摘要(yao)：水(shui)下流(liu)量計(ji) 的安(an)裝和(he)回收技術(shu)是水(shui)下流量計設計(ji)的關鍵(jian)技(ji)術之(zhi)一。對于國(guo)内而(er)言,水下流量計(ji)的研(yan)究(jiu)剛剛起(qi)步,水下(xia)流量計(ji)的安(an)裝(zhuang)回收技(ji)術仍然是一個(ge)空白(bai),研究水下(xia)流量計安裝與(yu)回收技(ji)術(shu)是實(shi)現水下流量計(ji)國産(chan)化的必經(jing)之路(lu)。介(jie)紹(shao)了當(dang)下水下流量計(ji)安裝(zhuang)與回(hui)收技(ji)術的(de)研究(jiu)現狀(zhuang)和方法(fa),以及不同安(an)裝位(wei)置(水(shui)下采油(you)樹(shu)、管彙(hui)、跨接管(guan))水(shui)下流(liu)量計(ji)安裝(zhuang)與回(hui)收的通用技術(shu)手段。
　　水(shui)下(xia)流量(liang)計的安(an)裝回收(shou)技術(shu)是水下流(liu)量計(ji)設計(ji)過程(cheng)中必須面(mian)對的(de)難題。盡管水下(xia)流量(liang)計設計的(de)初衷(zhong)是在設計(ji)壽命周期(qi)内實現免(mian)維修,但從(cong)國内外實(shi)際應用的(de)情況來看(kan),要實現(xian)完(wan)全免維修(xiu)是(shi)很難的(de)。首先是水(shui)下環(huan)境的(de)複(fu)雜(za)性,流(liu)量計安裝(zhuang)到水(shui)下後(hou)需(xu)要(yao)克服(fu)海水靜(jing)壓(ya)、介質内壓(ya)以(yi)及高溫(wen)帶來的(de)機(ji)械強度和(he)密封性能(neng)上的考驗(yan),還要抵抗海(hai)水(shui)和介(jie)質腐蝕(shi)以(yi)及不可預見的突發(fa)情況(如地(di)震、海(hai)嘯等(deng))。其次是流(liu)量計本身的複雜性(xing)。多(duo)相(xiang)流的(de)測量(liang)異常複雜(za)，其技(ji)術難(nan)度之(zhi)高至今仍(reng)是世(shi)界範(fan)圍(wei)内科學(xue)界的難(nan)題(ti)。要實(shi)現多相(xiang)流的測(ce)量,需要一(yi)-套實時的(de)數據采集(ji)系統來(lai)采集原(yuan)始數(shu)據,然後将(jiang)采集到的數據傳送(song)至流(liu)量計(ji)算機，由流(liu)量計(ji)算機(ji)對數據進(jin)行處理(li),轉(zhuan)換成可用的生(sheng)産數(shu)據，然後再将這(zhe)些可用(yong)的數據(ju)上傳(chuan)至地(di)面控(kong)制中心(xin)。整(zheng)個過(guo)程還需要(yao)一套(tao)完整的機(ji)械系(xi)統和通(tong)訊(xun)控制(zhi)系統(tong)來支(zhi)撐。任(ren)何一個(ge)環節出(chu)現問(wen)題都會導(dao)緻流量(liang)計無法正常工(gong)作。而流(liu)量計(ji)安裝在幾(ji)百甚(shen)至(zhi)幾千米(mi)的深水(shui)中(zhong),很難(nan)進行(hang)人工幹預(yu)。因此,除了(le)通過(guo)設計手(shou)段提高(gao)水下流量(liang)計的(de)可靠(kao)性之(zhi)外,水(shui)下流量(liang)計(ji)的回收以及(ji)回(hui)收以(yi)後的(de)二次(ci)安裝(zhuang)是水(shui)下(xia)流量計(ji)設計的一個重(zhong)要環(huan)節(jie)和關鍵(jian)技術(shu)。
1可(ke)可收式水下流(liu)量計的(de)研究現(xian)狀
