水下生产控制系统结构的设计与研究
船体运动在水下设备管道应力分析中的影响与研究
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船体运动在水下设备管道应力分析中的影响 与研究
孟宪武,张飞
(海洋石油工程股份有限公司, 天津 300451)
[摘 要] 对水下设备管道在运输工况下所受荷载进行了研究与分析。依据DNV-RU-SHIP计算水下设备在船体受到波浪载荷而引 起的加速度,并分析了横向、纵向及垂向加速度对管道的影响,最后利用AutoPIPE软件对管道进行应力分析计算。本文对水 下设备管道应力分析中的运输工况进行了详细研究,并提供了理论依据,此分析与计算方法可为以后工程项目的管道设计提 供参考。 [关键词] 水下设备;船体运动;横摇;纵摇;升沉;管道应力分析
包络横向加速度ay-env,单位m/s2,计算公式:
3 水下设备建模 在船体运动计算中,选取的计算点尤为重
要,它直接影响到横向、纵向和垂向包络加速度 的取值。通常将水下设备的重心作为计算点,包 络加速度计算公式中的x、y和z,即设备重心在船 体坐标系中的横、纵和垂向的距离。
为了能够精确地测量出设备的重量和重 心位置,通常需要借助于计算机软件。目前 SOLIDWORKS软件在工程3D建模领域应用较为 广泛,该软件能对水下设备的结构基础、保护框 架、管道系统及控制单元进行真实完美的模拟。
图1 船体坐标系
船体的运动是相对于船体的重心(COG)定
作者简介:孟宪武(1985—),男,2009年毕业于大庆石油学 院(现东北石油大学)油气储运工程专业,工程师。现从事海洋 石油工程水下生产系统的设计与研究工作。
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义的,纵荡(surge)沿着船长方向,即x轴正向或 负向;橫荡(sway)沿着船宽方向,即y轴正向或 负向;升沉(heave)沿着垂直方向,即z轴正向或 负向;橫摇(roll)为围绕穿过重心的纵轴转动轴 作顺时针或逆时针的旋转;纵摇(pitch)为围绕穿 过重心的横轴转动轴作顺时针或逆时针的旋转;艏
16264036_水下生产设备测试技术研究
收稿日期 修回日期 !!
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!!作者简介刘培林!#+.'( 男 #" "教授级高级工程师"主要从事海洋石油工程管理及设计工作$
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海洋工程装备与技术
第'卷
@! 项 目 案 例
#k#!项目概述
南海某油气开发项目水深为 水 #&"#'"K" 下 采油树生产流体通过跨接管汇集到水下中心生产 管汇"然后利用一条$英寸!#英寸 海 #!k'%IK# 管 回接下游油气处理平台%水下采油树 B<Z 通过电 飞缆&液飞缆与 BY(Y 相连"再利用脐带缆回接下 游支持平台"通过平台上的 @SY*Z<B和 实 )SY" 现对水下生产系统的自动控制$该项目的水下生 产流程如图#所示$
飞缆 液 !)AQ#* 飞缆 水 !@AQ#* 下控制模块!B<Z# 等$平台和水下控制设备之间的电力*通信信号传 输和液压控制通过脐带缆连接来实现 $ '#) 但水下生 产 系 统 也 存 在 投 资 大 *维 护 困 难 *可 靠 性 要 求 高 等 限制 因 素 $ 在 出 厂 *运 输 *安 装 等 过 程 中 对 水 下 生 产设备进行测试"可确保安装后水下生产系统的可 靠性满足稳定生产的要求$
试*整体测试及预调试投产等相关内容"可为后续类似项目开发提供借鉴$
水下机器人的设计与控制系统
水下机器人的设计与控制系统水下机器人是一种能够在水下环境中执行各种任务的机器人系统,其设计与控制系统对于保证机器人的运行稳定性、任务执行能力以及操作人员的安全至关重要。
在本文中,将会介绍水下机器人设计与控制系统的基本原理、关键技术和挑战,并探讨其应用和发展前景。
水下机器人的设计与控制系统主要包括机械结构设计、传感器系统、控制算法和通信系统等方面。
首先,机械结构设计是水下机器人的基础,需要考虑水下环境的压力、流体力学特性以及机器人的稳定性和灵活性。
通常,水下机器人采用球形或者鱼雷形状的外壳,可以减小水流对其产生的阻力,提高机器人的机动能力。
此外,机械臂的设计也是关键因素,可以完成各种操作任务,如采样、维修和搬运等。
其次,传感器系统是水下机器人的"感知器官",能够获取周围环境信息以及机器人自身状态。
在水下环境中,由于水的压力和水流的干扰,传感器的选型和安装位置需要特别考虑。
常见的传感器包括声纳、摄像头、水质传感器、陀螺仪和加速度计等。
声纳传感器可以用于定位、避障和目标识别,摄像头则可以实现图像采集和目标跟踪等功能。
水质传感器可以监测水体的溶解氧、温度、盐度等参数,用于环境监测和资源调查。
而陀螺仪和加速度计则可以提供机器人的姿态和运动信息,用于控制算法的运算和决策。
控制算法是水下机器人设计与控制系统的核心,直接影响机器人的运动能力和任务执行效果。
在水下环境中,由于水的多样性和复杂性,控制算法需要具备一定的自主适应性和智能化。
常见的控制算法包括PID控制器、模糊控制算法、遗传算法和神经网络等。
PID控制器可以通过调节机器人的姿态和运动来实现控制目标,模糊控制算法则可以应对环境变化和不确定性。
遗传算法和神经网络则可以实现机器人的智能决策和路径规划。
除了以上几个方面,水下机器人的设计与控制系统还需要考虑通信系统的设计。
在水下环境中,由于水的吸收和散射,无线通信的可靠性和传输速率较低。
因此,水下机器人通常采用声波通信或者通过光缆进行通信。
可实现在线检修的水下造粒系统的设计与研究
可 实现在 线检修 的水下造粒 系统 的设计 与研 究
徐 天 艺
( 合 肥会 通 中科 材料 有 限公 司 , 安徽 合肥
摘
2 3 0 0 8 8 )
De s i g n a n d Re s e a r c h o f U nd e r wa t e r Pe l l e t i z i n g S y s t e m wi t h O n l i ne M a i n t e n a nc e
