GB T 21412.9-2009 石油天然气工业.水下生产系统的设计与操作.第9部分 遥控操作工具(ROT)维修系统.pdf
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1、ICS 75. 180. 10 E 94 GB 中华人民共和国国家标准GB/T 21412.9-2009/ISO 13628-9: 2000 石油天然气工业水下生产系统的设计与操作第9部分:遥控操作工具(ROT)维修系统Petroleum and natural g部industries一Design and operation of subsea produdion systems Part 9: Remotely Operated TooI (ROT) intervention systems ISO 13628-9: 2000 , IDT) 2009-04-08发布中华人民共和国国家质量
2、监督检验检菇总局中国国家标准化管理委员会2009-11-01实施发布GB/T 21412.9-2009/ISO 13628-9:2000 目次前言回1 范围. 1 2 术语、定义和缩略语. 1 3 系统选择. 2 4 功能要求和推荐作法. 7 5 日试要求与推荐作法13 6 接口. 14 参考文献-17 I GB/T 21412.9-2009/15013628-9:2000 前言GB/T 21412(石油天然气工业水下生产系统的设计与操作分为九个部分:一一第1部分=一般要求和推荐作法;一一第2部分s水下和海洋使用的挠性管系统;一-第3部分=过出油管(TFL)系统F一一第4部分2水下井口和采油树
3、设备;一一第5部分:水下脐带缆s一一第6部分2水下生产控制系统;一一第7部分z完井/维修立管系统z一一第8部分2水下生产系统的水下机器人(ROV)接口3一一第9部分z遥控操作工具CROT)维修系统。本部分为GB/T21412的第9部分,对应于ISO13628-9: 2000(石油天然气工业水下生产系统的设计和操作第9部分z遥控操作工具(ROT)维修系统)(英文版)。本部分等同采用ISO13628-9: 2000石汹天然气工业水下生产系统的设计和操作第9部分=遥控操作工具(ROT)维修系统H英文版。本部分等同翻译IS013628-9:2000. 为便于使用,本部分作了下列编辑性修改=一一IS01
4、3628的本部分改为GB/T21412的本部分或本部分飞一一回除国际标准的前言。本部分由中国石油天然气集团公司提出。本部分由全国石油天然气标准化技术委员会归口。本部分起草单位:中海石油(中国)有限公司研究中心。本部分主要起草人=尤钊瑛、黄俊、孙政.E GB/T 21412.9-2009/15013628 9:2000 石油天然气工业水下生产系统的设计与操作第9部分:遥控操作工具(ROT)维修系统1 范围GB/T 21412的本部分规定了用于石泊天然气工业的水下生产系统的ROT维修系统和接口设备功能的要求和推荐作法。本部分不涉及有人操作的和以ROV为基础的维修系统(例如海底管线的连接和组件的更换
5、),也不涉及垂直井口维修、内部出油管检目、采泊树下入以及其相关设备。2 术语、定义和缩暗语下列术语、定义和缩暗语适用于GB/T21412的本部分。2. 1 术语和定义2.1.1 水下缓佳作业subs臼interventiOD在水下完成的所有维修作业,2. 1. 2 主要维修作业prim町yintervention 在维修任务进度计划内完成的全部工作,2.1.3 ROf系统ROT system 专门的、无人的水下工具.这匙工具用于起重能力超出浮游式ROV系统能力时的遥控安装和组件更换任务。注:ROT是具有控制和水面支持系统的有缆工具,用于完成专门的水下维世3任务.它们通常由提升缝或提升统与跻丰管
6、缆的组合续进行收放,通过导向缆、专门的推力器或ROV实现ROT的横移.2. 1. 4 收政系统deployment system 所有与ROT系统下水和回收有关的设备.2. 1. 5 升沉补偿系统beave-mpensa岭dsystem 该系统用于补偿船的垂直运动对ROT系统收放的影响.2. 1. 6 撬块系统skid syslem 用于贮存,运输,吊装和目试的框架结构,便于ROT系统的移动以及模块和构件的更换或者安装。注2在2块一簸与指道系统结合使用.2. 1.7 水下啻缆挺alin四在水下安装的所有管道、油气管线、脐带缆和电缆.1 GB/T 21412.9-2009/ISO 13628-9
