李斌 张汝彬 苏锋 范玉杨 王立陈

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

引言

水下生产系统已在油气开发中应用广泛应用，其中水下控制系统主要用于水下采油树、水下管汇等设备的远程控制，调节水下油嘴，进行井下压力、温度和水下设施运行监测等。平台上部脐带缆和上部脐带缆终端总成（TUTA）之间、TUTA和液压动力单元（HPU）之间仪表管作为水下控制系统连接的关键环节，上部连接平台控制设备，下部连接脐带缆，将控制液压和化学药剂通过脐带缆运输到水下设备中，实现对水下设备液压阀门的控制和向水下井口输送化学药剂，因此上部仪表管的正确选型和安装能够保证控制系统的可靠性和稳定性。本文对上部仪表管的连接方案进行研究，重点从仪表管材质选择、压力等级选择、清洁度等级要求、仪表管接头选择、仪表管托架选择、路由规划、施工要求等方面进行研究，并结合南海某水下油田实际工程项目，制定仪表管连接方案。

1 仪表管及接头选择

仪表管及接头的选型通常从压力等级、管径、材质、清洁度等级等方面考虑。通常水下控制系统平台上部仪表管包括两路高压（HP）管线、两路低压（LP）管线、化学药剂管线（Chemical Injection）、回油管线（Return）和备用管线（Spare）。仪表管的压力等级根据控制系统设计压力确定，通常为3000psi～10000psi，清洁度等级也是根据控制系统要求确定，通常液压管线清洁度等级要求为SAE AS4059 6B-F (or NAS 1638 Class 6)，化学药剂管线清洁度等级要求为SAE AS4059 8B-F。

图1 水下控制系统上部仪表管连接图

仪表管的选型通常采用软管或硬管材料。软管仪表管弯曲半径小，路由布置灵活，安装简单方便，软管仪表管两端与设备连接的接头通常采用JIC形式接头，在安装施工时需要将接头拧紧到位，并将软管整体固定在托架上，否则在软管内部液体加减压时容易形成移位和旋转，接头变松导致泄漏。应用在水下控制系统上部的硬管仪表管材质通常选用316L不锈钢和超级双向钢两种，超级双向钢抗腐蚀能力强，承受压力等级高，但价格较贵。根据各在役平台使用的316L不锈钢仪表管调研情况，南海地区湿度显著大于渤海地区，盐雾凝结现象明显，南海和东海地区各处海洋设施（无论是国外设计建造的，还是国内设计建造的）均不同程度的发生过316L不锈钢仪表管腐蚀问题。因此建议南海地区选用超级双相钢材质仪表管，或使用316L不锈钢仪表管加外部防护保护，其他海域建议使用316L不锈钢仪表管。管线接头根据仪表管的材质和压力等级选择配套的形式，通常选用双卡套形式或Cone&Thread形式。

2 仪表管托架选择

仪表管托架通常有以下三种形式：

（1）梯级/孔型托架

软管和硬管仪表管均可使用梯级或孔型托架，仪表管单排布置在托架上，托架宽度可根据管线布置进行选择，常用托架宽度有300mm、400mm等。

图2 梯级/孔型托架

（2）导轨式托架

托架与仪表管和接头可由同一厂家供货，减少采办流程和界面，安装间距可调，安装灵活，仪表管可双排布置。

图3 导轨式托架

（3）定制托架

针对仪表管布置位置及要求进行托架定制，托架结构不受仪表管布置限制，可多排分层布置，布置灵活，但对安装要求较高，需要每根管的位置非常准确。

图4 定制托架

以上三种托架方案技术上均可性，但槽型托架和导轨式托架施工灵活和方便，推荐使用这两种托架方案。

针对某南海项目，根据业主要求，托架选用导轨式托架及配套管卡，导轨式托架通过螺栓固定在型钢支撑上，托架布置间距建议为1米。

3 仪表管路由规划

针对某南海项目的TUTA和脐带缆拖拉端间仪表管进行路由规划，先安装路径中托架及仪表管，最后连接两端接头部分。托架间距根据以往项目经验，建议托架支撑布置间距不大于1米。使用PDMS三维建模软件进行建模，路由布置方案如下图所示。

图5 仪表管路由

4 仪表管施工要求

对于新建项目，在两端设备放置完成后现场进行弯管和连接。对于改造项目，从施工安全性和方便性，建议停产施工，现场进行弯管和连接，可先对路由中间部分的仪表管及支撑、托架进行安装，预留两端接连位置，待中间部分安装完成后再进行停产连接两端接头，以缩短停产时间，关于各油田管线施工顺序，由于脐带缆拖拉端空间狭小，建议从里向外的顺序进行更换。

安装的仪表管线串洗清洁度要求与控制系统清洁度要求一致。安装前进行冲洗，为节约冲洗时间，可将多根管线通过直通接头相连同时清洗。对于仪表管压力测试，根据ISO 13628-6标准要求，打压至1.5倍设计压力进行压力测试，和打压至1.1倍设计压力进行泄漏测试，试验至少持续10分钟，观察有无泄漏。

5 质量控制

（1)供货商应保证提供的仪表管在规定的操作条件下具有稳定的性能和可靠性。仪表管的最小设计寿命为25年。

（2)供货商应按照最新ISO 9001标准或同等国际公认标准运行质量体系。

（3)供货商负责根据适用文件的执行要求进行所有质量保证和控制工作。

（4)供货商应具有有效的质量保证和质量控制（QA/QC）计划，明确规定质量体系负责人的权力和责任。执行质量职能的人员应具有充分和明确的权力，以执行质量要求，发起、识别、建议和提供质量问题的解决方案，并验证纠正措施的有效性。

（5)供货商应对整套设备及附件承担责任和全面保证。

（6)供货商应提交生产试验的认证报告。

（7)供货商应允许业主/承包商指定的检验人员和代表自由访问与工程有关的所有设施、所有试验和程序、检查材料以及检查所有工程项目是否已制造和测试，所有工作均按照适用文件执行。供货商应免费向检验人员提供所需的所有制造、检验和测试文件。

（8)供货商应提供并实施检验和测试计划（ITP），以确保产品符合项目和制造商的质量要求。

（9)施工时生产方需全程进行安全监督。施工方根据施工计划进行施工，管线连接后需使用专用工具进行检查，保证连接到位。施工后的调试工作需与中控密切配合，保证施工安全。

（10)管线安装后如发现泄漏，应进行泄压、接头紧固，必要时进行相关器件更换。

6 结论

本文对上部仪表管的连接方案进行研究，从仪表管材质选择、压力等级选择、清洁度等级要求、仪表管接头选择、仪表管托架选择、路由规划、施工要求等方面进行研究，并结合南海某水下油田实际工程项目，制定仪表管连接方案。本文研究方案已实际应用到该南海水下油田工程项目中，为今后项目水下控制系统上部仪表管方案设计提供参考，为仪表管现场施工安装提供技术支持。