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书名：水下油气生产系统基础
定价：98.0
ISBN：9787030597137
作者：李志刚
版次：1
出版时间：2018-11
内容提要：
本书包括海洋油气田水下生产系统相关知识条目共151条，内容涵盖水下生产系统、水下生产设施、流动保障、水下工艺设备、水下连接设备、水下井口和采油树、水下控制系统和安装/修井控制系统、水下脐带缆、水下安装作业工机具等九大部分。每个部分均选择若干具有代表性的知识条目，力求简洁、全面，具有针对性。
目录：
目 录
序
前 言
第1部分 水下生产系统
1水下生产系统的定义及组成1
2“深水”等级的定义2
3水下生产系统的开发模式2
4常用的水下生产系统总体布置方案5
5油气田水下生产系统总体布置的影响因素10
6深水水下生产系统设计时的注意事项11
7水下生产系统的可靠性12
8水下设备基于风险的检验技术17
9深水油气田水下生产项目开发成本的组成及比例18
10深水油气田开发面临的挑战19
第2部分 水下生产设施
11常用的水下生产设施21
12海管终端设施、海管终端管汇、在线三通21
13水下管汇的功能和组成27
14水下管汇管道设计的常用规范31
15水下设施的基础形式32
16海底管道的“屈曲”“压溃”“扩展屈曲”的概念及区别35
17水下隔离阀系统37
18水下阀门与陆上阀门的主要区别39
19水下设施的安装方式41
20水下管汇在海底运行期间需要进行的操作46
第3部分 流 动 保 障
21深水油气流动保障的定义及其分析的主要目的48
22深水油气流动保障的主要挑战48
23深水油气流动保障的主要工作49
24深水油气流动保障的主要设计流程49
25深水油气流动保障需考虑的主要因素51
26深水油气流动保障分析的主要工具软件51
27深水油气流动保障与水下生产系统之间的联系55
28水合物的形成机理和条件57
29预防水合物堵塞主要采用的方法58
30水下注入化学药剂的种类和作用60
31热力学抑制剂的作用机理60
32水合物抑制剂甲醇和乙二醇的对比61
33动力学抑制剂的作用机理61
34防聚剂的作用机理62
35气田开发中的焦耳-汤姆孙效应62
36管道中的结蜡63
37结垢的主要原因及影响因素65
38结垢的主要机理66
39油气田结垢的主要类型和影响因素67
40防垢的主要方法68
41出砂及其危害69
42出砂的主要影响因素70
43水下生产系统中防砂及除砂的方法71
44水下砂检测器的主要类型73
45水下生产系统的清管方式及需要考虑的主要因素74
46防腐剂的作用机理77
47段塞的定义78
48水下生产系统中形成的气液段塞的主要类型78
49立管段塞的形成过程79
50水下人工举升的方式80
第4部分 水下工艺设备
51水下增压设备82
52电驱水下增压泵的应用类型和组成84
53水下湿气压缩机的适用范围86
54水下段塞流捕集器的定义及主要特点87
55水下分离器的定义及其优势90
56水下分离器的主要类型及工作原理90
第5部分 水下连接设备
57海底管道的种类及与水下设备的连接方式93
58与海底管道连接相关的专用连接设备96
59水下跨接管的定义和类型96
60跨接管的连接方式及其优缺点98
61刚性跨接管与柔性跨接管的区别99
62跨接管设计阶段必需的计算分析100
63跨接管设计阶段需要考虑的影响因素100
64跨接管的海上安装程序101
65用于连接水下设备的遥控式水下机器人工具的分类101
66水下连接器的定义及类型103
67当前水下生产系统应用*广泛的专用连接器105
68卡爪式连接器与卡箍式连接器的对比107
69水下连接器海上安装的精度107
70影响水下连接作业时间的主要因素107
第6部分 水下井口和采油树
71采油树的分类109
72不同类型采油树的优缺点113
73水下立式采油树和水下卧式采油树各自的特点及适用范围114
74油管悬挂器及其下入工具的功能和构造115
