摘要：水(shuǐ)下流量計 的(de)安裝和回收(shou)技術是水下(xià)流量計設計(ji)的關鍵技術(shu)之一。對于國(guó)内而言,水下(xia)流量計的研(yan)究剛剛起🍓步(bù),水下流⛹🏻‍♀️量計(ji)🐉的安🈲裝回收(shou)技術仍然是(shi)一個空白,研(yán)究水下流量(liang)計安裝與回(huí)收技術是實(shi)現水下流量(liang)計國産😍化的(de)必經之路。介(jie)紹了當下水(shui)下流量計安(ān)裝與回收技(jì)術的研究現(xiàn)狀和方法,以(yi)及不同安裝(zhuang)位置(水下🐕采(cǎi)油樹、管彙、跨(kua)接🐪管)水下流(liú)量計🏃‍♂️安裝與(yu)回收的通用(yòng)技術手段。
　　水(shui)下流量計的(de)安裝回收技(ji)術是水下流(liú)量計設計過(guo)程中必須面(mian)對的難題。盡(jìn)管水下流量(liàng)計設計的初(chū)衷是在設計(ji)壽命周期内(nei)實現免維修(xiu),但從國内外(wai)實際應用的(de)情況來看,要(yào)實現完全免(miǎn)維修是很🧑🏾‍🤝‍🧑🏼難(nán)的。首先是水(shuǐ)下環境的複(fú)雜性,流量計(jì)安裝到水下(xià)後需要克服(fu)海水靜壓、介(jie)質内壓以及(ji)高溫帶來㊙️的(de)機械強度和(he)密封性能上(shang)的考驗,還要(yào)抵抗海水和(hé)介質腐蝕以(yi)及♈不可預見(jiàn)的突發⛱️情況(kuang)(如地震、海嘯(xiào)等)。其次是流(liu)量計本身的(de)複雜性。多相(xiang)流的測量異(yì)常複雜，其技(jì)術難度之高(gao)至今仍是世(shi)界範🔱圍内💁科(ke)學界的難題(tí)。要實現多💋相(xiang)流的測量,需(xu)要一-套實時(shí)的數據采💘集(jí)系統來采集(ji)原始數據,然(rán)後将采集到(dào)的數據傳送(sòng)至流量計算(suàn)機，由流量計(jì)算機對數據(ju)進行處🏃🏻理,轉(zhuǎn)換成可用的(de)生産數據，然(ran)後再将這些(xiē)可用的數據(ju)上傳至地面(miàn)控制中🈚心。整(zhěng)個過程還需(xu)要一套完整(zhěng)的機🔞械系統(tong)和通訊控制(zhi)系統來支撐(cheng)。任何一個環(huán)節出現問題(ti)都會導緻流(liú)👌量計無法正(zheng)常工作。而流(liu)量計安裝在(zài)幾百甚至幾(jǐ)千米的深水(shuǐ)中,很難進行(hang)人工幹預。因(yīn)此,除了通過(guo)設計‼️手段提(tí)高水下㊙️流量(liàng)計的可靠性(xing)之外,水下流(liú)量計的⭕回收(shou)以及回收以(yi)後的二次安(an)裝是水下流(liú)量計設計的(de)一個重要環(huán)節和關鍵技(ji)術👨‍❤️‍👨。
1可可收式(shì)水下流量計(jì)的研究現狀(zhuàng)
　　早在1995年,國外(wài)就有水下流(liu)量計在水下(xia)管彙安裝應(ying)用的報道,該(gai)👅流量計安裝(zhuāng)在一個獨立(li)的回收模塊(kuài)☂️中，可在不中(zhōng)斷生産的條(tiao)😍件下實現回(hui)收"。1996年Framo可回收(shōu)式水下流量(liàng)計在澳大👌利(li)亞EastSpar項目實現(xiàn)了應用,該流(liú)量計爲一個(ge)桶裝結❤️構,可(ke)實現整體回(hui)收。到目前爲(wei)止,國際上形(xíng)成了以斯倫(lún)🔱貝謝、艾默生(shēng)、FMC爲主的水下(xià)流量計供應(yīng)格局,這3家公(gōng)司占據了整(zhěng)個多相流量(liang)計90%以上的👨‍❤️‍👨市(shi)場份額"。
　　目前(qian)國際上主要(yào)的回收方式(shì)有2種,一種是(shi)電子艙👈回收(shōu),即單獨回收(shōu)電子艙模塊(kuài)(SRC,SubseaRe-trievableCanister);另--種是整體(tǐ)回收式,即将(jiang)整個🚶‍♀️流量計(jì)模塊集成到(dào)外部結構上(shang)(CBV,ChokeBridge.Version)。電子模塊可(ke)回收式流量(liàng)計是一種将(jiang)所有電子元(yuán)件、通訊和控(kong)制系統集成(chéng)到一個可回(hui)收的模塊内(nei),所有的元件(jian)及相應的接(jie)頭都有✉️充分(fèn)冗餘設計的(de)水下流量計(jì)。在工作時,電(dian)子模塊可以(yi)通過ROV快速接(jie)入整個流量(liàng)計,而不需要(yao)專門的送人(ren)工具，也不需(xū)要關斷流體(ti)或是停止整(zhěng)個💃采油過程(cheng)，從而避免了(le)因爲回收更(geng)換模塊時造(zào)成額💯外的花(huā)費。
　　整體模塊(kuài)式流量計CBV是(shi)一.種将所有(you)模塊集成到(dao)一-起,然後整(zheng)☀️體安裝、整體(ti)回收的流量(liang)計4。該類型的(de)水下流量計(ji)保留了同SRC類(lèi)型相同的電(diàn)子元件的冗(rong)餘設計,但将(jiāng)電子模塊固(gu)定安裝在整(zhěng)個👉流量計裝(zhuāng)置.上,回收時(shí)通過回收整(zhěng)個流量計來(lái)實現。此類型(xing)的⛹🏻‍♀️多相流量(liàng)計一-般直接(jiē)安裝至管道(dào)或計量模塊(kuài)上💋,其安裝和(hé)回收皆是通(tōng)過管道或計(ji)量模塊一并(bìng)進行。
2水下流(liu)量計的安裝(zhuang)與回收技術(shu)
2.1水下流量計(jì)的安裝位置(zhì)
　　水下流量計(ji)是水下流量(liang)計量的核心(xīn)部件,其安裝(zhuāng)位置取決于(yu)具體的應用(yòng)方式和水下(xià)生産設施的(de)♋整體🏃🏻‍♂️布局。水(shui)下流量計的(de)♊安裝位置大(dà)緻可以分爲(wei)采油樹、管彙(huì)和🌈跨接管3種(zhong),如圖1所示。
 
