GBT 21412.1-2010 石油天然气工业 水下生产系统的设计与操作 第1部分：一般要求和推荐做法.pdf

I C S7 5 ．1 8 0 ．1 0 E9 4 a 园 中华人民共和国国家标准 G B ／T2 1 4 1 2 ．1 2 0 1 0 ／I S o1 3 6 2 8 1 2 0 0 5 石油天然气工业 水下生产系统的设计与操作 第1 部分一般要求和推荐做法 P e t r o l e u ma n dn a t u r a lg a si n d u s t r i e s D e s i g na n do p e r a t i o no fs u b s e ap r o d u c t i o ns y s t e m s P a r t1 G e n e r a lr e q u i r e m e n t sa n dr e c o m m e n d a t i o n s 2 0 1 0 0 9 0 2 发布 I S 01 3 6 2 8 1 2 0 0 5 ，I D T 2 0 1 0 1 2 0 1 实施 丰瞀徽鬻瓣警矬瞥星发布中i 国国家标准化管理委员会况1 ” G B ／T2 1 4 1 2 ．1 2 0 1 0 ／I S o1 3 6 2 8 1 2 0 0 5目次前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l 范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯- ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’⋯2 规范性引用文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 术语、定义及缩略语⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’⋯’⋯⋯⋯⋯⋯‘‘4 系统和接口描述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’’5 设i f 。⋯⋯⋯- - - ⋯⋯’。’’‘‘⋯‘‘‘‘⋯‘‘‘。6 材料和腐蚀保护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’7 制造和测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’⋯’’8 操作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’⋯⋯⋯。’。9 文档⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯附录A 资料性附录 水下生产系统描述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯附录B 规范性附录颜色和标记⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯附录c 资料性附录 水下生产设备的完整性试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯‘附录D 资料性附录 典型的试运转程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’附录E 资料性附录 操作文档⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’附录F 资料性附录 数据表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。附录G 资料性附录 结构、工艺阀门和管道⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯‘附录H 资料性附录 水下油田开发中的系统工程⋯⋯⋯⋯⋯⋯‘附录I 资料性附录 流动安全保障注意事项⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯附录J 资料性附录 屏障原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯- ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’’附录K 规范性附录提升装置和常压结构组件的要求和推荐做法参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’●Ⅱ●●●00 孙∞弘蝣nM 肿船拍弛“邸嘶铋阻 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 前言 G B ／T2 1 4 1 2 ．