水下生产范文（精选10篇）
水下生产 第1篇
一、水下闸阀材料研究现状
水下生产系统中, 技术人员应该做好闸阀材料的选用控制工作。其中, 不同的水下闸阀材料等级与要求对于生产的影响不相同。
其中, 水下闸阀材料DD-NL型号, 适合在酸性环境中操作, 采用标准装配的方法, 实现其非腐蚀性的作业环境要求。但是, 此种水下闸阀材料的最低要求为合金钢, 例如AISI4130型号材料。
除此之外, EE-05材料也是水下闸阀原配件常用的机械材料, 它适合在酸性操作环境中使用, 采用不锈钢装配的方式, 保证水下闸阀元器件具有抵抗中等腐蚀的性能。
它的材料最低要求为合金钢 (例如:AISI4130.) 除此之外, EF-1.5材料等级为完全不锈钢高等腐蚀性环境下的作业专用闸阀耗材, 它适合在酸性环境下操作和使用。例如不锈钢材料 (410SS、F6NM) 。
其中, 水下闸阀在水下生产系统应用的过程中, 还应该满足一定的温度等级要求。温度级别K, 其作业范围最小-60°最大为82°, 温度级别L, 其作业范围最小-46°最大为82°, 温度级别N, 其作业范围最小-46°最大为60°, 温度级别P, 其作业范围最小-29°最大为82°, 温度级别R, 其作业范围最小室温条件要求即可, 温度级别S, 其作业范围最小-18°最大为60°, 温度级别T, 其作业范围最小-18°最大为82°。
二、水下闸阀应用现状
在水下生产控制系统的作业图分析中, 我们可以看出。液压动力单元应该承担水下生产活动的动力支持。通过不间断电源的输出, 实现电能动力的供电单元有效支撑。
在主控站控制的过程中, 技术人员应该才能够水面脐带缆终端总成的体系建设入手, 实现浮体脐带缆的硬度支撑强化。
水下闸阀在水下生产活动中, 应该满足一定的技术参数的前期设计要求。其中, 水下闸阀的最大工作压力为56.9MPA时, 其流量系数为0.14Cc1, 其流量系数为0.20Cc2, 其压强降低的范围为3.5MPA-6.9MPA之间。水下闸阀的最大工作压力为56.9MPA时, 其流量系数为0.14Cc1, 其流量系数为0.20Cc2, 其压强降低的范围为3.5MPA-6.9MPA之间。水下闸阀的最大工作压力为69.0MPA时, 其流量系数为0.20Cc1, 其流量系数为0.24Cc2, 其压强降低的范围为3.5MPA-6.9MPA之间。水下闸阀的最大工作压力为103.4MPA时, 其流量系数为0.20Cc1, 其流量系数为0.24Cc2, 其压强降低的范围为11.7MPA-27.6MPA之间。
为了保证水下闸阀满足水下生产的需要, 必须要对阀体的材料做出强化要求。阀体一般采用不锈钢和铝钛合金材料制作而成, 水下阀门的底座可以使用铝青铜 (NS16570) 、不锈钢或者钨镍硬质合金材质制作而成。
三、水下闸阀应用压力和流量系数技术特点
在技术应用的过程中, 应该满足一定的技术参数需要, 从而适应不同环境下的采用压力变化, 在工作水深和工作外压不同条件下, 使用区别性的参数技术控制方法, 促进水下生产系统效率的持续性提高。
其中, 水下闸阀的最大外压设计为35.0MPA条件下, 其闸阀共有压力控制范围应该在9.0MPA-69.0MPA之间, 其闸阀的先导压力变化为9.0MPA-34.5MPA之间。
除此之外, 水下闸阀的流量系数Cc1为0.20, 闸阀的流量系数Cc2配比为0.18。水下闸阀的最大外压设计为40.0MPA条件下, 其闸阀共有压力控制范围应该在11.0MPA-138.0MPA之间, 其闸阀的先导压力变化为11.0MPA-34.5MPA之间。
除此之外, 水下闸阀的流量系数Cc1为0.23, 闸阀的流量系数Cc2配比为0.20.水下闸阀的最大外压设计为40.0MPA条件下, 其闸阀共有压力控制范围应该在9.0MPA-34.5MPA之间, 其闸阀的先导压力变化为9.0MPA-34.5MPA之间。
除此之外, 水下闸阀的流量系数Cc1为0.23, 闸阀的流量系数Cc2配比为0.20.水下闸阀作用于水下采油树应该体现出对于控制系统的保护, 根据温度传感器的读数变化, 决定置于保温层下的加热装置功率的大小变化。
四、结语
在闸阀应用生产系统的过程中, 技术人员应该做好阀座与阀体的密封控制工作, 从而提高阀闸承受力和稳定性。
与传统陆用闸阀的材料不同, 海水闸阀处于特殊的作业环境中工作, 对于闸阀的承压性能、密封性能和动作性能都有较为严格的要求。
在生产系统运用过程中, 技术人员应该做好技术维修工作, 从而延长水下闸阀系统的寿命。
摘要：水下闸阀的基本功能是接通或者切断管路介质的流通, 在水下生产系统的运用过程中, 强化水下闸阀系统的处理技术的优化建设, 有利于提高生产的整体效率。根据水下闸阀系统的试验效果, 我们发现, 提升水下闸阀阀座的封闭性, 能够显著提高水下生产的系统安全性。本文根据水下生产活动中控制单元性能优化和水压试验系统的特点展开讨论, 提出几点有利于水下闸阀在水下生产系统中运用效果的可行性措施。
关键词：水下闸阀,水下生产,系统建设,应用措施
参考文献
[1]潘灵永, 高文金, 刘广春等.水下闸阀在水下生产系统中的应用研究[J].石油机械, 2014, 42 (7) :45-48.DOI:120.3969.
[2]彭飞, 王珏, 段梦兰等.深水闸阀液压执行机构可视化位置指示器的设计及仿真[J].机械设计与制造, 2014, (3) :71-74.DOI:110.3969.
[3]赵宏林, 王鑫, 肖玄等.基于SimulationX的深水闸阀执行机构动态仿真研究[J].海洋工程装备与技术, 2014, 11 (32) :230-233.DOI:110.3969.
水下生产 第2篇
一、单项选择题（共 25题，每题2分，每题的备选项中，只有1个事最符合题意）
1、根据我国工作场所有害因素职业接触限值有关标准，职业接触限值分为__三类。
A．平均浓度、短时间接触浓度和瞬间接触最高浓度
B．时间加权浓度、短时间浓度和最高浓度
C．时间加权平均容许浓度、短时间接触容许浓度和最高容许浓度
D．时间加权平均浓度、短时间接触平均浓度和最高浓度
2、目前国内外油类火灾的基本扑救方式是__。
A．二氧化碳灭火器
B．泡沫灭火器
C．干粉灭火器
D．自动喷水灭火系统
3、根据《国际危规》的要求，危险货物必须按照《国际危规》标准，附带正确耐久的标志。危险货物的标志由标记、图案标志和标牌组成，所有标志均须满足经至少__个月的海水浸泡后，既不脱落又清晰可辨的要求。
A．2 B．3 C．4 D．5
4、初始评审过程主要包括危害辨识、风险评价和__的策划，法律法规及其他要求两项工作。
A．运行控制
B．应急预案
C．改进措施
D．风险控制
5、船员航海知识浅薄，技术素质低劣以及诲上经验不足，均是导致海损事故发生的因素。对多起海事原因的分析表明，约有__以上的海事是由人为因素造成的，说明船员条件是水运安全的直接重要因素。
A．1/3 B．2/3 C．1/4 D．3/4
6、《安全生产违法行为行政处罚办法》规定，生产经营单位被责令限期改正或者限期进行隐患排除治理的，应当在规定限期内完成。因不可抗力无法在规定限期内完成的，应当在进行整改或者治理的同时，于限期届满前__天内提出书面延期申请，安全监管监察部门应当在收到申请之日起__天内书面答复是否准予延期。
A．10，5 B．5，10 C．10，15 D．15，10
7、安全生产管理工作应该做到预防为主，通过有效的管理和技术手段，减少和防止人的不安全行为和物的不安全状态，这就是__。
A．强制原理
B．预防原理
C．人本原理
D．动力相关性原理
8、企业生产的内部条件和外部环境在不断变化，所以必须及时捕获、反馈各种安全生产信息，及时采取行动。这是__原则的体现。
A．动态相关性
B．动力
C．因果关系
D．反馈
9、事故树分析中，表示基本事件在事故树结构中位置的重要性的是__。
A．结构重要度
B．概率重要度
C．临界重要度
D．系统可靠的
10、定性安全评价的结果是一些__。
A．安全措施
B．安全技术
C．定性的指标
D．定量的指标
11、生产性噪声是由机器转动、气体排放、工件撞击、摩擦等产生的。生产性噪声可分为__三类。
A．振动性噪声、机械性噪声、电磁性噪声
B．冲击性噪声、机械性噪声、电磁性噪声
C．气体性噪声、机械性噪声、电磁性噪声
D．空气动力噪声、机械性噪声、电磁性噪声
12、下列选项中，不属于建筑施工中产生的尘毒的是__。
A．水泥粉尘
B．电焊锰尘
C．油漆涂料
D．工业酒精
13、安全评价的目的不包括__。
A．确定和衡量来自危险源的危险性、危险程度
B．确定应采取的控制措施
C．采取控制措施后仍然存在的危险性是否可接受
D．采取的控制措施是否可接受
14、__是安全评价过程工作形成的成果。
A．安全评价结论
B．安全评价报告 C．评价单元划分