7、 :2000 2. 1. 8 瑞头termination b四dPICS(牵引和连接系统与水下管缆末端的接口部分.2. 1. 9 牵引头pnU-in b回d牵引头是牵引系统的一部分,起着导向缆末端附着点的作用.2.2 缩暗语CB 浮心CF 连接功能CG 重心CT 连接工具FAT 工厂接收浦试HPU 液压动力单元ICS 维修控制系统ID 内径IP 入目保护LCC 生命周期成本MQC 多用快速接头NAS 黄国字航标准协会PGB 水久导向基座PICS 牵引和1连接系统PIF 牵引功能PIT 牵引工具ROT 遥控操作工具ROV 水下就器人SPS 水节生产系统SWL 安全工作负荷WQCS 维修控制军统3
8、 系统选择3. 1 慨述ROT维修系统的设计、布置、操作直接影响到整个水下生产系统(SPS)的生命周期成本(LCC) 为了使水下生产系统设计能够提供安全可靠且经济的维修操作,最重要的是在水下生产系统设计和维修系统设计之间形成闭环(如图1所示。一个典型的ROT维修系统包括以下部分2a) 用于特定维修任务的ROT;b) 水面支持设备Bc) ICS(维修控制系统hd) 收放/就位设备;e) ROV与ROT的扩展接口。ROT维修系统和辅助设备的主要特点说明见图2.2 修井控制系统(ICS)控制间模块更换GB/Y 21412.9-2009/ISO 13628-9:2000 投资/操作货可用性一一设备/操
9、作的复杂性-1操作周期一一需要的船恼和支持系统-一系统可靠性一一系统对环窑的适应性圄1生命周期的相互关系ROT系统/ 圄2ROT维修系统原理固水下管统牵引和连接3 G3/T 21412.9-200950 13628-9: 2000 在本部分涉及到的ROT维修系统分解为子单元和组件,不会影响对那些功能和可串性都被证实的新的方法的选择造成限制.ROT维修系统和接口设备的配置方案,如维修船和ROV系统,见固3所示。应在维修作业的各个阶段对ROT维修系统进行评估,典型阶段如下2一二动员(针对出现问题的位置h一一水面支持和准备z一一人水、下降、就位;维修任务;一-t;j试;一一其他的任务;一一一回收;-
10、一一复员z一不可预见的因素.在评估过程中,应考虑ROT维修系统可预见的误操作。筋的动力船甲板和控制接口布置入水、收接口放和绞车接口ROT系统接口ROV系统-r-F吨-r-,-,.-_. 一-一-,-i-L-一_l_L_l_一_.6_圄3维修崩与ROT、ROV接口示意圄3.2 水面支持设备水面支持设备和入水技术的选择应该确保能够用于大部分船俑,不论在水上还是在水下,这种适应性应该是建立在不危害安全性和可靠性的基础上.主要的问题是=一-在甲板上移动维修设备的方法(滑道系统或者船用吊机h二ROT系统收放和就位的方法(绞车,简易A形架或者配R复杂、特制的升沉补偿系统h4 GB/T 21412.9-20
11、09/ISO 13628-9:2000 -一一在维修船上安装和移走的方法.维修设备的选择取决于作业任务的性质(例如管道回接作业,模块的更换等),影响操作的环境因素和可用于完成所需作业的时间。3.3 维倍控制系统(1ICS应该被设计用于下列情况的控制和监臼=甲板上的ROT功能目试;ROT的运行状况(如果需要hc) ROT在维修任务中的功能。这些控制功能可以通过以下任何一种方式来提供:一一甲板上的ROT功能到试;一-ROT的专用系统;ROV控制系统,或者一-ROT/ROV的组合系统.考虑选择ICS配置的主要因素是:水下工作的复杂性z一一专用控制系统的费用和人员配备号一对于标准的ROV控制系统的修改
12、的级别;一-ROV在水下工作过程中的灵活性;一-ROV子系统的可靠性和适应性。图4重点表示了ROT和ROV的相互关系,以及相关的接口要求。a) b) 结犁斗u有军回南。g式H阻挡甜Jqd霄5 可能用于ROT系统的维修控制系统的各种情况示意图圄4GBj! 21412.9-2009/!SO 13628-9 :2000 3.4 收政/就位设备作业原则的选择由以下几点决定:a) 可用性设备用于准备和动员的时间); b) 现场特定参数(水深、波浪、海流和海床条件等hc) 对船的要求;d) 维修任务的特定参数(计划内和计划外的作业、复杂程度、频率和水下接口等图5表示可用于水平定位控制的两种方式.水上公挂的