1 2 0 1 0 ／I s o1 3 6 2 8 1 2 0 0 5 G B ／T2 1 4 1 2 石油天然气工业水下生产系统的设计与操作目前包括以下十一部分 第1 部分一般要求和推荐做法 第2 部分水下挠性管系统“ 第3 部分过出油管 T F I 。 系统 第4 部分水下井口装置和采油树设备 第5 部分水下脐带缆 第6 部分水下生产控制系统 第8 部分水下生产系统中遥控作业机器人 R O V 接口 ～ 第9 部分遥控作业工具 R O T 维修系统 以下部分正处在起草阶段 第7 部分修井／完井立管系统 第l o 部分连接挠性管的详细说明 第u 部分水下挠性管系统 本部分是G B ／T2 1 4 1 2 的第l 部分，本部分等同采用I s O1 3 6 2 8 1 2 0 0 5 石油天然气工业水下生 产系统的设计与操作第l 部分一般要求与推荐做法 英文第2 版 。 本部分附录B 、附录K 为规范性附录，附录A 、附录c 、附录D 、附录E 、附录F 、附录G 、附录H 、 附录I 、附录J 为资料性附录。 本部分由中国石油天然气集团公司提出。 本部分由中国石油标准化技术委员会海洋石油工程专业标准化技术委员会归口。 本部分起草单位中海石油研究中心。 本部分主要起草人李清平、姚海元、肖亚飞、白玉湖、喻西崇。 1 未修订 w w w . b z f x w . c o m G B ／T2 1 4 1 2 ．1 2 0 1 0 ／I S o1 3 6 2 8 - 1 2 0 0 5引言本部分旨在为石油天然气工业各个领域开发应用水下生产系统提供一般要求、推荐做法和使用指南。为了满足油气用的特殊要求、简化和完善决策垃程，本部分中所规定的基本要求为用户提供了多种选择，并不是代替个人的工程经验．同时，在非疆制执行的场台，可为方案优化起到积极的指导作用。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m G B ／T2 1 4 1 2 ．1 2 0 1 0 ／I S o1 3 6 2 8 - 1 2 0 0 5 石油天然气工业 水下生产系统的设计与操作 第1 部分一般要求和推荐做法 1范围 本部分制定了攀套水下生产系统从设计到废弃各个阶段的一般要求和推荐做法，作为一个纲领炷 文件用于指导和制定涉及到水下生产系统各个组成部分更为详细要求的子系统标准。同时，对于子系 统标准内未包括的某些部分，如系统设计、结构、管汇、吊装设备、以及颜色和标记等，也给出了较为详细 的要求。 水下生产系统由一个或多个生产油气的水F 井口、所依托的给定的处理设施 固定平台、浮式设施、 水下设施 ，或岸上处理设施等各个子系统，或通过注水／气开发的水下井【丁等部分组成。本部分及其子 系统标准的适用范围将在第四章中说明。 对那些应用范围有限的特种设备，如密闭在干式舱中的组合式采油树、采油树和管汇等，这里未做 专门讨论，但本部分中的相关条款同样适用于这类设备。 如本部分的要求与其相关补充部分的要求冲突或不一致时，则优先考虑补充部分的特殊要求。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过G B ／T2 1 4 1 2 的本部分的日f 用而成为本部分的条款。凡是注H 期的引用文 件，其随后所有的修改单 不包括勘误的内容 或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成 协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本 部分。 G B ／T1 9 1 9 02 。0 3 石油天然气工业钻井和采油提升设备 I s O13 5 3 5 2 0 0 0 ，I D T G B ／T2 1 4 1 2 ．4 2 0 0 8 石油天然气工业水下生产系统的设计与操作第4 部分水下井口装置 和采油树设备 I s 1 3 6 2 84 1 9 9 9 ，I D T G B ／T2 1 4 1 2 ．