　　早在(zai)1995年,國(guo)外就(jiu)有水(shui)下流量(liang)計在水(shui)下管彙安(an)裝應(ying)用的報道(dao),該流量計(ji)安(an)裝(zhuang)在一(yi)個獨立(li)的(de)回收(shou)模塊(kuai)中，可(ke)在不(bu)中斷生産的條(tiao)件下(xia)實(shi)現(xian)回收(shou)"。1996年Framo可回(hui)收(shou)式水下流(liu)量(liang)計在澳(ao)大利(li)亞EastSpar項目實現了應用(yong),該流(liu)量計爲一(yi)個桶裝結(jie)構,可實現(xian)整體回(hui)收。到目前爲(wei)止(zhi),國際上(shang)形成了(le)以(yi)斯倫(lun)貝謝、艾默生、FMC爲(wei)主的水下(xia)流量計供(gong)應格(ge)局,這(zhe)3家公司(si)占(zhan)據了(le)整個(ge)多相(xiang)流量(liang)計90%以上(shang)的市場份額(e)"。
　　目前國際(ji)上主(zhu)要(yao)的(de)回收方式有2種,一種(zhong)是電子(zi)艙(cang)回收(shou),即單(dan)獨回(hui)收電(dian)子艙模塊(SRC,SubseaRe-trievableCanister);另--種(zhong)是整(zheng)體回(hui)收式(shi),即将(jiang)整(zheng)個流量(liang)計模塊(kuai)集成到(dao)外部結構(gou)上(CBV,ChokeBridge.Version)。電(dian)子模(mo)塊可回收(shou)式流量(liang)計(ji)是一種将(jiang)所有(you)電子(zi)元件、通(tong)訊(xun)和控(kong)制系(xi)統(tong)集成到(dao)一個可回(hui)收的(de)模塊(kuai)内,所有的(de)元件及相(xiang)應的接頭都(dou)有充分(fen)冗餘(yu)設計(ji)的水(shui)下流量(liang)計。在工(gong)作時(shi),電子模塊(kuai)可以(yi)通過ROV快速(su)接入整(zheng)個(ge)流量計,而不需要專(zhuan)門的送人(ren)工具(ju)，也不需要(yao)關斷(duan)流體或是(shi)停止(zhi)整個(ge)采油過程(cheng)，從而避免(mian)了因(yin)爲回(hui)收更換模(mo)塊時造(zao)成(cheng)額外(wai)的花(hua)費(fei)。
　　整體模(mo)塊式流量(liang)計CBV是(shi)一.種(zhong)将所有模(mo)塊集(ji)成到一-起,然後(hou)整(zheng)體安裝(zhuang)、整體回(hui)收的流(liu)量計(ji)4。該類型的(de)水下流量(liang)計保留了(le)同SRC類(lei)型相(xiang)同的(de)電(dian)子元件(jian)的冗餘設計,但(dan)将電(dian)子模(mo)塊固(gu)定安裝在整個(ge)流量計裝(zhuang)置.上(shang),回收(shou)時通(tong)過回(hui)收整個(ge)流(liu)量計來實(shi)現。此(ci)類型(xing)的多相流量計(ji)一-般直接安裝(zhuang)至管(guan)道(dao)或(huo)計量模塊(kuai)上(shang),其安裝(zhuang)和回收皆是通(tong)過管(guan)道(dao)或計量(liang)模塊一并(bing)進行(hang)。
2水下(xia)流量計的(de)安裝與(yu)回(hui)收技術
2.1水下流(liu)量計(ji)的安裝位置
　　水(shui)下流(liu)量計是水(shui)下流量(liang)計量的(de)核心(xin)部件(jian),其安(an)裝位置(zhi)取(qu)決于具體(ti)的應(ying)用方(fang)式和(he)水下(xia)生産(chan)設施(shi)的整(zheng)體布(bu)局。水下流量計的安裝位(wei)置大(da)緻可以(yi)分(fen)爲采(cai)油樹、管(guan)彙和跨(kua)接管(guan)3種,如(ru)圖1所(suo)示。
 
　　水(shui)下(xia)流(liu)量計(ji)的安裝位(wei)置與(yu)流量計的具體(ti)應用和(he)設(she)備尺寸有(you)關。采(cai)用單(dan)井計量方(fang)式的(de)流量(liang).計可(ke)以安(an)裝在采油(you)樹上(shang)、連接的跨接管(guan)上或鄰(lin)近(jin)的管彙.上進行連續(xu)測量。間斷(duan)測量(liang)可以(yi)在(zai)管彙，上(shang)通過選井(jing)計量來完成,此時由(you)于一(yi)台流(liu)量計需要測量不同(tong)介質性(xing)質(zhi)的多個油(you)井,因此流(liu)量計需要(yao)包含多個(ge)油(you)井的PVT數(shu)據。