　　水(shuǐ)下流量計的(de)安裝位置與(yǔ)流量計的具(ju)體應用和設(she)備🈲尺寸✌️有關(guan)。采用單井計(ji)量方式的流(liu)量.計可以安(an)裝在采油樹(shù)上、連接的跨(kua)接管上或鄰(lin)近的管彙.上(shàng)進行連續測(ce)量。間斷測量(liang)可📧以在管彙(huì)，上通過選井(jǐng)計量來🌈完成(chéng),此時由于一(yi)台流量計需(xu)要測量不☂️同(tóng)介質性質的(de)多個油井,因(yin)此流量計需(xu)要包含多個(ge)油井的PVT數據(ju)。單井計量可(ke)以給出每口(kǒu)井的連續的(de)生産數🌈據,有(you)利于油田💯的(de)生産管理和(he)優化，同時💰提(tí)高了整個計(ji)量系統的可(ke)靠性,但所需(xū)要的流量計(ji)數量較多,增(zeng)加了油田開(kai)發的成本。選(xuan)井計量方🐅式(shi)成本較低,但(dan)無法獲得單(dan)井的連續測(cè)量數據，且一(yī)旦流量計♉發(fa)生故障,與之(zhī)相連的所有(you)油井的計量(liang)都無法進行(hang)”。因此,具體采(cai)用哪種計量(liàng)方式需要根(gēn)據油田⁉️生産(chǎn)的實際需要(yao)和單台流量(liàng)計的成本🈲而(ér)定。
　　對于選擇(zé)水下流量計(ji)計量的油井(jǐng),在水下生産(chan)設施布局中(zhōng)👈應考慮水下(xia)流量計或電(diàn)子回收模塊(kuai)的安裝和回(huí)收路徑以😄及(jí)對🧑🏾‍🤝‍🧑🏼應的機械(xiè)和電氣接口(kou)。對于安裝在(zai)采油樹和跨(kuà)接管上的流(liú)量⛹🏻‍♀️計而言,流(liu)量計回收可(ke)🆚能隻會影響(xiang)局部生産,但(dàn)是如果回收(shou)管彙單元,若(ruò)沒有旁通則(ze)可💜能需要關(guan)閉👌多口井,因(yin)此😄管彙安裝(zhuāng)的流量計一(yi)般需要考慮(lǜ)旁通設計,保(bǎo)證💯在流量計(ji)⭕關停和啓動(dong)狀🌍态下都能(néng)🏃夠滿足最大(dà)産量的要求(qiú)。
　　流量計上下(xia)遊流體的流(liú)型和流向也(yě)是決定流量(liàng)計安裝位置(zhi)🔱時所要考慮(lǜ)的一一個因(yīn)素,這主要與(yu)🙇🏻流量計所采(cǎi)用🔴的計🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量技(ji)術有關,如有(yǒu)的流量計需(xu)要考慮上下(xia)遊直管段♈以(yǐ)保證穩定的(de)流型,有的流(liu)量計的計量(liang)性能受到流(liu)體流向的影(yǐng)響,在設計流(liú)量計安裝位(wèi)置時應當有(you)所考慮。此外(wai),腐蝕和侵蝕(shi)作用、化學藥(yao)劑注人點、管(guan)道規格、臨近(jìn)節流點等都(dou)有可能對流(liú)量計的計量(liang)💞性能産生影(yǐng)響,也是設計(ji)中👣需要考慮(lǜ)的因素🔴。
2.2基于(yú)采油樹的安(ān)裝與回收
　　一(yī)般而言,安裝(zhuang)至采油樹的(de)水下流量計(ji)都有其專用(yòng)的配套設施(shī),通常與采油(you)樹的油嘴組(zǔ)合在一起,形(xíng)成🈲采油樹的(de)流量控制模(mó)塊。另外，流量(liang)計可以連接(jiē)到節流閥上(shàng),同水下🈲節流(liú)閥一起安裝(zhuang)回收。基于核(hé)心計量部件(jian),可以設計相(xiàng)應的安裝接(jiē)口,同水.下節(jie)流閥安裝⛱️在(zài)一-起,轉接至(zhi)采油樹對應(yīng)安裝位置，實(shí)現通過ROV進行(háng)水下的安裝(zhuāng)及回收操作(zuo)(圖2)。
 
