摘要：水下流(liú)量(liàng)計 的安裝和(hé)回收技(jì)術是水(shuǐ)下流(liú)量計設計的關鍵(jiàn)技術之(zhī)一。對(duì)于國内而(ér)言(yán),水下(xià)流(liú)量計(jì)的研究剛(gāng)剛起(qǐ)步,水下流量計的安(ān)裝(zhuāng)回收技(jì)術仍(réng)然是(shì)一個空白,研究水下(xià)流量(liàng)計(jì)安裝與(yǔ)回收(shōu)技術(shù)是實(shí)現水下流量計國産化的(de)必經(jīng)之路。介紹(shào)了當(dāng)下水(shuǐ)下(xià)流量計(jì)安裝與回(huí)收技(jì)術的研(yán)究(jiū)現狀(zhuàng)和方(fāng)法,以(yǐ)及不(bú)同安裝位置(水(shuǐ)下采油樹(shù)、管彙(huì)、跨接管)水下流(liú)量計安裝與回(huí)收的(de)通用技術手段(duàn)。
　　水下流量(liàng)計的安(ān)裝回收(shōu)技術是水下流(liú)量計設(shè)計(jì)過程(chéng)中必須面(miàn)對的(de)難題。盡管水下(xià)流量計設(shè)計(jì)的初衷(zhōng)是(shì)在設計(jì)壽命周(zhōu)期内實(shí)現免維修,但從(cóng)國内外(wài)實(shí)際應(yīng)用的情況來(lái)看(kàn),要實現完(wán)全免維修是(shì)很難的(de)。首先是水下環(huán)境(jìng)的(de)複(fú)雜性,流(liú)量計安裝到水(shuǐ)下後需要克服(fú)海水靜壓、介質内壓(yā)以及高溫(wēn)帶來的機械強(qiáng)度和(hé)密(mì)封性能(néng)上的考驗,還要抵抗(kàng)海水和介質腐(fǔ)蝕以及不可預見的突發(fā)情況(如地震、海嘯等)。其次(cì)是流(liú)量計本身的複(fú)雜性(xìng)。多相流的(de)測量異常複雜(zá)，其技術難(nán)度之(zhī)高至今仍是世界範圍内科學(xué)界的(de)難題(tí)。要實(shí)現多相流的測(cè)量,需要一-套實時的數據(jù)采集(jí)系統來(lái)采集原(yuán)始數據,然(rán)後将采集到的(de)數據(jù)傳送(sòng)至流量計(jì)算機(jī)，由流(liú)量計(jì)算機(jī)對數(shù)據進(jìn)行處理,轉(zhuǎn)換成(chéng)可用(yòng)的生産數(shù)據，然後再(zài)将這些可用的數據(jù)上傳至(zhì)地(dì)面控(kòng)制中(zhōng)心。整個過(guò)程(chéng)還需要一套完整的機械系(xì)統和通訊(xùn)控制系統來支撐。任(rèn)何一(yī)個環(huán)節出(chū)現問(wèn)題(tí)都會導(dǎo)緻流量計(jì)無法(fǎ)正常工(gōng)作(zuò)。而流(liú)量計安裝在幾(jǐ)百甚(shèn)至幾千米(mǐ)的深水(shuǐ)中,很難(nán)進行人工幹預。因此(cǐ),除(chú)了(le)通過設計手段提高(gāo)水下流量(liàng)計的(de)可靠(kào)性之外,水(shuǐ)下流量計的回收以及回(huí)收以(yǐ)後的(de)二(èr)次安裝(zhuāng)是水(shuǐ)下流量計設計的一(yī)個重(zhòng)要環節和關鍵(jiàn)技術。
1可(kě)可(kě)收式水下流(liú)量(liàng)計的(de)研究現狀
　　早在1995年(nián),國(guó)外就有水(shuǐ)下流量計在水下管彙安裝應用的報道,該流(liú)量計安裝在一(yī)個獨立的回收(shōu)模塊中，可(kě)在(zài)不中斷生産的條(tiáo)件下實(shí)現回收(shōu)"。1996年framo可(kě)回收式水下流量計在澳(ào)大利亞eastspar項目實現了應用,該流(liú)量計爲一(yī)個桶(tǒng)裝結構,可實現(xiàn)整(zhěng)體回(huí)收。到目(mù)前爲(wèi)止,國際上(shàng)形成了以(yǐ)斯倫貝謝、艾(ài)默生、fmc爲主的水下流量(liàng)計(jì)供應格局,這(zhè)3家公司占據了整個(gè)多相流量(liàng)計90%以(yǐ)上的市場份額(é)"。
