水下生产设施在线管汇工厂接收测试技术研究

赵晓磊， 储乐平， 肖易萍， 赵明哲， 张晓健

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451)

水下生产设施在线管汇工厂接收测试技术研究

赵晓磊， 储乐平， 肖易萍， 赵明哲， 张晓健

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451)

由于受国外技术保护垄断的影响，深水水下生产系统在我国海上油气田开发应用较少，水下生产系统制造及测试技术进展缓慢，且南海油气资源丰富，其中70%位于深水区，深水油气开发已成为我国能源的战略接力区。深水水下生产设施在工厂接收测试(FAT)时，涉及很多专用的测试设备、材料，且每项测试具体要求可借鉴的文献较少。结合中国南海番禺35-1/2项目在线管汇(ILM)的实际测试经验，详细说明了水下生产设施FAT的流程、关键专用设备、每项测试的目的及注意事项，为发展我国水下生产系统进行了重要的技术储备。

水下生产系统；在线管汇；工厂接收测试；管线终端

0 引言

随着陆地及浅海石油资源的日益枯竭，深海油气资源的开采量逐年增加，深水油气开发已经成为发展的必由之路。水下生产系统是深水油气田开发的重要载体，由于可靠性高、经济效益明显，在全球范围内，该种模式产值迅速增长，目前可开采水深已达3 000 m[1]。

我国南海油气资源丰富，其中70%位于深水区，但由于受国外技术垄断影响，国内采用水下生产系统的油田很少。番禺35-1/2水下生产设施位于中国南海，采用水下采油树、跨接管、中心管汇、PLET(管线终端) 、ILM水下脐带缆终端等全面的水下生产设施，经海底管线，将天然气输送至番禺34-1中心处理平台进行处理，之后传输至LW3-1平台进行深化处理[2]，油田布置图如图1所示。

图1 气田开发系统示意图

ILM主要用于海底管线侧面有油井，且管汇需要与海管一起铺设时采用的一种管汇结构，一般包括水下阀门、水下连接器等水下设备[3]。由于水下ILM建造完成之后，要预先随海管铺设到海底，之后需要在水下与采油树通过跨接管实现连接，涉及多个接口安装，且需要水下机器人进行操作，未知风险较多，一旦出现问题，将影响整个油田生产，因此，FAT是一项非常重要的测试内容。

该文以南海番禺项目ILM为例详细说明其工厂接收测试的流程、关键设备、每项测试的目的及注意事项。目前，番禺项目2套水下ILM已顺利通过工厂接收测试，完成海上铺设工作。

1 ILM组成

ILM主要包括以下两部分：

(1) 上部结构

上部结构是一个刚性框架，集成了水下阀门、hub、牛眼、耳轴、信号发射筒、阳极、旋转耳轴等设备[4]，两端的hub与跨接管的连接器连接。上部结构可以通过其顶板上的4个吊耳吊装，并可以在保护框架的滑轨上移动以承受海底管线的热胀冷缩效应[5]。

(2) 保护框架

保护框架的防沉板有裙板以增加在海底支撑能力。滑轨安装在凸起的防沉板上可以引导上部结构的滑动，同时可以约束上部结构在横向的运动。

ILM各部件的组成如图2所示。

图2 ILM各部分组件

2 关键测试设备

在水下ILM的FAT测试过程中，需要的关键测试设备、用途及功能要求见表1。

表1 FAT关键测试设备/材料

3 FAT测试流程

FAT共包括9项测试内容，本着合理、高效、现场操作方便的原则，优化后测试流程如图3所示。

图3 FAT测试流程图

3.1 FAT测试之前的检查工作

ILM在陆地建造完成之后，在FAT测试之前，要完成以下内容检查：

(1) 整个结构完成建造，所有的设备、附件已完成安装；

(2) 所有的测试设备、材料已到现场，测试设备应在标定有效期内；

(3) 测试方案、吊装方案、风险识别分析报告已批准；

(4) 所有水下阀门处于半开的状态；

(5) 所有与安全相关的标识、隔离工作已完成。

3.2 冲洗测试

(1) 测试目的：清洁流体管内部，消除异物和碎屑，如水垢、污垢、灰尘和熔渣等。

(2) 注意事项：冲洗时间足够长，之后需用压缩空气吹扫至干燥，最后要作好hub密封面保护工作。

3.3 通径测试

(1) 测试目的：验证水下ILM主流体管的可通球性。

(2) 注意事项：(a) 通径规圆板的厚度要适当加厚，防止在水下阀门的凹槽处被卡住，可以采用橡胶加厚；(b) 连接杆长度应大于管线名义内径的2倍。

3.4 水压试验

(1) 测试目的：在试验压力下验证流体管强度是否满足要求。

(2) 由于ILM支管的设计压力与主管不同，试压的方案如图4所示。

图4 试压试验方案图

方案图符号说明：PT为压力传感器；TT为温度传感器；P为压力表；RV为水下阀门。

(3)注意事项：(a) 由于压力比较高，需要专用的Autoclave 接头连接到hub测试压力帽上；(b)压力帽螺栓的紧固扭矩有要求，需要使用液压扭矩扳手，且螺栓在紧固之前要使用专用的丝扣油；(c) ILM支管与主管压力不同，需要在不同压力下进行测试；(d) 压力表要经过标定，且在有效期之内；(e) 升压的速率不超过0.5 MPa/min；(f) 试压水的氯离子含量不超过30 ppm，且应加入防腐抑制液。