D．安全对策措施建议
15、某建筑公司到定点经营单位购买具有“三证”和“一标志”的安全防护用品。这些物品须经__验收，并对其防护功能进行必要的检查后，方可使用。
A．当地政府安全生产监管部门
B．本单位安全生产管理部门
C．产品生产厂家质检部门
D．有检验资质的中介机构
16、应急演练参与人员在演习过程中有不同的分工。通常分为参演人员、__、模拟人员、评价人员和观摩人员。
A．联络人员
B．控制人员
C．治安人员
D．后勤人员
17、事故调查的内容包括事故本身和__两部分。
A．事故车辆
B．道路
C．行人
D．环境
18、压力容器的最高工作压力，对于承受内压的压力容器，是指压力容器在正常使用过程中，容器__可能出现的最高压力。
A．底部
B．中部
C．顶部
D．侧面
19、安全评价过程中，在对系统危险、有害因素辨识的基础上，进行系统的单元划分是安全评价工作不可缺少的环节，单元划分的原则是以__为主。
A．事故类别
B．装置、物质特征和生产工艺
C．企业生产各个部门
D．重大危险源
20、事故报告后出现新的情况，事故发生单位和安全生产监督管理部门应当及时续报、补报，自事故发生之日起__日内，事故造成的伤亡人数发生变化的，应及时补报。
A．10 B．15 C．30 D．60
21、特殊凿井法是在不稳定或含水量很大的地层中，采用__的特殊技术与丁艺的凿井方法。
A．钻爆法
B．非钻爆法
C．放电法
D．挤压法
22、__不仅能分析出事故的直接原因，而且能够深入提示事故的潜在原因。
A．定性分析
B．故障树
C．定量分析
D．预先分析方法
23、根据《生产安全事故报告和调查处理条例》（国务院令第493号），重大事故应当逐级上报至__安全生产监督管理部门和负有安全生产监督管理职责的有关部门。
A．国务院
B．省、自治区、直辖市人民政府
C．设区的市级人民政府
D．县级人民政府
24、在行政处罚的过程中，必须给予行政相对人__的权利和途径。
A．经济救济
B．媒体救济
C．物质救济
D．法律救济
25、在进行海事分析时，应充分地对发生事故的主观因素和客观因素之间的相互影响和作用给予__，才能达到防止海事的目的。
A．分析
B．评价
C．研究
D．预测
二、多项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）
1、《安全生产法》的基本原则有__。
A．依法必究的原则
B．社会监督、综合治理的原则
C．预防为主的原则
D．权责一致的原则
E．人身安全第一的原则
2、危险分析的结果应提供__等。
A．地理、人文、地质和气象等信息
B．可能的重大事故种类及对周边的后果分析
C．可能影响应急预案的不利因素
D．特定的时段
E．功能布局及周边情况
3、矿山设计的__具体项目必须符合矿山安全规程和行业技术规范。
A．供电系统
B．通风系统
C．运输系统
D．保障系统
E．排水系统
4、根据《安全生产违法行业行政处罚办法》的规定，生产经营单位的__未依法保证国家规定的安全生产所必需的资金投入，致使生产经营单位不具备安全生产条件，责令限期改正，提供必需的资金；逾期未改正的，责令生产经营单位停产停业整顿。
A．总工程师
B．决策机构
C．主要负责人
D．财务负责人
E．实际控制人
5、建设单位在初步设计会审前，应向安全生产监督管理机构报送建设项目__。
A．可行性研究报告
B．安全施工方案
C．劳动安全卫生预评价报告
D．初步设计文件
E．图纸资料
6、《职业病防治法》规定，对从事接触职业病危害作业的劳动者，用人单位应当按照规定组织__的职业健康检查。
A．上岗前
B．在岗期间
C．离岗时
D．下岗期间
E．离岗后
7、《工伤保险条例》第四十条规定，工伤职工有下列__情形之一的，停止享受工伤保险待遇。
A．下岗人员
B．丧失享受待遇条件的C．拒不接受劳动能力鉴定的D．拒绝治疗的
E．被判刑正在收监执行的
8、下列关于法的特征的表述，正确的有__。
A．法是调整社会关系的社会规范
B．法是调整人们行为的社会规范
C．法是由政府机关制定或者认可
D．法具有道德强制性
E．法具有国家强制性
9、应急响应的核心功能和任务包括：接警与通知、指挥与控制、警报和紧急公告、通讯、事态监测与评估、警戒与治安、人群疏散与安置、医疗与卫生和__。
A．公共关系
B．应急人员安全
C．消防和抢险
D．泄漏物控制
E．应急场面清除
10、行政处罚的程序包括__。
A．特别程序
B．一般程序 C．简易程序
D．裁决程序
E．听证程序
11、事故统计工作一般分为__步骤。
A．资料搜集
B．资料整理
C．综合分析
D．资料汇总
E．统计分析
12、《矿山安全法》对矿山的急救组织和设备所做的规定有__。
A．医疗急救组织中必须都是专职的医护人员，并有资格证书
B．提供安全技术措施专项费用
C．配备必要的装备、器材和药物
D．建立安全救护队长负责制度
E．建立由专职或者兼职人员组成的救护和医疗急救组织
13、对于起重设备上用的吊钩，下列说法正确的是__。
A．吊钩表面的裂纹可以用放大镜进行检查
B．对新投入使用的吊钩应进行负荷试验
C．工厂可以用补焊的方式修复吊钩
D．当吊钩危险断面的高度磨损量达到原高度的10%时应报废
E．吊钩分为单钩和双钩
14、下列叙述有误的是__。
A．在爆炸危险环境中，电气线路安装位置的选择、敷设方式的选择，导体材质的选择、连接方法的选择等均应根据环境的危险等级进行
B．爆炸危险环境中电气线路主要有防爆钢管配线和电缆配线
C．敷设电气线路的沟道以及保护管、电缆或钢管在穿过爆炸危险环境等级不同的区域之间的隔墙或楼板时，应采用非燃性材料严密堵塞
D．爆炸危险环境危险等级2区的范围内，配电线路应采用铜芯导线或电缆。在有剧烈振动处应选用多股铜芯软线或多股铜芯电缆
E．煤矿井下采用铝芯电力电缆
15、下列属于安全生产违法行为行政处罚程序的有__。
A．简易程序
B．一般程序
C．复议程序
D．听证程序
E．诉讼程序
16、下列针对制氧站消防设施的叙述中，完全正确的为__。
A．消防设施应齐全完备，配置合理
B．站区外围应设高度不高于2m的围墙或栅栏
C．防火间距内无易燃物、毒物堆积
D．消防通道畅通无阻
E．合理布置醒目的完全标志
17、冲压作业的安全措施范围很广，包括__等。
A．改进冲压作业方式 B．改进冲模结构
C．实现机械化、自动化
D．实现隔离保护装置
E．冲压作业机械化装置
18、根据《安全生产法》的规定，安全生产中介机构的特征有__。
A．客观性
B．独立性
C．公益性
D．服务性
E．专业性
19、下列对疏散指示标志设置的要求，描述正确的有__。
A．应急照明灯和灯光疏散指示标志应在其外面设玻璃或其他不燃烧透明材料制成的保护罩
B．疏散通道出口处的疏散指示标志应设在门框边缘或门的上部；标志牌的上边缘距天花板不应小于0.50m；位于门边时，其下边缘距地面的高度不应小于2.00m C．疏散通道中，疏散指示标志(包括灯光式)宜设在通道两侧及拐弯处的墙面上；标志牌的上边缘距地面应不大于2.00m D．如天花板的高度较小，疏散指示标志也可在疏散门的两侧墙上设置，标志的中心点距地面高度应在，1.30～1.50m之间
E．悬挂在室内大厅或走道处的疏散指示标志的下边缘距地面的高度不应小于2.00m
20、用人单位对遭受或可能遭受急性职业病危害的劳动者，应及时组织进行__。
A．安全隐患检查
B．生产流程检查
C．健康检查
D．医学观察
E．安全监督
21、以下属于非矿山企业国家有关规定要求强制性检查的项目的是__。
A．锅炉、压力管道、压力容器
B．高压医用氧舱
C．电梯、自动扶梯
D．施工升降机、简易升降机及游乐设施等
E．矿井通风设施、防爆设施以及防突水措施
22、某工人在车间内操作冲压机，由于他带病作业，误按冲压机开关，导致事故的发生。其导致事故的直接原因有__。
A．作业环境不良
B．从事禁忌作业
C．接触有毒物质
D．操作错误
E．健康状况异常
23、以下运用人本原理的原则的是__。
A．动力原则
B．能级原则 C．激励原则
D．弹性原则
E．可调原则
24、安全技术措施不包括以下__的内容。
A．措施目的和内容
B．经费风险预算及来源
C．负责施工的单位或负责人
D．开工日期和竣工日期
E．措施预期效果、检查验收及必要返工
25、传动带防护罩与皮带的距离不要小于50mm，设计要合理，不要影响机器的运行，需要设置防护罩的是__。
A．皮带轮之间的距离在3m以上
B．皮带宽度在15cm以上
C．皮带回转的速度在9m/min以上
D．皮带轮直径在0.5m以上
水下电脑闪亮登场 第3篇
这种水下电脑外观秀美，小巧玲珑，就像小玩具一样，有一种诱人的魅力。与此相应，它使用起来还非常方便，潜水员只需像系皮带一样，把它往身上一系，它就开始乖乖地“为人民服务”了。