62 0 0 9 石油天然气工业水下生产系统的设计与操作第6 部分水下生产控制 系统 I S O13 6 2 86 2 0 0 0 ，I D T I s o3 5 0 6 碳钢和合金钢制紧固件的机械特性第l 部分螺钉、螺杆、柱头螺栓 I s o3 5 0 62 耐腐蚀不锈钢制紧固件的机械性质第2 部分螺帽 I s o ；0 4 2 3 石油和天然气工业钻采设备井口装置和采油树 I s O1 3 6 2 8 5 石油天然气工业水下生产系统的设计与操作第5 部分水下脐带缆 I s O1 3 6 2 87 石油天然气工业水下生产系统的设计与操作第7 部分完井／修井立管系统 I s O1 3 6 2 8 8 石油天然气工业水下生产系统的设计与操作第8 部分水下生产系统中遥控作 业机器人 R O V 接 I s 1 3 6 2 89石油天然气工业 水下生产系统的设计与操作第9 部分遥控作业工具 R O T 维 修系统 A P IR P2 A 推荐规划实践，海上网定平台设{ f 和建造台 工作应力设计第2 】版 D N V 2 ．7 1海上货运集装箱 3 术语、定义及缩略语 本部分采用下列术语、定义和缩写。 】 w w w . b z f x w . c o m G B ／T2 1 4 1 2 ．1 2 0 1 0 ／l s o1 3 6 2 8 - 1 2 0 0 53 ．1 术语和定义3 ．1 ．1屏障b a r r i e r屏障是密封一个压力边界的主要组成部分，其目的是防止生产／注入液的意外溢出，尤其是流到外部环境中。3 ．1 ．2深水d e e pw a t e r通常指水深6 1 0m 20 0 0f t 到18 3 0m 60 0 0f t 。注由于任何物理环境可能因水深而变化，“深水”术语的使用意味着可能有必要考虑设计／技术更替。3 ．1 ．3起始点连接f i 倦t - e n dc o n n e c t i 佃生产管线或脐带缆安装过程的起始点连接。3 ．1 ．4管线n o w I i n e生产／注入管线，作业线或流体管道。注本部分中，该术语用来描述管线相关的一般方案或情况。3 ．1 ．5跨接缆f l y i n gl e a d用于将水下设施连接在一起的末端带有终端接口 包括各种管线连接器 的、非涂层的脐带跨接缆。注1 跨接管通常用于连接例如水下采油树的水下控制模块和水下控制分配单元。注2 这种类型的脐带跨接缆重量轻，因此可“从水下的供应箱中选择．然后用遥控作业机器人安装到指定位置。3 ．1 ．6挠性跨接管j u ⅡI p e r两端带有对接连接器的挠性短管。注挠性跨接管通常用于连接管线／水下设施，例如将一条海底管线连接到安装在生产平台上的固定立管。3 ．1 ．7过程阀p r o e e s sv a I v e位于采油树翼阀下游生产路径上的阀门。3 ．1 ．8拉头p u l l - i nh e a d用于终止出油管线或脐带管末端的设备，以便从船上加载／卸载，并通过一个I 型／J 型管将其沿海底牵引。3 ．1 ．9末端连接s e c o n d e n dc o n Ⅱe c t i o n在管线或脐带缆安装过程的终点连接。3 ．1 ．1 0刚性跨接管s p ∞l两端带有对接头的刚性短管。注刚性跨接管通常用于连接海底管线／水下设施，例如将一个水下采油树连接到水下管汇。3 ．1 ．1 1超深水u l t r a - d e e pw a t e r水深超过18 3 0m 60 0 0f t 。南于任何物理环境可能固水深而变化，“超深水”的使用意味着可能有必要考虑设计／技术更替。在描述温度和压力等级时，使用了适用于子系统的国际标准和其他有关标准和设计规范的定义。12注注2 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m G B ／T2 1 4 1 2 ．1 2 0 1 0 ／I S o1 3 6 2 8 - 1 2 0 0 5 3 ．1 ．1 Z 脐带跨接管u m b i l i c a lj u m p e r 用于将水下设施连接在一起的、末端带有终端金属接口的 包括各种管线的连接器 脐带短管。 注脐带管跨管通常用于如将水下脐带管终端连接到水下脐带管分配单元。 3 ．