75采油树的连接设备116
76采油树的主要阀门117
77采油树保护帽的主要功能和构造118
78采油树的液压/电气控制接口119
79采油树下入工具的设计要求119
80采油树测试程序119
81采油树安装方法及过程120
82水下井口的定义及设计目的121
83水下井口系统组件123
84水下井口系统的操作要求126
85套管悬挂器的结构、功能及特征126
86井口导向盘及**导向基座的基本要求127
87典型的水下井口安装程序127
88井口和采油树性能验证试验的要求128
89井口和采油树的性能要求130
90井口和采油树的工作条件131
91井口和采油树的材料要求134
第7部分 水下控制系统和安装/修井控制系统
92水下控制系统的定义135
93水下控制系统典型的控制部件和监视参数136
94水下控制系统的类型137
95直接液压控制系统137
96先导液压控制系统139
97顺序液压控制系统140
98直接电液控制系统142
99复合电液控制系统143
100全电控制系统145
101水下自治控制系统147
102集成浮漂控制系统148
103影响水下控制系统选择的因素149
104水下控制系统设计与分析151
105主控站153
106主控站的控制对象154
107水下控制系统的通信方式154
108电力单元156
109液压动力单元157
110水下控制系统蓄能器的主要作用158
111上部、水下脐带缆终端总成和水下分配单元159
112水下控制模块160
113水下控制模块安装基座163
114水下控制模块内外压差的平衡方法163
115水下控制模块的对接、锁紧及解脱功能164
116水下控制模块引导对接的技术难点165
117水下控制模块的锁紧方式分类165
118水下控制模块下放工具167
119多模式下放工具的工作原理167
120水下控制模块与水下设备的对接安装方法168
121水下控制模块下放工具的选择169
122多接头快速连接器的定义169
123多接头快速连接器的组成170
124水下电飞头和液飞头172
125安装/修井控制系统简介173
126安装/修井控制系统的功能174
127安装/修井控制系统的组成174
128完井/修井立管系统的组成及其他功能要求177
129安装/修井控制系统的供应商178
130安装/修井控制系统国内应用情况179
131安装/修井控制系统的工作过程179
第8部分 水下脐带缆
132水下脐带缆的定义和功能181
133脐带缆的类型182
134脐带缆的主要附属部件185
135主要的脐带缆供应商187
136应用水下生产系统中的水下输配电模式187
137水下生产系统中的长距离输电方式189
第9部分 水下安装作业工机具
138水下安装作业工机具简介190
139遥控式水下机器人的定义及分类191
140遥控式水下机器人系统的组成192
141遥控式水下机器人固定方式的要求193
142遥控式水下机器人的接口形式194
143遥控式水下机器人操作面板的要求196
144典型的遥控式水下机器人的干预任务197
145水下安装作业对安装船舶的资源要求201
146遥控式水下机器人操纵连接系统201
147下放和回收系统201
148工具释放装置202
149遥控式水下机器人接口布置的具体形式202
150遥控式水下机器人进入通道的基本要求203
151水下检查、安装、维护和维修的作业内容及作业工具204
参考文献206
在线试读：
第1部分 水下生产系统
1 水下生产系统的定义及组成
狭义的水下生产系统是指水下采油树及其下游、立管上游的水下生产设施构成的水下系统，主要包括水下井口系统、水下采油树、水下管汇、跨接管、水下连接系统、水下增压系统、水下分离系统等;广义的水下生产系统是指采用水下井口进行油气田开发时的水下生产设施及辅助系统、支持水下设施的水上部分构成的系统，主要包括水下井口系统、水下采油树、水下管汇、水下连接系统、水下增压系统、水下分离系统、回注系统、遥控式水下机器人(ROV)及其工具、脐带缆(umbilical)、水下控制系统、海管和立管系统、水下钻/修井系统。水下生产系统示意图如图1-1所示。
