摘要：水(shui)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(yán)究剛剛起步(bu),水下流量計(ji)的安裝回收(shōu)技術仍然是(shi)一個空白,研(yan)究水下流量(liàng)✂️計安裝🚩與回(huí)收技術是🐉實(shi)現水下流量(liàng)計國産化的(de)必經🈚之路。介(jiè)紹了當下水(shui)下流量計安(an)裝與回收❄️技(ji)術的研究現(xiàn)狀和方法,以(yi)及不同安🌈裝(zhuāng)位置(水下采(cǎi)油樹、管彙、跨(kua)接管)水下流(liú)量計安裝與(yǔ)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(liu)量計設計過(guò)程中🛀必須面(miàn)對的難題。盡(jin)管水下流量(liàng)計設計的初(chu)衷是在設計(ji)壽命周期🏒内(nei)實現免維修(xiu),但從國内外(wài)實際應用的(de)情況來看,要(yao)實現完全免(mian)維修是很難(nan)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(fú)海水靜壓、介(jiè)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(yao)抵抗海水⚽和(he)介質腐蝕以(yǐ)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(yi)常複雜，其技(ji)術難度之高(gāo)至🌐今仍是世(shi)界範圍内科(kē)學界的難題(ti)。要實現多相(xiàng)流的測量,需(xu)要一-套實時(shi)的數據采🏃‍♂️集(jí)系統來采集(ji)原始數據,然(ran)後将采集👣到(dao)的數據傳送(sòng)至流量計算(suàn)機，由流量計(ji)算機對數據(jù)進行處🍓理,轉(zhuǎn)換成可用的(de)生産數據，然(ran)後再将這些(xie)可用的數據(jù)上傳至地面(mian)控制中心。整(zheng)個過程還需(xū)要一套完整(zheng)的機械系統(tong)和通訊控制(zhì)系統來支撐(cheng)。任何一個🚶環(huán)節出現問題(tí)都會導緻流(liú)量計無法正(zheng)常工作。而流(liú)量計安裝在(zai)幾百甚至幾(ji)千米的深💜水(shui)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(liang)計的可靠性(xing)之外,水下流(liu)量計的回收(shōu)以及回收以(yǐ)後的二次安(ān)裝是水下流(liú)量計設計❌的(de)一個重要環(huán)節和關鍵技(jì)術。
1可可收式(shì)水下流量計(ji)的研究現狀(zhuàng)
　　早在1995年,國外(wài)就有水下流(liú)量計在水下(xia)管彙安裝應(ying)用的報道,該(gāi)🔞流量計安裝(zhuāng)在一個獨立(li)的回收模塊(kuai)中，可在不中(zhōng)斷生産的條(tiao)件下實現回(huí)收"。1996年Framo可回收(shou)式水下流量(liang)計在澳大利(lì)亞EastSpar項目實現(xian)了應用,該流(liú)🐉量計爲一個(ge)桶裝結構,可(kě)實現整體回(huí)收。到目前爲(wèi)🌈止,國際上形(xíng)成了以斯倫(lun)貝謝、艾默生(shēng)、FMC爲主的水下(xia)流量計供應(yīng)格局,這3家公(gōng)司占據了整(zheng)個多相流量(liàng)✍️計90%以上的市(shi)場份額"。
　　目前(qián)國際上主要(yào)的回收方式(shì)有2種,一種是(shì)電子艙回收(shou),即單獨回收(shou)電子艙模塊(kuai)(SRC,SubseaRe-trievableCanister);另--種是整體(tǐ)回收式,即将(jiāng)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(cheng)到一個可回(huí)收的模塊内(nei),所有的元件(jian)及相應的接(jiē)頭都有充分(fèn)冗餘設計的(de)水下流♋量計(ji)。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(yào)專門的送人(rén)工具，也不需(xū)要關斷流體(tǐ)或是停止整(zheng)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(yǒu)模塊集成到(dao)一-起🚶,然後♉整(zhěng)🏃🏻體安裝、整體(tǐ)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(lei)型相同的電(diàn)子元件的冗(rong)餘🚩設計,但将(jiang)電子模塊固(gu)定安裝在整(zheng)個流量計裝(zhuāng)置🌂.上,回收時(shi)🎯通過回收整(zhěng)個流量計來(lai)實現。此類型(xing)的多相流量(liang)計一-般直接(jie)安裝至管道(dào)或計量模塊(kuai)上,其安裝和(hé)回收💃🏻皆是通(tōng)過管道或計(ji)量模塊一并(bing)進行。
2水下流(liu)量計的安裝(zhuang)與回收技術(shù)
2.1水下流量計(jì)的安裝位置(zhi)
　　水下流量計(jì)是水下流量(liàng)計量的核心(xīn)部件,其安裝(zhuang)位置👈取🍓決于(yú)具體的應用(yong)方式和水下(xià)生産設施的(de)整體布局。水(shuǐ)下流量計的(de)安裝位置大(dà)緻可以分爲(wèi)🔞采油樹✍️、管彙(huì)和㊙️跨接管✊3種(zhǒng),如圖1所示。
 