初次相遇，也许你会觉得水下电脑除了好玩以外，并没有什么大不了的。其实，经过实际使用，你一定会惊奇地发现，它简直非同寻常，不仅能帮助潜水员记录水下作业、查阅地形图、收集信息，而且还能快速计算出鱼群的数量，判断船上各种机器设备是否出了故障。
那么，水下电脑是靠什么来工作的呢？原来，在它的小肚子里，藏有三件宝贝：其一是发射器，其二是接收器，其三则是调解器。正是依靠这三件宝贝，水下电脑才得以在黑暗的水下，一边像小鱼似的游来游去，一边跟岸上指挥中心协同工作，给潜水员以多方面的帮助。当然，除了这三件宝贝，水下电脑还有一件宝贝，那就是处理器。不过，这个处理器并不是藏在它的肚子里，而是藏在潜水员后背的一个密封的组件里。每当潜水员潜到大海深处时，处理器就开始大显身手了：一方面不间断地向潜水员提供必需的氧气，另一方面平衡不断加大的水压。
通过反复试用，海洋专家发现，水下电脑至少拥有两大独特功能：其一是它可借助电缆线，跟显示器和电脑键盘连为一体，从而方便潜水员查阅工作档案、地形图和各种数据；其二是它可跟导航系统连为一体，从而使潜水员得以随时随地查明自己所处的位置，或者沿着某条预定线路游动，把途中的相关信息记录下来。不仅如此，借助上述功能，如遇沉船事故，潜水员还能迅速确定事故位置，描绘出沉船立体图，并把该图传送给相关部门，供其在处理事故时参考。
水下生产设施液压控制仿真系统 第4篇
在国内,目前还没有专门针对于水下生产液压控制系统的仿真软件,研究者大都是在一个开放的液压仿真软件中进行繁琐建模设计,并且只对系统部分进行仿真分析[1]。在国外,其专门的水下液压系统仿真软件(例如Simulation X)虽然具备专门的水下仿真环境和相关的水下液压元件库,但是由于其高昂的软件价格和封闭的设计技术,使得设计人员在系统设计的开放性上受到很大的限制,无法在该平台上建立符合工程需求的水下液压控制系统。由于AMESim液压仿真软件已得到广泛使用,并且具有灵活开发的用户开发接口,研究者通过对AMESim的二次开发,将清晰美观的辅助设计界面展现给设计人员,可使对于水下生产系统的设计与分析工作更加专业与便捷。对于AMESim的二次开发大多使用AMESet创建新的模型库[2]。对于AMESim软件接口的二次开发,国内外大都使用AMESim与Matlab进行接口交互仿真[3],虽然有良好的交互仿真功能,但是应用在水下生产设施液压控制系统的设计上,其功能比较有限。在软件帮助文档中虽有相关介绍[4,5],但是有关AMESim接口函数灵活运用方面的研究很少。
本研究通过在AMESim中开发专业水下液压元件库和设计Visual Basic接口程序,体现基于AMESim软件二次开发功能的强大性与优越性。
1 水下液压生产实施架构
水下生产液压控制系统的基本原理图如图1所示。该结构主要由液压动力单元(HPU)、脐带管、水下分配单元(SDU)、水下控制模块(SCM)、执行器以及连接各个元件之间的钢管或者软管组成。HPU从海面平台提供液压动力输送至水下,SCM通过电信号控制,实现对执行的开启与关闭控制,从而达到对整个水下采油树的控制。在整个水下生产设施液压控制系统设计过程中,研究者需要关注以下几个方面:
由于脐带管的布置长度与水深和采油范围有关,例如中海油公司的流花4-1采油项目[6]中,FPS上的液压动力站(HPU)提供的液压液经由13.57 km的脐带缆输送到水下分配单元SDU(Subsea Distribution Unit),其传输特性需要重点考虑,例如根据液容、液感的等效原理来分析长短管的输送特性[7]。
当该系统中需要操作多个执行器时,由于瞬时执行的开启,导致系统流量增加而压力降低,导致执行器因为压力过低而错误复位,因此本研究需要分析各个执行器间断开启后压力变动。
同时本研究要参照水下生产系统的标准ISO13628-6∶2006(E)[8],对系统参数进行检验。低压系统:维持SCM供液侧与回液侧的压差高于50%的控制阀最大复位压力。高压系统:在操作邻近的另一个井下安全阀时,为避免其他安全阀执行器关闭,维持执行器的供液侧压力高于其蠕变压力的15%。
上述这些情形的校核与仿真由研究人员通过计算机辅助设计软件进行计算,并将相关参数导入至AMESim仿真系统中进行仿真分析,得出需要的仿真结果。
2 AMESim中的元件库建立
AMESim(多学科领域复杂系统建模仿真解决方案)为液压系统仿真提供强大的元件库和计算仿真的支持。用户可以通过最基本的液压模块构建需要的液压传动系统,也可以通过基本的液压组件构成复杂合适的元件。为了简化水下液压控制系统的仿真建模,便于后续仿真接口交互,本研究根据水下生产系统特点,在AMESim中将水下生产相关的液压元件整合成独立的模块,设计人员在建立液压仿真系统时,只需要调用封装好的模块,搭建应用于工程项目的水下生产设施液压控制系统。
以HPU元件的建立为例。根据HPU组成与功能,本研究在AMESim中建立如图2所示的系统,留出高压供油、低压供油、回油3个接口,创建为超级元件,同时设置元件图标、名称、说明等信息后就完成基本的元件封装,打开AMECustom可对建立的超级元件模型进行修正。在AMECustom中研究者需要结合实际生产使用的相关元件参数,进行转换和默认参数的屏蔽,使得仿真参数的设置与实际选型元件参数基本一致,达到水下生产液压控制系统仿真功能的切合。完成水下仿真元件库的建立后,本研究通过AMESim中“add category”功能将存储有关元件图标,元件模型特征,超级元件模型组成的文件夹添加到工作目录当中,就能在AMESim元件库的目录树下看到自行开发的水下液压库。在后续的仿真建模中,本研究只需调用水下液压库中的整合元件实现液压系统的架构。
HPU在AMESim建立的结构图以及封装图如图2所示,包括电机、泵、减压阀、溢流阀、蓄能器。研究者在AMECustom中需要将某些参数进行初始值设定,以及确定对设计人员隐藏的参数。本研究创建的针对水下生产液压控制的元件库以及其中所使用到的基本元件如图3所示。设计人员通过调用该库下的液压元件,搭建所需要的水下生产液压控制系统。
3 Visual Basic辅助软件设计
辅助设计软件的功能主要分为:接受用户数据输入,校核系统参数指标,实现与AMESim交互仿真。辅助软件的开发采用Visual Basic 2008的开发环境[9],不仅可以很便捷地进行界面的设计,同时与Office办公软件结合,实现对操作过程输入与输出的数据进行整理与保存。
(1)参数输入部分。
辅助软件的功能就是将原先需要在AMESim仿真环境中进行繁复的输入等操作,通过更加形象的方式展示在辅助软件界面中。为了使辅助软件的设计更加贴近开发人员的习惯,更加针对水下液压系统的特点,本研究在参数输入方面有一些程序设计上的考虑。简述如下:(1)
①参数的单位符合设计习惯,有清晰的提示信息;
②输入数据的合法性在代入计算前需要进行检验,包括非数字字符,数据的范围过大或者过小,出现为零或者空格的输入。当系统检测到相关错误输入,能够给出提示的信息框,提醒用户修改;
③针对市场上已经存在的水下液压元件的型号,例如Cameron和Halliburton的水下执行器,相关参数已经固化,用户只需要选择相关型号,确定液压元件的细节参数。同时也增加了用户自定义元件参数集的选项。这些数据均通过后台的数据库进行增加、修改与更新。
(2)参数计算与显示部分。
由于长脐带管的输送特性对整个系统的影响最大,水下生产液压控制系统的计算校核围绕脐带管的直径参数进行。计算思路分为正向计算和反向校核两种。正向计算根据用户输入的管道直径,计算液压元件接口出压力,按照前面所述的标准对比,判断设计人员选择的脐带管直径是否符合系统要求;反向校核中,脐带管直径是根据系统标准计算出来的最小值,设计人员在这个范围下去选择合适的管线。本研究设计的软件参数输入界面如图4所示,用户通过元件标签选择液压元件的参数输入项目。
完成所有输入和计算功能之后,辅助设计软件提供数据存储的功能,用于实现将设计人员输入数据、计算结果有效地存储在EXCEL中,便于管理每次设计的数据。
4 联合仿真过程控制
对AMESim仿真的过程控制也是在辅助软件中操作实现的。AMESim提供了相应的模块程序,通过调用这些程序可以实现对仿真文件参数的读取和修改。例如本研究在AMESim中提供了针对Python,Matlab,Visual Basic Application的脚本程序,进行AMESim文件的数据读取、修改,以及仿真过程的运行控制。但是这种脚本程序控制只能对AMESim中设置好的全局参数进行访问控制,局限在AMESim的参数设置级别上,限制了设计人员对AMESim访问的开放性。