13、ROT系统-r-, B 斗是培架、吊机、绞车、主动/被动的开沉补偿-一广-一-一-寸一-r-寸-一-一-,_-L-_-寸 划M叹Hrv食4豆费量回5ROT系统可能的收姐、就佳方式示意圄3.5 主要维修工具a) 在回接作业中应考虑以下因京2一一与水下管缆有关的参数;一-与船舶有关的操作问题,例如同时进行的水下维修和钻完井作业;一一环境方面,包括水深、海流条件和海床条件等s一一回接方法选用的限制条件,例如绞车的能力和牵引绳的长度$一SPS的现场布置.b) 模块更换主要考虑以下几个方面:一一与船舶有关的操作问题,例如同时进行的水下维修和钻完井作业:一一环境方面,包括水深、海流条件和海床条件等;一一接
14、近水下位置的路径;一一用一两个工具可以完成的更换任务;一一所更换模块的尺寸和重盐.6 GB/T 21412.9-2009/ISO 13628-9 :2000 4 功能要求和推荐作法4. 1 缸述本节包括了ROT维修系统和接口设备在各种工况下的一般功能要求和推荐作法za) ROT维修系统设计时要尽可能小型、简易、可靠和安全,以确保人员的安全和ROT作业系统、水下生产系统以及环境不受到破坏.不能让任何一个故障导致有关人员的安全度的降低和造成相关设备的破坏,也不能危害环境要考虑冗余,将事故的可能性降到最小)。b) ROT应满足在SPS设计寿命内的各种用途。c) 所设计的ROT维修系统应该是安全的,便
15、于作业、维护、修理、更换等。d) ROT维修系统所有的操作功能都应该在古久性方面进行优化.e) 应定好顶序以缩短ROT在维修船上动、复员时间。f) 新的ROT维修方法中的功能和作业性能,应体现在设计中,并经过真实条件下的民试,g) 所有的维修任务应可以采用安全的方式暂停,并应能够恢复由于设备故障或者恶劣的天气情况而导致的暂停。h) 所有的ROT作业应在任何阶段都是完全可逆的.i) 所有工具功能应具有失效保护功能,以保证在故障发生时,ROT系统能够返回水面,包含从永久安装的水下系统、水下管缆及可更换的组件上脱离,j) 若发生船漂移,在ROT系统和吊绳/脐带缆之间应该安装一个弱连接或者安全解脱装置
16、.接近水下生产系统的ROT锁紧装置,应该确保在弱连接建立之前,ROT系统不会锁定在结构上回k) ROT和ROV之间的所有物理连接都应包括弱连接或者故障防护系统。1) ROT维修系统中所有部件都应该进行SWL的认证,以满足运输、试验、海上操作过程中的最大估计荷载条件,包括ROT装载的模块质量。m) ROT维修系统设计温度应在oC到50C (32 F至122F)之间,如果作业和储存温度低于2C时,主要部件应在一18c以下进行试验和记录。n) ROT系统应能够长期存放。)ROT的所有设备的设计应满足当地适用规范和实际条件下运输和操作的抗振要求。p) ROT系统应允许从船上操控,例如可以同时进行钻完井
17、作业的可移动海上钻井装咒,应考虑以下情况21) 下水位置和就位区域的相对偏移;2) 总高度包括ROT系统、安装的构件/模块和脐带缆导向轮的布置高度;3) ROT系统的质量,包括构件和模块的质量,为了便于装卸应最小化。q) ROT系统应该设计成能够从钻井甜的月池或!lQ下入,不论是半潜式还是单体船-r) ROT维修系统的设计应能保证船首在相对于水下系统的任意方向能够收放模块。s) ROT系统的设计时应考虑到在ROT使用期间使用ROV系统。t) ROT系统应有很好的平衡性,在提升之前它的重心是在提升缆连接点的正下方.u) ROT系统应通过导引绳有效的下水.v) 有超负荷可能的液压系统应包括关断回路
18、或者类似装置,以保证能够切断和ROV系统的回路,从而防止各个液压系统憋压.的在运行、下水、操作以及和ROV作业关连与互相作用的过程中可能收到损坏的灵敏部件,都应受到保护以抵抗最不利荷载条件.x) 有源的被压和电力装置不能在运行模式下被提升出水面.y) 在ROT系统里应避免导向缆、提升缆和脐带缆缠绕.7 G3/7 21412.9一2009/iSO13628-9 :2000 。所有工具的功能、水下状态和位置指示可以通过ROV清晰的观察到.如果作业过程是不连缉的,ROV应能够清楚的识别各个作业阶段.aa) 所有ROT系统都应具有应急提升的能力.4.2 收蓝、就位要求和推荐作法本节介绍ROT系统在维修