單(dan)井(jing)計量可(ke)以給出每口井(jing)的連續的(de)生産(chan)數據,有利(li)于油(you)田的生(sheng)産管理和優(you)化，同時提(ti)高了(le)整個計量(liang)系統的可靠性(xing),但所需要(yao)的流量計(ji)數量較多(duo),增加了油(you)田開(kai)發的(de)成本。選井(jing)計量方式(shi)成本較低,但無法獲(huo)得單井的(de)連續(xu)測量(liang)數(shu)據(ju)，且一(yi)旦流量(liang)計發生(sheng)故障(zhang),與之相連(lian)的所有(you)油(you)井的(de)計量都無法進(jin)行”。因此,具體采用哪種(zhong)計量方(fang)式需要根據油(you)田生(sheng)産的實際(ji)需要和單(dan)台流(liu)量計(ji)的成(cheng)本而(er)定。
　　對于(yu)選(xuan)擇水下流量(liang)計(ji)計量(liang)的油井,在水下(xia)生産設(she)施布局(ju)中應考(kao)慮(lü)水下(xia)流量(liang)計(ji)或(huo)電子(zi)回收模(mo)塊的安(an)裝和回收路徑(jing)以及對應(ying)的機械和(he)電(dian)氣接口(kou)。對于安裝在采(cai)油樹(shu)和跨接管(guan)上的(de)流(liu)量計而(er)言,流(liu)量計回收(shou)可能隻(zhi)會(hui)影響(xiang)局部(bu)生産,但是(shi)如果回收(shou)管彙(hui)單元,若(ruo)沒有旁(pang)通則可(ke)能(neng)需要關閉(bi)多口井,因(yin)此管彙安(an)裝的流量(liang)計一般需(xu)要考(kao)慮旁(pang)通設(she)計,保(bao)證在(zai)流量(liang)計關(guan)停和(he)啓動(dong)狀态(tai)下都能夠(gou)滿足最(zui)大産量的要(yao)求。
　　流(liu)量計(ji)上下(xia)遊流(liu)體的流型和(he)流(liu)向也(ye)是決定(ding)流(liu)量計安裝(zhuang)位(wei)置時所(suo)要考慮(lü)的(de)一一(yi)個因(yin)素,這(zhe)主要(yao)與流量計所采(cai)用的(de)計量技術(shu)有關,如有(you)的流(liu)量計(ji)需要考慮(lü)上下遊直管段(duan)以保(bao)證穩定的(de)流型,有的(de)流量(liang)計的計(ji)量性能(neng)受到流(liu)體流向(xiang)的影響,在設計(ji)流量計安(an)裝位(wei)置時應當有所(suo)考慮。此外,腐蝕(shi)和侵(qin)蝕(shi)作用、化(hua)學藥劑注(zhu)人點、管道規(gui)格(ge)、臨近(jin)節流點等(deng)都有(you)可能對流量計(ji)的計(ji)量(liang)性能産生影(ying)響,也是設(she)計中(zhong)需要(yao)考慮(lü)的因素(su)。
2.2基于采(cai)油樹的安裝與回收
　　一(yi)般(ban)而言(yan),安裝至采(cai)油樹的水下(xia)流(liu)量計(ji)都有其專(zhuan)用的(de)配套(tao)設施,通常(chang)與采油(you)樹(shu)的油(you)嘴組合在(zai)一起(qi),形成(cheng)采(cai)油(you)樹的(de)流量(liang)控(kong)制模塊(kuai)。另外(wai)，流(liu)量計可以連接到節流(liu)閥上,同(tong)水(shui)下節流閥(fa)一起(qi)安裝(zhuang)回收。基(ji)于核心(xin)計量部件(jian),可以(yi)設計相應的安裝接口,同水.下(xia)節流閥安裝在一-起(qi),轉(zhuan)接至采(cai)油樹對應安裝位置(zhi)，實(shi)現通過(guo)ROV進行(hang)水(shui)下的安裝及(ji)回收操作(zuo)(圖2)。
 
