水下采油樹液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟過(guò)程中相互干擾的研究

王 鑫 , 左 信 , 楊青青 , 馬恬然 , 葉天源 , 王 停

[1. 中國(guó)石油大學(xué)(北京)海洋油氣研究中心， 北京 102249; 2. 中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球物理與信息工程學(xué)院， 北京 102249;3. 中國(guó)石化江漢油田分公司， 湖北 武漢 430000;4. 重慶前衛(wèi)海洋石油工程設(shè)備有限責(zé)任公司， 重慶 401121;5. 重慶前衛(wèi)科技集團(tuán)， 重慶 401121]

水下采油樹液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟過(guò)程中相互干擾的研究

王 鑫1,2, 左 信1,2, 楊青青1,3, 馬恬然1,2, 葉天源4, 王 停5

[1. 中國(guó)石油大學(xué)(北京)海洋油氣研究中心， 北京 102249; 2. 中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球物理與信息工程學(xué)院， 北京 102249;3. 中國(guó)石化江漢油田分公司， 湖北 武漢 430000;4. 重慶前衛(wèi)海洋石油工程設(shè)備有限責(zé)任公司， 重慶 401121;5. 重慶前衛(wèi)科技集團(tuán)， 重慶 401121]

水下油氣開采過(guò)程中，水下采油樹上有多個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這些液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開啟由位于采油樹上的水下控制模塊(SCM)控制。當(dāng)依次開啟這些液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，由于供液管線內(nèi)液壓油的壓降變化，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間會(huì)相互影響，有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致誤動(dòng)作的產(chǎn)生。采用AMESim軟件，建立了水下采油樹多個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)相互干擾的模型，通過(guò)仿真分析它們之間的相互影響產(chǎn)生的干擾及改善方法。仿真結(jié)果表明，增大蓄能器容積和增加臍帶纜供油管線管徑均能一定程度改善甚至消除執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的相互影響導(dǎo)致的誤動(dòng)作情況。從理論上分析了這兩種方法如何結(jié)合才能在避免液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)誤動(dòng)作的同時(shí)節(jié)省經(jīng)濟(jì)代價(jià)。

水下采油樹；液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)；干擾；水下控制模塊(SCM)；管徑；蓄能器

0 引 言

隨著石油勘探開發(fā)重心由內(nèi)陸向海洋轉(zhuǎn)移，水下采油樹作為海洋油氣勘探開發(fā)的關(guān)鍵設(shè)備，越來(lái)越多地應(yīng)用于海洋油氣開發(fā)[1]。水下采油樹是一組安裝于水下井口系統(tǒng)上的閥組，主要包括采油樹連接器、采油樹本體、采油樹閥組、采油樹大四通、導(dǎo)向架等部件。盧沛?zhèn)サ萚2]對(duì)水下采油樹的發(fā)展現(xiàn)狀及結(jié)構(gòu)等作了詳細(xì)研究與說(shuō)明。

水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)是海上油氣田生產(chǎn)的神經(jīng)中樞，它根據(jù)生產(chǎn)工藝要求實(shí)時(shí)監(jiān)控水下采油樹工作狀態(tài)和油氣田生產(chǎn)狀態(tài)，從而保證長(zhǎng)期高效安全地開發(fā)海洋油氣資源[3]。水下采油樹工作于海水環(huán)境，無(wú)法進(jìn)行人工操作。為了保證水下采油樹安全可靠地運(yùn)行，需要為其設(shè)計(jì)水下采油樹控制系統(tǒng)。水下采油樹控制系統(tǒng)主要有液壓控制和電液復(fù)合控制兩種控制方式，其中電液復(fù)合控制方式使用液壓動(dòng)力單元 (HPU)、臍帶纜(Umbilical)、水下分配單元 (SDU)、水下控制模塊(SCM)以及一系列水下采油樹上的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)[4]。單個(gè)采油樹上的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要共用同一個(gè)SCM，在某些緊急情況下，依次開啟水下采油樹上的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，后面開啟的執(zhí)行機(jī)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致SCM供油壓力在尚未調(diào)回初始值時(shí)繼續(xù)降低，可能導(dǎo)致前面已經(jīng)開啟的執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始復(fù)位，因此需要提出一套方法避免液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟過(guò)程中的復(fù)位等情況的發(fā)生。對(duì)于水下采油樹電液復(fù)合控制系統(tǒng)的研究，已經(jīng)有一些相關(guān)的成果[1-2,5-7]，主要包括建立水下采油樹測(cè)試系統(tǒng)及通過(guò)AMESim軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證兩種方法。海洋石油工程股份有限公司的程寒生等[5]曾對(duì)此問題進(jìn)行了概述，但是并沒有用軟件建模并仿真出這種干擾的情況和進(jìn)行具體的分析。本文采用AMESim軟件，建立了水下采油樹液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間相互干擾的模型，并且仿真和分析水下單個(gè)采油樹低壓液壓控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的相互影響作用以及產(chǎn)生誤動(dòng)作后的改善方法。在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段可以借此來(lái)檢驗(yàn)整個(gè)水下采油樹液壓控制系統(tǒng)的正常功能，從而避免產(chǎn)生錯(cuò)誤。