　　如圖2所示(shì),将流量計模(mo)塊通過法蘭(lán)連接的方式(shi)固定安裝至(zhi)節流閥整體(ti)裝配上形成(cheng)流量控制模(mo)塊,通過節流(liu)閥連💃🏻接器與(yu)采📞油樹相連(lián)。流量控制模(mo)塊上一般對(dui)應有👌ROV操作手(shǒu)🥵柄、操作接口(kou)等,以滿足水(shuǐ)下🈲操作的要(yao)求。導向筒和(he)導向柱設計(ji)用于流量計(jì)在⭕安裝過程(cheng)中實現與采(cai)油樹的準确(que)對接。在安裝(zhuang)時，通過吊耳(ěr)将流量計下(xia)放至水下安(ān)裝位置附近(jìn),通過ROV操作手(shǒu)柄調整💋流量(liàng)計的位置,使(shi)導向筒與導(dao)向柱對接。安(an)裝工具具有(yǒu)緩沖裝置,可(ke)以保.護流量(liang)控制模塊不(bú)受大的沖擊(ji),待流量🔴控制(zhì)單元與采油(yóu)樹精準對接(jiē),即可操作ROV接(jiē)口👉實現鎖緊(jin)。回收時設置(zhi)兩🙇‍♀️端隔離後(hòu),通過ROV操作實(shí)現解鎖,如圖(tu)3所示。
 
　　采用這(zhè)種設計時,流(liú)量計廠商需(xu)要與采油樹(shu)廠商進行有(yǒu)效的技術溝(gōu)通,進行聯合(he)設計,保證流(liú)量計連接接(jiē)口及空👈間位(wèi)👣置相匹配。
2.3基(ji)于跨接管的(de)安裝與回收(shou)
　　當采油樹沒(méi)有可以回收(shou)的油嘴模塊(kuai),或是節流閥(fá)等相應結構(gou)不允許相應(yīng)布置時,水下(xià)流量計可以(yi)安裝💔在采油(yóu)樹同管彙連(lian)接的跨接管(guǎn)上。如圖4所示(shì),位于跨🙇‍♀️接管(guǎn)的💞流量計💋可(kě)以在跨接管(guǎn)制造和初安(ān)裝時采用💯法(fǎ)蘭進行連接(jiē),将流量計模(mó)塊和跨接管(guǎn)🏃🏻一起下放安(an)裝和回收。法(fa)蘭連接的流(liú)🌏量計接口可(ke)🏃‍♂️以簡化拆卸(xiè)🌏和重裝,也可(kě)以采用焊接(jiē)的方式,将流(liú)量計直接焊(han)接在跨接管(guan)上以減輕跨(kuà)接管的重量(liang)🙇‍♀️。但由于跨接(jiē)管的安🍉裝回(hui)收需要吊裝(zhuāng)能力較大的(de)支持船,并可(ke)能導緻其他(tā)一些問題,所(suo)以一般在跨(kua)接管上的流(liú)量計✍️出現問(wen)🤞題,基本就會(huì)棄置而不進(jin)😘行維護。由于(yu)水下流量計(jì)電子模塊出(chū)現故障.的概(gài)率比較大，若(ruò)采取這種方(fāng)式進🤞行安裝(zhuang)回收,一般會(hui)設計電子模(mo)塊可回收的(de)結構,将流量(liàng)計🔱上容易發(fā)生失效的複(fu)雜結構㊙️都集(jí)成在可回收(shou)模塊中,而❗固(gu)定安裝的部(bu)分則應該盡(jìn)量簡♉化,以提(ti)‼️高整個裝置(zhì)的可靠性。
 
