GB T 21412.3-2009 石油天然气工业.水下生产系统的设计与操作.第3部分 过出油管(TFL)系统.pdf
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1、ICs 7518010E 94 圆园中华人民共和国国家标准GBT 214123-2009IS0 13628-3:2000石油天然气工业水下生产系统的设计与操作第3部分:过出油管(TFL)系统Petroleum and natural gas industries-Design and operation of subsea production systems-Part 3:Through flowline(TFL)systems20090316发布(IS0 136283:2000,IDT)2009-10-01实施丰瞀鬻紫瓣警雠瞥鐾发布中国国家标准化管理委员会促19前言引言1范围-2规范性引用
2、文件3术语、定义及缩略语-4 TFL系统t5 TFL上部设施t-6 TFI管线系统-7水下采油树、油管挂、换向器与选择器8完井设备及工具9操作10功能总结附录A(规范性附录)TFI。管线附录B(资料性附录)TFl。操作压力附录c(资料性附录)TFL完井附录D(资料性附录)TFL功能参考文献目 次GBT 214123-20091S0 13628-3:2000,o0儿趴弘粥驵北弛弧前 言GBT 214123-2009IS0 136283:2000GBT 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:第1部分:一般要求和推荐做法;第2部分:用于海底和海上挠性管系统;第3部分:过出油管
3、(TFL)系统;第4部分:水下井口和采油树;第5部分:水下控制管缆;一第6部分:水下生产控制系统;一一第7部分:修井完井立管系统;第8部分:水下生产系统的水下机器人(ROV)接口;第9部分:遥控操作工具(ROT)维修系统。本部分为GBT 21412的第3部分。本部分等同采用ISO 136283:2000石油天然气工业水下生产系统的设计和操作(英文版)。为了便于使用,本部分做了下列编辑性修改:“ISO 13628的本部分”改为“GBT 21412的本部分”或“本部分”;用小数点“”代替作为小数点的逗号“,”;删除国际标准的前言。本部分的附录A为规范性附录,附录B、附录c和附录D为资料性附录。本部
4、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:海洋石油工程股份有限公司。本部分主要起草人:刘培林、王峰、倪浩、陈思维。应当注意,在标准中,有一些内容可能涉及专利权。本标准的发布机构将不负责确认哪些内容属于专利内容。GBT 214123-2009ISO 13628-3:2000引 言本部分基于API RPl7C:199153。这里描述的TFL系统和工具适用于水平运送和垂直进入井筒。采用本部分的用户应注意,对于特定的应用场合可能会有不同于该标准的要求,或者是比标准中规定内容更深入的要求。本部分无意禁止卖方提供产品或买方去接受供应商所提供的产品,对于特定
5、的应用场合,尤其是在技术上存在革新和发展的情况下,可选择替代的设备或工程办法。当采用替代做法时,供应商应当对不同于本部分的做法进行标识并提供详细说明。GBT 214123-20091S0 13628-3:2000石油天然气工业水下生产系统的设计与操作第3部分:过出油管(TFL)系统1范围GBT 21412的本部分规定了过出油管(TFI)系统及设备的设计、制造和操作要求,并给出了相应的推荐做法。本部分涉及的程序和要求适用于井下设备、水下采油树及油管挂、出油管(包括管线内设备)的液压作业。本部分主要阐述了TFL系统在海上及水下的应用,同时它也可用于其他场合,如大斜度井和水平井。本部分不涉及水下分离
