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海洋油气开发技术新进展(二)

海洋油气开发技术新进展(二)

现代科学技术的发展使得人类开发海洋资源的步伐加快,海洋深水油气的开发技术也越来越完善。近年来,不少海洋油气开发新技术不断涌现,本文即就其中的几项技术做简要介绍。

来自 | Offshore
编译 | 张德凯

世界海洋石油蕴藏量约1×1011t,其中探明约3.8×1010t。当前全世界100多个国家进行了海上油气勘探开发,其中约50个国家进行了深水油气的勘探,已在19个盆地获得33个亿吨级油气发现,其中约70%分布在墨西哥湾北部、巴西东南部和西非三大深水区近10个沉积盆地,也称为世界深水油气勘探开发的金三角,当前世界石油产量的34%来自海洋。

上期石油圈介绍了关于VR&AR、CENtrilift PASS ESP系统和智能泵速控制保护系统三项海洋油气开发新技术,本期将继续介绍海上平台电源系统和监控产品。

UPS,海上平台电力保障最后一道防线

相比于平台工作人员的轮换,海上平台电力系统却没有开/关的选择。无论是出于安全,还是操作、生产效率考虑,电力必须做到全天候供应,开发商应做到完全消除频率波动、雷击瞬时高压对平台电力系统的潜在影响。

一般情况下,开发商选择分布式控制系统和其他监测设备来保证平台电力供应。海上平台的导航信号灯对于附近船只、直升飞机和平台本身的安全非常重要,必须日夜不停的运行,这也是海上平台都采用定制化、耐用的UPS(不间断电源)系统的原因。

每个UPS系统都含有一个或多个可重复充放电的蓄电池(铅蓄电池、镍镉电池等),这些电池都要安装在特定的工作间,电池状况监测技术包括报警系统、直流&交流配电以及平台工作临界载荷的逆变器。除此之外,蓄电池组通常还有一套报警系统,当故障发生时会通知平台所有工作人员。

由于平台的特点、功能各不相同,油气公司对平台设计建造都有不同的标准。UPS可以根据用户的需要进行定制化设计,满足不同的应用要求,如设备占用空间、重量、载荷要求等,在UPS的设计中都会有所考虑。当然,最大的影响因素是平台的地理位置,例如,固定支腿平台多用于浅水区域,将平台固定在海床上,而在深水作业中更常用的是半潜式或可移动的钻井船。通常来讲,UPS系统的工作间要非常耐用,设备及电缆、电线的防腐也是重中之重。UPS系统的外壳采用防火材料制成,对系统的保护更加可靠,UPS采用紧密型设计,重量轻、占地面积小,足以克服平台空间有限问题。

海上平台的工作年限都很长,UPS是否能够在苛刻环境中长时间连续运转也是衡量其性能的主要标准。海上环境复杂,要同时考虑外在因素,如腐蚀、灰尘、复杂气体状况、电气故障及系统本身的蓄电池、充电器等方面问题,防止这些可预见或是不可预见的因素造成平台电力供应故障。

为了确保平台供电的连续性,UPS系统在常规和紧急供电状态下都使用平行配电系统电力配电盘进行控制,性能更加稳定。

为了同时解决充电电压升高、防腐、峰值电压点测量的安全性问题,UPS系统的母线采用ABF标准的环氧树脂涂层或镀镍涂层,终端联接点使用特殊防腐措施,金属原件表面使用防酸腐蚀涂层。在一些极端苛刻条件下的应用中,UPS使用高压清洁冷气吹扫,废气从设备间的顶端排出,防止高盐度、高湿度空气对电流回路造成腐蚀等伤害。在UPS设备间外,所有的电缆终端都密闭保护,包括与UPS系统连接的所有平台设备。

高温会严重影响UPS系统的使用寿命,电池组在高温环境中受到的损耗最严重,其次一些内部元件(如直流滤波器)损坏几率也大幅增加,如果不采用特殊的高温原件,UPS的服务周期会大幅度缩短。

为了解决恶劣环境中设备的应用问题,几乎所有的海上平台设备都会有内置安全余量,以延长设备的使用寿命。在UPS系统设计中,所有的元件和设备都有预测更换程序,确保故障间隔时间(MTBF)足够长,工作稳定性更高。

混合(也可称为“环绕式”)静态开关是UPS系统的一个关键部件,只有静态开关的旁路极一侧具有反并联可控硅整流器(SCR)的电子功率开关。静态开关的另一侧为反相器,在静态开关的临界负载装换时,反相器使用常开触点的功率继电器将其从旁路断开。

当发生临界负载故障时,UPS系统输出端的短路电流测试只能通过旁路电阻控制。当故障电流过高时,电流触电器的电器接触开关马上关闭。如果UPS的混合静态开关接触器无法正常打开,UPS的输出端会与旁路电源保持连接状态。UPS的反相器,尤其是PWM系列反相器,不能接收回路中反应时间超过30~50毫秒直流电流的反馈信号。

在海上平台及高负载应用中,UPS系统在反相器和旁路极中均使用了反并联SCR元件。虽然混合静态开关的这种改进增加了系统成本,但这也彻底避免了电流接触器的使用,提高了混合开关的稳定性。UPS系统的MTBF处于主电路中,位于反相器和临界负载的中段,与混合开关的稳定性有直接的关系。

总体来看,采用先进设计的UPS系统在海上平台的工作寿命可长达10~15年。

CPI推出压缩状态监控新产品

国际压缩产品公司(CPI)近日推出了新型的ProfloUSB-IR适配器和Proflo辅助软件,用于监控海上钻井平台和FPSO中极为关键的设备—往复式压缩机润滑系统。

ProfloPF1一般记录压缩润滑系统工作30次的平均循环时间,再通过红外技术将这些数据传送至使用Windows系统的电脑、平板或其他USB设备。ProfloUSB-IR和Proflo可以从ProfloPF1中直接下载并转移数据,辅助软件Proflo将获得的循环数据变化规律发送给操作和维保人员,使数据传送和维保工作效率都得到大幅提高。

ProfloPF1监测压缩润滑系统的工作情况,根据压缩系统的循环时间变化及时通知操作人员或是直接激活关停保护机制。通过掌握实时压缩润滑系统数据,操作人员就能及时发现、阻止各种问题的发生,如密封环&活塞环的膨胀、密封环保护失效、阀门过度摩擦等。

CPI产品经理RobertSpadt说:“Proflo产品线在解决欠润滑、过度润滑问题方面有着极佳的基础,每个产品都是强有力的武器。实时操作数据是一切维保、防护工作的基础,我们的实时监测系统现在配备了USB接收器和软件控制界面,使实时数据的获取更加简单。”

该软件可以在Windows2000\XP\7\8\10系统中运行,每个USB-IR适配器都能与多个PF1连用。系统组成包括USB-IR适配器、说明书、ProfloAssistSoftware的下载链接和6ft长的对接电缆。

英文原文请点击 (展开/收缩)

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