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海洋油氣開發技術新進展(二)

海洋油氣開發技術新進展(二)

現代科學技術的發展使得人類開發海洋資源的步伐加快,海洋深水油氣的開發技術也越來越完善。近年來,不少海洋油氣開發新技術不斷涌現,本文即就其中的幾項技術做簡要介紹。

來自 | Offshore
編譯 | 張德凱

世界海洋石油蘊藏量約1×1011t,其中探明約3.8×1010t。當前全世界100多個國家進行了海上油氣勘探開發,其中約50個國家進行了深水油氣的勘探,已在19個盆地獲得33個億噸級油氣發現,其中約70%分布在墨西哥灣北部、巴西東南部和西非三大深水區近10個沉積盆地,也稱為世界深水油氣勘探開發的金三角,當前世界石油產量的34%來自海洋。

上期石油圈介紹了關于VR&AR、CENtrilift PASS ESP系統和智能泵速控制保護系統三項海洋油氣開發新技術,本期將繼續介紹海上平臺電源系統和監控產品。

UPS,海上平臺電力保障最后一道防線

相比于平臺工作人員的輪換,海上平臺電力系統卻沒有開/關的選擇。無論是出于安全,還是操作、生產效率考慮,電力必須做到全天候供應,開發商應做到完全消除頻率波動、雷擊瞬時高壓對平臺電力系統的潛在影響。

一般情況下,開發商選擇分布式控制系統和其他監測設備來保證平臺電力供應。海上平臺的導航信號燈對于附近船只、直升飛機和平臺本身的安全非常重要,必須日夜不停的運行,這也是海上平臺都采用定制化、耐用的UPS(不間斷電源)系統的原因。

每個UPS系統都含有一個或多個可重復充放電的蓄電池(鉛蓄電池、鎳鎘電池等),這些電池都要安裝在特定的工作間,電池狀況監測技術包括報警系統、直流&交流配電以及平臺工作臨界載荷的逆變器。除此之外,蓄電池組通常還有一套報警系統,當故障發生時會通知平臺所有工作人員。

由于平臺的特點、功能各不相同,油氣公司對平臺設計建造都有不同的標準。UPS可以根據用戶的需要進行定制化設計,滿足不同的應用要求,如設備占用空間、重量、載荷要求等,在UPS的設計中都會有所考慮。當然,最大的影響因素是平臺的地理位置,例如,固定支腿平臺多用于淺水區域,將平臺固定在海床上,而在深水作業中更常用的是半潛式或可移動的鉆井船。通常來講,UPS系統的工作間要非常耐用,設備及電纜、電線的防腐也是重中之重。UPS系統的外殼采用防火材料制成,對系統的保護更加可靠,UPS采用緊密型設計,重量輕、占地面積小,足以克服平臺空間有限問題。

海上平臺的工作年限都很長,UPS是否能夠在苛刻環境中長時間連續運轉也是衡量其性能的主要標準。海上環境復雜,要同時考慮外在因素,如腐蝕、灰塵、復雜氣體狀況、電氣故障及系統本身的蓄電池、充電器等方面問題,防止這些可預見或是不可預見的因素造成平臺電力供應故障。

為了確保平臺供電的連續性,UPS系統在常規和緊急供電狀態下都使用平行配電系統電力配電盤進行控制,性能更加穩定。

為了同時解決充電電壓升高、防腐、峰值電壓點測量的安全性問題,UPS系統的母線采用ABF標準的環氧樹脂涂層或鍍鎳涂層,終端聯接點使用特殊防腐措施,金屬原件表面使用防酸腐蝕涂層。在一些極端苛刻條件下的應用中,UPS使用高壓清潔冷氣吹掃,廢氣從設備間的頂端排出,防止高鹽度、高濕度空氣對電流回路造成腐蝕等傷害。在UPS設備間外,所有的電纜終端都密閉保護,包括與UPS系統連接的所有平臺設備。

高溫會嚴重影響UPS系統的使用壽命,電池組在高溫環境中受到的損耗最嚴重,其次一些內部元件(如直流濾波器)損壞幾率也大幅增加,如果不采用特殊的高溫原件,UPS的服務周期會大幅度縮短。

為了解決惡劣環境中設備的應用問題,幾乎所有的海上平臺設備都會有內置安全余量,以延長設備的使用壽命。在UPS系統設計中,所有的元件和設備都有預測更換程序,確保故障間隔時間(MTBF)足夠長,工作穩定性更高。

混合(也可稱為“環繞式”)靜態開關是UPS系統的一個關鍵部件,只有靜態開關的旁路極一側具有反并聯可控硅整流器(SCR)的電子功率開關。靜態開關的另一側為反相器,在靜態開關的臨界負載裝換時,反相器使用常開觸點的功率繼電器將其從旁路斷開。

當發生臨界負載故障時,UPS系統輸出端的短路電流測試只能通過旁路電阻控制。當故障電流過高時,電流觸電器的電器接觸開關馬上關閉。如果UPS的混合靜態開關接觸器無法正常打開,UPS的輸出端會與旁路電源保持連接狀態。UPS的反相器,尤其是PWM系列反相器,不能接收回路中反應時間超過30~50毫秒直流電流的反饋信號。

在海上平臺及高負載應用中,UPS系統在反相器和旁路極中均使用了反并聯SCR元件。雖然混合靜態開關的這種改進增加了系統成本,但這也徹底避免了電流接觸器的使用,提高了混合開關的穩定性。UPS系統的MTBF處于主電路中,位于反相器和臨界負載的中段,與混合開關的穩定性有直接的關系。

總體來看,采用先進設計的UPS系統在海上平臺的工作壽命可長達10~15年。

CPI推出壓縮狀態監控新產品

國際壓縮產品公司(CPI)近日推出了新型的ProfloUSB-IR適配器和Proflo輔助軟件,用于監控海上鉆井平臺和FPSO中極為關鍵的設備—往復式壓縮機潤滑系統。

ProfloPF1一般記錄壓縮潤滑系統工作30次的平均循環時間,再通過紅外技術將這些數據傳送至使用Windows系統的電腦、平板或其他USB設備。ProfloUSB-IR和Proflo可以從ProfloPF1中直接下載并轉移數據,輔助軟件Proflo將獲得的循環數據變化規律發送給操作和維保人員,使數據傳送和維保工作效率都得到大幅提高。

ProfloPF1監測壓縮潤滑系統的工作情況,根據壓縮系統的循環時間變化及時通知操作人員或是直接激活關停保護機制。通過掌握實時壓縮潤滑系統數據,操作人員就能及時發現、阻止各種問題的發生,如密封環&活塞環的膨脹、密封環保護失效、閥門過度摩擦等。

CPI產品經理RobertSpadt說:“Proflo產品線在解決欠潤滑、過度潤滑問題方面有著極佳的基礎,每個產品都是強有力的武器。實時操作數據是一切維保、防護工作的基礎,我們的實時監測系統現在配備了USB接收器和軟件控制界面,使實時數據的獲取更加簡單?!?/span>

該軟件可以在Windows2000\XP\7\8\10系統中運行,每個USB-IR適配器都能與多個PF1連用。系統組成包括USB-IR適配器、說明書、ProfloAssistSoftware的下載鏈接和6ft長的對接電纜。

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