水下飛線布置設計技術研究及分析

孟憲武，王宇臣，楊成鵬，張美榮，陳卓

(海洋石油工程股份有限公司，天津300451）

概述

水下飛線是水下生產(chǎn)設施的重要組成部分，其主要功能是傳遞通訊訊號、電力訊號、液壓動力及工藝流體介質等，是保證水下生產(chǎn)系統(tǒng)正常運行的“神經(jīng)纖維”。水下飛線主要包括電氣飛線（Electrical Flying Lead）、液壓飛線（Hydraulic Flying Lead）、乙二醇飛線（Mono Ethylene Glycol Flying Lead）等。電氣飛線（EFL）傳遞通訊與電力訊號；液壓飛線（HFL）傳遞液壓動力與化學藥劑等；乙二醇飛線（MFL）為管道系統(tǒng)提供乙二醇。

飛線布置在鉆井中心布置中具有非常重要的意義，為飛線的水下安裝提供重要依據(jù)。在設計前期，其布置直接影響到水下設備接口的相對位置。

本文對水下飛線的布置原則與飛線長度核算進行了詳細的分析。

1 水下飛線簡介

水下液壓飛線與電氣飛線是最為常見的水下線纜，一般油氣田開發(fā)項目中至少包含這兩種線纜。

1.1 液壓飛線（HFL）

液壓飛線包括MQC（Multi Quick Connector）和液壓線纜。主要用于水下高壓注醇，注化學藥品，注水和注氣，以及液壓控制，是水下生產(chǎn)系統(tǒng)的核心產(chǎn)品之一。

其中MQC分為移動端和固定端，固定端通常安裝在水下設備上（如管匯、UTA等），移動端與液壓線纜通過多個單路液壓接頭相連。液壓飛線的安裝是指，通過ROV（水下機器人）將帶有液壓線纜的MQC移動端插入到設備上的MQC固定端。MQC的移動端與固定端，如圖1所示：

圖1 MQC移動端與固定端

液壓線纜是將多根不銹鋼tubing管整合在一起的多路流體管路。一般在外層會加上鎧裝，以保證其剛度。通常液壓線纜中包含低壓管路、高壓管路、化學藥劑管路、乙二醇管路和放空（vent）管路。液壓管路的截面如圖2所示：

圖2 液壓線纜截面圖

1.2 電氣飛線（EFL）

電氣飛線包括電氣接頭和電纜。其主要作用是監(jiān)測與控制水下采油樹、水下管匯及水下生產(chǎn)處理系統(tǒng)。從針腳的密度上可以分為低密度接頭（4芯～12芯）、中密度接頭（12芯～56芯）和高密度接頭（大于56芯）?？梢酝ㄟ^ROV實現(xiàn)飛線的安裝與維護。電氣接頭如圖3所示：

圖3 電氣接頭

2飛線布置設計技術要點

水下飛線的布置總體設計不僅涉及飛線本身路由的走向，還需要考慮設備的位置、朝向，以及設備接口的設計。為保證水下飛線布置的合理性，應重點關注以下要點：

? 滿足線纜的最小彎曲半徑的要求；

? 核實飛線接口相對位置，根據(jù)布置的優(yōu)化需求調(diào)整設備接口的位置，避免飛線之間交叉跨越；

? 根據(jù)飛線安裝和操作空間的要求，調(diào)整設備接口間的距離；

3 飛線長度的設計計算

在設計階段應盡可能早地確定飛線長度，以便于飛線的采辦。計算飛線長度時應考慮投影長度、設備接口距泥面高度等。

3.1 投影長度

投影長度是俯視長度，即鉆井中心布置圖中的測量長度。投影長度由路由布置情況決定，路由布置應依據(jù)飛線布置原則。

3.2 設備接口距泥面高度

飛線在設備接口位置到觸泥點的長度，即懸鏈線的長度（如圖4）。用設備接口距泥面高度H和接口位置到觸泥點的水平長度L代替飛線懸鏈線長度。其中，接口位置到觸泥點的水平長度L已經(jīng)包含在投影長度中。

圖4 飛線連接示意圖

3.3 設備安裝精度

考慮設備在安裝過程中沿飛線接入方向可能出現(xiàn)的最遠偏差。在計算飛線長度時，要包含飛線兩端連接設備的安裝精度（最遠偏差）

3.4 海床不平整度

由于海床高低起伏，飛線在海床上的布置也不可能是平整的。由此引起飛線長度的增加，也要包含在飛線的總長中，通常將飛線投影長度的百分之五至百分之十考慮到總長中。如果目標區(qū)塊較為平整，可以忽略其影響。