2 缩略语 A A V 环空进入阀 A c 交流电 A D s 常压潜水系统 A I V 环空隔离阀 A M V 环空主阀 A P I 美国石油协会 A S V 环空抽油阀 A u V 智能水下机器人 A w s 美国焊接协会 B O P 防喷器 C R A 耐腐蚀合金 c ／w O 完井／修井 D C 直流电 D F I 设计，制造与安装 D H P T T 井下压力和温度传感器 D N V 挪威船级社 E D P 紧急解脱组件 E S D 紧急关断 E S P 电潜泵 F A T 出厂验收试验 F M E A 失效模式和效果分析 F P S 浮式生产储油装置 F P u 浮式生产装置 G o R 油气比 G V F 含气率 H A z 0 P 危险体可操作性分析 H B w 布式硬度试验 H I P P s 高完整性管线保护系统 H P u 液压动力单元 H V 维氏硬度 H X T 水平采油树 I D 内径 I P u 管道和脐带缆总成 L M R P 底部立管总成 用于钻井 I ，P M V 底部生产主阀 L R F D载荷阻力系数法 L R P 底部立管总成 用于修井 L W I 轻型修井作业 3 w w w . b z f x w . c o m G B ／T2 1 4 1 2 ．1 ～2 0 1 0 ／I s o1 3 6 2 8 1 2 0 0 54M E G 乙二醇M 1 V 甲醇注入阀M D u 移动式海上钻井平台M P F M 多相流量计M P P 多树泵N A c E 美国腐蚀工程师阱会o T D R光时域反射计P c s 生产控制系统P j B 永久导向基座P I V 生产隔离阀P L E M 管线终端管茫P L E T管线终端P L S 塑性极限P M V 生产主阀P R E 耐点蚀当量P S D 生产关断P S V 生产抽汲阀Q R A 量化风险评估R A L 德国油漆工业中采用的一种色系R O T 遥控作业上具R o v 遥控作业机器人s A s 安全和自动化系统s c M 水下控制模块s c s s v 地面控制的井下安全阀s E M 水下电子模块S I L 安全完整性级别S I T H P 关井油管头压力s s I v 水下隔离阀S s P 水下处理系统s U D u 水下脐带缆分配单元s U T 水下脐带缆终端s X T 水面采油树T F L 过出油管T G B 临时导向基座T H 油管挂T R T 采油树作业工具u L s 极限状态u N s 统一编码系统u P M vE 部生产主阀U P S 不间断电源v x T 立式采油树W A T 析蜡温度w H P 井口压力 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m w Hs 修计控制乐缱 w R 修仆 瞥 x v 转换删 X I秉油树 4 系统和接口描述 G B ／r2 1d 幢1 2 0 1 0 ／l s 13 6 2 8 - 1 2 0 0 5 41 概进 411奉条款总体描述r 水下系统炷其E 要纰成部仆．定义r 于系统问的接口和自| J m 的胤范璺电 412 水下生产系缱的庸川范旧讯广从通过条海底恃线回接到固定平台或岸r 设施的甲十l ’魁 蚌．刮m 巾瞥i lJ 一或丛立J r _ l 午j I 。上多井系统通过水下娃理，滩输设施回接到嗣定平台或浮式甲台、或直 接日接到岸E 设施 413 典剐水下生产系统的主要组成部分见圈1 。各爿；丹的进一步描述参见附录A 。 414 详细要求在下刊条U 和牢蹿分的干系统标准中给f f { ；粜屿特殊要求只在本郭分中蚺⋯。E ⋯ 适用于系统总体设计、材料、缔构、管汇管道、颜色和标记以肚吊装i 殳备。 譬‘‘曩。掣} ”“- 一 3 ■ ■、 0 谤9 1 ，j 】女 ％目№I H 3 ￡ i 蕾。⋯* 带缆， 图1 典型的开发方案 42 系统描述 4 21 水下生产系统町“用r 需从个“r 井{ 。_ 钻蚌的个酃或郝讣油。L 械．徉深水和趟撵水情MF ， 忙缱的水Ⅲ垃旌如导管架半卉巾于水淋戈系n f 能 技术I 和经济J ．鄙小一，f 行．从i J 潜 地要求通过水 下申J “系统进{ r 油7C Ⅱ1 仆发。 422水下设备也可用于各种形式的处理维持油7e 械压山的注水律气， 4 23 水下乍产系统或洼 系统主要包括咀下几部分 w w w . b z f x w . c o m G B ／T2 1 4 1 2 ．