摘要(yào)：水下流量計 的(de)安裝和回收技(ji)術是水下流量(liàng)計設計的關鍵(jiàn)技術🥰之一。對于(yú)國内而言,水下(xià)流量計的研究(jiū)剛剛起步,水下(xia)流量計🌈的安🈚裝(zhuāng)回收技術仍然(rán)是一個空白💁,研(yán)究水下流量計(jì)安裝與回收技(ji)術是實現水下(xià)流量計國産化(huà)的必經之路。介(jiè)紹了當下水下(xia)流量計安裝與(yu)回收技術的研(yán)究現狀和方法(fǎ),以及不同安裝(zhuang)位置(水下采油(you)樹、管彙、跨接管(guǎn))水下流量計安(ān)裝與回收的⛷️通(tong)用技術手段🚶。
　　水(shui)下流量計的安(ān)裝回收技術是(shì)水下流量計設(shè)計過程中必須(xu)面對的難題。盡(jìn)管水下流量計(ji)設計的初衷⭐是(shì)在設計👌壽命周(zhou)期🚶‍♀️内實現免維(wéi)修,但從國内🈚外(wai)實際應用的🚶‍♀️情(qíng)況來看,要實現(xian)完全㊙️免維修是(shì)很難的。首先是(shì)水下環境的複(fú)雜性,流量計安(an)裝到水下後需(xū)要克服海水靜(jing)壓、介質内壓以(yǐ)及高溫帶來的(de)機械強度和㊙️密(mi)封性能上的考(kǎo)驗,還要抵抗海(hai)水🈚和介質腐蝕(shí)以及😄不可預見(jian)的突發情況(如(ru)地震、海🏃🏻嘯✊等)。其(qí)次是流量計本(běn)身的複雜性。多(duo)相流的測量異(yi)常複雜，其技術(shu)難度之高至🈲今(jīn)仍是世界範🙇‍♀️圍(wéi)内科學界的難(nan)題。要實現多相(xiàng)流的測量,需㊙️要(yào)一-套實時的數(shu)據采集系統來(lái)采集原始數據(ju),然後将采集🤟到(dào)的🐪數據傳送至(zhì)流量計算機，由(you)❗流量計算機對(dui)數據進行處理(li),轉換成可用的(de)生産數據，然後(hòu)再将這些可用(yong)的數據上傳至(zhì)地面控制中心(xīn)。整個過程🌍還需(xu)要一套完整的(de)機械系統和通(tōng)訊控♻️制系統來(lái)支🛀撐。任何一個(gè)🈲環節出現問題(ti)都會導緻流💁量(liang)計無法正常工(gōng)作。而㊙️流量計安(an)裝在幾百甚至(zhi)幾千米的深水(shuǐ)中,很難進行人(ren)工😄幹預。因此,除(chu)了通✏️過設計手(shǒu)段提高水下流(liú)量計的可靠性(xing)✨之外,水下流🏃🏻量(liàng)計的回收以及(ji)回收以後的二(er)次安裝是水🔆下(xia)流量計設計✨的(de)一個重要環節(jiē)和關鍵技術🔆。
1可(ke)可收式水下流(liu)量計的研究現(xian)狀
　　早在1995年,國外(wài)就有水下流量(liàng)計在水下管彙(huì)安裝應用的報(bào)道,該流量計安(ān)裝在一個獨立(lì)的回收模塊中(zhōng)，可在不中斷生(shēng)産的條🐇件下實(shi)現回收"。1996年Framo可回(hui)收式水下流量(liàng)計在澳大⛹🏻‍♀️利亞(yà)EastSpar項目實現㊙️了應(ying)用,該流量計爲(wei)一個桶裝結🌈構(gòu),可實現整體回(huí)收。到目前爲止(zhǐ),國際上形成了(le)以斯倫貝謝、艾(ài)默生、FMC爲主的水(shuǐ)下流量計供應(yīng)格局,這3家公司(si)占據了整個多(duo)相🧡流量計90%以上(shàng)的市場份額"。
　　目(mù)前國際上主要(yao)的回收方式有(you)2種,一種是電子(zǐ)艙回收,即單獨(dú)回收電子艙模(mó)塊(SRC,SubseaRe-trievableCanister);另--種是整體(tǐ)回收式,即将整(zheng)個流量計模塊(kuai)集成到外部結(jie)構上(CBV,ChokeBridge.Version)。電子模塊(kuai)可回❗收式流量(liàng)計是一種将所(suǒ)有電子元件、通(tong)訊和控制系統(tǒng)集成到一個可(kě)回收的模塊内(nèi),所有的元件及(ji)相應的接頭都(dou)有充分冗餘設(shè)計的水下流量(liang)計。在工作時,電(dian)子模塊可以💋通(tōng)過ROV快速接入整(zheng)個🈲流量計,而不(bú)需要專門的送(song)人工具，也不需(xū)要關斷流體或(huo)是停止整個💁采(cai)油過程，從而避(bì)免📞了因爲回收(shou)更換模塊時造(zào)成額外的花👣費(fei)。
　　整體模塊式流(liu)量計CBV是一.種将(jiāng)所有模塊集成(cheng)到一🔴-起,然後整(zheng)體🙇🏻安裝、整體回(hui)收的流量計4。該(gai)類型的水下流(liu)量計保留了同(tóng)SRC類型相同的電(diàn)子元件的冗餘(yú)設計,但将電子(zi)模塊固💰定安裝(zhuang)在整個流量計(jì)裝置.上,回收時(shí)通過回收🤩整個(gè)流量🏃‍♀️計來實現(xian)。此類型的多相(xiàng)流量計🏃🏻‍♂️一-般直(zhí)接安裝至管道(dao)或計量模塊上(shang),其安裝和回收(shōu)皆是通過管道(dào)🔞或計量模塊一(yi)并進🔞行。
2水下流(liu)量計的安裝與(yǔ)回收技術
2.1水下(xià)流量計的安裝(zhuāng)位置
　　水下流量(liàng)計是水下流量(liàng)計量的核心部(bu)件,其安裝位置(zhi)取🔞決👣于具體的(de)應用方式和水(shui)下生産設施的(de)整體布局。水下(xia)流量計的安裝(zhuang)位置大緻可以(yi)分爲采油樹🏃‍♀️、管(guǎn)彙和跨接管❤️3種(zhǒng),如圖1所示。
 