XU  ̄a n - y i
要: 水 下 造粒 系统 是 一 种机 、 电、 液一 体 化 设 备 , 广 泛 应 用 于 聚 合 物 造粒 中 , 特别适用于大产能的生产线。 普通 的水 下造 粒 系统 在 故
障检修与排除时需停机才能完成 。 通 过 对 水 循 环 系统 的改 进 设 计 可 以实 现 在 线 检 修 , 大 大 提 高 了工 作 效 率 。在线 检 修 过 程 大 大 缩 短 了
故障诊断与排除时 间, 减少 了 浪 费 , 大大提高了设备的利用效率 , 节 约 了成 本 。 关键词 : 水下造粒系统 ; 在线检修 ; 水 循 环 系统 ; 造粒 ; 故 障诊 断
中图分类号 : T Q 3 2 0 . 5 + 2
文献标识码 : A
文章编号 : 1 0 0 8 一 O 8 l 3 ( 2 O 1 4 ) 0 2 — 0 0 1 7 一 O 3
பைடு நூலகம்
0 引 言
液 压 气 动 元 件 和 系 统 是 现 代 机 械 的重 要 组 成 部 分 。 它 主 要 完 成 力 和 运 动 的产 生 与 转 换 和 能 量 的 传 递、 分 配 和 效 率 等性 能 指 标 , 是 机 电 产 品 向高 速 化 、 自 动化 、 高效率 、 高精 度 、 高可靠性 、 轻量化 、 多 样 化方 向
水下生产系统后保护方案研究
而对于水下生产系统中所包括的各类结构、管缆设施的 后保护而言,其保护方案主要取决于其外形结构,按照其外 形结构划分,主要可以分为以下 3 类 :
(1)各类立式、卧式的模块类结构,包括采油树、水下
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中国新技术新产品 2019 NO.4(上)
工程技术
水下生产系统后保护方案研究
崔 宁 谢锏辉 张西伟 郑申奎 马庆林 薛大智 (海洋石油工程股份有限公司安装事业部深水工程技术研究院,广东 深圳 518054)
摘 要 :随着渔业捕捞技术的发展,越来越多的较深水油气田的水下设施正在受到渔业活动的威胁。随着中国海
对于模块类结构物保护,多采用钢结构保护罩的保护形 式(图 4)。根据被保护物的外形特征,保护罩的外形尺寸可 能存在不同,但整体结构类似,均为梯形体。边、梁结构以 钢管、工字钢为主,顶面、斜面为钢质格栅板,以减轻整体 重量。为保证良好的防渔业活动和抗落锚损伤,钢结构保护 罩应至少具备以下 2 个基本性能 :
工程技术
2019 NO.4(上) 中国新技术新产品
管汇、脐带缆终端、电缆终端等。 (2)海底管缆,主要包括海底管道及连接各模块的脐带
缆、电缆、电液飞线等。 (3)特殊结构,主要指各类水平或垂直跨接管。 后保护方案将按照各设施不同的外形结构进行针对性
地考虑和设计。
2 模块类结构物的保护
首先油气田水下生产系统通常远离航道,非航道海域 本身来往船只少,且船舶在深水区域抛锚的概率又极小,因 此模块类的结构物,如采油树、管汇、终端等,其主要威胁 来自拖网捕捞等渔业活动。常见的损伤形式包括结构整体倾 覆、阀门等零部件破坏导致的功能失效等。
浅水水下机器人设计与控制技术工程研究
浅水水下机器人设计与控制技术工程研究一、本文概述随着海洋资源的日益重要和海洋探索的深入发展,浅水水下机器人作为一种重要的海洋探测工具,其设计与控制技术的研究显得尤为关键。
本文旨在探讨浅水水下机器人的设计与控制技术,分析当前的研究现状,并展望未来的发展趋势。
文章首先介绍了浅水水下机器人的定义、分类和应用领域,然后重点阐述了其设计与控制技术的核心要素,包括机械结构设计、动力系统设计、控制系统设计以及导航与定位技术等。
文章还讨论了浅水水下机器人在实际应用中面临的挑战和解决方案,如环境适应性、能源效率、操作稳定性等问题。
文章对浅水水下机器人的未来发展进行了展望,提出了可能的研究方向和技术创新点,以期为推动浅水水下机器人的设计与控制技术的发展提供参考和借鉴。
二、浅水水下机器人设计浅水水下机器人的设计是一个复杂且多学科的挑战,它要求结合机械、电子、通信和控制工程等多个领域的知识。
在设计过程中,必须考虑到各种环境因素,如水深、水流、水质、水温、光照条件以及可能遇到的障碍物等。
结构设计:浅水水下机器人的结构设计必须确保其在水下的稳定性和耐用性。
通常,机器人会被设计成流线型以减少水流阻力,并使用耐腐蚀的材料以防止海水侵蚀。
还需要设计合适的密封结构,以确保机器人的防水性能。
动力系统:动力系统的选择对于浅水水下机器人的性能至关重要。
通常,浅水水下机器人会采用推进器或螺旋桨作为动力来源,以驱动机器人在水下移动。
还需考虑能源供应问题,如使用电池或燃料电池等。
感知与导航系统:为了实现对环境的感知和导航,浅水水下机器人通常会配备各种传感器,如摄像头、声纳、雷达等。
这些传感器可以帮助机器人感知周围环境,识别障碍物,并实现自主导航。
通信与控制系统:通信与控制系统是浅水水下机器人的核心。
通过无线通信技术,机器人可以与地面站进行数据传输和指令接收。
控制系统则负责解析指令,并控制机器人的运动和行为。
任务模块:根据具体的应用场景,浅水水下机器人还可以设计各种任务模块,如采样器、摄像机、探测器等。
水下清洁机器人运动控制系统设计研究
本文主要结合相关的研究背景设计了一种水下清洁机器人,作为一种水下设备的清洁维护的机器人,保障水下设备的正常运行。
文章首先在引言部分对本文的研究背景及意义进行阐述,然后重点提出了水下清洁机器人运动控制系统的总体设计方案,并对其运动模型进行设计和仿真。
1 引言海洋开发逐渐向特殊领域以及高深度领域转变,难度越来越大,人力开发已经完全不能够满足开发的需求,机器人开发已经成为了新趋势。
本文主要在此背景下分析和研究水下清洁机器人的运动控制系统的设计。
本文设计的水下清洁机器人主要是用于对水下的一些大型设备,例如海底搜救设备、勘测设备、取样设备等进行水下维护和修复等,能够在水下特殊环境中对海底设备进行维护和处理,能够较大程度上的促进海底开发技术的发展。