1 2 0 1 0 ／I s o1 3 6 2 8 1 2 0 0 5用于定位和支持各种设备的基础结构／基盘；一个或多个配有相应套管串的井口系统，为油井提供的基本的基础结构和压力控制系统；一个或多个带有流量和压力控制阀的水下采油树；一一个油井进入系统，用于最初的安装和废弃，及需要进入水下井口的各种维护作业；一套具有远程监测和各种水下控制功能的生产控制系统；一根可能包括电力和信号导线、液压控制／作业流体及各种需注人生产流体中的化学药剂管道的脐带缆；一个汇集控制不同流体的管汇系统；多相流量计、砂检测计／泄漏检测装置；水下处理设备，包括流体分离装置／泵、压缩机；一个或多个在水下设施和依托设施间传输生产／注人流体的海底管道；保护管线压力不超过关井压力等级的高完整性管线保护系统；一个或多个在各种海底管线和依托处理设施问传输生产／注人流体的立管；修井和检查，维护和修理上述所定义设备；水下保护结构；保护垫；清管球发射／接收器；压力和温度监测装置；配电设备；回接短管和跨接管；管线和跨接管保护装置 空气垫，岩石填埋，挖沟，监视室等 ；以立管为基础的水下隔离阀。4 ．2 ．4 需要从硬件和功能上将水下生产系统各组件连接在一起，包括完井设备，包括地面控制的井下安全阎，每一个井下压力表、温度计或化学药剂注入系统，以及任何其他互动式元件，例如远程操作的滑套和相应设备；依托处理设施，包括段塞抑制控制装置。4 ．3 子系统接口4 ．3 ．1某些系统和系统要素的接口，例如很多情况下确定正确的设计标准是困难的。为了避免系统设计的不一致性和随后的合同纠纷，建议在早期注重和明确这些领域和相关标准。4 ．3 ．2 典型的系统和接口区域应包括一～采油树到出油管线／脐带缆／管汇；一～采油树修井立管到完井系统；采油树到或海底立管；采油树控制系统的接口。4 ．3 ．3 此外，系统依赖的薄弱点应给出定义和认可。5 设计5 ．1 概述5 ．1 ．1 进行水下生产系统设计时，应采用系统的方法综合考虑水下生产系统的安装、操作、检测、维护、维修和废弃要求。5 ．1 ．2 在设计初期，要考虑到将来扩大生产的需要。5 ．1 ．3 水下生产系统的设计应综合考虑油气田发展各个阶段的需要、油田运行的需要、设计数据和水下生产系统安装位置的设计载荷。相应的信息应放在数据表中，典型的数据表参见附录F 。6 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m G B ／T2 1 4 1 2 ．1 2 0 1 0 ／I s o1 3 6 2 8 1 2 0 0 5 5 ．1 ，4 下面将介绍水下生产系统设计所需要的典型信息。 5 ．2 设计准则 5 ．2 ．1 环境数据 5 ．2 ．1 ．1 概述 进行水下生产系统安装位置和回接到处理设施的海底管道设计时所需的典型环境数据如下。 5 2 ．1 ．2 海洋数据 水深度、可见度、盐度、温度、最低天文潮、最高天文潮、电阻率、含氧量、p H 值、密度、比热容、 涌浪和风暴潮； 海流流速、剖面、方向、分布和出现周期； 一海床土壤描述、磨擦角、土壤剪切强度、深度剖面和承载能力、麻坑、浅层气情况、地震数据、海 床地貌、漩涡条什下的稳定性、电阻率、密度、海洋生物、水下障碍、火山、泥石流、冲刷、微地形 学、海床水合物、导热系数、摩擦因素、岩性。 5 ．2 ．1 ．3 气象数据 波浪波高、波长、频率、方向、分布和重现期； _ - 气象空气温度、风速、风向、分布和重现期； 冰山大小、出现频率、方向、速度。 5 ．2 ．2 油藏和流体数据 在整个油气田生产周期内不同区域所要求的典型数据有 油藏特性 沉积物和水数据油藏深度、油藏类型、油田寿命 ； 油藏渗流信息； 生产特性 流动／关井压力、温度、密度、G O R 、含水率、沸点、化学组成、腐蚀性 H s 和c O 摩 尔分数 、砂、乳化性、蜡含量、w A T 、沥青质含量、水合物、流量、A P I 重度、氯化钠／盐度／生产 水p H 值、黏度、浊点，倾点，结垢、地层水矿化度 ； 注入特性 浑浊度、油在水或气中的溶解度、结垢趋势、压力、温度、腐蚀性、过滤要求 。 参见附录F 中数据表F ．1 。 5 ．2 ．3 完井数据 钻井作业、相应的完井和修井作业时所需要的信息如下。 注根据油气田的具体情况，下面信息将适用于设计的不同阶段 井口详细资料，如尺寸、压力等级； 井口类型，如水下井口、泥线悬挂、混合型等； 钻井和套管程序； 水下防喷器和钻井立管系统的详细资料，如尺寸、压力等级等； 导向基盘的详细资料， 井口标高和方位； 设备安装系统如有导向缆或无导向缆、遥控作业机器人、遥控作业工具、常压潜水系统和潜水作业系统； 井口系统潜在的钻井载荷； 完井／修井立管类型双管、单管、同心管等，以及应力结点的连接、紧急解脱组件／采油树作业工具、底部立 管总成 用于修井 和油管挂作业工具； 油管和堵头短节的相关信息； 一井下控制和监铡要求 如阀、泵、套筒、压力、温度和流动参数 ； 油井隔离要求； 油管挂系统和设计，如机械或液压装备、尺寸、结构等； 完井／修井立管设施，如水下采油树的安装、油管挂的安装、钢丝绳，连续油管、制动和作业、油井增产、清洁 和测试等。 