水下生產(chǎn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系分析

譚越1，連華，吳煒1，葉兵

(1.中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028；2.中國海洋石油集團(tuán)有限公司，北京 100007)

海洋石油生產(chǎn)從淺水發(fā)展到深水，海洋工程技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了標(biāo)準(zhǔn)的系列化進(jìn)程，水下生產(chǎn)系統(tǒng)(subsea production system, SPS)在國外已形成較為完整的標(biāo)準(zhǔn)體系[1]，而國內(nèi)由于受到深水油氣田開發(fā)進(jìn)程的限制，尚未形成完善的水下生產(chǎn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系。由于缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，對(duì)國外標(biāo)準(zhǔn)缺乏認(rèn)真細(xì)致的分析，在采標(biāo)過程中存在著完全照搬，標(biāo)準(zhǔn)選題不當(dāng)，盲目采標(biāo)等問題。因此，開展水下生產(chǎn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系梳理，對(duì)國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行對(duì)比分析，提出構(gòu)建我國水下生產(chǎn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的建議。

1 水下生產(chǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

水下生產(chǎn)系統(tǒng)主要通過水下完井系統(tǒng)、部分或全部安裝在海底的水下生產(chǎn)設(shè)施、海底管道等將采出的油、氣、水多相或單相流體回接到海上依托設(shè)施或陸上終端進(jìn)行處理[2]。對(duì)于深水區(qū)域，水下生產(chǎn)系統(tǒng)的費(fèi)用基本上不隨水深變化而變化，可以避免建造昂貴的海上采油平臺(tái)，從而節(jié)省大量建設(shè)投資，并且水下生產(chǎn)系統(tǒng)受災(zāi)害天氣影響較小，可靠性強(qiáng)，因此成為經(jīng)濟(jì)高效地開發(fā)深水油氣田的重要技術(shù)手段，在世界各海域得到了廣泛的應(yīng)用。

水下生產(chǎn)系統(tǒng)包括水下井口、采油樹、基盤和管匯、供電、控制、油氣水分離、水下增壓等生產(chǎn)設(shè)備。從早期簡(jiǎn)單的水下完井井口到復(fù)雜的水下采油樹、管匯以及處理系統(tǒng)，從直接液壓、復(fù)合電液到全電氣水下控制系統(tǒng)，水下生產(chǎn)技術(shù)迅速發(fā)展，應(yīng)用水深、回接距離的紀(jì)錄快速刷新，目前國外對(duì)于3 000 m水深以內(nèi)的水下生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建造、安裝技術(shù)已較成熟[3-5]。

從世界海洋石油開發(fā)的技術(shù)路線中可以看出，水下生產(chǎn)技術(shù)順應(yīng)向中、深海發(fā)展的趨勢(shì)，是當(dāng)代海洋工程的前沿技術(shù)之一。就我國的實(shí)際情況而言，水下生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用將日益廣泛[6]。

2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系分析

2.1 美國標(biāo)準(zhǔn)體系

美國根據(jù)自愿性標(biāo)準(zhǔn)化以及標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)盡快反映技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)需求的原則，形成了政府逐步加強(qiáng)引導(dǎo)，市場(chǎng)自主制定的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)為主的模式。以行業(yè)協(xié)會(huì)性質(zhì)的非營(yíng)利性機(jī)構(gòu)美國石油學(xué)會(huì)(API)為主體，輔以其他如美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)、美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)(NACE)、美國船級(jí)社(ABS)的標(biāo)準(zhǔn)，共同構(gòu)成了一套最為完整，應(yīng)用也最廣泛的水下生產(chǎn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系。

2.1.1 美國石油學(xué)會(huì)系列標(biāo)準(zhǔn)