　　目前國際(jì)上主(zhǔ)要的回收方式(shì)有2種,一種(zhǒng)是電子艙(cāng)回收(shōu),即單獨回收電(diàn)子艙模塊(src,subseare-trievablecanister);另--種(zhǒng)是(shì)整(zhěng)體(tǐ)回收式(shì),即将整個(gè)流量(liàng)計模(mó)塊集成到(dào)外部結(jié)構(gòu)上(cbv,chokebridge.version)。電(diàn)子模(mó)塊可回收式流量計是一(yī)種将所有電子(zǐ)元件(jiàn)、通訊(xùn)和控(kòng)制系(xì)統(tǒng)集(jí)成到(dào)一個可(kě)回收的模塊内(nèi),所有的(de)元件(jiàn)及相應(yīng)的接頭(tóu)都有充分(fèn)冗餘(yú)設(shè)計的水下流(liú)量計(jì)。在工作時,電子模塊(kuài)可以(yǐ)通(tōng)過rov快速(sù)接入整個流量(liàng)計,而(ér)不(bú)需要專(zhuān)門的送人工具，也不(bú)需(xū)要關斷(duàn)流體或是停止(zhǐ)整個采(cǎi)油(yóu)過程(chéng)，從而避(bì)免了因(yīn)爲回(huí)收更換模塊時(shí)造成額外的花(huā)費(fèi)。
　　整體(tǐ)模(mó)塊式流量(liàng)計cbv是(shì)一.種(zhǒng)将所有模(mó)塊集(jí)成到一-起,然後(hòu)整體安裝(zhuāng)、整體回收的流量計(jì)4。該類(lèi)型的(de)水下流量(liàng)計保(bǎo)留了同src類型相(xiàng)同的電子(zǐ)元件(jiàn)的冗(rǒng)餘設計,但(dàn)将電子模塊固(gù)定安(ān)裝(zhuāng)在(zài)整個流量計裝置.上(shàng),回收時通過回(huí)收整個流(liú)量計來實(shí)現。此類型(xíng)的多相(xiàng)流量計(jì)一-般(bān)直接安裝(zhuāng)至管道或(huò)計量(liàng)模塊(kuài)上,其安(ān)裝(zhuāng)和回收皆(jiē)是通(tōng)過管道或計量模塊一并進行(háng)。
2水下流量計的(de)安裝與回(huí)收技術
2.1水(shuǐ)下流量計(jì)的安裝(zhuāng)位置
　　水(shuǐ)下流(liú)量計是水下(xià)流量計(jì)量的(de)核心(xīn)部件,其安(ān)裝位(wèi)置取(qǔ)決于具體的(de)應(yīng)用方(fāng)式和水下生産(chǎn)設施(shī)的整(zhěng)體布(bù)局。水下(xià)流量(liàng)計(jì)的安(ān)裝位置大(dà)緻可(kě)以分爲采油樹(shù)、管彙和跨(kuà)接管3種,如圖1所示。
 
　　水下流量計(jì)的安裝位置與(yǔ)流量計的具體(tǐ)應用和設(shè)備尺(chǐ)寸(cùn)有(yǒu)關。采(cǎi)用單(dān)井計量方(fāng)式的(de)流量.計可(kě)以安(ān)裝在采油樹上(shàng)、連接的跨接管上(shàng)或(huò)鄰近的管(guǎn)彙.上進行連續測量(liàng)。間斷測量(liàng)可以在管彙，上(shàng)通過選井(jǐng)計量來完成,此時由(yóu)于一台流(liú)量計需要測量(liàng)不同(tóng)介質(zhì)性(xìng)質(zhì)的多(duō)個油(yóu)井(jǐng),因此流(liú)量(liàng)計需要(yào)包含(hán)多個油井的pvt數(shù)據。