2 水下清洁机器人运动控制系统总体设计2.1 水下清洁机器人运动控制流程本文设计的水下清洁机器人的控制系统主要由主机、控制算法、控制电路、指令转换、机器人载体、采样设备等组成,具体的控制流程为:主机控制算法进行水下机器人的动力分配,并结合指令转换算法进行整理转换,结合控制电路开启操控箱,下达操作指令,机器人载体接到命令驱动机器人进行采样,采集样本之后将样本信息传递到主机处理系统当中,进行处理。
2.2 模拟运动控制平台结构设计水下机器人的运动控制平台主要包括六个部分:步进电机、云台、安装板、推进器、U型板以及轴承等。
其中云台主要实现的是2自由度的运动,包括水平和横向两个方向。
本文模拟的控制平台主要实现的是3自由度的运动控制,除了上述2自由度之外,还包括前后摇摆自由度。
由于多了一个自由度,因此需要对运动进行定位,该运动平台的定位主要由带套轴承和法兰轴组成固定左侧,由带套轴承和电机轴固定右侧,右侧的电机由法兰固定,由此就设计出了一个6自由度的模拟运动控制平台(边宇枢,高志慧,贠超,6自由度水下机器人动力学分析与运动控制:机械工程学报,2007)。
2.3 地面操控台结构设计地面操控台主要是对上述的模拟运动控制平台进行控制,地面操控台主要包括显示器、操纵杆、按钮以及指示灯等。
超深水防喷器组及其控制系统配置探讨
超深水防喷器组及其控制系统配置探讨曹式敬【摘要】Based on the extreme challenge of environment in ultra-deep waters,the requirements on the BOP stack and its control system are very high in order to ensure secure operation. In view of the current situation,an unified standard for ultra-deep water BOP stack is still unavailable in the oil industry and the research and development of BOP stack is also in its infancy in China. An enhanced configuration was put forward through analyzing functions of the subsea BOP and its control system. Different from the present technical standard and the configuration of HYSY981 ultra-deep water drilling unit, the capacity of shear ram is improved and the backup and special control system are compulsory items in this configuration, which improves the safety and reliability of ultra-deep water drilling operation significantly.%超深水海域海洋环境极其复杂,对保证钻井安全的防喷器组及其控制系统的要求非常高.针对目前超深水防喷器组及控制系统没有统一的配置规范与标准和我国该方面产品研发及配置尚处于起始阶段的现状,提出了一种比较合理的防喷器组及控制系统配置方案.分析该方案中防喷器组中各种防喷器的功能和作用及控制系统的控制方法和特点,发现该方案与现行技术标准及HYSY981超深水钻井装置的防喷器组及其控制系统的配置方案相比,提高了对剪切防喷器的要求,并将备用控制系统和特殊控制系统作为了必配项目,超深水钻井作业的安全性和可靠性明显增强.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2012(040)005【总页数】4页(P115-118)【关键词】超深水钻井;井控;防喷器;控制系统【作者】曹式敬【作者单位】中海油田服务股份有限公司钻井事业部,河北三河065201【正文语种】中文【中图分类】TE921+.5超深水海域钻井远离岸边、作业区海况非常复杂,抢险、逃生及救援极为困难。
海洋油气开发工程技术研究热点问题解析考核试卷
D.分离过程无需任何外部能源
7.以下哪种因素可能导致海洋油气开发中的井壁失稳?()
A.高温高压
B.低密度钻井液
C.高渗地层
D.水平井设计
8.下列哪项措施可以降低海洋油气开发过程中的环境污染风险?()
A.提高钻完井速度
B.减少平台设备数量
C.采用环保型钻井液
D.增加开采深度
9.以下哪种材料常用于海洋油气开发中的管道铺设?()
A.可以保护井壁稳定
B.可以防止油气藏污染
C.可以提高钻井速度
D.仅用于陆上油气开发
(以下为其他题型,本题未要求,故省略)
二、多选题(本题共20小题,每小题1.5分,共30分,在每小题给出的四个选项中,至少有一项是符合题目要求的)
1.海洋油气开发中,提高油气藏采收率的方法包括哪些?()
A.注水开发
B.气驱开发
13.以下哪些设备常用于海洋油气开发中的钻探作业?()
A.旋转导向系统
B.钻井平台
C.钻头
D.钻杆
14.海洋油气开发中,关于深海油气开发的挑战,正确的有哪些?()
A.高温高压
B.低温
C.远离陆地
D.技术复杂度高
15.以下哪些措施有助于减少海洋油气开发对环境的影响?()
A.使用环保型钻井液
B.严格执行废物处理规定
1.海洋油气开发中,提高油气藏采收率常用的方法有:注水开发、_____开发、热采技术和化学驱油等。
2.海洋油气开发中,海底油气生产系统通常由井口设备、油气分离装置、_____和海底管道等组成。
3.在海洋油气开发中,地震勘探技术对于油气藏的_____和评价至关重要。
4.为了保护海洋环境,海洋油气开发中应使用_____型钻井液。
无人潜水器的设计与控制系统实现
无人潜水器的设计与控制系统实现随着科技不断进步和发展,无人潜水器逐渐成为了现代海洋勘探和海洋科学研究的重要工具之一。