2.4基(jī)于管彙的安(an)裝與回收
　　采(cai)用管彙安裝(zhuāng)的方式需要(yao)針對流量計(jì)模塊設計對(duì)應的模塊👈送(song)入工具、導向(xiang)定位設備、軟(ruan)着陸工具、過(guo)載工具以及(ji)其他配套工(gong)具來滿足流(liu)量計安裝和(he)回收💜的要求(qiú)。在流量計模(mó)塊🌈外部設🔴計(ji)一個整體✊的(de)配套安裝工(gong)具,并提供ROV操(cao)作的接口和(hé)水下的連接(jie)器部分,如圖(tú)5所示。送人工(gong)具可以通過(guò)ROV進行操作和(hé)控制,一般部(bu)📱署在修井船(chuán)和鑽探設備(bèi):.上，含有軟着(zhe)陸系統和解(jie)鎖、鎖緊裝置(zhì),通過操作ROV接(jie)口,可以實現(xian)水下流量計(jì)底部✔️連接器(qi)與固定安🌈裝(zhuang)在管彙.上🧡的(de)連接接💛口的(de)鎖緊和🈲解鎖(suo)。當❓流量計解(jie)鎖出現故🌈障(zhang)時,可以通過(guo)過✊載工具進(jìn)行緊急解鎖(suo),以保證流量(liàng)計解鎖裝🔆置(zhi)卡死的情況(kuang)下,能夠實現(xiàn)緊急回收。
 
　　同(tong)時在管彙，上(shang)設計對應的(de)水下安裝所(suǒ)需連接結構(gòu)、導向及指示(shì)設計、模塊布(bu)置等，如圖6、圖(tu)7、圖8所示,通🈲過(guo)專門的工具(jù)實現🌐流量計(jì)模塊的獨立(li)整體安裝🔴和(hé)回收。其中,連(lián)✏️接結構與流(liu)量計下部的(de)連接器相連(lian),導向結🙇🏻構用(yong)于流⭐量計下(xià)放安裝過程(cheng)中的導向與(yǔ)定位,通過指(zhǐ)示設計可以(yi)确認流量計(ji)定位是否正(zhèng)确,以及解鎖(suo)✂️和鎖緊操作(zuo)是否完成。
 
3結(jie)束語
　　水下流(liú)量計是水下(xià)生産系統的(de)重要組成部(bù)分，對于流🍓量(liàng)的監控和流(liu)動保障具有(yǒu)重要意義。在(zai)國外公司技(ji)術壟斷📱的局(ju)面下,通過技(ji)術創新,掌握(wò)水下流量計(jì)🏃‍♂️的設計核心(xīn)技術對我國(guó)水下裝備的(de)國産化進程(chéng)具有重要推(tuī)動作用。水下(xia)流量計的安(an)裝與回收技(ji)術是水下流(liu)量計設計過(guo)程中❄️的關鍵(jiàn)技術,是水下(xià)流量計國産(chǎn)化必須攻克(kè)的技術難題(ti)。根據水下流(liu)量計的回收(shōu)方式,可以将(jiāng)可回收式的(de)水下流量計(ji)分爲整體回(huí)🌏收式和電子(zǐ)艙回收式2種(zhǒng),其具體的安(an)裝📞和回收設(shè)計🧑🏾‍🤝‍🧑🏼與流量計(ji)的實際應用(yòng)位置有關,對(dui)于安裝在☔水(shuǐ)下采油樹、跨(kua)接管和管彙(hui)位置的流量(liang)計,其安裝和(hé)回收設計各(gè)不相同。因此(cǐ),在進行水下(xià)流量計設計(ji)時,宜采用模(mo)塊化設計的(de)理念,将流量(liang)計核心計量(liang)部件和安裝(zhuang)🧡回收模塊獨(du)立開來,這樣(yang)才能保證在(zai)不同的位置(zhi)進行安裝和(he)回收🔅,流量計(jì)的核心計量(liàng)部件不發㊙️生(sheng)變化,提高水(shuǐ)下流㊙️量計對(dui)不同應用場(chǎng)景的适應性(xing)。

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