　　水下(xia)流量計的安裝(zhuāng)位置與流量計(jì)的具體應用和(he)設備尺寸有關(guan)。采用單井計量(liang)方式的流量.計(jì)可以㊙️安裝在采(cǎi)油樹💚上、連接的(de)跨接管上或鄰(lín)近的管彙.上進(jìn)行連續測量。間(jian)斷測量可以在(zài)管彙，上通過選(xuǎn)井計量來完成(chéng),此時由于一台(tái)流量計需要測(cè)量不🐕同介質性(xing)質的多個油井(jing),因此流量計需(xu)要包含多個油(you)井的PVT數🔴據✔️。單井(jing)計量可以給出(chū)每口井的連續(xu)的生産數據,有(you)利于油田的生(shēng)産管理和優化(huà)，同時🈲提高了整(zheng)個計量系統的(de)可靠性,但所需(xu)要的流量計數(shù)量較多,增加了(le)油🍓田開發的成(cheng)本。選井計量方(fang)式成本較低,但(dàn)無法獲得單井(jing)的連續測量數(shù)據，且☁️一旦流量(liàng)計發生故障,與(yǔ)之☎️相連的所有(yǒu)油井的計量都(dou)無法進行”。因此(cǐ),具體采用🙇‍♀️哪種(zhǒng)計量方式需要(yào)根據油田⭐生産(chǎn)的實際需要和(he)單台流量計的(de)成本而定。
　　對于(yu)選擇水下流量(liàng)計計量的油井(jǐng),在水下生産設(she)施布局中應考(kao)慮水下流量計(ji)或電子回收模(mo)塊的安裝和回(hui)收路❄️徑以及對(duì)應的機械和電(diàn)氣接口。對于安(ān)裝在采油樹和(he)跨接管上的流(liú)量計而言,流量(liang)計回收可能隻(zhī)會影響局部生(shēng)🐕産,但是如🛀🏻果回(huí)收管彙單元,若(ruò)沒有旁通則可(ke)能需要關閉多(duo)口井,因此管彙(hui)安裝的流量計(ji)一般需要考慮(lü)旁通設計,保證(zheng)在流量計關停(ting)和啓動狀态下(xià)都能夠滿足最(zuì)大産量的要求(qiú)。
　　流量計上下遊(you)流體的流型和(hé)流向也是決定(dìng)流量🏒計安裝位(wèi)置時所要考慮(lü)的一一個因素(sù),這主要與流量(liang)計所采用的計(ji)量技術有關,如(ru)有的流量計需(xu)要考慮上下遊(yóu)直管段以保證(zhèng)穩定的流型,有(yǒu)的流量計的計(jì)量性能受到流(liu)體流向的影響(xiang),在設計流量計(jì)安裝位置時應(ying)當有所考慮。此(cǐ)外,腐蝕和侵蝕(shi)作用、化學藥劑(jì)注人點、管道規(gui)格、臨近節流點(dian)等都😄有可能對(duì)流量計的計量(liàng)性能産生影響(xiǎng),也是設計✍️中需(xū)要考慮的因素(sù)。
2.2基于采油樹的(de)安裝與回收
　　一(yī)般而言,安裝至(zhì)采油樹的水下(xia)流量計都有其(qi)專用的配套設(shè)施,通常與采油(yóu)樹的油嘴組合(hé)在一起,形成采(cai)油樹的流量控(kòng)制模塊。另外，流(liú)量計可以連♊接(jie)到節流閥上,同(tong)水下㊙️節流閥❗一(yi)起安裝回收。基(jī)于核心計量部(bu)件,可以設計相(xiàng)應的安裝接口(kou),同水.下節流閥(fa)安裝在一-起,轉(zhuǎn)接至采油樹對(dui)應安裝位置，實(shi)現通過ROV進行水(shuǐ)下的安裝及回(huí)收操作(圖2)。
 