相对于传统的潜水器,无人潜水器具有更加灵活、智能化和高效的特点,因此已经被广泛应用于海洋观测、水下勘探、海底采样、海洋环境监测、海洋资源开发等众多领域。
本文将探讨无人潜水器的设计和控制系统实现。
一、无人潜水器的设计1、结构设计无人潜水器的结构设计是整个控制系统的基础,它必须具备优良的水下航行性能、深度可靠性、防水性能、稳定性、可维护性和易用性等特点。
因此,无人潜水器的结构设计需要考虑以下几个方面:(1)外形设计:为了减少水阻和被水流冲击,无人潜水器的外形一般采用流线型或圆筒型设计,同时需要保证外形的耐腐蚀性,可以喷涂防腐颜料。
(2)电缆设计:无人潜水器需要与水面上的控制器进行数据传输和控制信号的下达,因此需要设计适当的电缆和连结器。
(3)动力系统设计:无人潜水器通常采用蓄电池作为动力来源,无人潜水器持续航行时间应在三小时以上。
同时,为了减轻伊启动器的负担,需要设计旋转翼、水轮、定向喷射等辅助动力系统。
(4)浮力控制系统设计:为保证无人潜水器在不同的深度能够稳定悬停,需要设计浮力控制系统。
此系统通过进出水箱的方式调整潜水器的浮力,实现深度控制。
2、传感器设计无人潜水器的传感器系统是其实现自主导航和数据采集的重要设施。
传感器可以获取潜水器所在环境的压力、温度、水流速度、深度测量等数据,以及监测水下噪音、水质、水压等多种信号。
常用的传感器有深度传感器、静水压传感器、磁罗盘、导航传感器、图像传感器、声纳传感器、CMOS传感器等。
不同的传感器应根据实际需要进行组合使用,以满足不同的应用场合。
3、控制系统设计无人潜水器的控制系统应当具备自主控制和远程控制两种模式,以应对不同的应用需求。
控制系统的基本原理是根据传感器、导航仪和飞行控制系统等,实时获取潜水器的位置、深度、方位等数据,并根据控制指令进行对应的动作控制。
陵水17-2气田深水水下生产系统工程设计关键技术
第33卷第3期中国海上油气V o)o万Noe2 202)%6%CHINA OFFSHORE OIL AND GAS J un202)文章编号:W73-15万(221有3-0年0%9DOI:%.1935//issc油相万6.221.03.021陵水17-0气田深水水下生产系统工程设计关键技术中李清平|孙钦|程兵|刘国锋|姚海元|王军|刘永飞|秦蕊1崔月红1田佳2余晓毅1D.中海油研究总院有限责任公司北京0028;2o中海石油炼化有限责任公司北京井02〜李清平侧钦酸兵酸•陵水〜气田深水水下生产系统工程设计关键技术U国国海上油气21北增):%R88.Lt QingpingAUN Qin,CHENG Bing mt ad Veg technologies As engineering design of deepwates subsea production system in LSI7-2gas MW D,O Chine CUsHre Oil and Gas,221,此增):1C-M8.摘要陵水井和气田位于琼东南盆地深水陆坡区,其水下生产系统设计面临大高差、大跨距、海底低温等带来的井位分散、远距离油气水多相混输系统中水合物防控、液塞控制、水下远程通信和供电以及安全运行等挑战。
本文通过对8口探井转开发井的可行性分析,确定了气田的井位布置方案,并确定了水下4井式从双管管汇的水下生产系统应用模式;开展了从油藏个筒个下井口个管的流动安全保障分析,确定了海管及立管的最大气速,使海管及立管的内径比常规设计小了一个等级,并基于不同抑制剂浓度下水合物生产相平衡曲线,制定了水合物的防控策略;通过对深水远程通信及供电分析,论证了采用电力载波通信和常规低压交流供电方式的可行性;半对深水长距离回接立管中存在较多可燃物可能导致事故升级的问题,提出了将水下隔离阀位置设置在平台浮箱上,降低了事故风险及工程投资半匕外还探索了应对气田开发后期井口产水量高问题的水下气液分离与增压技术。
电液复合控制系统SEM工作原理及测试方法
电液复合控制系统SEM工作原理及测试方法朱麟杰,宋小海,生祥,范海涛,毛冠煜(美钻能源科技(上海)有限公司,上海200941)摘要:作为控制和监测水下生产系统生产、运行状况的设备,水下生产控制系统是整个水下生产系统的关键部分,主要由水面控制部分、水下控制模块及连接用脐带缆组成,其核心是水下控制模块(subsea control module,SCM)。
作为目前应用最为广泛的电液复合型水下控制系统,其水下控制模块内部的水下电子模块(subsea electronic module,SEM)则发挥着信号中继传输及为电磁阀、传感器等关键设备供电的重要作用。
文章针对电液复合型控制系统SCM内部电子模块,对其工作原理进行研究,并参照API17F相关标准及水下控制模块工厂验收测试步骤,制定了一套SEM测试方法,能够有效验证水下控制模块整体可靠性。
关键词:水下控制模块;水下电子模块;工作原理;测试方法中图分类号:TE52文献标志码:A文章编号:1008-4800(2021)07-0150-02DOI:10.19900/ki.ISSNl008-4800.2021.07.072Working Principle and Testing Method of SEM for Electro-hydraulic CompositeControl SystemZHU Lin-jie,SONG Xiao-hai,SHENG Xiang,FAN Hai-tao,MAO Guan-yu(MSP/DRILEX INC(SHANGHAI)CO.,LTD.,Shanghai200941,China)Abstract:As the equipment to control and monitor the production and operation of the underwater production system,the subsea production control system is the key part of the whole underwater production system.It is mainly composed of the surface control part, the subsea control module(SCM)as