7 w w w . b z f x w . c o m G B ／T2 1 4 1 2 ．1 2 0 1 0 ／I s O1 3 6 2 8 1 2 0 0 55 ．2 ．4 工艺和运行数据通常在油出整个生命周期内需要的r 艺和运行数据如下生产系统要求 流量、流型、流动控制要求、井口和工艺处理系统处压力 流动和关井 和温度、保温、循环和加热要求 ；注入系统 水／气 要求流量、流型、流动控制和过滤要求、井| I 和工艺处理系统处压力 流动和关井 和温度；化学药剂注入要求L 流体的类型和特性、注人流量、流动控制要求，井口和工艺处理系统处压力 流动和关井 和温度；关井要求 井控要求、紧急关断要求、压井液／修井液、注入流量、井l I 、钻井船和工岂处理设施的温度和压力，启动和关闭时的水合物控制措施，高完整性管线保护系统 ；管线清洗要求 环路清管／双向清管j ；油井管理要求 流动控制要求、限产、试井／测井要求 ；～检测要求 需执行的检测类型、检测频率、路径要求、智能清管要求和隔离测试 ；维修要求 修井方法、遥控作业机器人、遥控作业工具、常压潜水服和潜水 ；修井频率 修井作业类型和所采用的方法 ；同时钻井和生产要求；～废弃要求 堵并和废井 。5 ．2 ．5 依托设施的数据水下生产系统与依托设施之间的接口和设施的相关接口信息如下依托设施的类型，如同定平台、浮式生产设施和陆上终端；生产立管类型和特点，如刚性或挠性；可用的维修设施，如电力、液压、空气、水、化学药剂等；E s D 和控制系统接L ] ；一设备的平面布置；生产管线和脐带缆的接口，包括清管和压井设备；生产管线和脐带缆通道；现有的和计划安装的设施，如海底管线、平台问管线和脐带缆；回接设施所属安全区域内的海管和设备的保护要求 如果需要的话 ；水下设施和依托设施之间的距离；浮式生产设施的运动特性；J 型管／I 型管的数量、规格和位置；上部工艺设备的额定压力／能力；一现有管线的输送能力。5 ．2 ．6 安全和危害安全包括为r 保护现场的人员、环境、设备和船只等进行的所有作业、技术和应急方案。为了进行水下和泥线作业，为水下生产设备的技术设计建立相应的安全标准，预先调查以下信息是非常重要的浅层气；～渔业活动特点船只活动；军事活动；海床冲刷；冰山活动；S 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 G B ／T2 1 4 1 2 ．1 2 0 1 0 ／I S o1 3 6 2 8 。1 2 0 0 5 海底滑坡可能性； 一海底火山活动； 砂波； 管线路由； 海床特性； 环境保护 野生动物，繁殖季节等 ； 应急预案； 其他基础设施。 5 ．3 油田开发 5 ．3 ．1 系统定义 进行油田开发方案设计时，应考虑以下几个方面 水深、静水压力和温度； 油田类型如集中式基盘、丛式井，卫星井、管汇、工艺设备等； 已有设备和基础设施的详细资料，如平台、评价井、管道等； 系泊／动力定位的钻井船类型，如半潜式、单体式或自升式； 布锚方式，轨迹； 油田开发计划，如计划开发的井、将要开发的井、将来产出液的回接方式，预留井及连接方法； 早期试井和开发的町能性； 人工举升要求，如E s P 、水驱和气举； 油井增产要求，如酸化，压裂等； 压井要求 从生产l 殳施或修井船、压井液特性、流量和压力 ； 一为增产所需采用的注气或注水要求 流量、清洁度和压力 ； 为防止水台物生成、结垢、氧化、腐蚀等需要加注的药剂或周期性注剂的要求 注入药剂的类 型、流嚣和压力 ； 所有海管过压保护系统的要求； 试井要求； 修井系统类型，如常规／水下防喷管类型； 一控制和监测原理； 维修方法，如潜水或无潜水； 清管要求； 洗井策略； 一设计基础数据的精确度范围； ～系泊或动力定位安装和修井船； 储层特征； 生产和注入流体的特性； 委托要求。 此外．应建立油气田开发中流动安全保障策略。关于流动安全的各方面考虑参见附录I 。 5 ．3 ．