單井計量可以給出(chū)每口井(jǐng)的連續的(de)生産(chǎn)數(shù)據(jù),有利于油(yóu)田的(de)生産管理和優化(huà)，同時提(tí)高了整(zhěng)個(gè)計量系統的可靠性(xìng),但(dàn)所需(xū)要的流(liú)量計(jì)數量(liàng)較多(duō),增加了油田開發的(de)成本。選井計量(liàng)方式成本(běn)較低,但無法獲(huò)得單井的連續(xù)測量數(shù)據(jù)，且一(yī)旦流量計發生(shēng)故障(zhàng),與之(zhī)相連的所有油井的(de)計量都無法進(jìn)行”。因此,具體采用哪(nǎ)種(zhǒng)計量方(fāng)式需(xū)要根(gēn)據油(yóu)田(tián)生産的實際(jì)需要和單(dān)台流(liú)量計的(de)成(chéng)本而(ér)定。
　　對于選擇水下流(liú)量計計量的油井,在(zài)水下(xià)生産設施布局(jú)中應考慮水下(xià)流量(liàng)計或電子(zǐ)回收(shōu)模塊(kuài)的安(ān)裝和(hé)回收路徑(jìng)以及(jí)對應的(de)機械和(hé)電氣接口。對于安裝在采(cǎi)油樹和跨接管(guǎn)上(shàng)的流量(liàng)計而(ér)言,流量(liàng)計回收(shōu)可能隻會影響(xiǎng)局部生産,但是(shì)如果回(huí)收管彙單(dān)元(yuán),若沒有旁(páng)通則可(kě)能需要(yào)關閉(bì)多(duō)口井,因(yīn)此管彙安裝的流量計一般需(xū)要考(kǎo)慮旁通設(shè)計,保證在流量(liàng)計關停和(hé)啓動(dòng)狀态(tài)下都(dōu)能夠(gòu)滿足最大産量的(de)要求。
　　流量計(jì)上下遊流體的(de)流型(xíng)和流向也(yě)是決定(dìng)流量計安裝(zhuāng)位置時所(suǒ)要考(kǎo)慮(lǜ)的一一個因素,這主要(yào)與流(liú)量計所采用的(de)計量技術有關(guān),如有(yǒu)的流(liú)量計需要考慮(lǜ)上下遊直管段(duàn)以保證穩定的(de)流型,有的流量(liàng)計的(de)計量(liàng)性能(néng)受到流體(tǐ)流向的影響,在設計(jì)流量計(jì)安裝位置時應(yīng)當有所(suǒ)考慮。此外,腐蝕(shí)和(hé)侵(qīn)蝕(shí)作用、化(huà)學藥(yào)劑注人點(diǎn)、管道(dào)規格、臨近(jìn)節流點等都有可能對(duì)流量計(jì)的計量(liàng)性(xìng)能産(chǎn)生影(yǐng)響,也是設計中需要(yào)考慮(lǜ)的因(yīn)素。
2.2基于采(cǎi)油樹的安裝與(yǔ)回收
　　一般(bān)而言(yán),安裝至采油樹(shù)的水(shuǐ)下流量計都有其專用的(de)配套(tào)設施,通常(cháng)與(yǔ)采油(yóu)樹(shù)的油(yóu)嘴組合在一起,形成采(cǎi)油(yóu)樹的流量控(kòng)制(zhì)模塊(kuài)。另外(wài)，流量(liàng)計可(kě)以連(lián)接(jiē)到節流(liú)閥上,同水(shuǐ)下節(jiē)流閥一起安裝(zhuāng)回收。基(jī)于核心計量(liàng)部件,可以(yǐ)設計相應的安(ān)裝接(jiē)口,同(tóng)水.下節流閥安裝在(zài)一-起,轉接至采(cǎi)油樹對(duì)應安裝(zhuāng)位置(zhì)，實現通過(guò)rov進行水下的安(ān)裝及回(huí)收操作(zuò)(圖2)。
 