its core and the umbilical cable for connection.As the most widely used underwater control system, the subsea electronic module(SEM)in the subsea control module plays an important role in signal relay transmission and power supply for key equipment such as solenoid valve and sensor.In this paper,the working principle of SCM internal electronic module of electro-hydraulic composite control system is studied,and a set of SEM test method is developed according to API17F standards and factory acceptance test procedures of subsea control module,which can effectively verify the whole reliability of subsea control module. Keywords:subsea control module;subsea electronic module;working principle;test method0引言根据执行器的驱动方式及控制方式的不同,水下控制系统一般分为全液压控制系统,电液复合控制系统和全电控控制系统曹学伟囱对水下控制模块系统方案进行设计,确定了水下控制模块的结构,采用了单电子模块双控制系统的冗余设计。
应用于水下生产系统的控制阀设计与仿真
麈 子水 下 生产 系统 控 制 设 岛 仿 真
李 华凤 , 临怡 , 顾 李 林
( 浙江 大学 流体 传动 与控 制 国家重 点 实验 室 ,浙 江 杭 州 3 0 2 ) 10 7
摘 要 : 了控制水下生产 系统 中采油树上的液压缸 执行 器的动作并保证液压控 制 系统的安全性 , 为 设计 了一种具有 失压
a a z om l p na r sr l s rt t nf nt n ecn o vl .T es l i eut idct ta n l e o nr al o e n pe ue o o c o uci so t o t l av h i a o rsl i eh t y df y d s — sp e i o f h r e mu t n sn a
发水下生产 系统奠 定一定基础。 图5参 1 O 关 键 词: 流体力 学; 控制 阀; 失压保 护; 学模型 ; ME i 数 A Sm软件
文献标志码 : A 文 章 编 号 :052 9 (0 0 0 -0 1 3 10 -8 5 2 1 )40 5 - 0 中 图 分 类 号 : H 3 T 17
Ab ta t:n o de o c n r lt e h d a lcc l d ra t ao n s b—e te sa d e s r h y r u i o to y tm s r c I r rt o to h y r u i yi e c u t ro u s a X—r e n n u et e h d a lc c n rls se S n sft aey,t e pa r de ine k n f n r l p n c n r l av t r s u e l s oe to f n to . T r u h t e h pe sg d a i d o o ma l o e o to v le wi p e s r —o s pr tci n c n y h i h o g h
水下生产系统总体布置技术研究
水下生产系统总体布置技术研究李丽娜;张飞;侯莉;何鑫;李斌【摘要】水下生产系统总体布置方案的选择直接关系到整个水下开发的成本,而且对生产系统的安装进度、运行周期和可靠性有很大的影响.该文对水下生产系统的布置模式、设计原则和布置考虑要素进行了总结分析,并结合南海某示范工程对水下生产系统布置方案进行了研究和设计,为我国水下生产系统相关研究提供参考.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2015(030)006【总页数】6页(P25-30)【关键词】水下生产系统;总体布置;水下控制系统【作者】李丽娜;张飞;侯莉;何鑫;李斌【作者单位】海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451【正文语种】中文【中图分类】P756人类对能源的需求不断增长,深水油气开发已成为国内外海洋资源开发的重点。
水下生产技术是相对于水面开采技术而言的一种海上油气田开发技术,它通过水下井口、水下生产设施、海底管道将采出的油、气、水多相或单相流体回接到附近水下/水面依托设施或岸上终端油气处理厂。
水下生产技术已成为高效开发海上油气田的重要技术手段之一[1]。
水下开发项目中,在对水下生产系统布置方案进行选择时,不仅要考虑当前水下设备的购买成本,还要分析如何能让水下系统布置最优化,满足脐带缆、飞线等产品的布置要求,同时使整个水下系统的安装维修简便省时,钻完井和修井等费用相对较低[1,2]。
1.1 水下生产系统布置模式根据具体油气田地质油藏特点和开发策略,应用水下生产系统进行海上油气田开发已形成了多种布置模式,目前比较常见的有五种模式:(1) 单个卫星井回接到附近水下或水面处理设施;(2) 管汇+丛式卫星井;(3) 集中式基盘管汇;(4) 管串式;(5) 综合开发模式[3]。
水下生产系统连接器及其关键技术