2 同时作业 宜评估在安装／修井时，进行多种作业的可能性，通常可以同时进行的作业有 一当相邻的油井同时生产时，在集中式基盘／丛式井管汇上进行钴修井； 一当钻井平台在相关区域作业时，产出液继续通过海管输送。 5 ．3 ．3 系统环境 为了保护海洋环境，系统设计应遵循台适的条例 9 G B ／T2 1 4 1 2 ．1 2 0 1 0 ／I S o1 3 6 2 8 - 1 2 0 0 5水下结构和管线造成的海底布局密集；渔业活动和海上交通法规；液压液的排放；置换或清管液的处理；钻井液和岩屑的处理。5 ．4 设计载荷5 ．4 ．1 概述在制造、储存、测试、输送、安装、钻／完井、操作和拆除等各个相关阶段，所有可能影响水下生产系统的载荷应当在设计基础中明确，并作为设计基础。在实际应用中，项目特有的偶然载荷应通过专门的风险分析进行确认，偶然载荷可包括落物、拖曳载荷 打捞装置、锚 ，非正常的环境载荷 如地震 等。附录F 中的数据表可用于定义应用载荷。5 ．4 ．2 非承压的主要结构部件非承压的主要结构部件的具体设计要求，例如导向基座，板座系缆环和其他起重设备，如作业工具，在附录K 中给出。5 ．5 系统设计5 ．5 ，1 系统工程水下工程是一门跨学科的系统工程，包括从油气藏到依托设施上的处理设施在内的完整系统，同时考虑油气田开发各个阶段的要求，包括工程设计、采购、建造、测试、安装、调试、运行、修井／维护和废弃。该系统工程包括管理和技术部分。对每个特定油气田开发所需的各种系统设计过程中所需的评价应依据每个油气田的开发特性展开。系统工程方法在附录H 中有进一步描述。5 ．5 ．2 总体设计5 ．5 ．2 ．1水下生产系统设计应在满足功能和安全要求的同时优化开采周期内的利益。5 ．5 ．2 ．2 系统设计应满足如果超过设定的作业范围，任何作业能够随时暂停，并使油井处于安全状态。5 ．5 ．2 ．3 系统设计宜便于进行故障诊断，而无需回收系统。5 ．5 ．2 ．4 采用简单的设计和可靠的产品 供应商的标准设备应有满意的现场使用记录 可获得较高的系统适用性。完成系统性能分析后应采用冗余设计。5 ．5 ．2 ．5 宜使用文件来证明水下系统操作的可靠性。对于一些次要的和临时设备来说，要求可以适当放宽。5 ．5 ．2 ．6 起关键作用的接头应有防松布置以防意外松脱。5 ．5 ．2 ．7 满足安全作业要求的、保持液压系统清洁的方法应包括在内。5 ．5 ．2 ．8 在设计和布置结构部件 包括那些不是整个结构固定件的部件，如升降口 时，应考虑在飞溅区域进行安装／回收作业过程中所产生的阻力／波生力。5 ．5 ．2 ．9 对于类似于水下采油树和防喷器这样的应使用无导向绳进行水下作业的重型组块，在安装工具和模块时承受所有相关的载荷，并配备导向装置。承载结构宜有足够的强度用来承受由修井作业参数所确定的载荷。5 ．5 ．2 ．1 0 水下系统宜允许液压冲洗回路放在界面连接之后。5 ．5 ．2 ．1 1为了提高总体适用性，宜在水下系统设计阶段评估当系统中其他部分运行时更换组件的可能性。5 ．5 ．2 ．1 2 对水下系统中的敏感设备宜加以保护，以防这些设备遭受捕鱼工具和落物的损害。同时，宜基于概率／后果分析方法，对这些保护措施进行评价。与修井相关的保护措施，宜根据作业方法和程序] 0 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 G B ／T2 1 4 1 2 ．1 2 0 1 0 ／I S o1 3 6 2 8 1 2 0 0 5 对整个设计要求进行评价。 5 ．5 ．2 ．1 3 宜保护安装在适用的安全／受限生产单元区域内的水下生产设备以避免落物。这种保护宜 以操作期间落物／碰击的可能性为基础进行评价。 5 ．5 ．2 ．1 4 在渔业活动区，有两套设计方案 建立一个限制区，如在该区域里不允许使用渔具捕鱼。此时需要耐拖网结构／连续的监视； 如果不允许建立限制区，可能需要防拖网结构。 5 ．5 ．2 ．1 5 如需要防拖网结构，设计目的应着眼于预防水下生产设备的任何意外损坏。宜考虑到系统 损坏情况将可能限制之后的进入、作业或再进入。宜使用附录F 中落物保护和渔具载荷的数据表。 5 ．5 ．2 ．1 6 应明确给出水下生产系统中所有设备 如阀和接头等 全开和全闭位置和方法，这些设备可 能由于作业过程的错误／未知形式引起损坏或被损坏。 5 ．5 ．2 ．1 7 水下生产系统宜有所有水下操作连接的位置指示器。 5 ．5 ．2 ．1 8 宜保护安装在维修作业包括用遥控作业机器人／潜水员作业的附近区域的设备。