AMESim线路应用程序接口(The Circuit API)可实现对AMESim仿真文件更加自由的操作,包括通过外部软件实现在仿真文件中添加模型、布置系统、连接元件、设置子模型、设置元件参数、控制仿真运行、获取仿真结果等功能,基本实现了在非AMESim界面中实现AMESim仿真功能的要求。国内有人在C++程序设计中使用AMESim API进行物理仿真应用[10],虽然实现了对AMESim在较高模块级别的访问,但是由于其设计软件只能针对一个固定的仿真文件,应用局限性较大,也没有充分发挥AMESim API的访问功能。
4.1 联合仿真思路
虽然在AMESim API帮助文档中介绍了相关接口函数的使用,但是研究者通过Visual Basic.Net的软件开发环境完成仿真的过渡,需要根据.Net编程的规则,对函数的定义和使用做相应的修改和调整。
虽然研究者可以通过辅助设计软件建立水下生产系统液压控制仿真模型,但是相关的操作以及与用户之间的交互变得相当繁琐,限制了辅助设计软件的实用性。因此在用户使用该软件之前,需要具备在AMESim中建模的基本能力,可以将开发的元件库中元件拖曳并根据水下生产液压系统原理搭建成需要的目标放在模型。辅助设计软件通过对仿真模型的XML解析[11],获得用户建模的信息,明确后续仿真参数的导入目标。
通过元件的标识进行识别之后,辅助设计软件调用访问AMESim文件的动态链接库(.dll)文件,获得对AMESim进行模型设置、参数设置、仿真运行、结果获取等函数入口地址,从而实现在Visual Basic程序设计界面中对AMESim仿真过程的控制,此时AMESim相关的计算进程都在操作系统后台运行,对于用户是透明的。
4.2 联合仿真步骤
参考AMESim帮助文档AMESim API Manual中,通过Python开发环境的二次访问AMESim的例子,本研究在Visual Basic 2008程序中进行如下的程序处理过程,其程序流程图如图5所示。仿真界面如图6所示。
导入文件的使用通过Visual Basic Open File Dialog控件实现,以便查找用户原先设计保存的*.ame仿真文件。本研究使用AMESim软件中后台执行程序AMELoad.exe打开仿真文件,其中以后缀.cir的文件存储仿真系统建模信息。研究者通过XML解析工具可以看到其中的结构,包括元件名称、使用的子模型、连接信息、各个参数名称及参数值。而在Visual Basic中可使用Microsoft XML V4.0的COM组件实现可对AMESim仿真文件中建模信息的解析。系统通过唯一匹配XML节点中的元件名的关键词,得知用户在创建液压仿真模型中使用的元件,解决了仿真文件必须事先规定好的局限性,只要是用户使用设定的元件库搭建任意正确的AMESim仿真系统,辅助软件都会得到其准确信息,从而将参数正确导入。
一旦得知用户使用的元件信息,本研究就可以明确仿真文件中所有参数的路径。这些路径信息是对AMESim进行接口访问的函数内参量。例如设置HPU供油口出口压力,使用函数AMESet Parameter Value(”LP_output@S01HPU”,”150”),其中LP_output是在创建HPU元件时,在AMECustom中修定的HPU低压供油出口压力变量名,S01HPU是创建时设置的元件名称,通过XML解析获得。其他的相关函数使用,在AMES-im API in VBA的软件帮助文档中有详细的介绍,98个函数满足了对AMESim运行仿真所有的控制需求。
值得注意的是,研究人员在使用外部程序对AMESim访问时,首先要使用AMEInit API()函数获得AMESim仿真的license许可,同时需要使用函数AME-Set Active Circuit()激活需要操作的AMESim仿真文件。在仿真结束之后,研究者需要使用AMEClose API()函数关闭接口,删除在仿真过程中产生的临时文件。
由于这些访问函数都是通过动态链接库的形式获得的,本研究在程序开始需要对这些函数进行声明,例如对于AMEClose API函数的申明采用如下形式:
其中,“ame_apivba.dll”为AMESim软件提供的动态链接库。
当参数设置完毕,进行仿真运行时,软件在后台运行AMESim的计算仿真进程,其计算方法和思路完全是基于AMESim的要求而制定。仿真时间取决于系统复杂程度和仿真时间要求。
仿真结束,研究者可以通过函数AMEGet ResultsFiles List(),AMEGet Variable Final Value()和AMEGetVarible Value()获取仿真结果数据,这些数据可以存储在Excel表格中,也可以通过Visual Basic的作图插件以图线的形式展示给设计人员。
5 结束语
本研究在考虑水下生产液压控制系统特点以及在设计中所考虑的指标基础上,结合AMESim强大的液压系统仿真引擎,为不熟悉AMESim使用的设计人员提供了一个简洁专业的设计软件平台。
为了方便设计人员操作,本研究在AMESim中创建了针对水下生产液压控制系统的水下液压元件库,根据实际工程产品的特点对元件进行了优化。为了形成专业的辅助设计软件,笔者同时结合AMESim的液压系统计算功能,在设计基本的图形化用户输入界面以及简单的计算模块基础上,建立了对AMESim软件的访问接口,实现了对仿真文件参数设置、运行控制、结果获取等相关功能,达到了既操作简单,又有强大计算功能的目的。
在软件开发的过程中,存在“既让用户操作简单,又满足对AMESim访问开放性”的矛盾。为了简化用户的操作,减少软件与用户在信息确认上的交互过程,系统中的控制参数必须采用默认值,扩展的参数对用户屏蔽,这样就导致对AMESim访问的开放性得到限制。本研究采用在AMESim中自定义元件库的方法,规范元件库的相关参数,使得通过辅助软件访问方式清晰明确,在AMESim软件与Visual Basic程序间形成一个良好沟通的中间过程,既保证了用户在使用液压元件库操作中的简易性,也增加了辅助软件对AMESim中元件的访问控制。
参考文献
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[10]张超,廖金军,周志杰.AMESim API在复杂物理系统仿真中的应用[J].流体传动与控制,2011(1):5-7.
水下之旅作文 第5篇
由于少学三天，我基本跟不上，只能瞎游。绑着气袋也只能把边游，可是到了最后，老师让不绑气袋往下跳，我滴神啊！我绑气袋都浮不起来，如果不绑，我的20xx到来了……最后我还是装着胆子当把狗熊，喝了多少水我不知道，我只知道我跳下去拍扑腾了几下就沉底了，那一瞬间，我心里想：我的小命可要玩完了！我手脚并用，拼命往上刨，可越用力我沉得越快，我心一横，不游了，可没想到——我两只脚居然踩到池底了，我用脚一蹬，一下浮了起来，我连忙换了一口气，抓住了身边的“救命稻草”——池边，深深的吸了口气，顺着梯子爬到了岸上。此时，我有一种劫后余生的感觉。
后来，我熟练多了，但还要依靠气袋才能浮起来。
神秘的“水下先锋” 第6篇
这是一支开拓创新的艇队，在茫茫大海出色地完成了试验，试航。全训等一系列具有开创性的重大任务，创造出中国核潜艇史上多个“首次”和”第一”，编写出该型潜艇一整套训练大纲。
这就是10年前被中央军委授予荣誉称号的“水下先锋艇”!
和平盾牌：使命与忠诚的承诺
“我们是和平的盾牌，护卫着国家的安宁。在地球每一片海洋，留下对祖国的忠诚”。这是水下先锋艇全体官兵的壮志豪情，更是他们忠诚履行神圣使命的承诺。
一场非同寻常的“战斗”在那年夏天打响了，“水下先锋艇”受命出航。
演习海区顿时战云密布：空中，战鹰盘旋往复，海面，舰艇来回穿梭，水下，暗雷错综密布。先锋艇官兵们深知，此时，一旦暴露目标，就意味着失败!
战艇悄然潜入大洋，义无反顾地抵达阵地的最前沿。
“龙宫’的气氛显得格外紧张。高级士官穆美田双目紧锁，全神贯注地盯着雷达显示屏。突然，一个奇特的信号一闪，还没来得及判明目标方位，信号就消失得无影无踪。
“这极有可能是X国反潜飞机!”精通数十种外军装备的穆美田得出初步答案。两分钟后，当信号再次传来时，只见他迅速抓起话筒坚定地报告：左舷X度，距离XX，X型反潜飞机向我艇飞来!
“紧急下潜!”艇长话音刚落，潜艇似深海巨鲨悄然无声地扎入滚滚波涛之下。8分钟后，敌机果然展开了拉网式的立体反潜搜索，结果无功而返!
穆美田也因此受到上级的通令表彰，并荣立了二等功。
高人一筹的技能因为他们肩负着特殊的神圣使命。艇政委梁桂林自豪地说：“争创一流艇队，时刻准备打仗，这是先锋艇的口号，所以先锋艇官兵人人都身怀绝技。”
上艇就是进战壕，出海就是上战场。这是常年担负海上战备值班任务的“先锋艇”官兵的战备观。他们说：“我们是和平的盾牌，捍卫着祖国和民族的安全与尊严，纵有千难万险，我们也将赴汤蹈火，在所不辞!”
水下先锋：变革与跨越的追求
当中国核潜艇驶进新世纪的时候，世界海洋正弥漫着高技术的硝烟。站在高技术海战的平台上，先锋艇官兵面前铺展着一张时代的考卷——中国核潜艇能不能在未来高技术战争中降龙伏虎?
