孟宪武，王宇臣，杨成鹏，张美荣，陈卓

(海洋石油工程股份有限公司，天津300451）

概述

水下飞线是水下生产设施的重要组成部分，其主要功能是传递通讯讯号、电力讯号、液压动力及工艺流体介质等，是保证水下生产系统正常运行的“神经纤维”。水下飞线主要包括电气飞线（Electrical Flying Lead）、液压飞线（Hydraulic Flying Lead）、乙二醇飞线（Mono Ethylene Glycol Flying Lead）等。电气飞线（EFL）传递通讯与电力讯号；液压飞线（HFL）传递液压动力与化学药剂等；乙二醇飞线（MFL）为管道系统提供乙二醇。

飞线布置在钻井中心布置中具有非常重要的意义，为飞线的水下安装提供重要依据。在设计前期，其布置直接影响到水下设备接口的相对位置。

本文对水下飞线的布置原则与飞线长度核算进行了详细的分析。

1 水下飞线简介

水下液压飞线与电气飞线是最为常见的水下线缆，一般油气田开发项目中至少包含这两种线缆。

1.1 液压飞线（HFL）

液压飞线包括MQC（Multi Quick Connector）和液压线缆。主要用于水下高压注醇，注化学药品，注水和注气，以及液压控制，是水下生产系统的核心产品之一。

其中MQC分为移动端和固定端，固定端通常安装在水下设备上（如管汇、UTA等），移动端与液压线缆通过多个单路液压接头相连。液压飞线的安装是指，通过ROV（水下机器人）将带有液压线缆的MQC移动端插入到设备上的MQC固定端。MQC的移动端与固定端，如图1所示：

图1 MQC移动端与固定端

液压线缆是将多根不锈钢tubing管整合在一起的多路流体管路。一般在外层会加上铠装，以保证其刚度。通常液压线缆中包含低压管路、高压管路、化学药剂管路、乙二醇管路和放空（vent）管路。液压管路的截面如图2所示：

图2 液压线缆截面图

1.2 电气飞线（EFL）

电气飞线包括电气接头和电缆。其主要作用是监测与控制水下采油树、水下管汇及水下生产处理系统。从针脚的密度上可以分为低密度接头（4芯～12芯）、中密度接头（12芯～56芯）和高密度接头（大于56芯）。可以通过ROV实现飞线的安装与维护。电气接头如图3所示：

图3 电气接头

2飞线布置设计技术要点

水下飞线的布置总体设计不仅涉及飞线本身路由的走向，还需要考虑设备的位置、朝向，以及设备接口的设计。为保证水下飞线布置的合理性，应重点关注以下要点：

• 满足线缆的最小弯曲半径的要求；

• 核实飞线接口相对位置，根据布置的优化需求调整设备接口的位置，避免飞线之间交叉跨越；

• 根据飞线安装和操作空间的要求，调整设备接口间的距离；

3 飞线长度的设计计算

在设计阶段应尽可能早地确定飞线长度，以便于飞线的采办。计算飞线长度时应考虑投影长度、设备接口距泥面高度等。

3.1 投影长度

投影长度是俯视长度，即钻井中心布置图中的测量长度。投影长度由路由布置情况决定，路由布置应依据飞线布置原则。

3.2 设备接口距泥面高度

飞线在设备接口位置到触泥点的长度，即悬链线的长度（如图4）。用设备接口距泥面高度H和接口位置到触泥点的水平长度L代替飞线悬链线长度。其中，接口位置到触泥点的水平长度L已经包含在投影长度中。

图4 飞线连接示意图

3.3 设备安装精度

考虑设备在安装过程中沿飞线接入方向可能出现的最远偏差。在计算飞线长度时，要包含飞线两端连接设备的安装精度（最远偏差）

3.4 海床不平整度

由于海床高低起伏，飞线在海床上的布置也不可能是平整的。由此引起飞线长度的增加，也要包含在飞线的总长中，通常将飞线投影长度的百分之五至百分之十考虑到总长中。如果目标区块较为平整，可以忽略其影响。