图1-1 水下生产系统示意图
2 "深水"等级的定义
一般来说，水深小于500m为浅水，水深大于500m为深水，水深在1500m以上为超深水(对此划分意见并不一致，有的国家把200m作为浅水、深水的界限)。ISO13628-1-2005规范中，水深在610m(2000ft)以下定义为浅水，在610~1830m(6000ft)定义为深水，超过1830m定义为超深水。
3 水下生产系统的开发模式
水下生产系统的开发模式应根据具体油气田水深、环境条件以及油藏规模等综合考虑，水下生产系统开发模式主要如下。
1)水下生产系统(SPS)结合浮式生产系统(FPS)和浮式生产储油装置(FPSO)的开发模式(SPS+FPS+FPSO)
FPS可以和FPSO结合完成钻井、生产、处理、存储、外输的任务，钻井设施和动力系统安装在FPS上，火炬、储油和处理系统放在FPSO上。我国南海的流花11-1就是采用这种开发模式，如图3-1所示。SPS十FPS+FPSO模式具有如下特点:
图3-1 SPS+FPS十FPSO开发模式
(1)采用湿式采油树。
(2)既可采用柔性立管，也可采用顺应式立管(SCR)。
(3)平台有效载荷大，可支持较多的水下井口回接。
(4)钻/修井既可通过钻井船来完成，也可通过平台钻/修机完成。
(5)FPSO进行原油处理和储存。
(6)穿梭油轮外运原油。
(7)建设周期适中。
2)水下生产系统(SPS)结合浮式生产储油装置(FPSO)的开发模式(SPS+FPSO)
该模式为水下采油树或井口采出的原油通过立管回接到FPSO，原油在FPSO上处理，经过处理后的原油储存在FPSO内，之后由穿梭油轮运走，如图3-2所示。
图3-2 SPS+FPSO开发模式
SPS+FPSO开发模式具有如下特点:
(1)井口为预钻井。
(2)采用湿式采油树。
(3)一般采用柔性立管。
(4)平台有效载荷大。
(5)钻/修井通过钻井船来完成。
(6)穿梭油轮外运原油。
(7)建设周期短。
3)水下生产系统(SPS)结合浮式生产系统(FPS)的开发模式(SPS+FPS)
该模式依托FPS，利用水下井口开采平台周边的油气藏，FPS除具备生产处理能力外，还可回接水下井口，因而这种开发模式适合于既有集中井进行干式开采，又有分散水下卫星井进行湿式回接的大型油气田的开发，水下井口采出的油气通过海底管道输送到FPS进行处理，然后利用管线并人管网后外输，如图3-3所示。
图3-3 SPS+FPS开发模式
4)水下生产系统(SPS)回接到陆地的开发模式(SPS十ONLAND)
该模式适用于水下井口距离陆地较近的油气田，与SPS+FPS相比，其依托于陆地设备。水下井口采出的油气通过海底管道直接输送到陆地进行处理、存储及外输，如图3-4所示。
图3-4 SPS+ONLAND开发模式
4 常用的水下生产系统总体布置方案
根据具体油气田地质油藏特点和开发策略，常用的水下生产系统总体布置方案如下。
1)单个卫星井回接到附近水下或水面处理设施
该模式的主要特点是将单个卫星井通过海底管道直接回接到附近的水下或水面处理设施。这种模式通常将生产管道和脐带缆的一端与所依托的平台连接，另一端与卫星井的井口相连，有时也将生产管线和脐带缆直接连接到采油树上，在较浅的海域应用十分经济。卫星井布置方案如图4-1所示。
单个卫星井回接到附近水下或水面处理设施的布局形式主要适用于井口高度分散、数量较少、井口产量相对不高的小型深水油气田的开发。在一个大型油气田的开发中，当少量卫星井距离丛式管汇或浮式结构物较远，且单独建造管汇中心不经济时，这时将单个卫星井回接作为一种特殊的情况处理。通常，通过1根或者2根流动管线，将单独的卫星井回接到已有的丛式管汇或者生产平台进行油气生产。此种布局形式可借助已有的设施条件进行单个卫星井生产，能够大大降低开发前期的投资成本，但因为不能形成清管回路，所以需要专门的接收球、发射球和支持船对单井清管，费用较高，且分支管线的铺设难度大，同时需考虑流动保障问题。
