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深水水下生产系统及工艺设备技术现状与发展趋势高原;魏会东;姜瑛;王勇【摘要】概括了水下生产系统的水下井口及采油树系统、管汇及连接系统、水下控制及脐带缆系统以及水下增压设备、水下分离设备、水下电力设备等水下生产工艺设备的技术现状,并对水下长距离流动保障技术、水下电力输送和全电控制技术、水下安装技术、水下生产系统可靠性及完整性管理技术、极地水下生产系统技术等水下生产系统的前沿技术发展趋势进行了展望,并指出了我国水下生产系统研发和应用的思路和发展方向.【期刊名称】《中国海上油气》【年(卷),期】2014(026)004【总页数】7页(P84-90)【关键词】深水;水下生产系统;水下生产工艺设备;技术现状;发展趋势【作者】高原;魏会东;姜瑛;王勇【作者单位】深圳海油工程水下技术有限公司;海洋石油工程股份有限公司设计公司水下所;海洋石油工程股份有限公司设计公司水下所;深圳海油工程水下技术有限公司【正文语种】中文随着国际社会对能源需要的增加,世界范围内的深海油气开发活动日渐活跃,在深海开发过程中除了兴建大量的水面油气生产平台外,水下生产系统也已成为深海海洋工程技术的重要组成。
作为对深水浮式水面设施,如张力腿平台、半潜式平台、立柱式平台、浮式生产储卸设施的重要支持[1],水下生产系统通过海底管道和立管与其建立联系,可以搭建起灵活多样的海洋石油开发形式[2]。
水下生产系统对于水深的要求不敏感,且不受海面恶劣风浪环境的影响,其安全性高,适用范围广,在未来极地冰区的海洋油气开发中也有广阔的应用前景。
目前水下生产系统的作业流程是,油气藏中的生产流体通过水下井口头和采油树汇集到管汇,然后通过海底管线上的终端设备进行集输,最后由立管输送至水面设施。
在整个生产过程中,由水面设施的主控站通过水下脐带缆系统及控制设备对生产过程进行监测、控制和化学药剂的注入。
经过多年的研发和工程经验积累,世界海洋工程大国,如挪威、美国、巴西等已经掌握了水下生产系统的关键技术,垄断了国际水下设备和脐带缆市场,与工程公司的海管/立管的EPIC总包能力相结合,共同进行深水SURF(Subsea Umbilical Riser Flowline)工程建设。
水下生产系统设计认可及发证检验产品背景：随着海洋油气资源开发逐步深水化，深海油气生产主力设备水下生产系统在我国油气资源开发中应用越来越多，如流花11-1、崖城13-4、荔湾3-1、番禹35-2/1等多个油气田已经应用，应用水深也从几百米到1500米水深。
相对于传统海上生产平台的建设周期长、成本高和抵抗灾害能力弱等问题，水下生产系统逐渐成为深水油气资源开发的主流模式。
我国工信部、科技部等通过多次立项，大力支持水下生产设备的国产化研发。
在此大开发的背景下，2010年CCS针对水下生产系统正式立项，历时5年，在吸收了国际标准、我国水下生产系统应用、研制及检验先进经验的基础上，CCS《水下生产系统发证指南》正式发布，共11章，系统涵盖了水下生产系统、水下控制系统主要设备的设计、制造、测试及检验技术要求。
指南填补了国内水下生产系统、水下控制系统、水下油气生产装备发证标准依据的空白，为新研发产品类水下生产装备设计验证提供了技术依据。
客户获益：（1） 水下生产系统包括控制系统与设备符合我国主管机关（应急管理部）的相应要求；整个水下生产系统获得CCS签发的符合性证书/入级证书（根据主管机关或业主的意愿）（2） 水下生产设备、控制设备、分离设备、增压设备、计量设备、监测设备等产品获得CCS签发的相应认可、产品证书。
（3） 对于新产品，通过CCS设计认可、型式认可后，同一产品投产后，可不用再次送审图纸。
（4） 提高产品的认可度。
水下立式卡爪式连接器（图片由海洋石油工程股份有限公司友情提供）业务流程：水下生产系统设计认可及发证检验水下立式卡箍式连接器SIT现场调试（图片由海洋石油工程股份有限公司友情提供）水下立式卡箍式连接器（图片由海洋石油工程股份有限公司友情提供）设计认可、型式认可满足CCS《钢质海船入级规范》第一篇的要求，典型工程检验流程如下：工程经验：（1） 完成荔湾3-1 一期中国制造的所有水下设备的制造检验，并赴国外参加水下采油树、水下管汇、管道终端管汇、水下分配总成的检验。
GB/T21412《石油天然气工业水下生产系统的设计与操作》分为九个部分:---第1部分:总要求和建议;---第2部分:水下和海上用软管系统;---第3部分:过出油管(TFL)系统;---第4部分:水下井口装置和采油树设备;---第5部分:水下控制管缆;---第6部分:水下生产控制系统;---第7部分:修井和(或)完井立管系统;---第8部分:水下生产系统远程作业机器人(ROV)接口;---第9部分:远程作业工具(ROT)维修系统。
本部分为GB/T21412的第4部分,对应于ISO136284:1999《石油和天然气工业水下生产系统的设计与操作第4部分:水下井口装置和采油树设备》(英文第1版)。
