水下生产系统脐带缆关键技术研究课题简介
日期:2013-11-12
        水下生产系统是由水下采油井口、管汇、采油树、脐带缆、控制系统等整套水下生产设备及海底管道组成的海上油气生产系统。该系统受灾害天气影响小,可靠性强,建设和运营费用不随水深的增加而增加,在世界各地的深水油气田开发中得到了广泛的应用。水下生产系统脐带缆其中非常重要的组成部分,平均销售价格大约为3000美金每米,而一个油田的用量多在几十公里,目前我国在水下生产系统脐带缆的设计、生产、测试方面还处在研究阶段。由于我国南海的油气开采受台风等自然气候条件影响大,且大型油气资源大多位于深海、超深海区域,水下生产系统是我国南海大型油气田开采的首选方式。
        水下生产系统脐带缆 (Umbilical)由电缆单元(动力缆或信号缆)、光缆单元(单模或多模光缆)、液压和化学药剂管单元(钢管或软管)以及铠装、护套等组成。脐带缆的主要功能是为水下生产系统提供电能、为水下生产系统控制提供液压通道、为油气田开发所需化学药剂提供管线、传递上部模块的控制信号及水下生产系统传感器数据。
        水下生产系统脐带缆的设计、生产、检测等能力在国际上也只有极少数生产厂家和检测机构掌握,自2009年课题开展至今,上海电缆研究所做为子课题研究单位,在课题牵头单位中海油研究总院的组织下,针对脐带缆截面设计技术及脐带缆的测试技术开展了科研攻关,先后投入近200个人月,完成了试制样品和验收样品共计273组测试,达到了合同考核指标要求,圆满地完成了课题任务,得到了科技部领导和验收专家组高度评价,并决定开展二期滚动研究。
        我所子课题组对国内外脐带缆的结构、性能、试验和标准等方面进行了深入地调研和分析,设计了9种截面的脐带缆并且最终推荐中心钢管双铠型脐带缆作为样缆结构。针对目前国内在脐带缆设计、制造、测试方面尚属空白的现状,子课题组通过三年来的技术研究和攻关,提出了一套脐带缆截面设计流程及设计方法;独立开发了一套脐带缆截面设计软件;研制了脐带缆水密测试系统、拉伸测试系统、油膏吸氢测试系统;建立了一套脐带缆单元及整缆性能测试平台;形成了一套水下生产系统脐带缆测试方法指南;申请了5项专利,其中2项为发明专利;申请了1项软件著作权;发表杂志论文2篇;培养高级工程师2名,工程师2名,1人获得政府特殊津贴,初步建立起了一支水下生产系统脐带缆设计、测试研究队伍。
        更为重要的是,通过该课题的研究使我所进入了海洋工程装备用复合缆这一前进广阔的新型复合缆领域,以此为基础,课题组又承接了ROV拖体复合缆的863项目。通过该项目的研究,我所课题组初步开展了复合缆的电磁场、热场、力学等方面的有限元分析,并将进一步深入研究。为今后在线缆行业广泛应用有限元分析技术这一先进的数学工具打下了良好的基础。