4 計算實例分析

以南海某氣田項目水下設施的鉆井中心布置圖為例，按照飛線布置注意事項進行飛線路由布置，然后計算飛線長度，為飛線采辦提供技術依據(jù)。

4.1 飛線路由布置

南海某氣田項目，一共有8個井口，其中包含7個生產(chǎn)井和1個預留井。7個生產(chǎn)井中包含5個近井與2個遠井。5個近井通過柔性軟管和飛線直接連接在水下管匯上。2個近井的連接稍顯復雜，控制系統(tǒng)先通過飛線將水下管匯與管匯側UTA（臍帶纜終端裝置）相連接，管匯側UTA再與井口側UTA通過臍帶纜相連，井口側UTA再通過飛線與井口連接，井口的生產(chǎn)流體通過軟管直接匯入到管匯。每口井的飛線包括1根液壓飛線（藍色）、1根MEG（洋紅）飛線及2根電飛線（紅色）。飛線布置如圖5所示：

圖5 鉆井中心布置圖

4.2 飛線計算實例

該氣田項目所在區(qū)塊較為平整，不考慮海床不平整度。飛線長度計算主要考慮投影長度（取決于路由布置）、設備接口距泥面高度和設備安裝精度。主要設備有水下管匯、UTA及井口采油樹。

管匯上各飛線接口距離泥面是4.308m，UTA上接口距離泥面是3.308m，井口采油樹上各接口距離泥面有所不同，見下表：

表1 設備接口高度

各設備的安裝精度見表2：

表2 設備接口高度

飛線計算結果如表3:

表3 飛線長度計算表

5井到管匯 EFL-009/010 89.73804 4.1744 4.308 3 2 103.22044預留井到管匯 EFL-011/012 79.88556 4.6834 4.308 3 2 93.87696 UTA B1到管匯 EFL-013/014 44.94248 4.308 3.308 2 3 57.55848 UTA C1到管匯 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井到管匯 MFL-001 44.79736 3.8723 4.308 3 2 57.97766 A2井到管匯 MFL-002 145.66656 3.8723 4.308 3 2 158.84686 A3井到管匯 MFL-003 71.32108 3.8723 4.308 3 2 84.50138 3井到管匯 MFL-004 52.7548 3.7643 4.308 3 2 65.8271 5井到管匯 MFL-005 73.19192 3.5813 4.308 3 2 86.08122預留井到管匯 MFL-006 63.82948 4.0903 4.308 3 2 77.22778 UTA B1到管匯 MFL-007 45.09376 4.308 3.308 2 3 57.70976 UTA C1到管匯 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井到管匯 HFL-001 41.55764 3.8088 4.308 3 2 54.67444 A2井到管匯 HFL-002 156.44612 3.8088 4.308 3 2 169.56292 A3井到管匯 HFL-003 78.552 3.8088 4.308 3 2 91.6688 3井到管匯 HFL-004 48.83244 3.7008 4.308 3 2 61.84124 5井到管匯 HFL-005 78.9318 3.5178 4.308 3 2 91.7576預留井到管匯 HFL-006 71.90452 4.0268 4.308 3 2 85.23932 UTA B1到管匯 HFL-007 42.74936 4.308 3.308 2 3 55.36536 UTA C1到管匯 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

飛線的計算總長并不能作為采辦長度，需要將其圓整。如果多根同種類型的飛線圓整后的長度相近，可以取其中較大的長度作為采辦長度。HFL-004、HFL-008和HFL-010的計算長度分別為61.84124m、62.639m和63.36412m，圓整后的長度為62m、63m和64m。這3條液壓飛線的長度相近，可以將它們的采辦長度定位其中較長的64m。飛線實際采辦長度表格見下表：

表4 飛線采辦長度表

5 結語

本文簡要地說明了飛線的布置要點，并總結了計算方法，可以為類似項目提供參考依據(jù)。下面幾點在某些工程項目中需要考慮：

（1）水下設備上不同種類（電、液或MEG）的接口高程可能不同。

（2）在布置飛線時，若發(fā)現(xiàn)跨越現(xiàn)象，應及時與設備廠商進行溝通，調(diào)整設備接口避免跨越發(fā)生。

（3）飛線采辦時應考慮備用，應對突發(fā)事件，保證工期。