1 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

通常情況下，水下采油樹控制系統(tǒng)采用水上平臺(tái)供油來(lái)驅(qū)動(dòng)水下幾個(gè)井口的采油樹上的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。HPU位于水上平臺(tái)，它是整個(gè)水下采油樹控制系統(tǒng)的液壓源[8]。通過(guò)臍帶纜中的液壓管線到達(dá)SDU，經(jīng)過(guò)SDU分配連接至各個(gè)井口的SCM。每個(gè)采油樹上有多個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此需要從SCM內(nèi)部的液壓控制閥組分配出多路液壓管線以驅(qū)動(dòng)水下采油樹上的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟時(shí)，如果回油補(bǔ)償機(jī)構(gòu)已經(jīng)充滿油液，執(zhí)行器關(guān)閉腔的油液就直接通過(guò)回油管線流至海水中；如果補(bǔ)償器未被回油控制液充滿，水下液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)閉腔的控制液就先充滿回油管線上的補(bǔ)償器，多余的控制液排至海水中。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)閉時(shí)，執(zhí)行器開啟腔的控制液經(jīng)過(guò)電液換向閥的主閥流至執(zhí)行機(jī)構(gòu)的關(guān)閉腔。水下采油樹上的多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓控制圖如圖1所示。

圖1 水下液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制圖Fig.1 Subsea hydraulic actuator control diagram

2 工況要求

水下采油樹主要有以下閥門：生產(chǎn)主閥(PMV)、生產(chǎn)翼閥(PWV)、轉(zhuǎn)換閥(XOV)、修井閥、環(huán)空主閥(AMV)、環(huán)空翼閥(AWV)等。水下采油樹上的大多數(shù)閥門都是開關(guān)閥，在水下油氣生產(chǎn)中，這些開關(guān)閥的控制都屬于開環(huán)控制，目標(biāo)是控制油氣生產(chǎn)管路的通斷，從而使采油樹完成一系列特定的動(dòng)作。一個(gè)水下采油樹上有多個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如圖2所示。本文考慮的有生產(chǎn)主閥、環(huán)空主閥、環(huán)空翼閥和生產(chǎn)翼閥的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，圖中還包含環(huán)空溢閥(AAV)、生產(chǎn)監(jiān)控隔離閥(PMIV)，其中采油樹上的環(huán)空主閥內(nèi)徑為2英寸，其余執(zhí)行機(jī)構(gòu)的內(nèi)徑為4英寸。

圖2 水下臥式采油樹及液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)Fig.2 Subsea horizontal Christmas tree and hydraulic actuators

同時(shí)，水下采油樹上閥門的動(dòng)作是根據(jù)油田的特定生產(chǎn)工藝要求來(lái)進(jìn)行的，在一般情況下都會(huì)給出足夠的時(shí)間使這些閥門完成規(guī)定的動(dòng)作[9]，也就是說(shuō)在某個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟之后有充足的時(shí)間使SCM供油壓力調(diào)節(jié)到初始大小，使這個(gè)采油樹上的下一個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟的時(shí)候不至于使SCM供油壓力降至過(guò)低，導(dǎo)致前一個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始關(guān)閉而產(chǎn)生誤動(dòng)作。此外，這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作需在一個(gè)時(shí)間限制之內(nèi)完成，以防止在非預(yù)期的緊急停車之后產(chǎn)出的油氣冷卻下來(lái)[9]。本文將對(duì)水下采油樹眾多閥門動(dòng)作的典型實(shí)例中的一種進(jìn)行分析，其中假設(shè)的時(shí)間限制是從PWV開啟至最后所有閥門完成開啟的時(shí)間不超過(guò)70 s，也就是100 s之內(nèi)完成規(guī)定動(dòng)作，其工藝要求如表1所示。

3 仿真結(jié)果及分析

3.1 仿真軟件及步驟

AMESim (Advanced Environment for Performing Simulations of Engineering Systems)是法國(guó)IMAGINE公司于1995年推出的基于鍵合圖的液壓/機(jī)械系統(tǒng)建模、仿真及動(dòng)力學(xué)分析軟件[10]。AMESim仿真分為四個(gè)步驟。

