深水水下连接器国产化设计关键技术-中国石油大学（北京）.PDFVIP

石油科学通报 2017 年3 月 第2 卷第 1 期：123-132 深水水下连接器国产化设计关键技术 1 2 1* 1 2 3 张康 ，洪毅 ，段梦兰 ，罗晓兰 ，侯广信 ，徐晓磊 1 中国石油大学( 北京) 海洋工程研究院, 北京 102249 2 中海油研究总院, 北京 100027 3 南阳二机石油装备集团股份有限公司, 南阳473006 * 通信作者, mlduan@ 收稿日期: 2016-09-07 国家重点研发计划课题(2016YFC0303700) 和国家科技重大专项子课题(2016ZX05028-003-005) 资助 摘要 水下生产设施的国产化是我国深海油气勘探开发的重大战略之一。本文以水下生产系统中关键的连接设 备——水下连接器为研究对象，依据结构功能和使用特点提炼出水下连接器通用技术问题。结合“十二五”期 间对水下连接器的研制工作，从密封、锁紧、定位对中和液压控制四个方面探讨了水下连接器国产化所需解决 的设计关键技术，并重点阐述了密封关键技术与锁紧关键技术问题。归纳总结了亟待解决的问题，并给出了相 关解决方案的建议，对下一步水下连接器的“十三五”国产化自主研制具有重要的指导意义。 关键词 水下卡爪式连接器；国产化设计；密封技术；锁紧技术 0 引言 FMC 、Cameron、Oil States、GE VetcoGrey 以 及Aker Solutions 等水下设备供应商[3] ，而且核心技术只有企 随着各大石油公司对深水油气资源的勘探开采， 业内部人员掌握，鲜有公开发表物对深水水下连接器 作为深水油气田开发的主要模式之一的水下生产系统 关键技术进行阐述，只能从各公司官方网站[4-8] 了解产 得到广泛应用。水下生产系统包括水下井口、采油树、 品的部分特点。国内的水下连接器研发技术尚处于起 管汇、跨接管、水下控制系统、脐带缆和海底管线 步阶段，深水油气田所需的水下连接器仍然需要进口。 [1] 仅中国第一个深水气田LW3-1 项目所需的水下连接器 等 。而水下连接器位于跨接管的末端，是水下生产 系统的关键连接设施，其可以实现跨接管与管汇、采 数量就超过88 套，全部由Cameron 公司提供。国外连 油树、管道终端(PLET) 等设施的连接[2] 。因此，深水 接器不仅价格昂贵，而且索取巨额的服务费用，对核 水下连接器是深水油气资源开发的核心关键装备之一。 心技术进行封锁。从长远来看，迫切需要进行水下连 早期的浅水油气田开采中，水下设备的连接通常 接器的国产化研制，而这也符合深水油气开发的国家 采用螺栓法兰连接系统，依靠潜水员来完成。但是 战略以及水下装备国产化的趋势。 随着深水油气田的不断开发，螺栓法兰连接系统受到 本文以水下卡爪式连接器为研究对象，详细介绍 限制，因此深水无潜连接系统(Diverless Connection 了其结构特点及功能原理，提出了相关的通用技术问 System)顺势而生。无潜连接系统是依靠ROV 机器 题。以“十二五”期间对水下连接器研制工作为基础， 人(Remotely Operated Vehicle) 完成水下连接器的连 对国产化研制过程所形成的设计关键技术进行了阐述， 接。目前，国外已有多家公司掌握水下连接器的研 其中重点分析了密封关键技术和锁紧关键技术。对国 发技术，世界范围内的水下连接器产品基本上出自 产化亟待解决的关键技术问题进行了总结，并提出了 引用格式：张康, 洪毅, 段梦兰, 罗晓兰, 侯广信, 徐晓磊. 深水水下连接器国产化设计关键技术. 石油科学通报, 2017, 01: 123-132 ZHANG Kang, HONG Yi, DUAN Menglan, LUO Xiaolan, HOU Guangxin, XU Xiaolei. Key design technologies of developing China’s own subsea connectors. Petroleum Science Bulletin, 2017, 01: 123-132. doi: 10.3969/j.issn.2096-1693.2017.01.012 ©2016 中国石油