该保护宜 以影响和隐患的可能性／后果为基础上进行评价。 5 ．5 ．2 ．1 9 水下生产系统设备宜设计为 配备起吊点，其中主要的承重结构应按照相关适合的要求 参见附录K 认证； 配备相应的运输滑道； 安全运输； 配备需认证的、能够能连接海底紧固件的设施。 5 ．5 ．3 屏障 5 ．5 ．3 ．1 通常每道屏障都应检验。 5 ．5 ．3 ．2 作为整个水下生产系统设计的一部分，宜制定全面的屏障方法。屏障方法应对屏障的要求提 供简明扼要的指导，其目的是为了防止生产／注入液的意外释放可能伤害人／环境。 5 ．5 ．3 ．3 对于新的水下工程，宜在详细设计开始前制定一个完整的屏障方法。这份文件宜明确在油气 田各个阶段为保证设施运行所需的屏障类型和数量，包括 安装活动，包括井到当地管汇的回接； 钻完井活动，包括试井和洗井； 起吊和调试的活动； 日常生产操作，包括生产／注水气和作业时关井模式如管线循环和清管； 修井作业，包括重新进入井和采油树回收； 维护活动，如更换水下油嘴； 废弃活动。 同样，对于新的水F 项目，屏障方法宜涵盖系统中所有压力容器部分，从油气藏到永久依托设施或 M O D u 作业船上的接收／注入设施的第一个阀。 5 ．5 ．3 ．4 当一个项目／油气田不存在特定的屏障方法 如上所述 时 例如已有的水下生产设施 ，建议 提出一套可操作的屏障方法或常规屏障方法，以满足在系统“例行”操作过程中所需的最低屏障要求，如 生产、关井和屏障测试。针对某事件的屏障方法可在任何作业、维修等前提出，在操作／常规屏障方法文 件中不包括与这些活动相关的内容。 5 ．5 ．3 ．5 由于油田特性和设备配置的多样性，同时考虑油气田作业者喜好、当地现有的地方法规要求 也在变，不可能也无需在本部分中提供屏障标准的专门指导。不受这些限制，可以说 每套水下生产系统的屏障方法都应符合所适用的地方法规； 虽然某些常规的屏障方法可能适用于许多水下生产系统，但宜以每个具体事件为基础进行评 估，以确认常规的屏障方法是适用的和可用的； 建立常规的和特定的屏障方法需要有经验的工作人员和使用一项或多项风险评估技术，如危险 体可操作性分析、失效模式和效果分析，量化风险评估、任务分析／基于具体情况的风险评估； 】1 G B ／T2 1 4 1 2 ．1 2 0 1 0 ／I S o1 3 6 2 8 1 2 0 0 5屏障方法宜清楚地传达给所有相关人员，包括设计工程师、设备供应商和油气田工作人员；屏障方法中的指导／要求宜简明扼要，例如不造成不同的解释／误解。建立屏障方法总的指导和因素 包括测试方法 ，参见附录J 。5 ．6 水下完井设备5 ．6 ．1 概述井口系统是水下完井的结构荩础。针对牛产系统的配置变化、环境和土壤条件，作用到井口系统的载荷可能变化很大。应使用钻井和生产作业情况下最大载荷对结构完整性进行校核。在G B ／T2 1 4 1 2 ．42 0 0 8 中给出了水下井口设计的明确要求。5 ．6 ．2 外部载荷5 ，6 ．2 ．1 作用在水下井【J 系统的载荷包括部件的静载 质量、重量和重力 、立管载荷、海管的拖曳载荷、膨胀载荷、热膨胀和环境作用。典型载荷见图2 。1 21 立管张力；2 一一施加弯矩；3周围环境 水流、波浪作用、潜在载荷等 ；4出油管线连接；5 士壤作用；6 热膨胀；7 导向张力。图2 水下井口系统的载荷 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 G B ／T2 1 4 1 2 ．1 2 0 1 0 ／I S o1 3 6 2 8 1 2 0 0 5 5 ．6 ．2 ．2 在钻井、完井、修井和生产时立管载荷传递到井口系统。依据水下系统的不同类型，这此载倚 可蹦是临时惟的 如水下钻井立管干| 『c ／w 0 立管 或永久性的 如生产立管或注入立管 。这些载荷应 通过立管分析决定。进一步的指导町参见I s O1 3 6 2 8 7 ，A P IR P1 6 Q 口。一，A P IR P2 R D o 胡和D N v O 争F2 0 l “】。在变负荷条件下 如船运动和立管波激载荷和涡激振动引起的立管荷载 ，可能还需要进 行疲劳分析。 进一步的指导町参见适用的和可用的负荷组合 见附录F 和确定立管载荷的运行规范、立管偶然 载荷的定义、任何小一致的破解代码的定义及其含义宜在系统工程中建立 见附录H 。 注立管设计程序考虑了上E 常、极端和事故载荷。用于水下采油树和井口系统的设计程序通常基于正常运行条件 的额定能力和工作应力形式。