　　水(shui)下流量計的(de)安裝位置與(yu)流量計的具(jù)體應用和設(shè)備尺寸⛱️有關(guān)。采用單井計(ji)量方式的流(liu)量.計可以安(ān)裝在采油樹(shù)上、連接的跨(kua)接管上或鄰(lín)近的管彙🤟.上(shang)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(yī)台💰流量計需(xū)要測量不同(tong)介質性質的(de)多個油井,因(yīn)此流量計需(xu)要包含多個(gè)油井的PVT數據(ju)。單井計量可(kě)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(kě)靠性,但所需(xu)要的流量計(ji)數量較多,增(zeng)加了油田開(kāi)發的成本。選(xuan)井計量方式(shì)成本較低,但(dàn)無法獲得🥵單(dān)井的連續測(cè)量數據，且一(yī)旦流量計發(fa)生故障,與之(zhi)相連的所有(yǒu)油井的計量(liàng)都無法進行(háng)”。因此,具體采(cǎi)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(er)定。
　　對于選擇(ze)水下流量計(ji)計量的油井(jing),在水下生産(chǎn)設🐕施布🔴局🧑🏾‍🤝‍🧑🏼中(zhong)應考慮水下(xià)流量計或電(diàn)子回收模塊(kuai)的安裝和回(hui)收路徑以及(ji)對❤️應的機械(xiè)和電氣接口(kou)。對💋于安裝在(zài)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(dan)是如果回收(shōu)管彙單元,若(ruo)沒有旁通則(ze)可💃🏻能需要關(guan)閉多口井,因(yīn)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(dòng)狀态下都能(neng)⚽夠滿足最大(da)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(liang)計安裝位置(zhì)時所要考慮(lǜ)的一一個因(yin)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(yi)保證穩定的(de)流型,有的流(liu)💔量計的計量(liàng)性能受到流(liu)體流向的影(ying)響,在設計流(liu)量計安裝位(wei)🔞置時應當有(yǒu)所考慮。此外(wai),腐蝕和侵蝕(shí)作用、化學藥(yào)劑注人點、管(guǎn)道規格、臨近(jin)節流點等都(dōu)有可能對流(liu)量計的計量(liàng)性能産生影(ying)響,也是設計(ji)🤞中需要考慮(lǜ)的因素。
2.2基于(yu)采油樹的安(an)裝與回收
　　一(yi)般而言,安裝(zhuāng)至采油樹的(de)水下流量計(jì)都有其專用(yong)的配套設施(shī),通常與采油(yóu)樹的油嘴組(zǔ)合在一起,形(xing)成📞采油樹的(de)😄流量控制模(mo)塊。另外，流量(liang)計可以連接(jiē)到節流閥上(shang),同水下節流(liu)閥一起安裝(zhuāng)回收。基于核(hé)心計量部件(jiàn),可以🔆設計相(xiàng)應🙇🏻的安裝接(jiē)口,同水.下節(jiē)流閥安裝在(zài)一-起,轉接至(zhì)采油樹對應(ying)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(mó)塊通過法蘭(lan)連接的方式(shì)固定♻️安裝至(zhì)節流閥整體(tǐ)裝配上形成(cheng)流量控制模(mo)塊,通過節流(liú)閥連接器與(yu)采油樹相連(lian)。流量控制模(mó)塊💋上一般對(dui)應有ROV操作手(shǒu)柄、操作接口(kǒu)等,以滿足水(shui)下操作的要(yào)求。導向筒和(hé)導向柱設計(ji)用于流量計(jì)在👨‍❤️‍👨安裝過程(cheng)中實現與采(cǎi)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(an)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(kě)以保.護流量(liàng)控制模塊不(bu)受大的沖擊(ji)🌍,待流量控制(zhi)單元與采🐉油(yóu)樹精準對接(jie),即可操☁️作ROV接(jiē)口實現鎖緊(jin)。回收㊙️時設置(zhi)兩端隔離後(hou),通👉過ROV操作實(shí)現解👨‍❤️‍👨鎖,如圖(tú)3所示。
 