6、、增压、计量和井下泵送的相关内容。2规范性引用文件下列文件中的条款通过GBT 21412的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本部分。ISO 31831 石油天然气工业钢质管线技术提交条件第1部分:等级A管线的要求(Petroleum and natural gas industries Steel pipe for pipelines-Technical delivery conditions Part
7、1:Pipesof requirement class A)ISO 11 960石油天然气工业 作为套管和油管的钢质管线(Petroleum and natural gas indust“es Steel pipes for use as easing or tubing for wells)ISO 136284:1999石油天然气工业水下生产系统的设计和操作第4部分:水下井口和采油树(Petroleum and natural gas industries Design and operation of subsea production systems Part 4:Subsea well
8、head and tree equipment)API RP 14E海洋生产平台管线系统的设计和安装(Design and installation of Offshore Production Platform Piping System)API Std04管线与相关设施的焊接(Welding of Pipelines and Related Facilities)3术语、定义及缩略语下列术语、定义和缩略语适用于GBT 21412的本部分。31术语和定义311弯曲半径bend radius曲线所在圆的半径,即弯管所在圆的圆心至管道中心线的距离。312循环控制阀circulation cont
9、rol valve通常安置于循环点的阀,用于在生产过程中隔离油管柱或者隔离油管和套管。1GBT 214123-2009IS0 13628-3:2000313循环点circulation pointTFL工作流体的进入和返回循环通道的位置。314换向器diverter在分支连接中起导向作用的设备。注:通常指的是一类设备的总称,如导流器、换向器、选择器等。315通径规drift用于检查弯管的最小曲率半径以及环路弯管、出油管、接头等的最小内径的量规。316H型短节H-member为井下的油管柱之间提供流体交汇和循环的工作筒。317环路弯管loop管道弯曲的部分,在TFL管线中起变向的作用。318防喷
10、管lubricator用于将工具串送人移出带压系统的管段及阀门。319止动系统parking system经过较大尺寸的出油管向井下较小尺寸的油管下人工具或设备时,通过止动系统,将运送工具或设备的活塞工具串滞留在井外,其携带的工具或设备可以继续下人油管中。3110剖面profile用于座放工具的接管(接头)的内部构造。3111凹槽recess管道中的扩径部分,其与管道同心。3112密封腔sealing bore用于坐入封隔设备的管道抛光部分。3113出油管flowline作业管线service line平台或地面设施与水下设施之间用于TFI。作业的连接管线。注:也可用于井的生产和其他测试作业。
11、3114出油管指示器flowline signature作业管线指示器service line signature当泵送工具经过出油(作业)管线或井下时,通过在地面读取或记录压力脉冲(峰值)来确定工具在作业出油管线或油井中的准确位置的专用装置。2GBT 214123-2009ISO 136283:20003115水下采油树subsea tree安装在海底的采油树。3116TFL管线系统TFL piping system包括上部防喷管、出油管、油管直至能够循环TFL工具达到的井下最深点的所有管线。3117油管回收安全阀tubing-retrievable safety valve安装于油管上的井