API是美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(ANSI)認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)，其標(biāo)準(zhǔn)編制遵循ANSI的協(xié)調(diào)和制定程序準(zhǔn)則。API標(biāo)準(zhǔn)不僅企業(yè)采用，也被美國聯(lián)邦和州法律法規(guī)以及運(yùn)輸部、國防部、職業(yè)安全與健康管理局、美國海關(guān)、環(huán)境保護(hù)署、美國地質(zhì)勘查局等政府機(jī)構(gòu)引用，且在世界范圍內(nèi)被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織采標(biāo)，如API 17D與ISO 13628-4、API 17G與ISO 13628-7等為等同采用，而API 17F與ISO 13628-6則有區(qū)別[7]。

API水下生產(chǎn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)由油田設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CSOEM-Committee on Standardization of Oilfield Equipment and Materials)下的水下生產(chǎn)設(shè)備分委會(huì)(SC17- Subcommittee on Subsea Production Equipment)負(fù)責(zé)制修訂，主要是規(guī)定了水下生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備性能，也包括設(shè)計(jì)和工藝規(guī)范等方面，包括以下幾個(gè)部分[8]：①水下設(shè)備；②撓性管；③過出油管系統(tǒng);④水下井口頭和采油樹設(shè)備;⑤水下臍帶纜;⑥水下生產(chǎn)控制系統(tǒng);⑦完井/修井立管系統(tǒng);⑧水下機(jī)器人/遙控操作工具。

系統(tǒng)各部分及相應(yīng)的API標(biāo)準(zhǔn)示意于圖1。

API標(biāo)準(zhǔn)文件分為標(biāo)準(zhǔn)(standard)、規(guī)范(specification)、推薦做法(recommended practice)、技術(shù)報(bào)告(technical report)也稱為公報(bào)(bulletin)等不同的類型，分別適用于不同的情形，但都是其標(biāo)準(zhǔn)體系的組成部分[10-11]。

規(guī)范是為便于買方與制造商或服務(wù)供應(yīng)商之間交流而編制的，其中可能包括交易中使用的數(shù)據(jù)表；標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)協(xié)商一致并經(jīng)公認(rèn)機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的文件，通常包含規(guī)范和推薦做法的相關(guān)要素。

圖1 水下生產(chǎn)系統(tǒng)API標(biāo)準(zhǔn)體系示意[9]

推薦做法是API為在石油工業(yè)內(nèi)傳播已驗(yàn)證的工程、設(shè)計(jì)、制造、建造、安裝、試驗(yàn)和操作良好做法而批準(zhǔn)和出版的文件，水下生產(chǎn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系以推薦做法為主，見表1所示。需要強(qiáng)調(diào)的是，盡管叫做“推薦做法”，仍可能包括強(qiáng)制性要求。

表1 水下生產(chǎn)系統(tǒng)API推薦做法[12-13]

技術(shù)報(bào)告是關(guān)于某一主題的技術(shù)信息，通常具有時(shí)效性，雖然也是API標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)批準(zhǔn)和發(fā)布的，甚至有些技術(shù)報(bào)告會(huì)在ANSI注冊(cè)，但由于并未經(jīng)過API標(biāo)準(zhǔn)制定的程序。因此,技術(shù)報(bào)告并不是標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2 美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)系列標(biāo)準(zhǔn)

美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)(NACE)現(xiàn)有300個(gè)技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(huì)，主要工作包括調(diào)查，研究和介紹腐蝕技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，設(shè)置共同的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。NACE標(biāo)準(zhǔn)是技術(shù)委員會(huì)為腐蝕預(yù)防和控制領(lǐng)域設(shè)定的非強(qiáng)制性指南，其中“cathodic protection design considerations for deep water projects”是專門針對(duì)深水的。

2.1.3 美國船級(jí)社系列標(biāo)準(zhǔn)

美國船級(jí)社(ABS)關(guān)于水下生產(chǎn)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)guide for classification and certification of subsea production systems, equipment and components主要為實(shí)驗(yàn)和認(rèn)證水下設(shè)備和組件。

