放射狀液壓系統微泄漏降壓法定位技術研究

王云杰

【摘 要】：微泄漏降壓法定位技術是通過故障液壓系統自然降壓過程，解讀壓力數據與圖形，確定水下液壓系統微泄漏點的具體位置。本文通過具體實例闡述流程，并分析故障支路最短長度。實踐表明，該項技術和傳統查漏法相比較，能減縮工程船在現場暴露實踐，降低施工費用，具有推廣價值。

【關鍵詞】：放射狀液壓系統;微泄漏;降壓法定位;技術應用

【中圖分類號】R137【文獻標識碼】A【文章編號】1672-3783（2019）09-03--01

現階段，國內建設的深水回接油氣田數目持續增加，液壓系統是深水油氣田的重要構成，系統構成通常有海平面以上的液壓源和接線終端等，及海平面以下一個配置中心與數個分布在不同方位的水下結構，其之間以臍帶纜與液壓飛線為樞紐達到和系統相銜接的目的，液壓系統經常因為存有數個分支而被叫做放射狀液壓系統[1]。泄漏/微泄漏是液壓系統運行期間的常見問題，傳統出海檢查方法定位微泄漏存在較大難度，特別是針對微泄露量<30L/d的情況。本文闡述了降壓法定位技術在液壓系統微泄漏檢測及定位中的實踐應用情況。

1 故障分析

某深水油氣田的液壓控制系統結構示意圖見圖1，粗實線對應的是臍帶纜，B、C、D端點的短細線對應的均是液壓飛線，數段臍帶纜以放射狀銜接，管線內徑均是12.60mm，ABCDO范疇中無閥門分布，液壓源處于A點區域。A、B、C、D等4個位點均配有壓力計（0.5‰）。2017年本系統出現微泄漏故障，泄露量大概為51L/d。因為B、C、D三點均設有數條液壓飛線與水下設施銜接，對應的每條液壓飛線應分析到其兩側的接口，液壓快速接頭將其銜接，導致封閉狀態下系統失效或泄露等故障發生的風險增加。

泄漏點定位分析流程：第I步：將系統壓力增加到其運轉壓力，隔離ABCDO管路和液壓源，且于每個液壓飛線末端隔離系統與水下設施，在這樣的工況下系統會經由泄漏點自行泄壓，便可以取得一組系統自然泄壓數據信息[2]。第Ⅱ步：比較在相同時間點B、C、D三點對應的壓力指標，明確數據間存在的差異性，C與D點差異曲線大體持平，C-B及D-B兩點之間差異曲線在前半部分上升趨向顯著，并且差異絕對值有逐漸降低趨勢，差異曲線趨向大體統一。差異曲線變動幅度<0.1bar;曲線的后半部分基本水平，變動幅度≤0.2bar。結合以上分析，依照相關性規則則可推測泄漏點位于B。第Ⅲ步：依照流體力學原理可以發現在系統未出現泄漏故障時，系統內任意兩個位點的壓力差是常數;而在發生泄漏故障時，如果任何兩位點壓力指標變動期間形成的差異存在統計學意義，則說明是泄露流量導致的。

2 B泄漏測算與檢驗

假定故障位于B點區域小范疇中，B點泄漏流量為AO、OB、CO等數段臍帶纜，依照其管路容積成比重貢獻的，臍帶纜總體長度為113.1㎞。本文以B點泄漏整體流量為1個單位進行探究，則推算出AO段貢獻率為80/113.1，OB段為3.5/113.1，CO段為3.6/113.1，DO段為26/113.1。AO管段中每一個橫截面的流量存在差異，在A點微單位貢獻流量接近為0，而因為AO區段全部微單元貢獻的流量都和O點流量存在相關性，故而得出O點對應的流量指標約等于80/113.1。同樣的道理，CO、DO區段的流量也符合以上關系。因為管路內徑統一，流速和流量兩者之間存在正相關性。經現場檢測發現B點泄漏量為51L/d時，液壓管AO、OB、OC、OD段管段起點截面流速（m/s）依次為A點0、O點0.00441、C點0、D點0，管段終點截面流速（m/s）分別為O點0.00322、B點0.00456（51L/d）、O點0.00014、O點0.00104。

在B點出現泄漏故障的初始階段，C、D兩個位點的壓力指標恒定。后續在B點區段小范疇接口處檢查，現場經檢驗B點發生了泄漏故障。現場檢查時候熄滅ROV上部的探明燈，只應用機械臂上部查漏燈照射液壓飛線的接口，察覺到了染色劑，焦點右端色彩無規則是染色劑，表明微泄漏降壓法定位技術應用過程具有可靠性[3]。在本文研究的泄漏系統內，B點泄漏對應的是液壓系統短支線的泄漏狀況。泄漏位點壓力水平沒有顯著降低，但是泄漏支路和他類支路壓力比較曲線出現了顯著趨向性特點。

3 敏感性分析

分析的宗旨是探尋出降壓法適用的液壓支路的最短長度和泄漏流量、液壓管路總體長度間的相關性。

3.1 液壓支路最短長度和泄漏流量的相關性：對本液壓系統進行測算分析后，獲得泄漏流量（Q）和泄漏支路長度（L）的關系是Q·L2=常數。液壓系統每天的泄漏量為31L/d時，可以測算出支顯最短長度大概為1174m;系統每天泄漏量為41L/d時，最短管路長度是1122m左右;泄漏量為51L/d時，管路長度最小值為1000m。

3.2 液壓支路最短長度和管路總長度的相關性：管路總長度大概為S㎞，應用最小泄漏量31L/d，泄漏點流速為0.0026m/s，最短支線長度是L，泄漏支線流速均值是V=0.0026m/s（S-L/2）/S。可以測得一組數據，當S為100㎞、90㎞、80㎞、70㎞時，L對應的指標是1173m、1174m、1175m、1175m。整體分析后，發現管路最短長度對系統泄漏流量更具敏感性。

結束語：

結合本文實例分析，可以得出如下幾點結論：①短支路液壓系統微泄漏，泄漏點不會出現顯著降低;②長支路微泄漏時，泄漏點壓力顯著降低。相關人員在實踐中應不斷摸索與總結經驗，在較短時間內快速、正確的發現泄漏點，予以有效應對措施，將泄漏造成的損失降至最低水平。

參考文獻

張玉勇，戚曉寧，李文英，等.放射狀液壓系統微泄漏降壓法定位技術[J].中國海洋平臺，2018，33（06）：32-36.

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