12、下安全阀。注:该装置通常为井上控制,其孔径接近于油管内径因而不会妨碍工具的下入和起出。3118Y型短节wye spool环路弯管与垂直油管通道相连接的管线。32缩略语BHP 井底压力CCV 循环控制阀EUE 外加厚扣型ID 内径oD 外径SDC 侧开孔节流阀SCSSV 井上控制的井下安全阀SVLN 安全阀内的坐落接头TFL 过出油管TRSV 油管回收安全阀TMD 总测量深度TVD 实际垂直深度4 TFL系统41系统描述TFI方法是指利用流体来运送工具经过出油管和回路弯管进出油管柱来实现各种油井作业。通过工具串两端的流体压差为各种TFI。作业提供动力,TFL工具串如图1所示。目H卢矧心戮狻羽雹狲
13、缓犹琵猪狻嵫黝l1工具2活塞。图1压差(Ap)GBT 214123-2009ISO 136283:200042 TFL的组件典型的TFI。系统如图2所示。其基本组件包括上部设备、出油管、水下采油树、TFL作业工具及相应的井下设备。主要用于运送和控制TFL工具。运送工具靠泵压来完成,而这些工具的控制则是通过泵、仪表以及TFI。控制管汇来实现。TFL系统的基本要求为:系统要有合适的压力等级;为满足TFL作业需要应提供足够的流量;按照操作规程控制设备。j 14 l“ 7 8 9|一 一 _六 六, 吣门| 13 1。12 “l水面;2罐;3一泵;4防喷管;5管汇及仪表;6压力变送器;7出油管作业管线
14、;8水下采油树;9TFI。弯管;10 水下井口;11循环点(H型短节);】2一一井筒;13 泥线;14平台。图2典型的海上TFL系统43系统设备设计TFI。工具已经设计用于多种尺寸的油管中,广泛应用于水下井(见图3)。TFI,工具的设计取决于油管的内径和弯管最小弯曲半径。TFI。系统的设计应考虑接管和接头的内径以及作业管线和油管的4GBT 214123-2009IS0 13628-3:2000压力等级。作业管线的内径应和井下油管柱的内径一致,否则应使用止动系统。如果作业管线的内径太大,流体将从运送工具串的活塞单元与管线内壁间的缝隙流过,导致工具串上作用力减小,同时也无法精确定位工具的位置。反之
15、,如果作业管线的内径太小,将阻碍工具串的通过,从而导致过度的拖曳力,引起工具、密封、活塞单元的破坏和磨损。附录A规定了对TFI,管线的要求,表A1列出了不同尺寸油管所对应的TFI。管线内径。卜 活塞单元2 加速器;3杆件;4 液压震击器;5 牵引工具。图3典型的TFL作业串44压力等级TFL系统的压力等级应大于安装寿命期内进行TFL操作所遇到的最大压力。作为指导性的原则,应考虑下列情况的组合:井底最大静压力减去TFL系统中流体的静水压力;一一克服循环流体和工具串摩擦损失的压力;对所有TFI。设备进行操作所需要的压力,这不仅包括作业工具,还包括井下隔离和堵塞设备;作业(如震击)时系统中可能发生的
16、压力冲击;使用TFI。系统向产层中输送压井液时所需要的压井压力。对于多井系统,应考虑系统中高压井的影响。有关系统压力等级和TFI。流体的其他内容参见第9章和附录B。5 TFL上部设施51概述TFL上部设施(见图4)包括作业泵、TFI,控制管汇、TFI。控制台、防喷管、流体储存设备、分离器及管线系统。泵的压力等级和额定流量应与系统的设计保持一致,并应考虑第9章中的参考工具输送速度(见表1)、工具串驱动压力以及TFI。操作过程中可能发生的流体旁流。罐和油管柱(见56)应有足够的容量以确保所有的操作能有效的进行。上部设施(见图5)应提供足够的空间以容纳TFI,设备,并且设备的布置应考虑到控制台、泵、
17、管汇和防喷管的相对位置及距离并预留空间以便送人和移出加长的工具串。如果设备位于钻井生产平台上,平台上的设备(如大排量的泥浆泵或压井泵)可替代部分,J、FL专用设备。GBT 214123-2009IS0 136283:2000表1推荐的输送TFL工具的流量油管公称内径ram(1n)特性参数 508(2) 635(2 12) 76 2(3) 1016(4) 127(5)流量Lrain(bblmin)工具运送 318(20) 447(3 0) 636(40) 795(5 0) 954(6 0)限流管线(最大) 159(10) 1 59(1 0) 318(20) 318(20) 318(20)定位和坐