19、作业中的收放和就位阶段的要求及推荐作法=a) 对水下系统的敏感部位,ROT操作时应分为两个步骤。在操作灵敏部件例如蔽压线之前,ROT应就位并且充分固定.b) 从水面到水下工作区域内所有的管缆数2应尽2战少,从而降低互相缠绕的可能性.c) 当进行元细作业的ROT系统进入水下系统敏感部位与ROT水平位置相同的区域,应对ROT系统进行横向和旋转控制.d) 如果对ROT系统的提升缆没有明确的升沉补偿的要求,ROT系统在就位过程中应设计成沿导向柱傲釜直运动。设计应考虑吊机顶部运动摆摆、缆车速度和船舶运动周期,吊机顶部向ROT方向运动的潜在影响也应考虑.e) 导向缆系统在水面上可以对从导向绕到吊点的距离进
20、行不对称的调节.f) 导向缆的绞车应有安装可替换导向柱的能力。g) 在ROT上的导向漏斗导向缆可以保证导向缆方便进入ROT,并且防止导向缆打结-h) 为了作业安全,ROT和运送撬入水时导向组应保持导向缆处于拉紧状态.i) 应保证ROT和最近的障碍物之间有足够的间距离,使用导向缆时的最小间距是1m(3. 3 ft) , 导向缆使用导向柱时的最小间距是0.2m(O. 65 ft).指针系统、导向锥、导向桂应固定以避免运动超过允许范围上部1m(3. 3 ft) .水下0.2m(O. 65 ft). j) 当使用导向缆时,应设计应急释放系统.4.3 水面设施4.3.1 摄述水面设施系统应保证有效和安全
21、的甲板操作ROT系统,尽量或少使用甲板吊机.以下是-般要求和推荐作法:a) 在工作甲恒和入水位置之间应使用滑道系统握运ROT系统或部件,以确保操作安全.在4.3.2中给出了滑动装置的功能要求zb) 如果工作人员需要爬上模块或者组合模块进行检查和维护,设计中应考虑歇脚、扶手、临时格栅以及安全带和防坠系统的附着点pc) 应根据适用的规范设计和操作电气系统(应考虑设备的电压和频率),应特别要注意爆炸危险区域的设备4d) 应根据当地的适用法规设计和捡到吊装设备se) 如果需要,吊装设备的设计载荷应包括水动力荷载p。应制定工具、组件、模块、滑道和滑车等装置的固定要求;g) 固定附着点应清晰标示仅供固定z
22、h) 在甲板操作中蹄带缆/电缆应有足够的长度以保证水面设备布置的灵活性zi) 跨接缆应有足够的保护措施防止在使用和贮存时受到损害sj) 在储存跨接缆的卷筒上应提供手动卷缆装置。4.3.2 工具撬系统8 下面是对工具撬的一般要求和推荐作法za) 各种ROT系统、撬块及其相关模块都应保证运输和甲板作业安全有效;b) 每个ROT包括工具撬,都应配备满足母大预期操作干重的起重装置例如:起吊用的缆绳),包括需要由ROT操作的模块重量3GB/T 21412.9-2009/18013628-9:2000 c) 考虑到船舶运动,为保证操作安全,在船上各种ROT系统组件和模块的更换都应以滑动方式来完成;d) 话
23、要时,工具撬应包括对各种ROT进行功能自试的设备(例如配管,阀,仪表等he) 工具撬与ROT在起吊和搬运过程中应保持平衡,如果需要,工具撬与已安装的可更换模块也应保持平衡。4.3.3 蹄曹雪组和提升缆绞车系统的-部要求和推荐作法应采用以下要求和推荐作法za) 绞车系统的设计应保证脐带缆/缆绳的更换操作安全简单zM 脐带缆/缆绳的搬运和摆放应保证安装简单和作业有效zc) 应确保滚筒的直径与脐带缆/缆绳系统的最小弯曲半径相匹配pd) 绞车系统应保证脐带缆/缆绳系统能有效下人、操作和全部存放zd 绞车系统应配有机械制动系统(失效安全系统hf) 脐带缆/缆绳系统应均匀的缠绕在滚筒上,并应考虑水平缠绕方
24、式的布置;g) 绞车应由ROT控制柜来控制,既使用遥控的方式也通过就地控制来控制统车系统zh) 根据相关标准和规范,应进行绞车系统的荷载计算并应充分考虑动态载荷;i) 起吊绞车和收放系统应配备作业深度显示器,米数计数器,声学反应装置或者功能相同的其他装置;j) 恒张力绞车系统应具备随时将正常操作状态转换为恒张力状态的能力。4.3.4 脐带组绞车系统要求与推荐作法如下za) 兼有提升和控制功能的绞车应具有足够的提升和制动性能以操作位于水中或空气中的整个ROT系统。重量估算应包括ROT的质量、可能需要安装的组件以及考虑水动力敷应的整条脐带缉的重量;b) 绞车应包括可调节的恒张力模式,以保证在最大设
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