定价：98.0
ISBN：9787030597137
作者：李志刚
版次：1
出版时间：2018-11
内容提要：
本书包括海洋油气田水下生产系统相关知识条目共151条，内容涵盖水下生产系统、水下生产设施、流动保障、水下工艺设备、水下连接设备、水下井口和采油树、水下控制系统和安装/修井控制系统、水下脐带缆、水下安装作业工机具等九大部分。每个部分均选择若干具有代表性的知识条目，力求简洁、全面，具有针对性。
目录：
目 录
序
前 言
第1部分 水下生产系统
1水下生产系统的定义及组成1
2“深水”等级的定义2
3水下生产系统的开发模式2
4常用的水下生产系统总体布置方案5
5油气田水下生产系统总体布置的影响因素10
6深水水下生产系统设计时的注意事项11
7水下生产系统的可靠性12
8水下设备基于风险的检验技术17
9深水油气田水下生产项目开发成本的组成及比例18
10深水油气田开发面临的挑战19
第2部分 水下生产设施
11常用的水下生产设施21
12海管终端设施、海管终端管汇、在线三通21
13水下管汇的功能和组成27
14水下管汇管道设计的常用规范31
15水下设施的基础形式32
16海底管道的“屈曲”“压溃”“扩展屈曲”的概念及区别35
17水下隔离阀系统37
18水下阀门与陆上阀门的主要区别39
19水下设施的安装方式41
20水下管汇在海底运行期间需要进行的操作46
第3部分 流 动 保 障
21深水油气流动保障的定义及其分析的主要目的48
22深水油气流动保障的主要挑战48
23深水油气流动保障的主要工作49
24深水油气流动保障的主要设计流程49
25深水油气流动保障需考虑的主要因素51
26深水油气流动保障分析的主要工具软件51
27深水油气流动保障与水下生产系统之间的联系55
28水合物的形成机理和条件57
29预防水合物堵塞主要采用的方法58
30水下注入化学药剂的种类和作用60
31热力学抑制剂的作用机理60
32水合物抑制剂甲醇和乙二醇的对比61
33动力学抑制剂的作用机理61
34防聚剂的作用机理62
35气田开发中的焦耳-汤姆孙效应62
36管道中的结蜡63
37结垢的主要原因及影响因素65
38结垢的主要机理66
39油气田结垢的主要类型和影响因素67
40防垢的主要方法68
41出砂及其危害69
42出砂的主要影响因素70
43水下生产系统中防砂及除砂的方法71
44水下砂检测器的主要类型73
45水下生产系统的清管方式及需要考虑的主要因素74
46防腐剂的作用机理77
47段塞的定义78
48水下生产系统中形成的气液段塞的主要类型78
49立管段塞的形成过程79
50水下人工举升的方式80
第4部分 水下工艺设备
51水下增压设备82
52电驱水下增压泵的应用类型和组成84
53水下湿气压缩机的适用范围86
54水下段塞流捕集器的定义及主要特点87
55水下分离器的定义及其优势90
56水下分离器的主要类型及工作原理90
第5部分 水下连接设备
57海底管道的种类及与水下设备的连接方式93
58与海底管道连接相关的专用连接设备96
59水下跨接管的定义和类型96
60跨接管的连接方式及其优缺点98
61刚性跨接管与柔性跨接管的区别99
62跨接管设计阶段必需的计算分析100
63跨接管设计阶段需要考虑的影响因素100
64跨接管的海上安装程序101
65用于连接水下设备的遥控式水下机器人工具的分类101
66水下连接器的定义及类型103
67当前水下生产系统应用*广泛的专用连接器105
68卡爪式连接器与卡箍式连接器的对比107
69水下连接器海上安装的精度107
70影响水下连接作业时间的主要因素107
第6部分 水下井口和采油树
71采油树的分类109
72不同类型采油树的优缺点113
73水下立式采油树和水下卧式采油树各自的特点及适用范围114
74油管悬挂器及其下入工具的功能和构造115
75采油树的连接设备116
76采油树的主要阀门117
77采油树保护帽的主要功能和构造118
78采油树的液压/电气控制接口119