一次刻骨铭心的经历使官兵对现代战争的格局有了全新的认识。在深达数千米的某海域，深度计突然发生故障，潜艇已经潜到100多米，但指针依然指向“0”刻度。这个错误信息意味着潜艇仍然停留在水面。于是，潜艇继续潜水，越潜越深，再继续下去，就会艇毁人亡!千钧一发之际，艇长及时从反常情况判断深度计出了问题，便下令“紧急排水’!核潜艇与死神擦肩而过，缓缓浮起，官兵们惊出一身冷汗!
一艘现代化的核潜艇，险些断送在一只小小的深度计上!新一代先锋艇官兵在冷静地思索。他们发现，越是现代化的装备，对官兵的全面素质要求越高。潜艇内的每一个细节都将决定全艇的安危、维系战争的胜负!
先后3次入院深造，并已取得研究生学历的现任艇长董震，是一位从通科部门成长起来的核潜艇优秀艇长。他把目光投向世界新军事变革的前沿，结合训练实际不断探索和实践新的战法、训法。过去，部队一直采用“昼潜夜浮”的训练模式，他通过追踪世界新的网络反潜战法发现，随着反潜技术和手段的突飞猛进，即便是在漆黑的夜晚，潜艇的上浮也会在精密反潜搜索中暴露无遗。于是，他提出了潜艇隐蔽训练的新理念，使核潜艇良好的隐蔽性能得到了很好发挥。近年来，他和战友们研究探索的多项战法，在部队得到了大力推广。在他的带动下，全艇官兵学习研究战法热潮奔涌，一大批“水兵核专家”脱颖而出，成为领军高科技战场的排头兵，艇员独操合格率达到100％，半数艇员达到两个以上岗位合格。
每一次变革都是为了新的开始。近年来，他们率先探索了“以战带训、以训待战”的训练机制；外填补该型潜艇多项战术训练空白。
深海雷霆：奉献与光荣的乐章
工作在核潜艇难、险、苦，需要付出超人的牺牲和奉献。
回想起一中心副主任李云生孩子夭折的经历，官兵们眼里噙满泪花：那是2002年夏天，艇队奉命执行远航任务。李云生不得不将快要分娩的妻子送回老家。就在启航的前一天，妻子来电话说孩子已经顺利降生了!
而立之年喜得贵子，李云生兴奋得手舞足蹈。出海期间，他好像浑身有使不完的劲，逢人便讲：“我当爸爸啦!”休更间隙，也总免不了邀请战友帮着给宝宝起个响亮的名字……
深情的牵挂终于有了归期。任务如期圆满结束，潜艇刚靠码头，他就迫不及待地给妻子打电话询问情况。然而，他听到的第一个消息，竟是孩子夭折的噩耗!当他得知孩子是因普通的黄疸病而离开人世时，简直不敢相信自己的耳朵，但这毕竟是不争的事实!
艇政委梁桂林怕他想不开，一遍又一遍地安慰，并和其他几位艇领导商量，安排他回去探望因受打击而住进医院的妻子。可就在这时，潜艇又接到了出海执行任务的命令。李云生觉得，艇上一个萝卜一个坑，谁也离不开。他抹干眼泪对政委说：请组织放心，我不会因为个人的事影响工：作!然后默默地回到岗位，带领部门的同志投入到了下一个航次的准备叶，。
“水下先锋艇”的官兵对那首歌中“什么也不说，祖国知道我”的歌词理解得犹为深刻。舰艇出国访问、执行重大任务，人们敲锣打鼓地迎送，免不了鲜花和掌声，而核潜艇即便在深海惊天动地，但来去总是悄无声息。千里迢迢来部队探亲的家属，也常常只能在部队招待所独守空房。因为潜艇说动就动，对于丈夫们的行踪，她们不得而知。时间一久，家属们反倒习以为常了。
这些打小见只虫子都害怕的军嫂们，在闲暇之余却争先恐后地往山上跑，到处捕捉毒蝎子和红蚂蚁，她们说，用这两种动物泡酒喝，可以祛湿气。
近年来，为了执行战备值班、全训、远航和演习训练等任务，半数以上的艇员不能正常休假，他们毫无怨言，由于与初恋对象见面少，一些大龄官兵腰遭“吹灯”，他们依然乐观自信，有的在执行任务期间亲人突进变故，他们默默藏起悲痛从不影响工作……
水下生产 第7篇
目前国内针对水下生产系统的研究仍停留在理论层面。王玮等[1]介绍了水下生产系统的采油树、管汇、跨接管和脐带缆的性能, 以及在设计、分析时采用的公式和应注意的问题;王建文等[2]通过实例详细介绍了目前国内外水下生产系统几种常见的开发模式, 并对采油树的选择以及脐带缆的设计进行了初步的探讨。针对水下生产系统局部设计和安装的探讨, 张瑾等[3]通过对大量工程实例和开发方案的调研, 总结了水下管汇的安装方法并比较各自的优缺点;肖能[4]对国外脐带缆设计研究进行了全面的跟踪, 对脐带缆界面设计开展调研和总结;孙晶晶等 [5]对脐带缆安装技术做了介绍, 并结合国内外脐带缆安装技术应用水深情况做了对比分析。这些论述为水下生产系统的研究提供了一些参考, 本研究将进一步就水下生产系统整体的结构, 发展现状等方面进行深入的介绍。
1 水下生产系统概述
整个水下生产系统包括水下生产设施、水面依托支持设施、安装维护设施3部分, 其作业原理为:从井底产出的油气经井口、采油树, 依次流经跨接管、管汇、流动管线和立管等, 到达海面处理设施, 经处理后从输油管线或油轮输送至岸上。
国外对水下生产系统基础构件的研究较早, 早在20世纪50年代末期, 世界第一座水下低压气井在美国伊利湖应用, 利用凯利钻探阀作为主控阀, 橡胶软管作为管线, 拉开了水下生产系统应用的序幕[图1 (a) ]。1963年, Texaco公司安装了水深仅6.096 m的水下井口, 对于未来液压阀驱动器和远程控制系统的发展有深远的影响[图1 (b) ]。20世纪60年代中期, Shell公司在加利福尼亚海岸建造了第一代为水下生产建造而非陆上改造的水下采油树, 该系统持续生产作业近20年[图1 (c) ]。70年代, Lockheed公司研发了潜水舱, 允许在一个大气压的环境下, 工人通过潜水舱下潜, 在井口处安装并操作, 但最终由于人员风险等问题放弃了此方案[图1 (d) ]。同期, Phillips公司对北海的Ekofisk油田进行经济评价, 为加快开采进程, 提出了使用改装的固定式钻井平台与多井口相连接的构想[图1 (e) ]。80年代末, Phillips公司在西非象牙海岸油田的开发中使用的海底完井技术, 水深介于243~762 m。1992年, Exxon公司着手开发墨西哥湾的Zinc 油田, 水深达518.16 m, 应用了整体管汇系统, 加快了水下生产系统开发的进程[图1 (f) ]。2000年后, Amoco 公司致力于开发墨西哥湾的深水油田项目, 计划钻井8-10口, 水深达1 645.92 m[图1 (g) ]。
国内对水下生产系统的研究起步较晚, 现阶段还不具备开发水下生产系统关键技术的自主知识产权, 大部分水下生产系统的油田依赖于国外技术进口, 一定程度上影响了我国边际油田及深水油田的开发进程, 因此水下生产系统的研究得到了国家的高度重视和各方广泛关注。下面对水下生产系统各部分逐一进行介绍。
2 水下生产系统的基础设备
2.1 水下采油树
采油树是水下生产系统的基本构件, 最初被开发用于传统的钻油工程, 但当石油开采转向深海领域, 建立传统钻井平台毫无经济性可言时, 采油树技术开始被应用于大洋深处。采油树又被称为十字树, X型树和圣诞树, 主要有套管头、油管头、采油 (气) 树本体3部分组成, 是用于承托油管柱重量, 密封油套管的环形空间, 控制和调节油井生产, 保证作业、测试及清蜡等日常生产管理的一种井口控制装置。
2.1.1 国内外背景
水下采油树的使用始于1967年[6]。FMC公司作为世界上最大的水下完井设备供应商, 迄今已为250个项目提供了超过1 200台水下采油树。Vtero Gray公司在过去的近10年共安装了150台水下采油树。Cameron公司和Kvarner公司也是世界生产水下采油树的主要厂家。各公司采油树类型如表1所示。
续表
目前, 国内还没有厂家生产水下采油树, 流花11-1油田, 惠州 21-1ss & 32-5油田均采用FMC公司生产的卧式水下采油树, 水深分别为370 m、120 m和333 m。
2.1.2 结构形式