表1 工藝要求

(1)Sketch：從不同的應(yīng)用庫(kù)中選取現(xiàn)存的圖形模塊來(lái)建立系統(tǒng)的模型，也可用超模塊工具構(gòu)建用戶定制的應(yīng)用庫(kù)。

(2)Submodels：為每個(gè)模塊選取數(shù)學(xué)模型(給定合適的模型假設(shè))。

(3)Parameters：為每個(gè)圖形模塊設(shè)定特定的參數(shù)。

(4)Simulation：運(yùn)行仿真并分析仿真結(jié)果。

水下很多元器件都屬于非標(biāo)元件，需要用AMESim的HCD(Hydraulic Component Design)庫(kù)來(lái)搭建。搭建好的模型考慮到HPU高于海平面和水深的因素，將這些因素產(chǎn)生的壓力約3 MPa施加在水上HPU的供油油箱內(nèi)，以此來(lái)模擬水下環(huán)境的壓力。回油出口壓力也避免不了水深因素的影響，因此也將此油箱的壓力設(shè)置為30 MPa。

3.2 主要參數(shù)及相關(guān)計(jì)算

以中國(guó)南海的流花4-1油田為例[11]，仿真模型中主要元件參數(shù)如表2所示。

設(shè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程為L(zhǎng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟腔面積為A，彈簧剛度為K，彈簧預(yù)壓縮量為L(zhǎng)0，則執(zhí)行機(jī)構(gòu)的彈簧開始復(fù)位時(shí)產(chǎn)生的壓差為Δp=K(L+L0)/A，即當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟腔和關(guān)閉腔之間的壓差小于此值時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧復(fù)位。代入表2的相關(guān)參數(shù)，計(jì)算得出：4英寸執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始復(fù)位的彈簧產(chǎn)生壓差Δp4=10.442MPa；2英寸執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始復(fù)位的彈簧產(chǎn)生壓差Δp2=7.874MPa。

由以上計(jì)算結(jié)果可得Δp4>Δp2，因此在以下仿真中，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟腔和關(guān)閉腔的壓差開始降低時(shí)，4英寸執(zhí)行機(jī)構(gòu)比2英寸執(zhí)行機(jī)構(gòu)先復(fù)位;并且當(dāng)壓差降至10.442 MPa以下時(shí)，4英寸執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始復(fù)位;壓差降至7.874 MPa以下時(shí)，2英寸執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始復(fù)位。

表2 主要技術(shù)參數(shù)

本文涉及到多個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，多個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)共用同一個(gè)SCM，仿真時(shí)通過(guò)SCM供回油壓力差pSCM能很方便地得出每個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟腔和關(guān)閉腔的壓差Δp的變化趨勢(shì)。假設(shè)電液換向閥壓差為ΔpDCR，SCM到液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的管線產(chǎn)生的壓差為Δpr，本文中液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開啟腔面積等于關(guān)閉腔面積。當(dāng)每個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟時(shí)根據(jù)油液的流動(dòng)情況，pSCM和Δp的關(guān)系如下：

pSCM=ΔpDCV+2Δpr+Δp.

(1)

因?yàn)殡娨簱Q向閥和SCM到液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的管線壓降都非常小，故pSCM略大于Δp，本文中取相等。

3.3 仿真結(jié)果及分析

首先，此仿真的目的是為了檢驗(yàn)使用內(nèi)徑為1/2英寸的液壓管線是否能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)順利開啟一個(gè)采油樹上的多個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并且這些液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的相互影響不會(huì)干擾到正常工況。仿真結(jié)果如圖3和圖4所示。

圖3 1/2英寸液壓管線的情況下液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移Fig.3 Hydraulic actuator displacement with 1/2 inch hydraulic control line

圖4 1/2英寸液壓管線的情況下SCM供油壓力和回油壓力Fig.4 SCM hydraulic supply pressure and return pressure with 1/2 inch hydraulic control line