　　如圖(tú)2所示,将流量計(jì)模塊通過法蘭(lan)連接的方式固(gù)定安裝至🔞節🔴流(liú)閥整體裝配上(shàng)形成流量控制(zhì)模塊,通過節流(liú)閥連接器與采(cǎi)油樹相連。流量(liang)控制模塊💯上一(yi)般🈲對應有ROV操作(zuò)手柄、操作接口(kou)等,以滿足水下(xià)操作的要求。導(dao)向筒🌂和導向柱(zhu)設計用于✍️流量(liang)計在✔️安裝過程(cheng)中實現與采油(you)樹的準确對接(jie)。在安裝時，通過(guò)吊耳将流量計(jì)下放至水下安(ān)裝位置附近,通(tong)過ROV操作手柄調(diao)整流量計㊙️的位(wei)置,使導向筒與(yǔ)導向柱對接。安(ān)裝工具具👨‍❤️‍👨有緩(huan)沖裝置,可以保(bao).護流量控制模(mó)塊不受大的沖(chong)擊,待流量控制(zhì)單元與采油樹(shù)精準對接,即可(ke)操作ROV接口實現(xiàn)鎖緊。回收時設(she)置兩端隔離後(hou),通過ROV操作實現(xiàn)解鎖,如圖3所示(shì)。
 
　　采用這種設計(jì)時,流量計廠商(shāng)需要與采油樹(shù)廠商進行有效(xiao)的技術溝通,進(jin)行聯合設計,保(bao)證流量計🔅連接(jiē)接口及空間位(wèi)置相匹配。
2.3基于(yu)跨接管的安裝(zhuang)與回收
　　當采油(you)樹沒有可以回(hui)收的油嘴模塊(kuai),或是節流閥等(deng)相應結構不允(yun)許相應布置時(shí),水下流量計可(kě)以安裝在采油(you)樹❌同管彙連☔接(jie)的跨接管上。如(rú)圖4所示👨‍❤️‍👨,位于跨(kua)接管的流量計(jì)可以在跨接管(guǎn)制造和初安裝(zhuāng)時采用㊙️法蘭進(jìn)行👅連接,将流量(liàng)計模塊和跨接(jiē)管一起下放安(an)👉裝和回收。法蘭(lan)連接的流量計(ji)接口可以簡化(huà)拆卸和重裝,也(yě)可以采用焊接(jie)的方式,将流量(liang)計直接🏃焊接在(zai)跨接管上以減(jian)輕跨接管的重(zhòng)量。但由于跨接(jie)管的安裝回收(shōu)需要吊裝能🈲力(lì)較大的支持船(chuan),并可能導緻其(qi)他一些問題,所(suǒ)以一般🧑🏽‍🤝‍🧑🏻在跨🔱接(jie)管上的流量計(jì)出現問題,基本(běn)就會棄置而不(bu)進💰行維護。由于(yú)水下流量計☔電(diàn)子模塊出現故(gu)障.的概率比較(jiào)大，若采取這種(zhong)方式進🛀🏻行安裝(zhuang)回收,一般會設(she)計電子模塊可(ke)回收的結構,将(jiang)流量計上容易(yì)發生失效的複(fú)雜結構都集成(cheng)在可回收模塊(kuai)中,而固🧑🏾‍🤝‍🧑🏼定安裝(zhuang)的部分則應該(gāi)盡量簡化,以提(tí)高整個裝置的(de)可⭐靠性。
 