　　如圖2所(suo)示,将(jiang)流量(liang)計(ji)模塊通(tong)過法(fa)蘭連接的(de)方式(shi)固定(ding)安裝(zhuang)至節流閥整體(ti)裝配(pei)上(shang)形(xing)成流(liu)量控制模(mo)塊,通過節流閥(fa)連接(jie)器與(yu)采油(you)樹相(xiang)連。流(liu)量控制模(mo)塊上一般(ban)對應(ying)有ROV操作(zuo)手柄、操(cao)作接口(kou)等(deng),以滿(man)足水(shui)下操作的(de)要求。導向(xiang)筒和導向(xiang)柱(zhu)設(she)計用(yong)于流量(liang)計(ji)在安(an)裝過(guo)程(cheng)中實現(xian)與采油樹(shu)的準(zhun)确對(dui)接(jie)。在安裝(zhuang)時，通過吊(diao)耳将(jiang)流量計下放至(zhi)水下安(an)裝(zhuang)位置(zhi)附近(jin),通(tong)過ROV操作(zuo)手柄調(diao)整(zheng)流量(liang)計的(de)位(wei)置,使導(dao)向筒與(yu)導(dao)向柱(zhu)對接。安(an)裝工具(ju)具有緩沖(chong)裝置(zhi),可以保(bao).護(hu)流量(liang)控制模塊不受(shou)大的(de)沖(chong)擊,待流(liu)量控(kong)制(zhi)單(dan)元與(yu)采油(you)樹精準對(dui)接,即可(ke)操作ROV接口實現(xian)鎖緊。回(hui)收時設置兩端(duan)隔離(li)後(hou),通(tong)過ROV操(cao)作實(shi)現解鎖,如圖3所(suo)示。
 
　　采用這(zhe)種設計時,流量計廠(chang)商需(xu)要與(yu)采油樹(shu)廠商進(jin)行有效(xiao)的(de)技術(shu)溝通,進行(hang)聯合設計(ji),保證(zheng)流量(liang)計連(lian)接接(jie)口及(ji)空間位置相匹(pi)配。
2.3基于跨接管的安(an)裝與回收(shou)
　　當采油樹(shu)沒有(you)可以(yi)回收(shou)的油(you)嘴模塊(kuai),或(huo)是節(jie)流閥(fa)等相(xiang)應結(jie)構不(bu)允(yun)許(xu)相應(ying)布置(zhi)時,水下流(liu)量計可(ke)以(yi)安裝在采油(you)樹同管(guan)彙連接的(de)跨接(jie)管上(shang)。如圖4所示(shi),位于跨接(jie)管的(de)流量計可以在(zai)跨接管(guan)制(zhi)造和(he)初安(an)裝(zhuang)時(shi)采用(yong)法蘭(lan)進行(hang)連接,将流量計(ji)模塊(kuai)和跨(kua)接(jie)管一起下放安裝和回(hui)收。法蘭連(lian)接的(de)流量(liang)計接口可(ke)以簡(jian)化拆(chai)卸和(he)重裝(zhuang),也可以采(cai)用焊(han)接的方式(shi),将流量計直接(jie)焊接在跨接管上以(yi)減輕跨接(jie)管的(de)重量。但由(you)于跨(kua)接管(guan)的安(an)裝回收(shou)需要吊(diao)裝能(neng)力(li)較大的(de)支持船,并可能(neng)導緻其他一些(xie)問題,所以(yi)一般(ban)在跨接管上的(de)流量計出(chu)現問(wen)題,基本就會棄(qi)置而不(bu)進行維(wei)護。由于水(shui)下流(liu)量計(ji)電子模塊(kuai)出現故(gu)障.的概(gai)率比(bi)較大(da)，若采(cai)取這(zhe)種方式進(jin)行安裝回(hui)收,一般會(hui)設計電子(zi)模塊可回(hui)收的結構(gou),将流(liu)量計(ji)上容(rong)易發生失效的(de)複(fu)雜結構(gou)都集成在(zai)可回收模(mo)塊中,而固(gu)定安裝的(de)部分則應該(gai)盡量簡(jian)化,以(yi)提高(gao)整個(ge)裝置的(de)可(ke)靠性(xing)。
 
2.4基于(yu)管(guan)彙(hui)的安(an)裝與(yu)回(hui)收