4 计算实例分析

以南海某气田项目水下设施的钻井中心布置图为例，按照飞线布置注意事项进行飞线路由布置，然后计算飞线长度，为飞线采办提供技术依据。

4.1 飞线路由布置

南海某气田项目，一共有8个井口，其中包含7个生产井和1个预留井。7个生产井中包含5个近井与2个远井。5个近井通过柔性软管和飞线直接连接在水下管汇上。2个近井的连接稍显复杂，控制系统先通过飞线将水下管汇与管汇侧UTA（脐带缆终端装置）相连接，管汇侧UTA再与井口侧UTA通过脐带缆相连，井口侧UTA再通过飞线与井口连接，井口的生产流体通过软管直接汇入到管汇。每口井的飞线包括1根液压飞线（蓝色）、1根MEG（洋红）飞线及2根电飞线（红色）。飞线布置如图5所示：

图5 钻井中心布置图

4.2 飞线计算实例

该气田项目所在区块较为平整，不考虑海床不平整度。飞线长度计算主要考虑投影长度（取决于路由布置）、设备接口距泥面高度和设备安装精度。主要设备有水下管汇、UTA及井口采油树。

管汇上各飞线接口距离泥面是4.308m，UTA上接口距离泥面是3.308m，井口采油树上各接口距离泥面有所不同，见下表：

表1 设备接口高度

各设备的安装精度见表2：

表2 设备接口高度

飞线计算结果如表3:

表3 飞线长度计算表

5井到管汇 EFL-009/010 89.73804 4.1744 4.308 3 2 103.22044预留井到管汇 EFL-011/012 79.88556 4.6834 4.308 3 2 93.87696 UTA B1到管汇 EFL-013/014 44.94248 4.308 3.308 2 3 57.55848 UTA C1到管汇 EFL-015/016 55.32588 4.308 3.308 2 3 67.94188 UTA-B2到1井 EFL-017/018 25.8892 4.6834 3.308 3 3 39.8806 UTA-C2到4井 EFL-019/020 25.00564 4.6464 3.308 3 3 38.96004 A1井到管汇 MFL-001 44.79736 3.8723 4.308 3 2 57.97766 A2井到管汇 MFL-002 145.66656 3.8723 4.308 3 2 158.84686 A3井到管汇 MFL-003 71.32108 3.8723 4.308 3 2 84.50138 3井到管汇 MFL-004 52.7548 3.7643 4.308 3 2 65.8271 5井到管汇 MFL-005 73.19192 3.5813 4.308 3 2 86.08122预留井到管汇 MFL-006 63.82948 4.0903 4.308 3 2 77.22778 UTA B1到管汇 MFL-007 45.09376 4.308 3.308 2 3 57.70976 UTA C1到管汇 MFL-008 50.49812 4.308 3.308 2 3 63.11412 UTA-B2到1井 MFL-009 50.2068 4.0903 3.308 3 3 63.6051 UTA-C2到4井 MFL-010 57.7696 4.0533 3.308 3 3 71.1309 A1井到管汇 HFL-001 41.55764 3.8088 4.308 3 2 54.67444 A2井到管汇 HFL-002 156.44612 3.8088 4.308 3 2 169.56292 A3井到管汇 HFL-003 78.552 3.8088 4.308 3 2 91.6688 3井到管汇 HFL-004 48.83244 3.7008 4.308 3 2 61.84124 5井到管汇 HFL-005 78.9318 3.5178 4.308 3 2 91.7576预留井到管汇 HFL-006 71.90452 4.0268 4.308 3 2 85.23932 UTA B1到管汇 HFL-007 42.74936 4.308 3.308 2 3 55.36536 UTA C1到管汇 HFL-008 50.023 4.308 3.308 2 3 62.639 UTA-B2到1井 HFL-009 45.03264 4.0268 3.308 3 3 58.36744 UTA-C2到4井 HFL-010 50.06632 3.9898 3.308 3 3 63.36412

飞线的计算总长并不能作为采办长度，需要将其圆整。如果多根同种类型的飞线圆整后的长度相近，可以取其中较大的长度作为采办长度。HFL-004、HFL-008和HFL-010的计算长度分别为61.84124m、62.639m和63.36412m，圆整后的长度为62m、63m和64m。这3条液压飞线的长度相近，可以将它们的采办长度定位其中较长的64m。飞线实际采办长度表格见下表：

表4 飞线采办长度表

5 结语

本文简要地说明了飞线的布置要点，并总结了计算方法，可以为类似项目提供参考依据。下面几点在某些工程项目中需要考虑：

（1）水下设备上不同种类（电、液或MEG）的接口高程可能不同。

（2）在布置飞线时，若发现跨越现象，应及时与设备厂商进行沟通，调整设备接口避免跨越发生。

（3）飞线采办时应考虑备用，应对突发事件，保证工期。