSO船体摇晃特性,对再沸器内部结构进行优化设计;采用FLUENT软件对优化前、后再沸器在船体晃动条件下液面稳定性进行仿真对比分析。再沸器结构优化的具体形式为:堰板尺寸优化,新增防波板、后挡板与泄流底板。仿真结果表明:再沸器发生倾斜时,结构优化后的再沸器壳程内液相向堰板另一侧的溢出量显著小于结构优化前再沸器的溢出量;结构优化后再沸器在20 s后液面即可恢复稳定,结构优化前再沸器需36 s。研究结果可为晃动条件下再沸器的设计提供参考。

添加剂对钙钛矿太阳能电池性能的影响

为了钝化甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)钙钛矿薄膜表面的缺陷,在PbI2前驱液中引入氨基锂(LiNH_2)作为添加剂制备钙钛矿电池器件,对其电学性能、表面形貌、结晶性、紫外可见光谱和荧光光谱进行测试分析,考察不同质量分数LiNH_2对钙钛矿太阳能电池性能的影响。结果表明:LiNH_2含有孤对电子,能够钝化钙钛矿缺陷,有利于光生激子的解离,提高器件的光电效率及稳定性;当LiNH_2质量分数为2%时获得了最优的器件性能,与无添加剂的器件相比,钙钛矿电池器件的开路电压(Voc)从0.96 V提升至1.00 V,短路电流(Jsc)从18.47 mA/cm^2增加至20.24 mA/cm2,填充因子(FF)从0.53提高到0.63,光电转换效率(PCE)由9.4%提升至12.6%,器件没有回滞现象。

不同调控方式下宽工况压缩机适应性分析

针对某海洋平台宽工况往复压缩机,提出了联合使用多种流量调控方式的气量调节方案。并基于力学分析和压缩机气阀仿真模型,研究了压缩机在不同调控方案下的适应性。结果表明,各典型年份调控方案下压缩机的动力性能适应性良好。其中,含排气旁通调节的压缩机调控方案可能会引起管道振动;采用转速调节则容易导致气阀发生颤振,反向角也不满足要求,故需关注气阀、轴瓦及十字头等零部件的运行情况。本研究为往复压缩机制定流量调节方案并保障压缩机可靠运行具有一定的指导意义。

LPG回收系统工艺模块的一体化建造

为提高南海某油田收益、减少资源浪费和环境污染,为浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)配备大型液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,LPG)回收工艺系统,该系统由国内自主设计、建造、安装、维护。阐述如何通过建造技术及管理创新,提升建造工艺和项目管理,发展和深化一体化建造,实现节约施工场地空间、加快施工进程、加快施工辅助工具周转、节约建造人工时投入,进而达到项目降本增效的目标,为后续类似项目提供技术参考。

文昌中心平台谐波分析及有源滤波器选型设计

电能的生产、传输过程都会产生谐波能,导致使用效率、传输效率降低,造成生产及传输过程中的电气系统设备过热,加速电气系统线路绝缘老化,严重影响使用寿命[1]。为解决文昌9-2/9-3中心平台400 V系统中的谐波问题,通过对系统中谐波源的分析及谐波计算,得出系统谐波电流的水平,依据项目特点,选用有源滤波器进行谐波治理,计算过程及选型原则具有普遍应用基础,为同类建设项目计算及选型提供依据。

海洋石油海上设施消防能力研究

为了安全起见,海洋石油的海上生产与作业设施都会配置必要的消防水系统,该系统的消防能力大小会对海上设施的安全性起到直接影响。从目前来看,海上设施的消防水需求量、消防泵排量以及消防管线规格等设计都会考虑到具体的设施消防需求,从理论上来看这种考虑能够满足大部分的火灾场景,但如果多个火区同时出现火情,或者是钻修井出现井喷火等情况,都会导致消防能力不足,因此还需对整个海上设施的消防能力进行研究,趁早做好应急预案,文章便主要针对于此展开深入研究。

安装温井对燃气管道压力监测的影响

对国内某海洋平台项目燃气系统中一段安装有温井的管线进行了数值模拟,分析了不同工况下温井对压力表监测值的影响。分析结果表明,在工业常规管道设计流速下,温井前后的压力波动小于30 kPa,波动影响的管长范围不足100 mm,波动段后管线压力表监测值稳定。考察了同一管线无温井时的压力分布,模拟结果表明压力监测值稍有增大,但在工程设计允许的范围内。提出几点设计建议,在无外界条件限制时,压力取源点设置在温度取源点上游,且距离大于50 mm;若受空间或操作限制,压力取源点位于温度取源点下游时,压力取源点距温度取源点应大于100 mm,温井与压力取源点成45°错位安装。