深水油氣井測試海底控制系統(tǒng)及其關鍵設備研究

孫明 張曉東 譚振興

摘 要：隨著世界能源危機的不斷加重，越來越多的國家將目光轉向了深海油氣的開采工作上。中國海域遼闊，其中蘊藏著儲量可觀的油氣，因此我國有必要研究深水油氣井測試海底控制系統(tǒng)及其關鍵設備，逐漸擺脫對發(fā)達國家的技術依賴，促進國民經(jīng)濟的發(fā)展。

關鍵詞：深水油氣井；海底控制系統(tǒng)；關鍵設備

當前我國的深海油氣開發(fā)工作雖然取得了一定的成績，然而由于國內的深水油氣井測試技術研究起步較晚，因此我國的深水油氣井海底控制系統(tǒng)建設工作依然需要依靠國外的專家，而在海底控制系統(tǒng)的相關關鍵設備研究與制造上，我國也不具優(yōu)勢。本文主要探討了深水油氣井測試海底控制系統(tǒng)與其關鍵設備的各項功能特點。

1 深水油氣井測試海底控制系統(tǒng)的構造以及基本操作流程

深水油氣井測試海底控制系統(tǒng)有三大部分構成，其中包括海洋底部油氣井控制系統(tǒng)、油氣井測試設備以及系統(tǒng)平臺綜合控制系統(tǒng)。

深水油氣井測試海底控制系統(tǒng)具有多項功能，其在保障深水油氣井測試工作穩(wěn)定開展等方面上發(fā)揮了重要的作用。當深水油氣井在進行普通作業(yè)時，工作人員為了完成海底控制系統(tǒng)測試管從海底撤出的工作，通常會先讓處于地面的控制系統(tǒng)發(fā)出相應的信號來實現(xiàn)閉合位于深水測試樹上的雙球閥的目的，進而阻斷往測試柱上部回流的流體[1]。隨后海底控制系統(tǒng)會閉合深水測試樹上的止回閥，從而達到完全堵住測試管中處于止回閥上方的流體。緊接著海底控制系統(tǒng)會發(fā)出相應的控制信號，從而使得相關的測試管斷開，在測試管柱斷開后，海底控制系統(tǒng)隨即會把測試管拉出有關的防噴器組。在上述步驟完成后，海底控制系統(tǒng)會堵住處于止回閥以及深水測試樹之間的相關流體，從而避免流體泄露到隔水管柱中而造成不必要的麻煩。最后海底控制系統(tǒng)會發(fā)出相應的指令，使得防噴器組的全封閘板閉合，以達到分隔位于測試樹下部測試管空間的目的。

上文主要闡述了海底控制系統(tǒng)在常規(guī)作業(yè)條件下控制測試管柱順利從海底撤出的具體流程，然而海上天氣經(jīng)常會發(fā)生急劇的變化，興許此刻是天朗氣清，下一秒便是狂風大作，因此，海底控制系統(tǒng)必須有緊急措施來確保系統(tǒng)在極端條件下能夠順利控制測試管柱由井位撤出。通常來講工作人員會充分利用防噴器組控制系統(tǒng)的功能，通過其發(fā)出相關指令來使得剪切閘板快速切斷海底控制系統(tǒng)里的剪切短節(jié)，緊接著海底控制系統(tǒng)會快速地從防噴器組中提出測試管柱，以確保測試管柱的安全。最后操作流程與常規(guī)作業(yè)下海底控制系統(tǒng)控制深水測試管柱從水下轉移的步驟一致。

2 深水油氣井測試海底控制系統(tǒng)的關鍵設備

2.1 止回閥

止回閥通常由雙級密封機構以及液動球閥構成。海底控制系統(tǒng)的水下測試樹閂鎖上方裝有止回閥，止回閥通常會在測試樹的閂鎖解開前關閉，其主要作用是確保深水測試樹和上方測試管柱脫離后，后者內部的油氣水不會污染環(huán)境或者測試管柱。