水下采油树的构造比地面采油树要复杂许多, 这里仅介绍最普遍的立式和卧式采油树。
立式采油树又称垂直式或传统式 (图2) 。
①采油树帽;②采油树框架;③采油树主阀模块;④油管四通;⑤井口;⑥井口盘;⑦生产导向基座;⑧井口连接器;⑨油管挂;⑩采油树连接器。
因其PMV (生产主阀) 、PWV (生产翼阀) 和SCSSV (地面控制井下安全阀) 垂直排列而得名。其油管挂直接安装在井口里或油管里, 采油树安装好后不能进入井口内, 没有钻孔通过采油树, 移开采油树时不需要移开生产油管, 安装时也无须进行水下检测, 适用于油管尺寸较小、高压油气藏、井控复杂、开发周期内修井作业较少的水下油气田工程。
与立式采油树最大的区别是, 卧式采油树的PMV、PWV在树体外水平排列 (图3) , 因而卧式采油树又称为水平采油树。其采油树安装在井口上, 不移开采油树, 将阀门转向一边 (呈水平位置) , 就可直接进入井筒装置。卧式采油树还允许使用直径更大的产品管及联合装置, 更易于后期维修, 甚至可进行后期钻井作业, 比立式采油树修井方便, 节约时间, 20世纪90年代出现后一直得到广泛使用。
①生产油嘴;②出油管线接头;③采油树接头;④井口;⑤钻井导向基盘槽;⑥环状出油管接头;⑦采油树四通本体;⑧环形阀;⑨内部采油树帽;⑩岩屑帽。
2.1.3 采油树的设计
进行采油树的设计时, 不仅要考虑采油树的材料, 所承载的工作压力和外载荷及泄露问题, 还要满足规范[7]。涉及水深、水下腐蚀、井下接口、油管挂接口、阀门和油嘴的要求, 出油管的连接, 水下机器人接口, 生产控制系统, 压力/温度感应器及安装方法等设计时必须要关注的问题。
2.2 管汇
2.2.1 国外背景
起初水下生产系统只是单井, 没有使用管汇, 经过进一步发展, 从单一的油井系带, 菊链式管汇, 丛式管汇到现在的集成基盘式管汇, 国外的管汇技术远较于国内成熟。Phillips公司的“SeaStar”, BP公司的“Troika”, Shell公司的“Mensa”, Texaco公司的“Gemini”, Shell公司的“PoPeye”, 皆采用丛式管汇, 而Exxon公司的“Zinc”使用的则是集成基盘式管汇。管汇的主要生产厂商有:FMC、Vetco Gray、Aker Kvaerner、Cameron等公司。
2.2.2 结构及类型
水下管汇是包括阀门、管线接头等配件由多根管道交汇而成的组合体, 安装于海底群井之间, 将各个油井的油气集中起来, 通过输油管线混合油流, 输送至上部采油平台。水下管汇和油井在结构上是完全独立的, 油井和出油管线通过跨接管与管汇相连。典型的水下管汇由管汇、管汇支撑结构、基础结构3部分组成 (图4) 。其主要功能为:集输产出液;测量流量;监测压力/温度;保护出油管线并维持管线和阀门的正常工作。
①管汇;②管汇支撑结构;③基础结构。
目前主要应用于生产的是丛式井管汇和集成基盘式管汇两种类型。丛式井管汇可利用钻机或施工船进行安装, 并可以协同操作以缩短项目的周期, 其化零为整的思想简化了安装工艺, 节约了成本, 适用于生产井口位置相对分散的油气田, 国内外大多数水下生产系统管汇采用了此类型;集成基盘式管汇可容纳更多的井口数, 有更大的汇集能力, 适用于油气藏集中、井口数目较多且分布密集的油气田。
2.2.3 设计及安装方法
要根据水下油气田的油气储量、海底地形、出油方式、环境载荷、海底基槽、钻井进度、安装方法及试运行结果等方面来挑选适合该项目的管汇方案。要综合考虑管汇的结构、基盘、管线、阀门控制系统, 管线连接系统以及材料的选择等问题, 设计水下管汇, 还要满足工艺要求, 以保证海上施工。管汇的安装方法有:钻杆安装法, 直接下方法, 滑轮下方法, 悬垂下放法, 铅笔式浮标法和月池湿拖法。
2.3 脐带缆
2.3.1 国内外背景
脐带缆最早应用于1961年Shell公司在墨西哥湾建造的水下生产系统, 早期的脐带缆材料一般为热塑性软管, 随着水深的增加, 为满足强度和疲劳的设计要求, 90年代初, 开始采用钢管脐带缆, 后续又出现高抗挤毁软管 (HCR) 及双相不锈钢等常用的脐带材料。目前Nexans、Aker Kvaerner、Oceaneering Multiflex (OMUK) 、Kvaerner Oil Products (KOP) 以及 DUCO公司具有脐带缆设计制造的能力。现阶段, 最深的脐带缆用于墨西哥湾Shell公司开发的Perdido油田, 水深达2 950 m。
我国南海的陆丰22-1油田所使用的脐带缆, 水深为333 m, 与挪威合作安装完成。
2.3.2 结构类型
脐带缆是电缆、光缆、液压或化学药剂管的组合。其主要作用是将水面电力、液压液和信号以等传输给水下生产系统, 是上部设施遥控水下生产的必要通道。脐带缆按材料分为热塑性软管[图5 (a) ]、钢管[图5 (b) ]、高抗挤毁软管[图5 (c) ]等, 按其构造分为电力控制、液压控制、复合电液控制等。
热塑性软管的使用历史较久, 现场施工经验较为丰富, 且费用低, 耐腐蚀, 易弯曲, 但管线热膨胀会严重影响响应时间, 液压的压力也要求更大;钢管脐带缆技术日趋成熟, 材料种类繁多, 不易在深水中弯折, 响应时间明显优于热塑性软管, 但价格较高, 安装时易扭结, 焊接中也可能出现严重质量问题。
2.3.3 设计和安装
脐带缆的设计首先应满足液压、化学药剂注入、电力、控制信号等功能要求;还需要满足拉伸、弯曲机疲劳等最大荷载的要求。脐带缆横截面的设计取决于管道的几何尺寸、材料的选择、液压液的压降和安装等因素。
对脐带缆进行铺设时, 需要专用的铺管船、定位船、滚筒、张紧器、斜槽和深水机器人等安装设备。因回接距离较大, 重量成为主要考虑因素, 所以安装船必须有足够的承载力。
2.4 其他部分
2.4.1 跨接管
跨接管是一个较短的管状连接单元, 用于连接出油管线末端和水下设备上的连接点。跨接管分为刚性, 柔性。刚性跨接管主要有“M”“U”2种形式, 适合采用垂直连接的方式, 常用于采油树与管汇, 管汇与管汇之间的连接;柔性跨接管除可以连接水下终端外, 还可以作为分离船体的刚性隔离管和FPSO的隔离管[8]。跨接管的安装需要ROV或潜水员协助操作。
2.4.2 ROV
水下遥控工作机器人简称ROV, 是一种具有智能功能的水下潜器。目前国内已引进不同型号近30台[9]。ROV配有摄像头、多功能机械手、多种用途和功能的声学探测仪器及专业工具, 可以进行各种复杂的水下作业, 如水下安装连接、生产期检测、维修等, 广泛用于海洋石油行业, 为水下生产提供了技术支持。
3 对我国水下生产系统研发的借鉴意义
水下生产技术是开发深水油气田的重要手段, 我国在“十一五”期间就将其列入“863”计划, “十二五”国家海洋科技发展规划纲要中指出, 要实现海洋开发技术自主化大发展。我国首座自主设计建造的3 000 m深水钻井平台“海洋石油981”开启了深水油气开采之路, 与之相配套的水下生产系统的研发变得迫在眉睫。由于我国原油具有高含蜡、高凝点等特殊性, 且水下生产系统设备处于低温及超高压环境, 因此研发技术难度大;同时研发资本回收周期长, 融资较为困难, 抗技术风险能力不足, 与发达国家有一定差距。在阐述国外水下生产系统发展及现状的基础上, 笔者认为应加大与国外企业的合作, 汲取其先进科技理念及建造方式;加大投入企业和高校研发水下生产系统的力度, 鼓励专利的授权及申请, 逐步实现自主设计建造, 为我国深海油气开发提供强有力的支持。
参考文献
[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.
