番禺34-1气田水下生产系统ESD0级关断测试研究

2018-12-03陈加鑫郝高正

机电工程技术 2018年11期

关键词：井口阀门按钮

陈加鑫，郝高正，韩磊，王钊

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

0 前言

水下生产系统(subsea production systems)作为深水油田开发中重要的组成部分，如何依据现有的深水项目经验，制定出合理的测试程序与测试方法，使其在生产运行过程中确保其安全可靠，成为进军深海的一个难题。

目前国内还没有水下生产系统设计、建造经验，同样也无相关设备及系统的调试经验，更没有专攻水下生产系统调试的技术团队。本文作者着重解决水下生产系统ESD0级关断测试方法与程序。

1 相关标准

（1）APISERIES 17 SUBSEA PRODUCTION SYSTEM；

（2）深水工程手册（中国海洋石油总公司）；

（3）番禺34-1项目技术规格书、调试大纲。

2 水下生产系统组成

水下生产系统主要由主控站、液压动力站、电力单元、脐带缆及脐带缆分配单元、水下采油树、水下管汇及跨接管和水下控制系统等各子系统组成，并且每个子系统都包含多种单元部件[1]。

3 测试方法与程序

3.1 ESD关断顺序&关断触发

应急关断和应级关断触发对于不同的项目而言，均会在“ESD”画面上显示：PanYu 35-1、PanYu 35-2。ESD关断和关断触发，在相关的ESD操作画面上均可以显示。相关的ESD顺序和关断触发顺序均可参照ESD因果图。因果流程图主要用于定义水下生产控制系统（SCS）的关断顺序，并可在主控站（MCS）系统内进行编程。

关断的触发条件可通过3种方式启动：来自ESD的硬线输入、来自集散控制系统（DCS）的“SOFT”信号以及来自MCS的设定点报警触发。如果由于ESD/DCS或者内部产生的报警使MCS触发关断，触发的关断信号会传递到MCS。一旦在关断顺序中最后一个阀门关闭后，MCS将发送一个“关断完成”信号至DCS[2]。

在进行关断测试前，可通过相应的“Config”按钮打开相关联的“Shutdown configuration”窗口，鼠标点击“Disable”和“Apply”按钮完成对关断信号的“禁止”操作，关断执行信号如图1所示。在ESD画面中，蓝色方块区域用于显示已被“Disable”关断的测试。

图1 ESD 0信号未触发状态

提示：在模拟任何级别的关断条件前，使用SCM模拟模式下的PETU完成对相关阀门状态的确认，确认阀门处于“Open”状态，并且阀门所对应的井口功能正常。

提示：不同的关断信号可以在ESD关断状态画面上以相应的方框区域显示。如果信号没有触发，方块区域是绿色；如果信号触发，方块区域变为红色。

关断信号将从平台ESD/DCS系统产生，以下测试用于证明通过硬线输入信号至MCS，引起上部ESD/DCS触发ESD关断，该关断将切断来自所有来自井口，进入生产设备的通道。此外，相关硬线输入信号的“Disable”特性也可在这些测试中得到验证[3]。

3.2 ESD0级关断

送至MCS的0级关断信号在不同的项目中，均可依据前面提到的因果图预先定义“Open”阀状态。紧急关断级别和关断触发均可以在相应的ESD画面上显示，如：PanYu 35-1和PanYu 35-2。

3.2.1 目的

下面的测试将证明“CEP ESD Level0”信号会以硬线输入的形式从DCS/ESD系统送至MCS，在系统工作正常的情况下，阻止来自所有井口的流体进入生产设备。此外，测试还将证明“Disable”对硬线输入的“CEP ESD Level 0”信号作出禁止的能力，以及在关断执行过程中不能实现对相关阀门的开启操作。

3.2.2 方法

相关的“CEP ESD Level0”关断信号可以在ESD操作画面上打开“Shutdown Configuration”窗口后，通过鼠标点击“Disable”和“Apply”按钮实现对关断信号的禁止操作，此操作过程中要求登录者的身份至少是“Engineer”以上级别。

相关的“CEP ESD Level0”关断信号可以在ESD操作画面上打开“Shutdown Configuration”后，通过鼠标点击“enable”和“Apply”按钮实现对关断信号的激活操作，此操作过程中要求登录者的身份至少是“Engineer”以上级别[4]。

提示：如果以下测试步骤中，功能状态未经确认，并与要求不相匹配时，可在测试过程中，预先通过手动设置完成。

在紧急关断画面中，可查看“CEP ESD Level0”是否处于“Disable”状态。

在MCS监控器上，打开相关的“Well Select”画面，选择一个井口进行如下操作：

（1）在不同的钻井平台，不同的水下控制模块上，参考先前对阀门的功能测试，完成对所有阀门的开启操作，确保阀门均处于开启位置。确认阀门的可操作性，先前对阀门的互锁限制功能测试除外。

（2）在相关ESD画面上，鼠标点击“Config”按钮，打开相应的“Shutdown Configuration”窗口，按以上的描述完成对“CEP ESD Level0”信号的“Disable”操作，通过DCS/ESD系统发送瞬时的关断信号至MCS。确认相关联关断响应没有执行，并且钻井平台内所有井口的阀门均没有发生状态的改变。

（3）在相关“ESD”画面上，鼠标点击“Config”按钮，打开相应的“Shutdown Configuration”窗口，按以上的描述完成对“CEP ESD Level 0”信号的“Enable”操作，通过DCS/ESD系统重新发送瞬时的关断信号至MCS。确认MCS屏幕上相关的报警指示点亮，具体如图2所示，验收的标准是所有井口的阀门状态均变为“CLOSE”，并且钻井平台内其他井口的阀门在ESD顺序执行过程中均没有发生状态的改变。

图2 ESD 0触发关断后状态

（4）在关断顺序执行过程中，要求阀门均处于“Open”状态，在关断命令执行后，弹出的“Valve Control”窗口内，包含一个名为“Status&Interlocks”的区域，一条“Interlock”信息将会自动弹出。显示命令不被执行，并无法对阀门进行操作。即便没有“Defeat Interlock”窗口弹出，同样无法对阀门进行操作，当以“Supervisor”或更高级别的用户登录时，阀门控制窗口将另外弹出一条“Notdefeatable interlock present”信息。

（5）在关断顺序执行后（在“Step Description”栏中显示“Finished”标志），确认在“Finished”左侧的方块区域变为洋红色，同时“CEP ESD Level0 Complete”信号将从MCS发送至DCS/ESD系统。确认可以在ESD控制画面内打开相关的“Shutdown Configuration”窗口，鼠标点击“Clear”和“Apply”按钮完成对关断报警的清除操作，此操作过程中需以“Engineer”或更高级别的用户登录。通过DCS/ESD系统完成对“CEP ESD Level0”输入信号的禁止操作后，确认可以打开先前被关闭的水下采油树上的阀门，并且MCS上的“CEP ESD Level0”关断信号也已经复位。