海底控制系統(tǒng)的止回閥除能有效地防止油氣水回流至測試管柱中、減少海洋污染外，還有一個重要的功能，便是對測試管柱內部的高壓氣體進行封堵，從而確保測試管柱在脫離深水區(qū)的過程中高壓氣體無法進入到隔水管柱中，避免隔水管柱因高壓氣體積聚而發(fā)生破裂。一般來說，一個合格的止回閥通常在危急情況下也能被關閉，從而能有效地防止測試管中的流體泄露到隔水管柱之中。另外止水閥也應當擁有出色的失效保護性能，從而確保水下測試管柱上提過程的安全性。深水測試樹上方球閥以及止回閥球閥之間有部分高壓流體，因此止回閥也應當具備排放這些流體的功能，從而起到降低閥內壓力的作用。

2.2 防噴閥

防噴閥作為給水下測試工具供給潤滑油或者為測試管柱建立必要屏障的設備，其在保障測試管柱安全撤離的工作上發(fā)揮了極其重要的作用。海底控制系統(tǒng)的防噴閥主要由阻泵通機構以及防噴閥結構構成。為了適應各種環(huán)境下的深水油氣井測試工作，海底控制系統(tǒng)的防噴閥應當具有能有效地阻斷上部以及下部管柱壓力的能力，同時還應當能夠在正壓力下達到泵通目的[2]。只有具有以上功能的防噴閥才最大程度地確保測試管柱能夠在水下正常工作并安全脫離深水區(qū)。

2.3 水下測試樹

作為深水油氣井測試最關鍵的設備，水下測試樹的研究工作一直受到了海洋油氣開采人員的密切關注。水下測試樹一般被使用在井筒排液替噴以及深水懸浮式鉆井平臺的完井測試的工作之中。水下測試樹通常與測試管柱一同深入水下并于水下防噴器組中內部完成安裝工作。值得特別注意的是，防噴器組內部有關結構應當與水下測試樹的外部輪廓緊密結合，如此才能在測試井關井后避免井內油氣噴溢情況的出現(xiàn)，同時也利于防噴器組剪切閘板在危急時刻剪切測試管剪切短節(jié)部位，幫助測試管柱迅速撤離。為了確保深水油氣井測試工作能夠安全穩(wěn)定地開展，水下測試樹應當在其上端具備兩個化學劑注入口，以方便工作人員將化學試劑注入至水下測試樹內部。除此之外，水下測試樹應當具備控制斷開的能力，水下測試樹的斷開時間與測試樹和止回閥閉合的時間也不能大于十五秒，如此才能保障水下測試工作的效率與質量。

2.4蓄能器模塊

蓄能器模塊內部有大量的蓄壓裝置，其往往位于蓄能器模塊的主心軸上，沿軸向開了大量夾槽的外保護套負責蓄壓裝置的保護工作。為了確保蓄能器模塊穩(wěn)定地工作，其通常需要能夠在緊急情況下切斷電纜之后還擁有10%的多出的蓄積量。另外蓄能器模塊也應當具備能夠儲蓄不同壓力的氮氣以及液壓的能力，以備不時之需。除上述功能之外，在脫離深水或者進入水下的作業(yè)中，蓄能其模塊中應當具備保護控制管線的夾槽。此外，蓄能器模塊的預充作業(yè)可以在鉆機上直接開展，如此一來便能有效減少蓄能器的充氣時間，也能降低其充氣量。

3 結語

深水油氣井測試工作對于開采海洋油氣資源、緩解國內能源危機、促進社會進步等方面的工作而言有著重要的意義，而海底控制系統(tǒng)則是保障油氣井測試工作的重要系統(tǒng)之一，因此我國相關科研人員應當加大深水油氣井測試海底控制系統(tǒng)及其關鍵設備的研發(fā)力度，不斷自主創(chuàng)新 ，逐漸擺脫對國外的技術依賴，從而為我國的能源事業(yè)發(fā)展作出卓越的貢獻。

參考文獻：

[1]孫合朋，李四江.海上試油測試的一些特殊設備及工藝簡介[J].中國石油和化工標準與質量，2011（09）.

[2]楊少坤，代一丁，呂音，關利軍.南海深水天然氣測試關鍵技術[J].中國海上油氣，2009（04）.