79采油树下入工具的设计要求119
80采油树测试程序119
81采油树安装方法及过程120
82水下井口的定义及设计目的121
83水下井口系统组件123
84水下井口系统的操作要求126
85套管悬挂器的结构、功能及特征126
86井口导向盘及**导向基座的基本要求127
87典型的水下井口安装程序127
88井口和采油树性能验证试验的要求128
89井口和采油树的性能要求130
90井口和采油树的工作条件131
91井口和采油树的材料要求134
第7部分 水下控制系统和安装/修井控制系统
92水下控制系统的定义135
93水下控制系统典型的控制部件和监视参数136
94水下控制系统的类型137
95直接液压控制系统137
96先导液压控制系统139
97顺序液压控制系统140
98直接电液控制系统142
99复合电液控制系统143
100全电控制系统145
101水下自治控制系统147
102集成浮漂控制系统148
103影响水下控制系统选择的因素149
104水下控制系统设计与分析151
105主控站153
106主控站的控制对象154
107水下控制系统的通信方式154
108电力单元156
109液压动力单元157
110水下控制系统蓄能器的主要作用158
111上部、水下脐带缆终端总成和水下分配单元159
112水下控制模块160
113水下控制模块安装基座163
114水下控制模块内外压差的平衡方法163
115水下控制模块的对接、锁紧及解脱功能164
116水下控制模块引导对接的技术难点165
117水下控制模块的锁紧方式分类165
118水下控制模块下放工具167
119多模式下放工具的工作原理167
120水下控制模块与水下设备的对接安装方法168
121水下控制模块下放工具的选择169
122多接头快速连接器的定义169
123多接头快速连接器的组成170
124水下电飞头和液飞头172
125安装/修井控制系统简介173
126安装/修井控制系统的功能174
127安装/修井控制系统的组成174
128完井/修井立管系统的组成及其他功能要求177
129安装/修井控制系统的供应商178
130安装/修井控制系统国内应用情况179
131安装/修井控制系统的工作过程179
第8部分 水下脐带缆
132水下脐带缆的定义和功能181
133脐带缆的类型182
134脐带缆的主要附属部件185
135主要的脐带缆供应商187
136应用水下生产系统中的水下输配电模式187
137水下生产系统中的长距离输电方式189
第9部分 水下安装作业工机具
138水下安装作业工机具简介190
139遥控式水下机器人的定义及分类191
140遥控式水下机器人系统的组成192
141遥控式水下机器人固定方式的要求193
142遥控式水下机器人的接口形式194
143遥控式水下机器人操作面板的要求196
144典型的遥控式水下机器人的干预任务197
145水下安装作业对安装船舶的资源要求201
146遥控式水下机器人操纵连接系统201
147下放和回收系统201
148工具释放装置202
149遥控式水下机器人接口布置的具体形式202
150遥控式水下机器人进入通道的基本要求203
151水下检查、安装、维护和维修的作业内容及作业工具204
参考文献206
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第1部分 水下生产系统
1 水下生产系统的定义及组成
狭义的水下生产系统是指水下采油树及其下游、立管上游的水下生产设施构成的水下系统，主要包括水下井口系统、水下采油树、水下管汇、跨接管、水下连接系统、水下增压系统、水下分离系统等;广义的水下生产系统是指采用水下井口进行油气田开发时的水下生产设施及辅助系统、支持水下设施的水上部分构成的系统，主要包括水下井口系统、水下采油树、水下管汇、水下连接系统、水下增压系统、水下分离系统、回注系统、遥控式水下机器人(ROV)及其工具、脐带缆(umbilical)、水下控制系统、海管和立管系统、水下钻/修井系统。水下生产系统示意图如图1-1所示。