18、人(最大) 795(05) 79 5(05) 1 59(10) 159(10) 159(10)6单位为米(英尺)1生产控制管汇2带堵头的螺纹快速接头;3流量计;4高压过滤器;5高压过滤器;6一节流阀;7流量计;8高压大排量三缸泵;9795L(5bbD常压罐;10 工作罐;11 一来自平台上的海水系统;(可选)8推荐的最小水平直管段。12来自混合罐;13来自干油罐(可选);14覆盖气;15 充注管线;16 来自分离器液室;17去分离器;18旁通阀;19备用上部节流阀布置20去生产管汇;21一一去井。图4平台上典型的TFL管线布置图GI:IT 21423-2009ISO 136283:2000l
19、流体混台罐;2 储罐;3 j_怍台;4一移动式工作台s一泵撬:61-郭控制管汇7 工鼻供措器;8 艰水平防喷管9控制台;10 进入环路弯管;11 换向器-12一 去系境中萁他的井l 3一井3;11#2;1i并1图5典型的上部设备布置图52作业泵尽管低转速的双缸泵和高压多级离心泵已经得到一凿操作者成功使用,但TFL作业通常使用三缸容积泵。有关TFI。作业泵的毛要建议如下:泵的压力和流速应接第9章的要求确定;一在泵出口应安装一个泄压阀,以保护泵和管线系统不受超压或水击的破坏;一泵的人口管线应与混合罐或备用罐相连;一TFI,泵驱动装置的设计应允许其在超出第9章所述的操作范围时能够保持平稳变化。53
20、T丌。控制管汇阐的布鼍应碾据TF。作业的需饕,引导流体进人或返回作业管线、罐、分离器等。管系和搁门应能承受系统的最大工作压力。选用适当的阎门和执行机构以实现快速切换(如2 s或更短时间内)、应安装阔组使流体可以通过可调背压调节阀或节流阀以及流量计返回。调节阀或节流阀用于控制回流管线的背压进而控制井下TFI。作业时地层流体的流人量或者流体进人地层的漏失量54 TFI。控制台和仪表图6为典型的TU|控制台和仪表。诲系统能够监测工具的下人、T具的操作以致井流物的增减。它通常包括装有纸带记录仪的压力计、安装在防喷管或管汇上的压力变送器以及安装在泵的排放和返7GBT 214123-2009IS0 136
21、28-3:2000回管线上的流量计和流量累积器。其系统设计应具有抗振动和压力波动的能力。在涡轮流量计的上游应安装高压滤网或滤器以减少杂质对仪表的破坏,使用其他类型的流量计可不安装此类过滤器。除了控制台仪表,可在水下井口安装上部可读的压力变送器以辅助监控工具的位置,也可安装其他一些专门的工具检测系统来监测工具经过TFL系统时的位置。8131双流量计及累积器;2一防爆仪表箱(一类危险区);3 双压力表;4双笔纸带记录仪;5 纸带记录仪开关;6电源开;7一监测仪表(发动机、泵、变送器)泵一油温;泵油压;背压信号;变送器油温;变送器油压;发动机一水温;发动机油压;发动机辞速计;系统液压;系统气压;8液
22、压节流阀和管汇控制阀;9发动机一启动。停机,紧急制动10发动机一节流阀;11 变速器齿轮选择器;12累积器复位按钮;13 电源关;14累积器复位按钮;15 背压控制。图6典型TFL仪表控制台GBT 214123-20091SO 13628-3:200055防喷管551概述防喷管可以使工具串安全送人移出带压系统。通常情况下,TFL防喷管包括端部带有快接由壬长约6m18m(20ft60ft)的水平发射管、通径截断阀、排放阀和供泵送流体进入防喷管的连接部分。防喷管的主要特征如图7所示。在有些打捞和修理作业中,需要使用加长的工具串,此时可能应将与水下采油树相连的作业管线作为防喷管的一部分。每次使用之前
23、都应将管线泄压。1一陕速由壬或法兰;2通径阀;3排放阀;4一大尺寸油管;5 管线;6液体收集槽;7装有快速由壬的堵头;8 阀门;9工具走向。图7典型防喷管撬552设计由于管线内径变小或设备不对中而阻碍工具的前进,造成密封损坏或其他的工具损坏是TFI。防喷管的设计要点。防喷管内径较出油管内径应足够大,其目的是保证工具能方便地送入和移出。但防喷管的内径也不能过大,否则将工具从防喷管中推入出油管内需要一很大的泵排量。一般来讲,防喷管的内径比出油管的公称内径大16 mm48 ram(116 in316 in)是比较合适的。出于安全上的考虑,在防喷管的发射管两端都应安装泄压阀以确保在从防喷管移出工具前泄
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