2.4基于管(guǎn)彙的安裝與回(hui)收
　　采用管彙安(an)裝的方式需要(yào)針對流量計模(mó)塊設計對應的(de)模塊送入工具(ju)、導向定位設備(bèi)、軟着陸工具、過(guo)載工具以及其(qí)他🚩配套工具來(lái)滿足流量計安(an)裝和回收的要(yao)求㊙️。在流量計模(mo)塊外部設計一(yi)個整體的配套(tao)安裝工具,并提(ti)供ROV操作的接口(kou)和水下的連🔞接(jie)器部分,如圖5所(suǒ)示。送人🌈工具可(ke)以通過ROV進行操(cao)作🈲和控制,一般(bān)部署在修井船(chuán)和鑽探設備:.上(shàng)，含有軟着陸系(xi)統和解鎖、鎖緊(jin)裝置,通過操作(zuo)ROV接口,可以實🛀🏻現(xiàn)⭐水下流量計底(dǐ)部🥵連接器與固(gù)定安裝在管彙(huì).上的連接接口(kou)的鎖緊和解鎖(suǒ)。當流量計解鎖(suo)出🔞現故障時,可(kě)以通過過🌈載工(gong)具進行緊急解(jie)鎖,以保證流量(liàng)計解鎖裝置卡(ka)死的情況下,能(néng)夠實現緊急回(huí)收。
 
　　同時在管彙(huì)，上設計對應的(de)水下安裝所需(xu)連接結構、導向(xiàng)及指示設計、模(mó)塊布置等，如圖(tu)6、圖7、圖8所示,通過(guò)專門的工具實(shí)現🌈流量計模塊(kuai)的獨立整體安(ān)裝和回收。其中(zhōng),連接結構與流(liú)量計下部的連(lián)接器相🔴連,導向(xiang)結構用于流✊量(liang)計下放安裝過(guò)程中的導向與(yǔ)定位,通過指示(shi)設計可以确認(rèn)流量計定位是(shì)否正确,以及解(jie)鎖和鎖緊操作(zuò)是否完成。
 
3結束(shù)語
　　水下流量計(jì)是水下生産系(xi)統的重要組成(chéng)部分，對🌂于流🥵量(liang)♉的監控和流動(dòng)保障具有重要(yao)意義。在國外公(gōng)司🈲技術壟斷的(de)局面下🚶,通過技(ji)術創新,掌握水(shui)下🆚流量計的設(shè)計核心技術對(dui)我國水下裝備(bei)的國産化進程(chéng)具有重要推動(dong)作用。水下流量(liang)計🐕的安裝與回(hui)收技術是水下(xia)流量計設計過(guo)程中的關鍵技(ji)術,是水下流量(liàng)計國産化必須(xu)攻㊙️克的技術難(nan)題。根據水下流(liu)量計的回收方(fang)式,可以将可🥵回(hui)收式的水下流(liú)量計分爲整體(ti)回🥰收式和電子(zi)艙回🈲收式2種,其(qí)具體的安裝和(he)回收設計與流(liu)量計的實際應(yīng)用位置有關,對(duì)于安裝在水下(xià)采油樹、跨接管(guan)和管彙位置☎️的(de)流量計,其安裝(zhuang)和回收㊙️設✨計各(ge)不相同。因此,在(zài)進🐪行水下流量(liang)計設計時,宜采(cai)用模塊化設計(jì)的理念,将流量(liàng)計核心計量部(bù)件和安裝🛀回收(shou)模塊獨立開🔴來(lai),這樣才能保證(zhèng)在不同的位置(zhì)進行安裝和回(huí)收🈲,流量計的核(he)心計量部件不(bú)發生變化,提高(gao)水下流❄️量計對(dui)不同應用場景(jǐng)的适應性。

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