水下生产系统连接器及其关键技术唐洋;张中根;易典学;刘佩松;安家伟【摘要】水下生产系统是深水油田和边际油田开发的一种主流模式.水下生产系统连接器是水下生产系统中将海底井口、采油树系统、管汇系统及水下控制系统进行连接的装置,因而其是构建完整水下生产系统的关键装置之一.为了进一步推进水下生产系统连接器的国产化进程,在调研其国内外研究现状的基础上,对卡爪式、卡箍式以及螺栓法兰3大主要连接器的结构特点和功能原理进行了简要概述,并对其特性进行了比较分析;同时,通过分析3类连接器的典型产品,总结了相关产品技术上所具有的共性,并揭示相关技术的发展趋势;最后,结合以上分析,总结了水下生产系统连接器的定位对中、锁紧和密封等关键技术,并明确了研发的难点所在.通过对现有水下生产系统各类连接器及其关键技术进行分析,可为突破其技术难点,实现其国产化提供建议和明确方向.【期刊名称】《西南石油大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2019(041)003【总页数】9页(P160-168)【关键词】水下生产系统;连接器;定位对中;锁紧;密封【作者】唐洋;张中根;易典学;刘佩松;安家伟【作者单位】西南石油大学机电工程学院,四川成都610500;西南石油大学机电工程学院,四川成都610500;西南石油大学机电工程学院,四川成都610500;西南石油大学机电工程学院,四川成都610500;西南石油大学机电工程学院,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE953引言随着中国对深水油气资源勘探步伐逐步加快,将大量进行深水水下油气集输作业。
水下生产系统可以避免建造昂贵的海上采油平台,节省建设投资,且可靠性高,因此,水下生产系统结合固定式平台、浮式生产平台等设施组成的海上油田开发形式将得到广泛应用。
水下生产系统的核心装备和技术被美国、挪威、巴西等国家掌握,并广泛地应用于北海、西非、巴西、爱尔兰等深水油气田,积累了大量经验。
与国外相比,中国主要集中在300 m以内的浅海,水下生产系统相关装备和技术还落后于国外先进水平[1]。
基于故障树分析方法的海底管汇风险评估与可靠性分析
河南科技Henan Science and Technology机械与动力工程总第818期第24期2023年12月收稿日期:2023-09-22基金项目:国家自然科学基金资助项目(51909236);浙江省自然科学基金资助项目(LQ19E090009)。
作者简介:尚照辉(1986—),男,博士,工程师,研究方向:科技传播。
基于故障树分析方法的海底管汇风险评估与可靠性分析尚照辉(河南《创新科技》杂志社,河南郑州450000)摘要:【目的】海底石油生产设施在特定条件下可能面临极端或意外事件(如石油泄漏),相关的工程设计和科学研究面临诸多挑战。
应用风险评估和可靠性研究,分析工程应用中管汇存在的缺陷,以有效地提高海底管汇系统的可靠性和使用寿命。
【方法】针对海底管汇生产过程中存在的风险因素进行定性和定量分析,并基于故障树分析(Fault Tree Analysis ,FTA )方法和可靠性分析模型确定系统薄弱环节/风险点。
【结果】生产系统中较为复杂模块的可靠性下降较快,将决定整个系统的稳定性、可靠性、操作性及使用寿命。
【结论】管汇系统中,生产系统模块对整个系统的可靠性影响最大。
在生产系统模块中,球阀是最薄弱的环节,对顶事件的可靠性影响最大,是管汇系统中的风险点。
关键词:管汇系统;故障树分析;定性和定量分析;风险评估;可靠性分析中图分类号:TE937文献标志码:A文章编号:1003-5168(2023)24-0045-05DOI :10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.24.009Risk Assessment and Reliability Analysis of Subsea Manifold SystemBased on FTASHANG Zhaohui(Henan Innovation Science and Technology Magazine,Zhengzhou 450000,China)Abstract:[Purposes ]Subsea oil production facilities may face extreme or unexpected events (such as oilspills)under certain conditions,and the related engineering design and scientific research face many challenges.Risk assessment and reliability studies are applied to analyze manifold systems defects in en⁃gineering applications in order to effectively improve the reliability and service life of subsea manifold systems.[Methods ]The risk factors in the production process of subsea manifold systems were analyzedqualitatively and quantitatively,and the weak links/risk points of the system were determined based onFault Tree Analysis (FTA)and reliability analysis model.[Findings ]The reliability of complex modules in the production system decreases rapidly,which will determine the stability,reliability,operability andservice life of the whole system.