由圖3可見，采油樹上的PMV在第70 s時(shí)開始關(guān)閉，同時(shí)AWV開始開啟，但是隨著時(shí)間的推移，SCM供油管的壓力漸漸恢復(fù)初始值，PMV又漸漸完全開啟。第90 s時(shí) PWV開啟，使得SCM供油管剛剛恢復(fù)的壓力又開始降低，之前已經(jīng)開啟的閥門除了2英寸執(zhí)行機(jī)構(gòu)的AMV不受影響，PMV和AWV都開始關(guān)閉，它們的執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)閉至位移為100 mm處才開始漸漸恢復(fù)開啟，同時(shí)，后續(xù)開啟的執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需要的動(dòng)作時(shí)間更長(zhǎng)。靠前開啟的執(zhí)行機(jī)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生位移減小，靠后開啟的執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的開啟時(shí)間漸漸增加的原因是臍帶纜的供油管徑過(guò)小難以維持系統(tǒng)的流量和操作壓力，另外，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)PMV、AWV的彈簧也會(huì)產(chǎn)生使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)位移減小的推力。

從圖4很容易看出SCM供油壓力最低處比初始的22 MPa降了約10 MPa，并且持續(xù)40 s壓力一直處在較低值。上文已經(jīng)說(shuō)明，由于SCM到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的管路長(zhǎng)度比較短，SCM供回油壓差幾乎等于執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟腔和關(guān)閉腔的壓差，以上已算出當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟腔和回油腔壓差降至10.442 MPa以下時(shí)，4英寸執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始復(fù)位。

鑒于以上情況，可以采取不同的方法來(lái)改善。首先，嘗試使用在SCM的供油端增大蓄能器容積的方法，仿真結(jié)果如圖5所示。

圖5 增加蓄能器容積情況下液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移Fig.5 Hydraulic actuator displacement with larger accumulator

由圖5可見，增大蓄能器的容積，雖然可以對(duì)執(zhí)行器開啟過(guò)程中相互之間的干擾起到一定的改善作用，但是仍然會(huì)影響到正常工況。如果再換一個(gè)更大容積的蓄能器，相互干擾的情況無(wú)疑可以繼續(xù)改善，但是蓄能器的充壓時(shí)間將會(huì)隨著蓄能器容積的不斷增加而增加，并且蓄能器是一個(gè)需要時(shí)常更換和維修的元器件，過(guò)大容積的蓄能器對(duì)水下操作不利。增加蓄能器容積情況下SCM供油壓力和回油壓力如圖6所示。

圖6 增加蓄能器容積情況下SCM供油壓力和回油壓力Fig.6 SCM hydraulic supply pressure and return pressure with larger accumulator

圖6顯示出SCM供油壓力最低處比初始的22 MPa下降了約7 MPa，并且持續(xù)30 s壓力一直處在較低值。雖然比上一種情況有很大改善，但是仍然干擾了正常工況。

在AMESim中已經(jīng)搭建好模型，因此很容易嘗試使用不同的解決辦法來(lái)改善相互干擾的情況。除增大蓄能器容積外，還可以考慮加大臍帶纜內(nèi)徑來(lái)加以改善，可以選用內(nèi)徑為3/4英寸的液壓管線，但是臍帶纜在整個(gè)水下生產(chǎn)系統(tǒng)中是最昂貴的元件，內(nèi)徑的加大意味著經(jīng)濟(jì)代價(jià)的增加。雖然如此，還是可以用AMESim搭建模型并且仿真來(lái)驗(yàn)證這種方法的可行性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)加大液壓管線尺寸后干擾情況完全消失了，工況得以正常運(yùn)行，如圖7所示。

圖7 3/4英寸液壓管線的情況下液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移Fig.7 Hydraulic actuator displacement with 3/4 inch hydraulic control line

SCM供油壓力最低值處比初始的22 MPa降了約6 MPa，但是壓力很快得以調(diào)整，使已經(jīng)開啟的執(zhí)行機(jī)構(gòu)保持開啟的狀態(tài)，沒有影響到正常工況的進(jìn)行，如圖8所示。

圖8 3/4英寸液壓管線的情況下SCM供油壓力和回油壓力Fig.8 SCM hydraulic supply pressure and return pressure with 3/4 inch hydraulic control line

導(dǎo)致水下采油樹液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生誤動(dòng)作的關(guān)鍵原因就是，供油管線和蓄能器的流量之和不能及時(shí)達(dá)到開啟執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的流量，使得SCM供油壓力也不能得到及時(shí)調(diào)整，導(dǎo)致在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不能完成水下采油樹液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的規(guī)定動(dòng)作。雖然增加臍帶纜供油管徑可以非常有效地改善這種情況，但是供油臍帶纜管徑過(guò)大會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)成本大大增加。蓄能器的容積和臍帶纜管徑存在一個(gè)優(yōu)化匹配的問題，優(yōu)化匹配的原則應(yīng)當(dāng)是在滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間不相互干擾的情況下，盡量地增加供油臍帶纜的液阻，也就是減少供油臍帶纜的管徑。