2.2 挪威標(biāo)準(zhǔn)體系

挪威的水下生產(chǎn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系主要由挪威石油標(biāo)準(zhǔn)化組織(NORSOK)和挪威船級(jí)社(DNV GL)標(biāo)準(zhǔn)組成，有著鮮明的政府、市場(chǎng)和專業(yè)技術(shù)機(jī)構(gòu)相結(jié)合特點(diǎn)。NORSOK以國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，增加了滿足挪威石油工業(yè)要求的條款，注重健康、安全、環(huán)保，與技術(shù)法規(guī)結(jié)合緊密。DNV GL擁有行業(yè)尖端的技術(shù)水平，作為挪威政府和和石油公司的顧問發(fā)揮了重要作用，是重要的建立和維護(hù)海洋工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)。

2.2.1 挪威石油標(biāo)準(zhǔn)化組織相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

NORSOK標(biāo)準(zhǔn)的制定得到了挪威石油工業(yè)協(xié)會(huì)(OLF)和挪威制造工業(yè)聯(lián)盟(TBL)的支持，其制定標(biāo)準(zhǔn)的目的是盡可能做到代替石油公司的規(guī)范并為政府法規(guī)提供參考[14]。NORSOK標(biāo)準(zhǔn)貫穿著安全、高效、成本節(jié)約的思想，盡管數(shù)量少，但清楚、精煉，提綱攜領(lǐng)，對(duì)未來國際石油工業(yè)技術(shù)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)有重要的參考價(jià)值[15]。針對(duì)水下生產(chǎn)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)是U-Subsea部分，與其他標(biāo)準(zhǔn)體系逐步完善數(shù)量增加相反，NORSOK標(biāo)準(zhǔn)越來越少，在廢止3部標(biāo)準(zhǔn)后，現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)僅有2部。

2.2.2 挪威船級(jí)社標(biāo)準(zhǔn)

挪威船級(jí)社在與德國勞氏船級(jí)社(GL)合并后，更新的標(biāo)準(zhǔn)體系融合了來自DNV、GL和Noble Denton的技術(shù)積累，進(jìn)一步奠定了國際領(lǐng)先地位，其水下生產(chǎn)系統(tǒng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要分為以下幾類：

1)服務(wù)規(guī)范(SE - Service Specifications)。

2)標(biāo)準(zhǔn)(ST - Standards)。

3)推薦做法(RP - Recommended Practices)。

DNV GL能源部門是油氣工業(yè)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的制定者，基于表2的標(biāo)準(zhǔn)體系提供技術(shù)資質(zhì)認(rèn)定、基于風(fēng)險(xiǎn)的驗(yàn)證及海上設(shè)施入級(jí)等一系列服務(wù)。

2.3 我國標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀

2.3.1 國家標(biāo)準(zhǔn)

基本上等同采用ISO 13628系列國際標(biāo)準(zhǔn)，極個(gè)別標(biāo)準(zhǔn)為自主制定，見表3。但部分標(biāo)準(zhǔn)由于采標(biāo)的是當(dāng)時(shí)版本，國家標(biāo)準(zhǔn)復(fù)審和修訂周期又較長(zhǎng)，導(dǎo)致與最新的ISO13628系列標(biāo)準(zhǔn)更新滯后。

表2 挪威船級(jí)社水下生產(chǎn)系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[16]

2.3.2 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

水下生產(chǎn)系統(tǒng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)剛剛起步，以等同采用國外標(biāo)準(zhǔn)為主，最新的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時(shí)間為2016年度，均為石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)海洋石油工程專標(biāo)委(TC355/SC17)組織編制[17]，適用范圍與其他專標(biāo)委界面有交叉，見表4。