[Conclusions ]In the subsea manifold systems,the production system module has the greatest impact on the reliability of the whole system.The ball valve is the weakest linkin the production system module,which has the greatest impact on the reliability of the top event,and isthe risk point in the manifold system.Keywords:manifold systems;fault tree analysis;qualitative and quantitative analysis;risk assessment;reliability analysis0引言海底管汇把采油树、其他卫星井、生产线与阀门管线、连接水面平台的注气/水管线、控制管线等统合于一起,形成集中的海底管汇切换控制系统,相当于海底油气控制中心[1]。
基于仿生学原理水下机器鱼设计
基于仿生学原理水下机器鱼设计张治环,苟马龙,陆仕波,郭忠宝,那 振,李亚芹,张金波(佳木斯大学机械工程学院,黑龙江佳木斯154007) 摘要:本研究基于仿生学原理,利用鱼类的运动学规律设计一种用于水下环境监测的仿生机器鱼。
该装置可实现水中自由游动、下潜、上浮、水质数据(温度、浊度、含氧量、pH值等)采集等功能。
关键词:机器鱼;自动控制;水质监测;仿生学0 引言随着我国水产养殖业的不断发展,人们对水产品的品质提出了更高的要求。
而高品质的水产品需要良好的水下养殖环境,因此对水环境的监测是提高水产品品质的必要条件。
目前,小型养殖场普遍采用的人工监测法存在监测不及时、监测指标数少以及精确度差等问题。
采用现代化的水下监测装置可以解决上述问题。
而水下机器人将是各类水产养殖场所水质监测的重要设备之一。
这种水下机器人具有体积小、灵活性好、可对多个水质指标进行监测等优点,因此应用范围非常广泛。
而基于鱼类的仿生学原理开发研制水下机器鱼并实现水下运动控制的技术已经具备了成熟的理论基础,例如,采用多关节的驱动方式和一种多电机的角度控制算法对机器鱼进行运动控制[1];采用压电陶瓷驱动的微型仿胸鳍模式的浮游机器人;SMA驱动的身体波动式水下推进器[2,3];自主驱动具有两个关节自推进的机器海豚等[4]。
收稿日期:2015‐09‐21基金项目:佳木斯大学大学生创新创业训练计划项目(2015xj22);黑龙江省大学生创新创业训练计划项目(201510222032)作者简介:张治环(1991‐),男,甘肃白银人,佳木斯大学农业机械化及其自动化专业本科生。
通讯作者:张金波(1976‐),男,黑龙江拜泉人,工学博士,主要从事农业机械设计与开发。
c.气象管理 气象服务、灾害性气象预报、农田小气候实时监控等。
d.种子管理 种子溯源管理、种子种类管理等。
e.农药管理 农药源头监管、农药审批监管、农产品农药残留监测管理等。
f.虫害防治 季节性、地域性病虫害防治监控及管理,外来生物监控及防治等。
水下机器人控制系统设计与开发
水下机器人控制系统设计与开发随着无人机技术的迅速发展,水下机器人也开始逐渐受到人们的关注。
作为一种具有广泛应用前景的技术手段,水下机器人在海底资源勘探、海洋环境监测、沉船搜救等方面具有巨大的潜力。
而水下机器人控制系统的设计与开发则是实现这一潜力的关键所在。
一、水下机器人的控制系统架构水下机器人的控制系统一般分为上位机、中间件、下位机三个层次。
其中上位机主要负责对水下机器人进行远程控制,中间件则负责处理上位机与下位机之间的通信,下位机则是水下机器人本体,负责执行来自上位机的命令。
对于上位机,现有的控制软件主要有LabVIEW、ROS等。
其中LabVIEW是一种基于图形化编程的开发工具,其可视化编程界面为水下机器人的控制提供了方便。
而ROS则是一种基于模块化设计的机器人操作系统,其具备跨语言、按需组装、可靠性高等特点,为水下机器人的研发提供了更高效的支持。
中间件则是实现水下机器人上位机与下位机之间数据通信的关键所在。
目前使用较广泛的中间件有ROS中的ROSBridge、Moos-IvP等。
其中,ROSbridge是ROS系统中用于实现ROS与非ROS系统之间通信的一个标准方案,可以将ROS中的话题、服务、行为等抽象为网络通信协议。
而Moos-IvP是一款以C++为基础的中间件,主要特点为高度的自适应性和可扩展性。
下位机是水下机器人的核心,其控制系统中包括了传感器采集、执行机构驱动等多个方面。
在传感器采集方面,水下机器人需要具备对深度、水温、湍流等多种参数进行测量的能力。
在执行机构方面,水下机器人需要具备远程操作、遥控操纵等多种功能。
二、水下机器人控制系统的开发在开发水下机器人控制系统时,需要充分考虑水下环境的特殊性和复杂性。
由于水下环境的水压、温度等因素会影响水下机器人的运行,因此需要对传感器和执行机构进行良好的保护。
另外,水下机器人控制系统的开发需要注意安全性。
水下机器人的运行涉及到海洋生态环境、海底地质结构等方面,因此需要对控制系统进行严格的安全性设计。
水下方向控制阀质量测试方法的设计
水下方向控制阀质量测试方法的设计
李宇航;陈易红;谭文涛;岳元龙;范江龙
【期刊名称】《化工自动化及仪表》
【年(卷),期】2024(51)3
【摘要】以API STD 17F—2017标准规定的水下方向控制阀(DCV)测试项目为基础,制定了具有可操作性的DCV质量测试方法。
测试项目包括外压、内压、内泄漏、功能和连续性、污染流体循环、寿命、环境筛选和绝缘电阻测试,针对每一个测试
项目给出了详细的测试目的、标准要求和测试步骤。
本文方法通过了挪威船级社审核,并成功应用于渤海油气田浅水水下方向控制阀工程化产品的挪威船级社认证。
【总页数】5页(P502-506)
【作者】李宇航;陈易红;谭文涛;岳元龙;范江龙
【作者单位】中国石油大学(北京)信息科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TE54
【相关文献】
1.应用于水下生产系统的控制阀设计与仿真