图1-1 水下生产系统示意图
2 "深水"等级的定义
一般来说，水深小于500m为浅水，水深大于500m为深水，水深在1500m以上为超深水(对此划分意见并不一致，有的国家把200m作为浅水、深水的界限)。ISO13628-1-2005规范中，水深在610m(2000ft)以下定义为浅水，在610~1830m(6000ft)定义为深水，超过1830m定义为超深水。
3 水下生产系统的开发模式
水下生产系统的开发模式应根据具体油气田水深、环境条件以及油藏规模等综合考虑，水下生产系统开发模式主要如下。
1)水下生产系统(SPS)结合浮式生产系统(FPS)和浮式生产储油装置(FPSO)的开发模式(SPS+FPS+FPSO)
FPS可以和FPSO结合完成钻井、生产、处理、存储、外输的任务，钻井设施和动力系统安装在FPS上，火炬、储油和处理系统放在FPSO上。我国南海的流花11-1就是采用这种开发模式，如图3-1所示。SPS十FPS+FPSO模式具有如下特点:
图3-1 SPS+FPS十FPSO开发模式
(1)采用湿式采油树。
(2)既可采用柔性立管，也可采用顺应式立管(SCR)。
(3)平台有效载荷大，可支持较多的水下井口回接。
(4)钻/修井既可通过钻井船来完成，也可通过平台钻/修机完成。
(5)FPSO进行原油处理和储存。
(6)穿梭油轮外运原油。
(7)建设周期适中。
2)水下生产系统(SPS)结合浮式生产储油装置(FPSO)的开发模式(SPS+FPSO)
该模式为水下采油树或井口采出的原油通过立管回接到FPSO，原油在FPSO上处理，经过处理后的原油储存在FPSO内，之后由穿梭油轮运走，如图3-2所示。
图3-2 SPS+FPSO开发模式
SPS+FPSO开发模式具有如下特点:
(1)井口为预钻井。
(2)采用湿式采油树。
(3)一般采用柔性立管。
(4)平台有效载荷大。
(5)钻/修井通过钻井船来完成。
(6)穿梭油轮外运原油。
(7)建设周期短。
3)水下生产系统(SPS)结合浮式生产系统(FPS)的开发模式(SPS+FPS)
该模式依托FPS，利用水下井口开采平台周边的油气藏，FPS除具备生产处理能力外，还可回接水下井口，因而这种开发模式适合于既有集中井进行干式开采，又有分散水下卫星井进行湿式回接的大型油气田的开发，水下井口采出的油气通过海底管道输送到FPS进行处理，然后利用管线并人管网后外输，如图3-3所示。
图3-3 SPS+FPS开发模式
4)水下生产系统(SPS)回接到陆地的开发模式(SPS十ONLAND)
该模式适用于水下井口距离陆地较近的油气田，与SPS+FPS相比，其依托于陆地设备。水下井口采出的油气通过海底管道直接输送到陆地进行处理、存储及外输，如图3-4所示。
图3-4 SPS+ONLAND开发模式
4 常用的水下生产系统总体布置方案
根据具体油气田地质油藏特点和开发策略，常用的水下生产系统总体布置方案如下。
1)单个卫星井回接到附近水下或水面处理设施
该模式的主要特点是将单个卫星井通过海底管道直接回接到附近的水下或水面处理设施。这种模式通常将生产管道和脐带缆的一端与所依托的平台连接，另一端与卫星井的井口相连，有时也将生产管线和脐带缆直接连接到采油树上，在较浅的海域应用十分经济。卫星井布置方案如图4-1所示。
单个卫星井回接到附近水下或水面处理设施的布局形式主要适用于井口高度分散、数量较少、井口产量相对不高的小型深水油气田的开发。在一个大型油气田的开发中，当少量卫星井距离丛式管汇或浮式结构物较远，且单独建造管汇中心不经济时，这时将单个卫星井回接作为一种特殊的情况处理。通常，通过1根或者2根流动管线，将单独的卫星井回接到已有的丛式管汇或者生产平台进行油气生产。此种布局形式可借助已有的设施条件进行单个卫星井生产，能够大大降低开发前期的投资成本，但因为不能形成清管回路，所以需要专门的接收球、发射球和支持船对单井清管，费用较高，且分支管线的铺设难度大，同时需考虑流动保障问题。