在海洋石油工程中使用水泥压块进行水下管缆保护是一种较为常见的形式,通常在海上安装水泥压块时,每次只能吊装下放1块水泥压块,施工效率低、耗费船天。为提高水泥压块的海上安装效率,提出一种基于ROV操作的多层水泥压块吊放装置,可以实现一次性吊装下放多层水泥压块。该多层水泥压块吊放装置已在流花16-2油田群工程项目中成功建造及应用。应用结果表明吊放装置的结构强度满足设计要求,海上安装时每次能够实现同时下放3层水泥压块,减少了船舶吊机的使用次数,极大地提高了施工效率,降本增效效果显著。这是国内自主设计应用的多层释放的深水水泥压块吊放装置,研究成果对其他深水项目水泥压块的安装具有重要的借鉴意义及应用推广价值。

针对水下生产控制系统液压动力单元(HPU)开展失效模式及影响关键性分析(FMECA),采用IEC60812标准中风险矩阵的方法,进行关键性评价。通过FMECA分析,识别了关键的设备失效模式以及重要的现有控制措施,并且提出了设计改进建议,提升了设备可靠性。

ROV扭矩工具是海洋油气工程中水下生产系统常用的维修安装工具之一,其适应性与稳定性直接影响水下生产系统维修安装的效率与安全。目前国内对ROV扭矩工具的研究还处于认识和操作的基础阶段,核心技术还无法突破。结合API及ISO13628-8相关标准,设计了ROV扭矩工具的液压监控系统;然后建立液压马达回路数学模型,得到液压马达回路传递函数方框图;最后采用Matlab和AMESim两款软件对液压马达回路进行仿真和对比。采用AMESim软件对锁紧和换挡液压缸回路进行建模仿真,得到三个回路的输出曲线,通过分析,液压马达回路两个仿真结果具有较好一致性,数学模型准确无误,锁紧和换挡液压缸回路满足系统工作要求。仿真结果表明:设计的液压监控系统满足工程需要,可为ROV扭矩工具核心技术突破提供一定的技术参考。研究成果对我国ROV扭矩工具的国产化研究有一定的...

为解决水下生产设施液压控制系统设计过程繁琐等问题,将AMESim软件的液压仿真技术与Visual Basic软件设计技术相结合,并将之应用于参数校核和系统仿真分析中。开展了对水下生产液压控制系统的工作原理以及组成元件的分析,建立了辅助软件设计与基本设计思路之间的关系,提出了水下生产设施液压控制仿真系统;在AMESim环境下开发了一套针对水下生产系统的液压元件库,实现了仿真领域的专业性;同时在Visual Basic程序开发上,根据设计人员输入的参数,校核相关标准,并将计算与输入的数据自动导入至AMESim仿真系统中,实现了水下生产系统仿真的过程控制;在中国海洋石油公司的一个项目中对辅助设计软件的功能和操作进行了评估。测试结果表明,针对水下生产设施液压控制仿真系统的设计开发可为相关设计人员提供界面友好、操作清晰的设计平台。

作为水下生产系统的重要组成部分,水下生产控制系统具备数据采集、远程控制和异常情况监测处理等功能。由于受到水下井口分布范围广、管缆截面积较小、传输距离远等因素影响,水下生产控制系统液压子系统性能的分析较为复杂。为了提高液压子系统性能和验证设计方案合理性,通过建立液压控制系统模型,针对多种工况进行仿真分析,得到液压子系统充压时间、操作时间和关断时间等仿真结果,并对系统的性能和稳定性进行了分析。同时,通过对锁型电磁阀和紧急关断电磁阀的分析和建模仿真,提出液压子系统设计优化方法。优化方法有效缩短了系统响应时间、优化了系统性能,可作为水下生产控制系统研究、设计的参考。

水下控制系统是水下生产系统的重要组成部分,电液复合式控制系统是目前最常用的水下控制系统,其参数的设置对水下生产系统的安全具有重要影响。本文采用SimulationX对低压液压系统进行仿真分析,研究了水深、回接距离、液压管线直径、水下蓄能器参数以及液压动力单元液压泵参数对充泄压时间以及采油树闸阀开关时间的影响规律。研究表明:在本文模拟工况条件下,脐带缆液压管线直径和回接距离是2个对系统充泄压时间影响较大的参数;采油树闸阀开关时间受本文考察因素影响较小。本文可为今后水下控制系统液压分析提供一定的参考。

水下连接器是深海水下生产系统的关键设备,为保障水下产品使用可靠性,卡爪采用了高强度材料,设计有复杂的结构,筒形毛坯尺寸多、质量大但基准面小,整体定位及分度加工困难。文中针对卡爪的加工难点,通过研究其结构特点,制定了工艺方案,进行了工装研制。把筒形工件刚性装夹改进为滚珠滚动支撑,并通过设置相对固定又能分度的承载、扶正机构,可进行加工中微调又相对夹紧,满足了水下连接器卡爪的加工,并研究了应用该工装实现自动化制造的方案,为类似结构工件的加工制造提供借鉴。

运用相似性原理,将脐带缆管路液压传输特性与电路电力传输特性进行类比分析,建立了脐带缆液压传输特性液阻、液容、液感数学计算模型,提出了脐带缆液压传输特性等效方法,运用细管等效液阻、蓄能器等效液容、液压马达和飞轮组合等效液感,并分析了等效参数的计算方法.运用AMESn软件,通过无负载泄压,比较脐带缆与等效脐带缆仿真的压力一时间特性;过开启单个和2个执行器,比较脐带缆与等效脐带缆仿真开关阀的时间及开阀时水下蓄能器压力特性,仿真结果表明脐带缆等效装置能较好地模拟脐带缆开关阀特性.开展了脐带缆等效装置无负载泄压和操作单个执行器实验验证,结果表明等效脐带缆实验泄压时间与脐带缆仿真泄压时间基本一致,泄压曲线较为接近;水下蓄能器的压力变化和开关阀门时间均与仿真结果一致,说明脐带缆等效装置能较好地模拟脐带...

根据当前水下生产系统的研究需要提出针对水下长脐带缆液压管的等效模拟方法研究相关理论基础并推导相应模拟元件的数学模型.基于工程系统仿真软件AMESim依托我国南海某水下油气田的环境参数及部分工况建立长脐带缆液压管的长管模型及其等效模拟系统模型并进行仿真试验.通过对模型响应时间、压力、流量等动态特性的分析及现场应用试验验证了该等效模拟方法的相关理论方案、数学模型及研究方法的正确性和可行性.该等效模拟方法可以用于水下液压系统物理测试台中长脐带管等效模拟系统的设计.

对水下生产系统的液压系统、电力系统和通信系统进行不同工况下的性能分析是保障水下生产装置安全可靠工作的关键.以中海石油（中国）有限公司湛江分公司某气田开发工程项目水下生产系统的液压系统构架及参数分析为例介绍了运用“The Control Simulator”软件进行液压动力分析的要点.分析在最小和最大井口关断压力下阀门的开关响应时间、阀门打开之后压力恢复时间、序列阀门开启时间、ESD指令下关阀响应时间等并将分析结果和实际生产情况进行对比可知该液压系统的各项性能指标均满足相应标准和规范的要求.