　　如圖(tú)2所示,将(jiāng)流量計模(mó)塊通(tōng)過法蘭連(lián)接的(de)方式(shì)固定安裝(zhuāng)至節流(liú)閥(fá)整體裝配上(shàng)形成流量控(kòng)制模塊,通(tōng)過節流(liú)閥連接(jiē)器與(yǔ)采油樹相連。流量(liàng)控制模(mó)塊上一般(bān)對應(yīng)有rov操(cāo)作手柄、操(cāo)作接口等,以滿足水下操作(zuò)的(de)要求。導向筒和導向(xiàng)柱設計用(yòng)于流(liú)量計在安裝過(guò)程中實現(xiàn)與采(cǎi)油樹的準确對(duì)接。在安裝(zhuāng)時，通過(guò)吊耳将流量(liàng)計下放至(zhì)水下安裝位置(zhì)附近,通過(guò)rov操作(zuò)手柄調整流量(liàng)計的(de)位置(zhì),使導(dǎo)向筒(tǒng)與導向柱對接(jiē)。安(ān)裝工具(jù)具有緩(huǎn)沖裝置(zhì),可以(yǐ)保.護(hù)流量(liàng)控制模塊(kuài)不受大的(de)沖擊,待流量(liàng)控制單元與(yǔ)采油樹精準對(duì)接,即可操作rov接(jiē)口實(shí)現鎖緊。回收時設(shè)置兩端隔離後,通過rov操(cāo)作實(shí)現解(jiě)鎖,如(rú)圖3所示。
 
　　采用這種設計時,流量(liàng)計廠商需要與(yǔ)采油樹廠(chǎng)商進(jìn)行有(yǒu)效的技術溝通,進行(háng)聯合(hé)設計(jì),保證流量(liàng)計連(lián)接接口及空間(jiān)位置相匹(pǐ)配。
2.3基于跨接管的安(ān)裝與回收(shōu)
　　當采油樹沒有(yǒu)可以回收(shōu)的油(yóu)嘴模(mó)塊,或(huò)是節(jiē)流閥等相(xiàng)應結(jié)構不(bú)允(yǔn)許相應布置(zhì)時(shí),水下流(liú)量計可以(yǐ)安裝(zhuāng)在(zài)采(cǎi)油樹同管(guǎn)彙連接的跨接(jiē)管上(shàng)。如圖4所示(shì),位于跨(kuà)接管的(de)流量(liàng)計可以在跨接管制(zhì)造和(hé)初安(ān)裝時采用(yòng)法蘭進(jìn)行(háng)連接(jiē),将流(liú)量(liàng)計模塊和跨接管一起(qǐ)下放安裝和回(huí)收。法蘭連接(jiē)的(de)流量(liàng)計接口可(kě)以簡化拆卸和(hé)重裝(zhuāng),也(yě)可(kě)以采(cǎi)用焊接的方式(shì),将流(liú)量(liàng)計直接(jiē)焊接在跨接管(guǎn)上以(yǐ)減輕跨接(jiē)管的(de)重量。但由于(yú)跨(kuà)接管的安(ān)裝回收需要吊(diào)裝能力(lì)較大的(de)支持船,并可能(néng)導緻(zhì)其他一些(xiē)問題(tí),所以(yǐ)一般(bān)在跨接管上的(de)流量計出(chū)現問(wèn)題,基(jī)本就會棄(qì)置而不進(jìn)行維(wéi)護(hù)。由于水下流(liú)量計電子(zǐ)模(mó)塊出現故障.的概(gài)率比較(jiào)大，若采取這種(zhǒng)方式進(jìn)行安(ān)裝回收,一(yī)般會(huì)設計電(diàn)子(zǐ)模塊可回收的結構,将流量計(jì)上容(róng)易(yì)發生失效的(de)複雜(zá)結構(gòu)都集成在(zài)可(kě)回收模塊中,而固(gù)定安裝的(de)部分則應(yīng)該盡量簡化(huà),以提高(gāo)整個(gè)裝置的可(kě)靠性。
 
2.4基于管彙(huì)的安(ān)裝與回收