　　采用這(zhè)種設計時,流(liú)量計廠商需(xu)要與采油樹(shù)廠商進行有(you)效的技術溝(gou)通,進行聯合(he)設計,保證流(liú)量計連接👅接(jie)口及空間位(wei)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(mei)有可以回收(shou)的油嘴模塊(kuài),或是節流閥(fá)♋等相💚應結構(gòu)不允許相應(ying)布置時,水下(xia)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(guan)的流量計可(ke)以在跨接管(guǎn)制造和初安(ān)裝時采用法(fa)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(liu)量計接口可(kě)🔴以簡化拆卸(xie)和重裝,也可(ke)以采用焊接(jiē)的方式,将流(liú)量計直接焊(han)接在跨接管(guǎn)上以減輕跨(kuà)接管的重量(liang)。但由于跨接(jie)管的安♌裝回(huí)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(jìn)行維護。由于(yú)水下流量計(ji)電子模塊出(chū)現故障.的概(gài)率比較大，若(ruo)采取這種方(fang)式進💃行安裝(zhuāng)回收,一般會(huì)設計電子模(mo)塊可回收的(de)結構,将🏒流量(liàng)計上容易發(fa)生失效的複(fú)雜結構都集(jí)成在可回收(shou)模塊中,而📞固(gù)定安裝的部(bu)分則應該盡(jin)量簡化,以提(tí)高整個裝置(zhì)的可☔靠性。
 
2.4基(ji)于管彙的安(ān)裝與回收
　　采(cǎi)用管彙安裝(zhuāng)的方式需要(yao)針對流量計(ji)模塊設計☁️對(duì)應的模✏️塊送(sòng)入工具、導向(xiang)定位設備、軟(ruan)着陸工具、過(guò)載工具以及(jí)🤩其他配套工(gōng)具來滿足流(liú)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(gōng)具,并提供ROV操(cāo)作的接口和(hé)水下的連接(jiē)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(bei):.上，含有軟着(zhe)陸系統和解(jiě)鎖🤩、鎖緊裝置(zhi),通過操作ROV接(jiē)口,可以實現(xian)水下流量計(jì)底部⚽連接器(qì)與固定安裝(zhuang)在管彙.上的(de)連接接口的(de)鎖緊和解鎖(suǒ)。當⭐流量計解(jiě)鎖出現故障(zhàng)時,可以通過(guo)過載工具進(jìn)行緊急解鎖(suo),以保證流量(liang)計解鎖裝置(zhì)卡死的情況(kuàng)下,能夠實現(xiàn)緊急回收💋。
 
　　同(tóng)時在管彙，上(shàng)設計對應的(de)水下安裝所(suo)需連接結構(gòu)、導向及指示(shi)設計、模塊布(bu)置等，如圖6、圖(tu)7、圖8所示,通過(guò)專門的工具(ju)實現流量計(ji)模塊的獨立(li)整體安裝和(he)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(xia)放安裝過程(cheng)中的導向🛀與(yǔ)定位,通過指(zhi)示設計可以(yi)确認流量計(ji)定位是否正(zheng)确,以及解🈲鎖(suǒ)和鎖緊操作(zuò)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(liang)的監控和流(liú)動保障具有(yǒu)重要意義。在(zài)國外公司技(ji)術壟斷的局(ju)🔞面下,通過技(jì)術創新,掌握(wo)水下流量計(ji)的設計核心(xin)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(xià)流量計🌈的安(ān)裝與回收技(ji)術是水下流(liú)量計設計過(guò)程中的關鍵(jiàn)技術🤞,是水下(xia)流量計國産(chan)化必須攻克(kè)的技術難題(tí)👨‍❤️‍👨。根據水下流(liu)量計的回👈收(shou)方式,可以将(jiāng)可♈回收式的(de)水下流量計(ji)分爲整體回(hui)👅收式和電子(zi)艙回收🔱式2種(zhong),其具體的安(an)裝🐅和回收設(she)計與流量📞計(jì)的實際應用(yong)位置有關,對(dui)于安裝在水(shuǐ)下采油樹、跨(kuà)接管和管彙(huì)位置的流量(liang)計,其安裝和(hé)回收設計各(ge)不相同。因此(ci),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(liàng)計核心計量(liàng)部件和安裝(zhuang)🏃回收模塊獨(dú)立開來,這樣(yàng)才能保證在(zai)不同的位置(zhì)進行安裝和(he)回收,流量計(ji)的核心計量(liang)部件不發😄生(shēng)變化,提高水(shuǐ)下流量計對(dui)不同🔴應用場(chang)景的🚶‍♀️适應性(xìng)。

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