行標(biāo)體系存在的問題主要有兩點(diǎn)：一是部分采標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)未及時(shí)修訂，如API 17O和17N目前已經(jīng)分別是2014年和2017年發(fā)布的第二版，DNV-RP-F301和DNV-OSS-306的最新版本則為2017年的DNV GL-RP-F301和DNV GL-SE-0478；二是以采標(biāo)為主，且基本上全部為等同采用，未對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行深入的適用性研究。如，API的技術(shù)報(bào)告(TR)具有時(shí)效性，并不是嚴(yán)格意義的標(biāo)準(zhǔn)，不建議對(duì)此類報(bào)告進(jìn)行采標(biāo)。

表3 水下生產(chǎn)系統(tǒng)國家標(biāo)準(zhǔn)

表4 水下生產(chǎn)系統(tǒng)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

2.3.3 船級(jí)社標(biāo)準(zhǔn)

中國船級(jí)社(CCS)作為政府授權(quán)機(jī)構(gòu)，為海上設(shè)施提供技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并提供入級(jí)檢驗(yàn)服務(wù)，同時(shí)還依據(jù)國際公約、規(guī)則以及授權(quán)船旗國或地區(qū)的有關(guān)法規(guī)提供法定檢驗(yàn)、鑒證檢驗(yàn)、公證檢驗(yàn)、認(rèn)證認(rèn)可等服務(wù)。圍繞深海開發(fā)的需求，CCS在吸收我國水下生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用、研制及檢驗(yàn)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，發(fā)布了《水下生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)證指南》。

3 建議

1)水下生產(chǎn)系統(tǒng)的ISO 13628系列國際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)形成體系，部分國家標(biāo)準(zhǔn)由于采標(biāo)的是當(dāng)時(shí)的版本，復(fù)審和修訂周期又較長(zhǎng)，導(dǎo)致有些標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)國際標(biāo)準(zhǔn)更新滯后，建議在將ISO 13628系列標(biāo)準(zhǔn)作為國家標(biāo)準(zhǔn)采標(biāo)主體的基礎(chǔ)上，繼續(xù)完善，及時(shí)修訂。

2)建議行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以較為完備的API系列標(biāo)準(zhǔn)為主采標(biāo)，以挪威船級(jí)社為輔，同時(shí)考慮挪威國家石油標(biāo)準(zhǔn)組織有特色標(biāo)準(zhǔn)。由于現(xiàn)階段采標(biāo)方式基本上全部為等同采用，建議今后此類標(biāo)準(zhǔn)采標(biāo)前進(jìn)行深入的適用性研究，編制時(shí)增加相應(yīng)對(duì)比分析部分，同時(shí)在采標(biāo)立項(xiàng)的過程中，須充分考慮合規(guī)性風(fēng)險(xiǎn)。

3)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均為石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC355)制定，建議今后新編制標(biāo)準(zhǔn)如與已發(fā)布的石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)性較強(qiáng)，則仍在石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系的范圍內(nèi)，海洋石油工程專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，與石油儀器儀表、石油鉆井工程等專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)存在界面交叉，標(biāo)準(zhǔn)的編制可采取聯(lián)合制定等形式完成。

4)能源行業(yè)海洋深水石油工程標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(NEA/TC28)于2014年由國家能源局批準(zhǔn)成立，負(fù)責(zé)在海洋深水(300 m以上水深)的石油勘探、開發(fā)、工程和裝備等領(lǐng)域通用及基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)，建議今后新的、自主制定的水下生產(chǎn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)逐步由能源行業(yè)海洋深水石油工程標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)組織制定。

5)現(xiàn)階段已有的水下生產(chǎn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)均為政府或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織主導(dǎo)，應(yīng)加速建立由市場(chǎng)自主制定，協(xié)調(diào)配套，貫穿水下生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建造、檢測(cè)、安裝、運(yùn)營(yíng)、退役等各個(gè)階段，適合我國南海深水油氣田開發(fā)水平，符合我國制造場(chǎng)地和施工船舶能力的標(biāo)準(zhǔn)體系。