3.5 阀门压差试验

(1)测试目的：验证水下阀门扭矩工具与阀门之间的配合；验证阀门打开、关闭扭矩及转数是否与阀门数据表一致；验证阀门在设计压力下的密封性能。

(2)注意事项：(a) 利用扭矩工具打开、关闭阀门时不设圈数，待阀门指示器指示完全关闭或打开，且扭矩工具压力急剧增加时停止工作；(b) 扭矩工具在使用之前应校准。

3.6 浮筒耳轴功能测试

(1) 测试目的：验证旋转吊耳的旋转能力，同时由于在通过张紧器之后再安装选装耳轴，验证在海上安装时，配合。

(2) 注意事项：为保证通过张紧器之后在顶板上顺利安装耳轴，在顶板上应开长圆孔，防止顶板变形，在海上无法安装旋转耳轴。

3.7 称重测试

(1) 测试目的：验证ILM总重量及重心位置。

(2) 注意事项：应使用安装在吊钩下的张力卡环进行称重，重量及重心相关信息要反馈给海上安装项目组。

3.8 电连续性测试

(1) 测试目的：验证所有机械连接部件的电连续性，保证阴极保护功能。

(2) 注意事项：测试电阻应小于0.1 Ω，所有非焊接的连接的部件之间都要测试，包括螺栓连接、机械连接、铆接等。

3.9 尺寸检查

(1) 测试目的：校核总体尺寸，验证与安装相关的关键尺寸是否满足要求。

(2) 注意事项：与张紧器相关的尺寸要重点测量，保证ILM上部结构能够顺利通过张紧器。

3.10 外观检测

(1) 测试目的：检查油漆的颜色、标志、位置是否正确。

(2) 注意事项：(a) 标识要使用防污漆，ROV把手、吊耳面漆应符合图纸、规格书的相关要去；(b) 标志的位置要与ILM油田总体布置图进行核对，防止安装方向出现问题。

4 结论

该文与实际项目相结合，系统总结了水下ILM工厂接收测试的技术要求、关键测试设备、注意事项，增强了我国在水下生产系统测试技术实力，为其它水下生产设施(包括中心管汇、管线终端、跨接管、管线终端管汇等)工厂接收测试提供了技术积淀，推动了我国水下生产系统的发展，有助于加快我国南海深水油气田的开发，社会效益及经济效益明显。

[1] 王玮,孙丽萍,白勇.水下油气生产系统[J].中国海洋平台,2009,24(6):41-45.

[2] ISO13628-1.General requirements and recommendations[S]. 2010

[3] ISO13628-2.unbounded flexible pipe systems for subsea and marine applications[S]. 2006.

[4] ISO13628-15.Subsea manifold and structure General requirements and recommendations[S]. 2010.

[5] 于芳芳,段梦兰,郭宏,等.深水管汇设计方法及其在荔湾3-1气田中的应用[J].石油矿场机械,2012,41(1):24-29.

[6] 金向东,林华春.海上油气田水下生产系统的关键设备与技术[J].油气田地面工程,2012,31(4):55-56.

[7] 梁稷,姚宝恒,曲有杰,等.水下生产系统测试技术综述[J].中国测试,2012,38(1):38-40.

The Research for FAT Technology of Subsea Facility ILM

ZHAO Xiao-lei, CHU Le-ping, XIAO Yi-ping, ZHAO Ming-zhe， ZHANG Xiao-jian

(China Offshore Oil Engineering Company, Tianjin 300451, China)

The technology for fabrication，testing of subsea production facilities moves slowly since the abroad technical security. There are few offshore fields developed by the subsea production model. However, the oil and gas reservation amount is very rich in South China Sea, 70% lies in the deep water district which is the strategic relay area for the energy of our country. Taking PY5-1/2 project as the object, the purpose, technological process, precautions and key test equipment of FAT was stated in detail, which collects great technology for the development of subsea production system for our country.

subsea production facilities; inline manifold; factory accepted test; pipe line end termination

2014-06-04

国家科技重大专项《深水水下生产设施制造测试装备及技术》(2011ZX05027-004)。

赵晓磊(1982-)，男，工程师。

1001-4500(2015)02-0010-05

TE972

A