　　采用管彙安(ān)裝的方式需(xū)要(yào)針對流(liú)量計模塊設(shè)計(jì)對應的模塊送入工具(jù)、導(dǎo)向定位設(shè)備(bèi)、軟着陸工(gōng)具、過載(zǎi)工具(jù)以及(jí)其他(tā)配套(tào)工具來滿足流量計安(ān)裝和回(huí)收的要求(qiú)。在流量計模塊(kuài)外部(bù)設計一個(gè)整體(tǐ)的配套安裝工(gōng)具,并(bìng)提(tí)供(gòng)rov操作的接(jiē)口和(hé)水下(xià)的(de)連接(jiē)器部分(fèn),如圖5所示。送人(rén)工具可以(yǐ)通過(guò)rov進行(háng)操(cāo)作和控(kòng)制,一般部署在(zài)修井船和鑽探(tàn)設備(bèi):.上，含有軟(ruǎn)着陸系(xì)統和解(jiě)鎖、鎖緊(jǐn)裝(zhuāng)置,通過操(cāo)作rov接口,可以實現水(shuǐ)下流(liú)量計底部連(lián)接(jiē)器與固定(dìng)安裝在管彙.上的連(lián)接接(jiē)口的(de)鎖緊(jǐn)和(hé)解鎖。當流量(liàng)計解鎖出現(xiàn)故障時(shí),可以通過(guò)過載(zǎi)工具進行(háng)緊急解鎖,以保證流量計解鎖(suǒ)裝置卡死的情(qíng)況下(xià),能夠(gòu)實現緊急回收。
 
　　同時(shí)在管彙(huì)，上設計(jì)對應的水下安(ān)裝所需(xū)連接結構、導向及(jí)指示(shì)設計(jì)、模(mó)塊布置等，如(rú)圖6、圖7、圖8所(suǒ)示,通過專(zhuān)門的(de)工具(jù)實現流量(liàng)計模塊(kuài)的獨立整體安(ān)裝(zhuāng)和回(huí)收。其中,連(lián)接結(jié)構與流量計下(xià)部的連接器相(xiàng)連,導向結(jié)構用(yòng)于流量計下放(fàng)安裝過程(chéng)中的(de)導向(xiàng)與定(dìng)位,通(tōng)過指(zhǐ)示設計可(kě)以确認(rèn)流量計定位是(shì)否正确(què),以及解(jiě)鎖和鎖(suǒ)緊操作是否完(wán)成。
 
3結束語
　　水下(xià)流量(liàng)計(jì)是(shì)水下生産系(xì)統(tǒng)的重(zhòng)要組成部(bù)分，對(duì)于流(liú)量的(de)監控和流動保障具(jù)有重要意(yì)義。在國外(wài)公(gōng)司技術(shù)壟斷的(de)局面下(xià),通過技術創新(xīn),掌握水下(xià)流(liú)量(liàng)計的設(shè)計核心(xīn)技術對(duì)我國水下裝(zhuāng)備(bèi)的國産(chǎn)化進程具(jù)有重(zhòng)要推動作用。水(shuǐ)下流量(liàng)計的安裝與回(huí)收技術(shù)是水(shuǐ)下(xià)流(liú)量計設計(jì)過程中的(de)關鍵技術,是(shì)水(shuǐ)下流量計國産(chǎn)化必須(xū)攻(gōng)克的(de)技術難題。根據(jù)水下(xià)流量計的回收(shōu)方式,可以(yǐ)将可回收(shōu)式的水下流(liú)量(liàng)計分(fèn)爲整(zhěng)體回(huí)收式和電(diàn)子艙回收(shōu)式2種,其(qí)具(jù)體的安裝和回收設計與流量(liàng)計的(de)實際應(yīng)用位置(zhì)有關,對于安裝(zhuāng)在水(shuǐ)下(xià)采油樹(shù)、跨接管(guǎn)和管彙(huì)位置(zhì)的流(liú)量計(jì),其安(ān)裝和回收(shōu)設計(jì)各不相同(tóng)。因此,在進行水(shuǐ)下流量計設計(jì)時,宜采用(yòng)模塊(kuài)化設(shè)計的理念(niàn),将流量(liàng)計核心計量部(bù)件(jiàn)和安裝回(huí)收模(mó)塊獨(dú)立開(kāi)來,這樣才(cái)能保(bǎo)證在(zài)不同的位置進行安(ān)裝和回收(shōu),流(liú)量(liàng)計的(de)核心(xīn)計量部件不(bú)發生變(biàn)化,提高水下流(liú)量計(jì)對不(bú)同應(yīng)用場景的适(shì)應(yīng)性。

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