本部分等同翻译ISO136284:1999,为了便于使用,本部分做了下列编辑性修改:---ISO13628的本部分改为GB/T21412的本部分或本部分;---用小数点.代替作为小数点的逗号,;---将ISO136284:1999中的ISO10423和ISO10423:1994统一为ISO10423:1994;---在第2章引用文件中,用ISO13533、ISO13625、ISO13628 3 分别代替APISpec16A、APISpec16R、APIRP17C 并增加了标准中文名称;---对表面粗糙度值进行了转换;---表7(A)中转换了螺栓直径并增加了螺栓孔直径公制尺寸值;表9(B)和表10(B)中增加了螺栓孔直径公制尺寸值;---表G.1中增加了螺栓直径和螺距公制尺寸值;---删除了ISO136284:1999的前言和引言;---增加了本部分的前言。
本部分的附录E、附录G 和附录H 为规范性附录,附录A、附录B、附录C、附录D、附录F和附录I为资料性附录。
本部分由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会(SAC/TC96)提出并归口。
本部分负责起草单位:宝鸡石油机械有限责任公司。
本部分参加起草单位:中国海洋石油总公司、石油工业井控装置质量监督检验中心。
第一篇海上油气田生产系统（了解篇）一、海上生产设施的类型海上生产设施是指建立在海上的建筑物。
由于海上设施是用于海底石油开发及采油工作，加上海洋水深及海况的差异、油藏面积的不同、开采年限不一，因此海上生产设施类型众多。
基本上可分为三大类：海上固定式生产设施、浮式生产设施及水下生产系统。
在此三大类中又可细分如下：典型的海上生产设施如图1-2-1至1-2-7所示：1．固定式生产设施固定式生产设施是用桩基、座底式基础或其它方法固定在海底，并具有一定稳定性和承载能力的海上结构物。
海上固定式生产设施有各种各样的形式，按其结构形式可分为桩基式平台、重力式平台和人工岛以及顺应型平台；按其用途可分为井口平台、生产处理平台、储油平台、生活动力平台以及集钻井、井口、生产处理、生活设施于一体的综合平台。
（1）桩基式固定平台桩基式固定平台通常为钢质固定平台，是目前海上油（气）生产中应用最多的一种结构形式1）钢质固定平台的结构形式钢质固定平台中最多的是导管架式平台，主要由四大部分组成：导管架、桩、导管架帽和甲板模块。
但在许多情况下，导管架帽和甲板模块合二为一，所以这时仅为三部分。
如图1-2-8所示。
导管架：系钢质桁架结构，由大直径、厚壁的低合金钢管焊接而成。
钢桁架的主柱（也称大腿）作为打桩时的导向管，故称导管架。
其主管可以是三根的塔式导管架，也有四柱式、六柱式、八柱式等，视平台上部模块尺寸大小和水深而定。
导管架腿之间由水平横撑与斜撑、立向斜撑作为拉筋，以起传递负荷及加强导管架强度作用。
桩：导管架依靠桩固定于海底，它有主桩式，即所有的桩均由主腿内打入；也有裙桩式，即在导管架底部四周布置桩，裙桩一般是水下桩。
导管架帽：导管架帽是指导管架以上，模块以下带有甲板的这部分结构。
它是导管架与模块之间的过渡结构。
模块：也称组块。
由各种组块组成平台甲板。
平台可以是一个多层甲板组成的结构，也可以是单层甲板组成的结构，视平台规模大小而定。
如钻井区域的模块可称为钻井模块；采油生产处理区称为生产模块；机械动力区可称为动力模块；生活区称为生活模块等。
第一篇 海上油气田生产系统（了解篇）一、海上生产设施的类型海上生产设施是指建立在海上的建筑物。
由于海上设施是用于海底石油开发及采油工作，加上海洋水深及海况的差异、油藏面积的不同、开采年限不一，因此海上生产设施类型众多。
基本上可分为三大类：海上固定式生产设施、浮式生产设施及水下生产系统。
在此三大类中又可细分如下：典型的海上生产设施如图1-2-1至1-2-7所示：1．固定式生产设施固定式生产设施是用桩基、座底式基础或其它方法固定在海底，并具有一定稳定性和承载能力的海上结构物。
海上固定式生产设施有各种各样的形式，按其结构形式可分为桩基式平台、重力式平台和人工岛以及顺应型平台；按其用途可分为井口平台、生产处理平台、储油平台、生活动力平台以及集钻井、井口、生产处理、生活设施于一体的综合平台。
（1）桩基式固定平台桩基式固定平台通常为钢质固定平台，是目前海上油（气）生产中应用最多的一种结构形式1）钢质固定平台的结构形式桩基式 重力式 人工岛顺应式平台半潜式张力腿式浮式生产储油船干式湿式钢质固定平台中最多的是导管架式平台，主要由四大部分组成：导管架、桩、导管架帽和甲板模块。
但在许多情况下，导管架帽和甲板模块合二为一，所以这时仅为三部分。
如图1-2-8所示。
①导管架：系钢质桁架结构，由大直径、厚壁的低合金钢管焊接而成。
钢桁架的主柱（也称大腿）作为打桩时的导向管，故称导管架。
其主管可以是三根的塔式导管架，也有四柱式、六柱式、八柱式等，视平台上部模块尺寸大小和水深而定。
导管架腿之间由水平横撑与斜撑、立向斜撑作为拉筋，以起传递负荷及加强导管架强度作用。
②桩：导管架依靠桩固定于海底，它有主桩式，即所有的桩均由主腿内打入；也有裙桩式，即在导管架底部四周布置桩，裙桩一般是水下桩。
③导管架帽：导管架帽是指导管架以上，模块以下带有甲板的这部分结构。
它是导管架与模块之间的过渡结构。
④模块：也称组块。
由各种组块组成平台甲板。
平台可以是一个多层甲板组成的结构，也可以是单层甲板组成的结构，视平台规模大小而定。
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]。