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水下生产 第8篇
典型水下生产系统的组成主要有井口(包括水下和泥线套管悬挂系统)、采油树、水下连线(管线及电缆)和端口接头、控制器、脐带缆、单井结构、模块和管汇、ROV/ROT、完井/修井和生产立管(刚性的和柔性的)。
1 水下生产控制系统
由于全部生产装置位于海底,水下生产设施每处发生的微小变化都需要通过水下控制系统来进行实时监控,所以水下生产控制系统肩负着保证水下油田安全生产的重任,是水下生产系统中十分重要的组成部分,在一定程度上它决定了水下生产系统能否为更多的油田开采所采纳,同时水下控制系统的技术可靠性和发展水平也可以在一定程度上代表整个水下生产系统的发展水平。
水下生产系统通常通过油气管道回接至远方的海面平台(或岸上),海面平台则通过控制管束和水下生产控制系统对水下系统进行遥控和遥测。水下生产控制系统按照水下驱动和数据传输方式可分为6类:直接液控、导向液控、顺序液控、直接电液控制、复合电液控制、全电气控制。
直接液控、导向液控和顺序液控使用的都是纯液压控制,系统简单、适于近距离(通常小于9英里)常规油气开发。直接电液控制则采用基于开关电磁阀直接控制方式,水下每个电磁阀均需独立的电控线路,其控制距离可以超过9英里,但控制能力仍非常有限。在早期的水下生产系统开发中,以上3类系统得到较多应用,但随着数字技术的成熟以及水下生产系统向深远发展,逐渐为复合电液控制方式所取代。在近20年投产的水下系统中这4类水下控制系统仍有一定数量的应用,但在技术上也通常集成了数字复合技术进行水下遥测。
复合电液控制系统采用了先进的数字复合技术,在单根电缆上长距离传送大量信号。上行信号用于遥测大量水下数据,如压力、温度、阀门状态等,下行信号则用于快速地控制数量巨大的水下电磁执行机构,这些电磁执行机构又经液压放大驱动液压阀门和油嘴。与前4种控制方式相比,只有复合电液控制系统可以实现真正的远距(通常大于9英里)遥测和遥控,并且系统可以随意扩展,根据不同的水下需求和生产状态连接不同的传感和执行机构。数字化技术提供了实现系统自动闭环控制、智能化综合管理、模块化结构等先进技术的可能。目前国际主要的水下控制系统都采用复合电液控制技术。一些现有的水下控制系统行业标准(如NORSOK U-006和ISO 13628-6)也以这种系统为对象指定。
复合电液控制系统技术得以成熟并在水下生产控制中被广泛接受的原因主要可以归结为3个基本问题的解决:水下电液执行机构技术的成熟;水下湿插拔电连接器的出现;在脐带缆极小化方面的努力,技术成果包括了输电技术和液压输送技术两个方面。
复合电液控制系统的进一步发展就是所谓的全电气控制系统。这种系统彻底抛弃了系统中的液压组件,所有的水下设备均为电力驱动。液压系统的消失使得系统的能量传输距离极大延长,先进的数字技术得以广泛应用,一些新的技术(如智能油田、智能油井、全自动监控等)可以方便地实现。
全电气控制系统技术得以成熟并在水下生产控制中被开始应用的原因主要可以归结为3个基本问题的解决:大功率水下湿可插拔连接器;大功率水下电动执行器技术;高压大功率水下远距离输电和水下配电技术的成熟。
2 水下生产控制系统的应用
南海某气田在投产后的第6年,采用了水下生产系统。
根据水下4口井与先期投产平台的相对位置及井位相对分散的特点,通过4井式水下生产系统进行生产,铺设1条连接各个水下采油树到平台的海底管道,各个水下井口的井流物通过水下采油树进入生产导向基座分支管,然后通过跨接软管与海底管道相连,最后回接到平台。考虑到该气田属于浅层气田,其修井费用与钻井作业费用相当,日后修井作业比较少,所以采用单通道采油树,采油方式为自喷。
该气田4井式水下生产系统采用复合电/液控制系统,由位于平台的水下生产系统上部控制模块和水下控制模块组成,电信号、液压液及化学药剂经由平台和水下生产系统间的复合电/液脐带缆传输。
控制系统由主控站(MCS)、供电单元(EPU)、液压动力单元(HPU)、上部脐带缆终端组件(TUTA)、脐带缆、水下脐带缆终端单元(SUTU)、脐带缆终端组件(UTA)和水下控制模块(SCM)等组成。
2.1 功能、组成及原理
该气田水下生产系统的复合电液控制系统的主要功能:
(1)开启阀门、提供液压液:通过电液压控制方式控制每一个水下采油树和管道上的各个阀门,包括水下井口安全阀、环空主阀、转换阀、生产主阀、生产翼阀等具有不同功能的阀门。
(2)化学药剂注入:平台上的化学药剂(缓蚀剂、水合物抑制剂和泡沫助采剂)通过脐带缆中的药剂管线分别注入到井筒、海底管道或采油树内。
(3)电力和信息传递:复合电液控制系统通过安装在水下的压力、温度传感器对井口和井下的压力、温度以及环空压力等进行监测。
(4)紧急关断系统:当平台处于紧急关断情况时,关断水下井口设施;当水下井口发生紧急关断时,发出报警或关断信号到平台的紧急关断系统。
液压液、化学注入剂、电信号通过电液复合脐带缆输送到SUTU,然后再分别连接到各个采油树的水下控制模块,从而实现阀门开启和生产状态的实时监控,其中S1、S3、S4井的脐带缆通过UTA与SUTU相连,UTA再通过Flying Leads与井口连接,S2井通过Flying Lead直接与SUTU相连。水下控制系统见图1。
2.2 上部设施
平台上有关该气田4井式水下生产系统的水面控制设备包括液压和电力动力设施,以及控制水下设备安全有效生产的计算机硬件及软件资源,并且在平台上预留有UPS进行供电。上部设施考虑两口井的备用。
TUTA可容纳5根液压控制线、6根化学药剂注入线和2根4芯双绞线,其材料应为316LSS不锈钢。
2.3 液压动力装置
液压动力装置用于为水下控制系统提供高、低压液压液,自身带有一套PLC系统,PLC系统通过UPS进行供电,有2根高压液压线、2根低压液压线和1根液压回流线。
主要部件设计参数:低压管道最大的出口工作压力为3000psi;高压管道最大的出口工作压力为5000psi。
液压液增压泵选择电泵,通过应急电源进行供电,供应泵的选用应满足高低压液压管道的基本要求。
平台的1级和2级关断直接控制HPU,以实现对水下阀门的卸压关断。
2.4 化学药剂注入模块
化学药剂罐与平台的化学药剂系统共用,化学药剂罐的控制由平台控制系统完成。MCS对水下井口化学药剂的注入进行控制。
2.5 电子控制系统
电子控制系统设计方案是1个监控站配备1套上级微机或网络管理支持系统,它通过高级管理对与水下生产系统相关上部设施和水下控制系统工作状态进行综合管理。整个电子控制系统采用主从控制方式。
该系统由1个控制单元的2个主从过程控制器组成。该过程控制器具有单独传输硬件信号的输入输出卡。
过程控制器执行具体操作、数据记录和所有必须的信号数据处理。
中心处理单元需要1个带有显示器和键盘的操作站、1个带有显示器和键盘的工程师站和1台打印机。
中央控制单元需要1个处理站装置、1个现场终端装置、2个网络收发机和2个网络终端。
控制系统可以通过冗余网络传输信号。整个电子控制系统通过中央控制室操作台进行操作,所有的监视及控制设备均在中控室。过程控制器与水下装置可通过过程控制器的监视装置(MCS等)内的系统线和调制解调器进行信息传输。后备控制通过连接到水下控制模块的两根系统线实现。从水下装置收发的所有信息均由通信模块处理。
2.6 脐带缆
脐带缆是上部设施遥控水下生产系统的必要通道,脐带缆由主脐带缆和分支脐带缆组成,其设计长度和设计参数由供应商决定。复合电/液脐带缆用于输送液压液、化学药剂及水下控制模块电源,控制电信号叠加在电源线上,实现对水下阀门开启和对生产状态的实时监控。
2.7 水下控制设备
(1)水下控制管束终端装置:采用外置阴极保护的结构,其内有2×4路电子线路接头和液压液/化学药剂注入分配管线。SUTU的位置考虑到电压供给和信号衰减的平衡,由于距离S2井最近,SUTU通过小于50m的EI/H/C Flying Lead与S2井相连;SUTU分别通过Infield Umbilical与S1、S3、S4井的UTA相连,然后通过小于50m的E/H/C Flying Lead与S1、S3、S4井分别相连。
(2)水下控制模块:该气田采用4个水下控制模块,分别安装在每个井口的采油树上,用于接收MCS的指令,对采油树上的阀门进行操作、关断,将阀门的状态及井口的压力、温度信号送到MCS进行显示。每一水下控制模块中的水下电子模块都采用微处理器,冗余设置,可以对来自MCS和水下井口的信号进行调制解调。
3 结语
我国在水下生产技术的应用方面还处于起步阶段,与国外先进水平还存在很大差距,而随着我国海洋石油工业从浅海向中深海域发展,尽快掌握和应用这一技术刻不容缓。
摘要：对水下生产控制系统在南海某气田基本设计中的应用进行总结,并介绍复合电液控制系统在气田中如何实现对水下采油树的控制。
水下生产 第9篇
所以, 为了保证SEM的供电质量要求, 必须对上部供电模块 (EPU) 供电大小进行选取, 对脐带缆截面进行优化, 选取合适的脐带缆电缆截面, 对水下电力变压器的位置进行选取, 对电压器变比进行计算。针对这些问题, 国内目前尚无专业的软件进行分析计算, 部分文件采用手算获得结果。因此, 进行水下生产控制系统电力分析软件开发具有十分重要的实际应用价值。
1 软件开发思路及程序设计
1.1 软件开发思路
软件开发思路如图1所示。
针对一个实际的水下生产控制系统, 首先将其简化为一种程序读懂的拓扑结构, 同时能够在软件中绘制出来。然后通过建立数据库, 存储输入数据, 之后进行计算, 并将结果显示在软件界面上, 同时能够输出到Excel中打印出报告的形式。最终将得到的结果来指导实际生产控制系统中的参数选择。
1.2 系统模型方法计算及部分程序设计
对实际水下生产控制系统进行简化为能够用简单的节点来表示的水下生产控制系统中的设施模型。如图2所示为实际水下生产控制系统。
将该控制系统简化后, 得到如图3所示的简化节点模型。
要求取各节点电压, 需采用倒推的方法, 从末端电压往前推到首端电压。在计算水下生产控制系统供电分析时, 因为电缆的电导值和电抗值因与电阻值相比不在同一个数量级而忽略, 如公式1所示:
式中:
Vm——为前一节点电压;
Vn——为后一节点电压;
Pn——后一节点功率;
Lmn——两节点间的距离, 单位为km;
r——电缆每千米的电阻值, 单位为Ω/km。
根据公式 (1) , 当公式中出现2个以上未知数时, 可以多个分支共同联立解方程求解。
节点编号存储程序实现:
节点化处理, 拓扑结构绘制中, 需存储节点连接数据组。VB程序中设计采用一个全局数组。
其中, m和n代表节点。若两节点无连接, 则数组=0, 否则为1。
2 软件界面开发
基于VB的计算软件开发程序, 可视化界面包括了拓扑结构绘制界面、参数输入界面、计算结果显示界面、计算结果导出界面等几个部分。
2.1 拓扑结构绘制界面
拓扑结构设计采用节点化处理, 节点在软件绘制中采用圆圈代替, 只需采用鼠标点击界面中某点, 就在该点处显示出节点图形, 然后根据拓扑结构的连接情况进行连接, 同时在此过程中建立基础数据库。
VB6.0中在Picturebox中画图。绘图界面及绘制图示如图4、图5所示。
通过在参数表中设置参数, 点击计算按钮, 即可进行控制系统电力计算。
2.3 计算结果显示界面
计算后, 结果通过Tabstrip显示到界面中, 如图7所示。计算结果包括了各SEM电压, 管汇电压, Hub电压, 变压器变比, 主脐带缆和内部脐带缆压降。
2.4 计算结果导出界面
计算结果显示到界面中, 同时导出到Excel中, 可以打印出报告。
3 实例验证
本文针对荔湾3-1水下生产控制系统进行实例计算。图9为荔湾3-1水下生产控制系统示意图。
通过软件作图得到荔湾3-1水下控制系统电力拓扑结构图如图10所示
针对荔湾3-1水下生产控制系统, 做了如下实例测试并得到相应结果。图11和图12分别是一套参数设置下软件计算结果与荔湾3-1电力分析报告书结果。
选取内部脐带缆压降作误差率分析, 如表2所示。
4 结论
本文对荔湾3-1进行了实例计算, 通过计算结果与荔湾3-1FEED阶段电力分析报告结果对比可见, 本件计算分析结果正确、操作方便, 实现了预期的功能, 可以适用于实际的生产项目, 有很强的实用性。整个软件是在Visual Basic 6.0软件基础上设计的, 界面操作方便, 面向对象的程序设计能够在Windows环境下运行良好。
参考文献
[1]《海洋石油工程设计指南》编委会.海洋石油工程深水油气田开发技术[M].北京:石油工业出版社, 2007.
