某海上油田FPS水下电缆解脱、存放研究

某南海油田海域水深约300米, 依托FPS采用25口水下水平采油树和电潜泵进行采油。FPS为电潜泵提供动力并通过液压缆控制采油树生产阀门。

为了经济开发原油田附近的一个边际油田和FPS本身维护的需要须对FPS解脱进船厂进行坞修。为满足工程进度和成本控制要求, 需对水下电缆、控制缆进行快速解脱, 但国内无此类经验可借鉴。因此, 需对FPS水下电缆、控制缆的解脱、回接方法进行研究。

水下电缆、控制缆的解脱涉及的设备、工具有:

(1) 25根外径82mm, 最小弯曲半径838mm的水下电缆。

(2) 4根外径124mm, 最小弯曲半径1625mm的液压控制缆。 (3) 1根外径109.5mm, 最小弯曲半径1270mm的服务立管。 (4) 在离海底约58米和采油树水平距离100米的位置上, 为液压控制缆和电缆提供支撑点, 保证每根液压控制缆和电缆的正确走向和相对位置而设的液压控制缆和电缆中水浮筒悬挂系统。

(5) 最大倒缆张力1360KG的倒缆滚筒支架和一些水下专用工具。

考虑到FPS的解脱时间紧、任务重, 常规的解脱、回接作业时间较长, 达不到项目进度的要求, 因此研究了将服务立管、所有液压控制缆和水下电缆直接存放海底的方案。

海底存放除和正常作业不同而存在风险外, 还需研究:

(1) 水下电缆绝缘问题:水下电缆如果存放在水中, 电缆头部的绝缘必须保证完好, 为此, 拟采用密封管将其密封。

(2) 水下电缆在下放过程中的打扭问题:水下电缆在下放过程中不可避免会打扭缠绕, 为此, 考虑使用高质量旋转钩头解决该问题。

一、用拖轮直接海底铺缆存放 (方法一)

海底直接铺缆存放是将水下电缆直接下放到海底并平铺在海床上。水下电缆回接的步骤应和下放时相反。粗略估算直接海底铺一根电缆约需24小时。

由于水下电缆间相距较近 (中水浮筒间距约3.7米) , ROV在操作时应小心防止其脐带缆与立管相互缠绕。操作过程中还应防止导向绳和相邻立管的相互接触。海底电缆铺设过程中, 应防止电缆之间的相互交叉, 更重要的是应记录铺缆顺序以便于回接时按顺序操作。

海底直接铺缆存放操作的步骤如下:

1. 制作准备好经过试验过的防水ESP水下电缆端帽 (25个或视具体情况定) ,

2. 断开电缆在平台上的连接, 安装防水端帽,

3. 用绞车将电缆端头从FPS传递给拖轮,

4. 拖轮按设计路径在ROV监视下将电缆平铺倒海底。此过程中, 为防止作业中造成电缆过弯的情况, 拖轮应配有张力计以防管缆突然折断。

二、海底盘绕存放 (方法二)

为使电缆存放在海底更加安全、有序、可靠和高效。研究直接将电缆盘存在井口与中水浮筒间的海底。

水下电缆海底直接存放步骤:

1. 浮块安装程序

在水下电缆直接存放在海底前, 需要将浮块安装在中水浮筒限弯器处以减少限弯器承重, 防止限弯器断裂。操作步骤如下:

(1) 用ROV将用于连接浮块的绳套连接至中水浮筒限弯器上部尾端,

(2) 装配好浮块、下放钟及索具,

(3) 用一个滑轮由月亮池下放导向绳至100米左右,

(4) 用平台绞车钢缆下放浮块及下放钟, 将绞车下放钢缆连接至导向绳,

(5) 继续下放导向绳, 用ROV将导向绳通过专用工具连接至中水浮筒,

(6) 继续下放浮块及下放钟至中水浮筒处, 用ROV将浮块下方的吊钩连到预先安装的绳套上,

(7) 上提下放钟, 确认浮子和绳套连接完好, 然后拆开浮子和下放钟之间的释放钩, 回收下放钟。

2. 电缆海底直接存放操作程序:

(1) 将下放钢缆倒缆到电缆工作滚筒上, 调试好电缆滚筒的刹车带,

(2) 准备好相应的下放索具, (3) 检查电缆水下部分,

(4) 将平台移到下放电缆所设计的位置上方,

(5) 将转向滑轮移到需要下放的电缆上方。操纵工作滚筒将下放钢缆及索具通过滑轮,

(6) 用悬臂吊安装电缆转移工具。将电缆转移工具与电缆上端头处的吊环相连。将下放索具连到电缆上端头的吊点上,

(7) 拆开电缆端头, 用电缆转移工具将电缆端头提离电缆支撑处,

(8) 操纵工作滚筒回提下放钢缆, 将载荷传递到下放钢缆和索具上。拆卸电缆移送工具。将电缆密封管安装在在电缆端头处并固定好,

(9) 下放电缆。当电缆上端头到海床时, 应注意避免出现过弯现象。用另外一台ROV观察中水浮筒处限弯器的状况,

(10) 下放完毕后, ROV检查中水浮筒处限弯器是否出现开裂现象, 检查电缆在海底的盘绕情况。如果情况良好, ROV解开释放钩, 回收索具, 电缆下放结束。

三、方案比对选择

通过对上述二个方案的详细研究、模拟试验和分析, 它们都能解决水下电缆和控制缆的解脱回接问题, 方案一约需费时90天, 方案二约费时60天。同样, 费用情况也和工时情况类似, 方案二最低。因此, 最终选用方案二对FPS的水下电缆、控制缆进行了快速解脱、回接。

摘要：FPS是海上深水油田开发的关键设施之一, 某海上油田的FPS经过连续16年的服役需进船厂坞修并升级改造, 继续为原油田和新开发的一个边际油田服务。为了快速解脱FPS, 需对其水下电缆、控制缆的解脱和存放方法进行研究, 找到经济、高效的方法。

关键词：FPS,水下电缆,控制缆,ROV