我国水下生产系统测试技术进展(3)

表3 水下多相流量计主要测试设备信息序号设备名称试验项目测试设备参数 1快速温变试验箱温度循环试验、高温老化试验温度范围：-40 ~ 85℃ 保温时间：0.5 h 温度循环次数：10次 2电磁振动台扫频振动试验、随机振动试验频率：5 ~ 2 000 Hz 随机振动试验时间：2 h 3氦质谱检漏仪、真空泵及相关仪表氦气泄漏测试氦质谱检漏仪：灵敏度至少为1×10-10 Pa.m3/s 真空泵可抽真空至-0.099 MPa（表压）以上 氦气瓶纯度≥99%；（GB/） 4压力变送器与工业铂电阻静水压试验、气压试验、压力/温度循环试验压力范围：0 ~ 51.71 MPa 温度范围：-18~121℃ 5高压舱高压舱测试试验压力：16.5 MPa

图3 水下多相流量计电磁兼容性测试

图4 水下多相流量计高压舱测试

2.3 水下采油树

我国已具备深水卧式采油树工程样机的研制能力，并已配套相应试验验证技术，包括QT阶段的温度/压力循环测试、载荷测试，以及FAT阶段的采油树连接器及阀门功能测试、本体静水压测试（控制管线/化学药剂注入管线/测试管线静水压测试、采油树本体静水压力测试）、清洁度测试等[19]。表4给出了用于水下采油树QT阶段和FAT阶段水下采油树测试的设备信息。其中的外压力试验高压舱和弯曲载荷试验机如图5及图6所示。在EFAT阶段，可模拟采油树SCM的安装和回收操作，进行SCM对采油树阀门的开关动作测试，以及尝试采用SCM读取温度、压力传感器数据。此外，可采用干预、修井和控制系统进行水下电飞线及液飞线的连接、控制包括水下采油树节流阀在内的阀门开关动作的控制模式测试。最后，通过研制配套的安装回收工具，可进行包括水下采油树节流阀、油管悬挂器及采油树帽等设备的安装与回收操作。在SIT阶段，当前可开展水下采油树与水下井口系统的连接密封和连接功能测试、水下作业机器人（remote operated vehicle, ROV）对水下采油树各接口的操作测试、采油树与跨接管连接后的密封及静水压测试，以及借助水下电力控制分配单元（subsea power and control unit, SPCU）传输MCS指令，操作水下采油树阀门和读取温度压力传感器信息等的测试工作。此外，已初步具备水下卧式采油树的海上试验能力，包括采油树海上安装、回收及连接密封测试等。

表4 水下采油树主要测试设备信息序号设备名称试验项目测试设备参数 1外压试验高压舱本体静水压测试试验容腔尺寸：Ф2.5 m × 5.1 m 模拟水深（外压）：0 ~ 3 500 m 模拟井压（内压）：0 ~ 140 MPa 2弯曲载荷试验机载荷循环试验额定试验压力：140 MPa 单缸最大输出载荷：170 kN 液缸最大行程：0.5 m

图5 水下采油树外压试验高压舱

图6 水下采油树弯曲载荷试验机

2.4 水下管汇

目前国内制造的水下管汇已可集成SCM、水下多相流量计、水下阀门及水下连接器等设备，并已具备开展水下管汇FAT、EFAT和SIT的能力。在水下管汇的FAT测试阶段，依托试验用HPU、压力温度传感器、直板清管器等设备（详细信息见表5），可完成包括管道清管和通球测试、工艺管道系统的保压测试，以及阀门功能和泄露测试等工作[20]；借助ROV或简易ROV（Dummy ROV），可在EFAT阶段模拟水下管汇阀门操作、飞线插拔、水下连接器操作等相关动作。在SIT阶段中，已掌握如图7所示的利用水下管汇SCM控制阀门等设备开关动作的能力。此外，通过调配工程施工船与ROV等设施，国内已可开展水下管汇的海上试验工作，如图8所示。

表5 水下管汇主要测试设备信息序号设备名称试验项目测试设备参数 1试验用HPU液压控制回路压力测试与清洗高压压力：34.47 MPa 冲洗压力：3 ~ 5 MPa 冲洗流量：2.4 m3/h 2温压一体传感器工艺管道系统保压测试温度范围：-40 ~ 180℃ 压力范围：0 ~ 15 000 psi 3直板清管器管道清管和通球测试清管器外径：0.264 m 清管器长度：0.42 m

图7 水下管汇集成测试

图8 水下管汇海试

3 我国水下生产系统测试技术展望

如上所述，在水下生产系统关键设备国产化研制任务的推动下，我国已基本具备水下控制模块、水下多相流量计等设备的测试能力，已配备相关试验设施和建立试验验证中心，水下生产系统测试技术较为完备且日趋成熟。但需要指出的是，当前水下生产系统设备试验验证工作多在各设备供应商等多方参与下，特别是国际第三方船检机构的全程见证下取证。对于技术成熟度相对较低，尚未达到工程化示范应用要求的国产化水下产品，如何制定基于我国水下生产系统设备研制现状的测试标准仍需进一步探索。此外，虽然当前我国水下生产系统设备研制企业多可开展产品的QT、FAT及EFAT等测试工作，已具备相应的测试试验设备，但各企业间测试设备的技术参数存在较大差异。此外，现阶段国内正同步开展水下生产系统测试设备的设计及制造工作，已完成测试工程样机的研制，其测试功能及可靠性有待进一步验证。因此，除规范水下产品的测试程序外，还需规范水下产品测试设备的技术参数要求，保证测试结果的高准确性与宽认可度。最后，做好水下生产系统测试与实际油气田工程化应用的技术衔接，以及在工程化应用过程中适时开展在役水下生产系统设备的检测及维修，对完善我国水下生产系统测试技术体系、延长水下生产系统设备的持续正常运行周期具有重要的价值。

文章来源：《测试技术学报》 网址: http://www.csjsxbzz.cn/qikandaodu/2021/0622/1072.html