[2]石油天然气工业水下生产系统的设计与操作[J].水下生产控制系统, 2000.
在水下释放浪漫 第10篇
惊险Q&A
在下海前，你必须学习一些基本的潜水和自我防护的技术，以应对一些突如而来的情况。潜水虽然没有人们想象的那么可怕，但是仍然不能够掉以轻心。不过，无论遇到何种状况，首先应该具备的是清醒的头脑和良好的心理素质。
Q1：如果在潜水的过程中BC的充排气阀失效了，该怎么办？
BC的充排气阀失效通常有两种状况。如果是充气时无法停止而造成过度膨胀，您第一个反应应该是拆除充排气阀的低压管接头以防止BC的持续充气。然后马上拉开BC上其它的快泄阀，将多余的气体排出以减慢上升的速度，并终止该次潜水活动。
Q2：如果我在水中想要咳嗽或者是呕吐，该怎么办？
嗽或晕船呕吐在水面上是不会有什么问题的，那水面下呢?经验较少的潜水员通常不知道她们可以直接对着调节器咳嗽或呕吐。当然我们可以尽量避免造成呕吐的机会，如服用晕船药。如果非不得以这样做，记得在呕吐的时候不要将二级头拿开。呕吐完后再将二级头拿离嘴巴，按下出气阀将二级头内部的杂物清洗—下。如果还想再吐，记得级头再放入口中。
Q3：为什么在潜水的时候总是会想要上一号？
这可能是因为在水中失重的状态下，因为双脚的悬浮造成很容易感到尿急。潜水的新手通常会对常常感到尿急的状况很困惑，不过如果是在训练泳池感到尿急，不妨大方的告诉教练您的需求。这是很正常的现象。如果是在海中，那就就地解决吧，套句资深潜水员的说法：“潜水有两种人，一种是直接尿在湿式防寒衣内的人，另一种则是说谎的人”。
Q4：为什么我在快结束潜水的时候感觉浮力增加了？
空气有自己的重量。如果你在水中从调节器吸出2000公升的空气，这些空气大约重2．5公斤。如果你在的配重配得刚刚好，那当气瓶的空气快用尽时就会觉得配重不够(尤其是使用铝瓶时特别明显)。
Q5：如果我没有携带任何的发声工具，我要如何引起潜伴的注意？
试试大声的喊叫，对着二级头简短地大声喊叫是一个引起潜伴注意的方法。一些有经验的教练会告诉你一般人听到自己的名字时都会特别的注意，所以就大声的喊潜伴的名字就对啦。
潜水三部曲
“武装到嘴巴”
潜水和其他休闲活动不一样，毕竟海洋是一个与陆地完全不同的世界。所以，你需要根据你对潜水的了解和熟悉程度来置备行头，以保护自己不受到伤害。
面镜——水底世界的窗口
面镜与游泳眼镜最大的不同在于前者不仅罩着眼睛还罩着鼻子，这是因为潜水时为了防止挤压，需要平衡鼻腔内的压力，所以游泳眼镜不能用于潜水。选择面镜的最重要的两点就是合适和舒适与否，其他器材也是如此。一个不合适的面镜可能会漏水还可能引起过敏，减少很多潜水的乐趣。
呼吸管——轻松呼吸
你也许会想，既然水肺潜水有气瓶和调节器，为何呼吸管也是标准装备之一呢?因为当你在水中向下看或找东西时，可以通过呼吸管呼吸以减少气瓶中空气的消耗，而当水面有风浪时，可以利用呼吸管的管口高度通常高于波浪高度而避免让水涌进嘴里。而在浮潜时，呼吸管更是必需的装备，你可以不用抬头在水里呆上整整一天。试试吧。
脚睡——提供强大的前进动力
脚蹼宽大的面积能提供给你强大的动力，使你不必靠划动双手以产生动力，使得双手能解放出来从事其他工作。大而坚硬的脚蹼使用起来速度快，但容易疲劳和抽筋；小而柔软的脚蹼缺少推动的力量。脚蹼有不同的材料、设计和特点。选择脚蹼要根据你的体型、体力和潜水的环境，重要的是舒服和合适。
浮力调整器(BC)——控制浮力
在水面上时可以使潜水者轻易就浮在水面上，在水下时，可以通过微调BC内的空气来实现最佳的浮力状态(中性浮力)。
CDEX2006零距离体会潜水
去看一场球赛，还是听一场音乐会?
每当周末来临的时候：身处国际化大都市的人们开始有了多样的新选择。在上海打造国际会展都市的目标之下，越来越多的时尚会展落户申城，周末到展览馆去看展览成为最in的休闲方式之一。备受瞩目的奢侈品展和游艇展才刚刚从市民的关注中结束，又一项标榜中产阶层新生活方式的潜水展又在上海东亚展览馆再度开展。潜水，是遥远还是亲近，是的尚还是挑战?
这项在欧美已经成为人们最喜欢的休闲体育运动方式，在市民的眼里却是既耳熟又陌生的。不用到旅游的时候再抉择不定，家门口就可以感受潜水的乐趣，9月2Z日到24日，在东亚展览馆就可以看到来自世界各地的最酷潜水装备、和潜水来此零距离接触。如何在展览会上找乐子，我们为大家先期探营，给您制定了一份“三个——”的观展小功略。
看点扫描
体验一次“潜水感觉”
主办方会在展厅外搭设一个露天泳池，所有参与的观众都可以在现场体验潜水。即使你完全没有潜过水，甚至没有游泳的经验，只要你够有勇气和好奇心就可以下水体验一把水下生存的感觉。因为现场有权威的教练指导，在安全方面自然是可以完全放心。把自己交给教练吧，你所需要做的就是在水下和潜水来一回亲密接触。
虽然露天泳池水下并没有什么特别的风景，但体验用一把水下呼吸的感觉也是颇有趣味的。而如果你实在不敢下水，潜水眼镜带好，呼吸管装好，再把一身潜水衣穿戴整齐，甭管下不下水，都很有点专业潜水爱好者的范儿了，记得带好相机，拍张照片就可以蒙蒙亲朋好友了。
敲定一个“潜水长假”
想设计一个完全不同的国庆长假行程，也许你在潜水展上就会有所收获。本次潜水展邀请了东南亚部分国家的旅游局和东南亚当地潜点经营者前来参展。在展览会上，你就可以面对面的和他们交流，差旅费用多少，住宿环境又如何，最重要的是你在当地可以看到怎样的水下风景，没有什么比面对面的交流更让人放心了。
一般说来，如果您的预算达到5000元钱，您就可以考虑到景色宜人的东南亚小岛体会一把时尚的潜水假期。这可是实实在在的度假，而不是走马观花的旅游，说不定，一圈展会逛下来，你就把自己的潜水旅程定了下来。
预定一个“潜水课程”
真正要成为一名潜水爱好者，还需要参加国际专业潜水培训机构的培训，获得初级认证以后才能真正成为一名“潜族”成员。选择一家好的潜水机构学习潜水，对于潜水爱好者来说是非常重要的，这意味着潜水兴趣可以得到最大的保持和培养，也可以在潜水技术上打下良好的基础。