設(shè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程為L(zhǎng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟腔面積為A，允許動(dòng)作的最大時(shí)間限制為tmax，本文中需要開啟3個(gè)4英寸執(zhí)行機(jī)構(gòu)和1個(gè)2英寸執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟的最小允許平均流量為

(2)

設(shè)水下蓄能器的容積為Va，預(yù)充壓力為p0，最低工作壓力為pl，水上平臺(tái)的供油壓力為ps，水深為h，SDU到SCM管路的液阻為R′。

將式(2)代入，則水下蓄能器能夠放出的最大平均流量為[5]

(3)

供油臍帶纜水下入口處的瞬態(tài)液阻降需要滿足[5]

(4)

由式(4)可知，隨著SCM供油側(cè)的水下蓄能器的流量Q的增加，R會(huì)越來(lái)越大，這樣能夠有效地放寬對(duì)供油臍帶纜液阻的限制，供油臍帶纜液阻的增加意味著供油管徑的減小，可以大大節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。由式(3)可知，在其他參數(shù)既定的情況下，蓄能器容積Va的增加可以使水下蓄能器能夠放出的最大流量Q增加。因此，在設(shè)計(jì)合理的前提下，盡量選取水下蓄能器Va允許的最大值，然后進(jìn)行臍帶纜液阻的范圍計(jì)算，盡量選取液阻較大的臍帶纜。這樣既可以大大降低經(jīng)濟(jì)代價(jià)，又可以避免誤動(dòng)作的產(chǎn)生。

4 結(jié) 語(yǔ)

水下采油樹上的多個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的相互影響作用是一直存在的，在某些緊急情況下，這種相互影響作用會(huì)干擾正常工況的進(jìn)行。在項(xiàng)目早期階段核實(shí)設(shè)計(jì)是否可靠合理具有重要意義。本文使用AMESim軟件建模并仿真，在項(xiàng)目早期階段發(fā)現(xiàn)了這種相互影響作用，采用了增加臍帶纜液壓管徑尺寸和增大蓄能器容積的辦法。增大蓄能器容積雖然能夠一定程度改善這種影響作用導(dǎo)致的結(jié)果，但是蓄能器的容積不可以無(wú)限制地增加并且不容易避免誤動(dòng)作的產(chǎn)生。增加臍帶纜供油管徑能很快消除執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間相互影響作用帶來(lái)的誤動(dòng)作情況，但是經(jīng)濟(jì)代價(jià)相應(yīng)地增加。本文將這兩種方法結(jié)合并理論上分析出其間的關(guān)系，既能消除誤動(dòng)作的產(chǎn)生又能節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。

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ResearchontheInterruptionsamongSubseaHydraulicActuatorsintheOpeningProcess

WANG Xin1,2, ZUO Xin1,2, YANG Qing-qing1,3, MA Tian-ran1,2, YE Tian-yuan4, Wang Ting5

[1.OffshoreOil&GasResearchCenter,ChinaUniversityofPetroleum(Beijing),Beijing102249,China;2.CollegeofGeophysicsandInformationEngineering,ChinaUniversityofPetroleum(Beijing),Beijing102249,China;3.SINOPECJianghanOilField,Wuhan,Hubei430000,China;4.ChongqingQianweiOffshorePetroleumEngineering&EquipmentCo.,Ltd.,Chongqing401121,China;5.ChongqingQianweiScience&TechnologyGroup,Chongqing401121,China]

There are many hydraulic actuators on one subsea Christmas tree.When the hydraulic actuators are turned on in sequence, mutual influence among the hydraulic actuators will happen and sometimes even lead to the generation of malfunction. In this paper, the software AMESim is adopted, the model of many hydraulic actuators on one subsea Christmas tree interfering with each other in the process of action is established and the simulation analysis is made on the interaction among them which leads to interference of normal operating conditions so as to improve the situation properly. The results show that increasing the size of the accumulator and increasing the oil supply pipe diameter of umbilical cable can improve or even eliminate the malfunction caused by the interaction among the hydraulic actuators. And then how to combine these two methods to save the economic costs and avoid the malfunction of hydraulic actuators is analyzed theoretically.

subsea Christmas tree; hydraulic actuator; interruption; subsea control module (SCM); pipe diameter; accumulator

2016-09-19

國(guó)家發(fā)展改革委2013年海洋工程裝備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)之“水下采油樹研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”(發(fā)改辦高技﹝2013﹞1764號(hào))

王鑫(1988—)，男，博士研究生，主要從事海洋油氣生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的研究。

TP271+.31

A

2095-7297(2016)06-0350-06