　　采用(yong)管彙安(an)裝的方(fang)式需(xu)要(yao)針(zhen)對流(liu)量計(ji)模(mo)塊(kuai)設計(ji)對應(ying)的(de)模塊送(song)入工具、導(dao)向定位設(she)備、軟着陸(lu)工具(ju)、過載(zai)工具(ju)以及其(qi)他配套(tao)工具(ju)來滿(man)足流量計(ji)安裝和回(hui)收的(de)要(yao)求(qiu)。在流(liu)量計(ji)模塊(kuai)外部(bu)設計(ji)一(yi)個整體(ti)的配(pei)套安裝工(gong)具,并提供ROV操作的接(jie)口和(he)水下(xia)的連(lian)接器(qi)部分(fen),如圖(tu)5所示(shi)。送人(ren)工具可(ke)以(yi)通過(guo)ROV進行操(cao)作(zuo)和控(kong)制,一般(ban)部(bu)署在(zai)修井船(chuan)和鑽探(tan)設備(bei):.上(shang)，含(han)有軟(ruan)着陸系(xi)統和解(jie)鎖、鎖(suo)緊裝置,通過操(cao)作ROV接口,可(ke)以實現(xian)水(shui)下流(liu)量計底(di)部(bu)連接(jie)器與(yu)固(gu)定安裝(zhuang)在管(guan)彙.上的連(lian)接接口(kou)的鎖緊和解鎖。當流量(liang)計解鎖出現故(gu)障時(shi),可(ke)以通過(guo)過載工具(ju)進行緊急解(jie)鎖(suo),以保(bao)證流量計(ji)解鎖(suo)裝置卡死的情(qing)況下,能夠(gou)實現緊急(ji)回收。
 
　　同時(shi)在管(guan)彙，上(shang)設計(ji)對應(ying)的水下安(an)裝所需連(lian)接結構、導(dao)向及(ji)指示(shi)設計、模(mo)塊(kuai)布置(zhi)等，如(ru)圖6、圖(tu)7、圖8所(suo)示,通(tong)過(guo)專(zhuan)門的(de)工具實現流量(liang)計模(mo)塊的(de)獨立(li)整體(ti)安(an)裝(zhuang)和回(hui)收。其(qi)中,連(lian)接結構與(yu)流量(liang)計下(xia)部的連(lian)接器相(xiang)連,導(dao)向結構用(yong)于流(liu)量計下放(fang)安裝(zhuang)過程中的(de)導向與(yu)定(ding)位,通過指示設計可(ke)以确(que)認流量計(ji)定位是(shi)否(fou)正确(que),以及解鎖(suo)和鎖緊操(cao)作(zuo)是否完(wan)成。
 
3結(jie)束語(yu)
　　水下流量計是(shi)水下(xia)生産系(xi)統的重(zhong)要組(zu)成部分，對(dui)于流(liu)量的監控(kong)和流動保障具(ju)有重要(yao)意(yi)義。在(zai)國外公(gong)司技術(shu)壟斷的局(ju)面下(xia),通過(guo)技術創新(xin),掌握(wo)水下(xia)流量計的(de)設(she)計核心(xin)技術對(dui)我(wo)國水下裝(zhuang)備的(de)國産(chan)化進程具(ju)有重要推動作(zuo)用。水(shui)下流量計的安(an)裝與(yu)回(hui)收技術(shu)是水下(xia)流(liu)量計設計過程中的(de)關鍵技術(shu),是水(shui)下流量計國産(chan)化必須攻(gong)克的(de)技術難題(ti)。根據(ju)水下(xia)流(liu)量(liang)計的(de)回收(shou)方式,可以(yi)将可回收(shou)式的(de)水下(xia)流(liu)量計分(fen)爲整(zheng)體(ti)回收式(shi)和電(dian)子艙回收(shou)式2種,其具(ju)體的安裝和回收設(she)計與(yu)流(liu)量(liang)計的(de)實際應用位置(zhi)有關(guan),對(dui)于(yu)安裝在水(shui)下采油樹(shu)、跨接管和(he)管彙(hui)位置的流量計(ji),其安裝和(he)回收(shou)設計各(ge)不(bu)相同(tong)。因此,在(zai)進(jin)行水(shui)下流(liu)量計(ji)設計(ji)時,宜采用(yong)模塊化設計的(de)理念(nian),将流(liu)量計(ji)核心(xin)計量(liang)部件(jian)和安(an)裝回收模(mo)塊獨(du)立開來,這樣才(cai)能保證在(zai)不同(tong)的位(wei)置進(jin)行安(an)裝和回收(shou),流量(liang)計的(de)核心計量(liang)部件不(bu)發(fa)生變(bian)化,提(ti)高水下流(liu)量計(ji)對不(bu)同應(ying)用場景(jing)的(de)适應(ying)性。

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