2.水下发射器的气体流量控制阀优化设计
3.高职院校《液气压控制技术》课程方向控制阀之换向阀信息化教学设计
4.水
下电液复合控制系统方向控制阀技术现状5.水下压力温度一体变送器质量测试方
法研究
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2016年 6月
石 油 化 工 自 动 化
AUTOM AT10N IN PETR( CHEM ICAL INDUSTRY
Vo1.52,No.3 Jun,2016
水 下 生 产 控 制 系统 结 构 的设 计 与红
(中国石油集团海洋工程有限公 司,北京 100028)
(China National Petroleum Offshore Engineering Co.Ltd.,Beijing,100028,China)
Abstracts:A s an important part of subsea production system ,subsea production control system (SPCS) provides functions including data acquisition, rem ote eontrol, monitoring and treatment of abnormal situation. To meet requirements of safety, reliability, econom y and operability,configuration design of SPCS is studied, functions and com position of SPCS are described, advantages and disadvantages of various SPCS architectures of independent, balance,com bination and ring are compared,factors considered for design are analyzed. Key design points for SPCS architecture are drawn which can be used as reference in SPCS design. Key words: deep—water oilfield development; subsea production system ; subsea production control system :contro1 system configuration
要点 ,可供 SPCS设计参考 。
关 键 词 :深水油气 田开发 水下生产系统 水下生产控制 系统 控 制系统结构
中图分类号 :TP273
文献标志码 :B
文章编号 :1007—7324(2016)03-0013—05
Design and Research on Subsea Production Control System Configuration Tan Zhuangzhuang,Li Xiaorui,Zhang Fenghong
SPCS的结 构是 指 SPCS的控 制设备 在 水下 的 分 布方 式 、水 下 安装设 备 与上 部安 装设 备 的连接 方
式 以及水下设备相互之间的连接方式等 ,主要包括 独 立 式 、平 衡式 、组合 式 、环形 等结构 。由于每个 项 目的控制距 离 、水下井 口分布 、依 托设 施各 不相 同 , 需 要 根 据 项 目具 体 情 况 选 择 不 同 的 SPCS结 构 。 SPCS结 构 的选 择 是 SPCS设 计 初 期 的重 点 工 作 , 不 仅 要满 足生 产系统 的功能要 求 ,还 必须 考虑 职业 健康、安全和环境(HSE)、可靠性 、可操作性 、经济 性 以及 技术 成 熟 度 。笔 者 以 目前 较 为 常用 的复 合 电液控 制 系统 。。为例 ,结 合 较 为先 进 的 水下 生 产 控 制 系 统u ,介 绍 了 SPCS 的 基 本 组 成 、各 种 SPCS结 构 的优 缺点 以及 设计 时应 考虑 的 因素 。 1 水 下 生产 控 制 系统 的组成
摘 要 :作为水下生产系统的重要组成部分 ,水下生产控制系统(SPCS)提供了数据采集、远程控 制和异 常情况监测处理等功能。 为了满足 SPCS在安全 可靠性 、经济性 和可操作性等方 面的要求 ,研究 了 SPCS的结构设计 ,介绍 了 SPCS的功能 、组成 ,对 比了
独立式 、平衡式 、组合式和环式等多种 SPCS结构 的优缺点 ,分 析了 SPCS设计 应考虑 的因素。最 后 ,得出 了 SPCS结构设计 的
目前 ,水下 生产 系统 已成 为 深水油 气 田开发 中 最 常用 的开 发方 式 j。水 下 生产 系统 通 过水 下 井 口、水 下生产 设 施 、海 底 管线 和脐 带缆 ,将 油气井 生 产 的油 气混 合 物输 送 至依 托 设 施 或 陆 上 终 端 。水 下 生产 系统 能 够适应 深 水油气 田的开 发 ,具 有 开发 成 本低 、建设 周 期短 、开 发效 益高 的特 点 。
水 下 生 产 控 制 系 统 SPCS(subsea production control system)是水 下 生产 系统 的重要 组 成 部分 , 为 水下 生产 提供 安 全 、可 靠 、高效 的数 据 采 集 和 监 控 功能 。SPCS通过 控 制水 下 采 油 树 、水 下 管 汇 等 水 下设 施来 保证 生产 的安全进 行 ,并对 水下 仪表 和 各 控制 模 块 进 行 监 控 。SPCS通 过 控 制 网 络 与 浮 式 生 产 储 卸 油 船 FPSO (floating production storage and offloading,)、浮 式 生 产 装 置 FPU (floating production unit)或 陆 上终 端 等 依 托设 施 的控 制 系统 相连 ,向依 托 设 施 提 供 数 据 ,并 执 行来 自依托 设施 的操 作指 令 j。