深水油气井测试海底控制系统及其关键设备

张杰

【摘 要】世界经济发展的同时，能源消耗也在逐渐增加，所以，为了缓解能源危机，满足人们对能源的需求，很多国家已经着手开采深海油气。基于此，论文主要分析了海底控制系统的组成，并对其关键设备进行了阐述，以供参考。

【Abstract】While the world economy is developing， the energy consumption is also increasing gradually. Therefore， in order to alleviate the energy crisis and meet the demand for energy， many countries have begun to exploit deep-sea oil and gas. Based on this， this paper mainly analyzes the composition of submarine control system， and expounds its key equipment， for reference.

【关键词】深水油气井；海底控制系统；关键设备

【Keywords】deepwater oil well； submarine control system； key equipment

【中图分类号】TE953 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）08-0125-02

1 引言

在深海油气方面，相对于国外一些国家而言，我国海域辽阔，有着更加丰富的油气资源，这些能源的开采势在必行。在油气开采过程中，油气测试能够加快油气开采的步伐，也是其中非常重要的一个环节。但是，在油气开采领域，我国的相关技术还不成熟，相关设备也不够完善，导致油气测试环节需要的工具大多数都是从国外进口，这就大大提高了油气开采的成本，因此，对深水油气井测试系统及其相关设备进行深入研究是非常必要的。

2 海底控制系统组成

海洋油气井测试系统主要由三大部分组成，主要为：平台综合控制系统、海底油井控制系统、井下测试仪器与工具[1]。其中的平台综合控制系统又包括三类：井口自喷装置、计算机数据采集系统、控制信号源。海底油井控制系统包括水下测试树、止回阀、防喷阀等九种。井下测试仪器与工具主要由伸缩短节、循环阀、安全接头等组成。图1为其组成结构图。

3 深水油气井测试海底控制系统的关键设备

3.1 止回阀

止回阀主要包括两种小装置：双级密封机构和液动球阀。止回阀存在的位置是水下测试树闩锁上面，一般情况下，在测试树的闩锁解开之前，止回阀就会关闭，在这个过程中，止回阀起到的主要作用是：在深水测试树与上方的测试管柱脱离之后，止回阀能够避免上方测试管柱内部存在的油气水对外界环境以及测试管柱造成恶劣的影响。

除了上述的防止污染和避免破坏测试管柱的作用外，止回阀还具有另外一个优势和功能：测试管柱进入到海底进行测量之后，其内部会冲进很多高压气体，而止回阀能够将这些气体进行堵塞，避免其在测试管柱离开海底时发生破裂，延长了测试管柱的使用寿命，也能避免管柱内部的物质流出。通常情况下，如果止回阀具有自身该有的功能，其能够自动判断危机状况，能够自动关闭，从而躲避危险，防止测试管柱内部的物质留到管外。除此之外，止水阀自身具有一定的失效保护性能，能够保证测试管柱完成测试工作离开深海的过程中一直处于安全状态。深水测试树上面安装有方球阀和 承留阀球阀，这两者之间常常会存在一些高压流体，而 承留阀能够排放这些流体，从而降低阀内压力，保证其正常运行。

3.2 防喷阀

防喷阀的主要功能是为测试管柱靠近测试平台段建立一个可操作的屏障或者为下放的测试工具提供润滑油。海底控制系统的防喷阀主要由两部分组成，即阻泵通机构、防喷阀结构。图2为防喷阀的结构示意图。

而为了让海底控制系统能够在多种多样的海底环境下工作，此系统的防喷阀就应该具备相应的功能：可以高效阻断上、下部管柱的压力；具有在一定正压力下实现泵通的能力[2]；在球阀上方设计有化学试剂注入端口；可通过其端口串联润滑器设备，用作电缆、钢丝以及连续管的润滑器。防喷阀只有具备了上述的所有作用，才能让测试管柱适应更多的水下环境，并且能够安全脱离深水，促进油气开采工程的顺利进行。

3.3 水下测试树

水下测试树是由两部分构成的：第一就是液压双球阀机构，第二就是液压闩锁机构，图3是其结构示意图。

水下测试树是深水油气井测试所需要的最重要设备，我国很多技术人员也在对其进行深入研究。一般情况下，在井筒排液替喷以及深水悬浮式钻井平台的完井测试工作之中会应用水下测试树。其经常是与测试管柱一起进入到深海的，然后在水下進行一系列的安装程序。需要特别注意的一点是：防喷器的结果与水下测试树应该相辅相成，互相结合，这样才能避免深海内部油气喷出的现象发生，而且两者的互相结合能够促进防喷器组更有效地处理危险情况，比如危急情况下，剪切闸板能够快速剪切测试管的短节部位，让测试管柱能够快速地离开深海，保证了测试管柱的安全撤离。另外，因为深井测试需要很多的化学试剂，所以在水下测试树的上方安装两个化学剂专门的注入口，工作人员在注入相关试剂时就能够更加快速、失误情况也会越来越少。还有一点需要特别注意的是，水下测试树必须有控制断开的能力，而且水下测试树的断开时间与测试树和 承留阀闭合的时间不允许超过15s，这样才可以保证水下测试工作的高效性[3]。

3.4 储能器模块

一般情况下，海底测试系统的储能器模块里面都会存在很多的蓄压装置，而且它们往往都存在于主心轴上面，沿着主心轴的方向会安装很多的保护套，其主要作用是防止蓄压装置遭到外界的破坏，从而保证海底测试系统能够正常运行。同时，要想让蓄能器长期处于稳定、安全运行的状态，蓄能器会拥有蓄积能量的功能，为了能够在电缆被紧急切断后，此装置自身还能够有能量去应对当下发生的紧急状况。另外，储能器模块也必须具备相关的能力，比如其应该可以储蓄各种压力的氮气及液压，这样才能在其他设备出现障碍时，自行解决危急状况。上文叙述了此装置的两种功能，实际上其还应该拥有另外一个功能，那就是在测试系统进入和离开深水的过程中，蓄能器应该配备甲草，从而保护管线的安全，进一步使得水下作业完成得更加顺利。此外，在钻机上可以直接开展储能器模块的预充作业，这样一来，蓄能器的充气时间就能够大大缩短，也能降低其充气量。

4 结语

综上所述，我国经济发展迅猛，国家资源供给面临着严峻的挑战，所以，深水油气开采应该尽早开展。但是由于我国在此方面的研究尚浅，开展的时间也不长，所以，技术和装备都不太成熟，这就需要我国相关技术人员对深井测量系统进行深入研究，包括系统的结构、功能等，从而研究出更加完善的设备和技术，促进我国油气开采的顺利进行，最终满足国家对能源的需求，促进我国的可持续发展。

【参考文献】

【1】孙明，张晓东，谭振兴.深水油气井测试海底控制系统及其关键设备研究[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2016（01）：73.

【2】何玉发，周建良，蒋世全，等.深水井测试安全控制技术[J].石油钻采工艺，2015，37（01）：163-165.endprint