番禺34-1氣田水下生產系統(tǒng)ESD0級關斷測試研究

陳加鑫，郝高正，韓 磊，王 釗

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

0 前言

水下生產系統(tǒng)(subsea production systems)作為深水油田開發(fā)中重要的組成部分，如何依據(jù)現(xiàn)有的深水項目經驗，制定出合理的測試程序與測試方法，使其在生產運行過程中確保其安全可靠，成為進軍深海的一個難題。

目前國內還沒有水下生產系統(tǒng)設計、建造經驗，同樣也無相關設備及系統(tǒng)的調試經驗，更沒有專攻水下生產系統(tǒng)調試的技術團隊。本文作者著重解決水下生產系統(tǒng)ESD0級關斷測試方法與程序。

1 相關標準

（1）APISERIES 17 SUBSEA PRODUCTION SYSTEM；

（2）深水工程手冊（中國海洋石油總公司）；

（3）番禺34-1項目技術規(guī)格書、調試大綱。

2 水下生產系統(tǒng)組成

水下生產系統(tǒng)主要由主控站、液壓動力站、電力單元、臍帶纜及臍帶纜分配單元、水下采油樹、水下管匯及跨接管和水下控制系統(tǒng)等各子系統(tǒng)組成，并且每個子系統(tǒng)都包含多種單元部件[1]。

3 測試方法與程序

3.1 ESD關斷順序&關斷觸發(fā)

應急關斷和應級關斷觸發(fā)對于不同的項目而言，均會在“ESD”畫面上顯示：PanYu 35-1、PanYu 35-2。ESD關斷和關斷觸發(fā)，在相關的ESD操作畫面上均可以顯示。相關的ESD順序和關斷觸發(fā)順序均可參照ESD因果圖。因果流程圖主要用于定義水下生產控制系統(tǒng)（SCS）的關斷順序，并可在主控站（MCS）系統(tǒng)內進行編程。

關斷的觸發(fā)條件可通過3種方式啟動：來自ESD的硬線輸入、來自集散控制系統(tǒng)（DCS）的“SOFT”信號以及來自MCS的設定點報警觸發(fā)。如果由于ESD/DCS或者內部產生的報警使MCS觸發(fā)關斷，觸發(fā)的關斷信號會傳遞到MCS。一旦在關斷順序中最后一個閥門關閉后，MCS將發(fā)送一個“關斷完成”信號至DCS[2]。

在進行關斷測試前，可通過相應的“Config”按鈕打開相關聯(lián)的“Shutdown configuration”窗口，鼠標點擊“Disable”和“Apply”按鈕完成對關斷信號的“禁止”操作，關斷執(zhí)行信號如圖1所示。在ESD畫面中，藍色方塊區(qū)域用于顯示已被“Disable”關斷的測試。

圖1 ESD 0信號未觸發(fā)狀態(tài)

提示：在模擬任何級別的關斷條件前，使用SCM模擬模式下的PETU完成對相關閥門狀態(tài)的確認，確認閥門處于“Open”狀態(tài)，并且閥門所對應的井口功能正常。

提示：不同的關斷信號可以在ESD關斷狀態(tài)畫面上以相應的方框區(qū)域顯示。如果信號沒有觸發(fā)，方塊區(qū)域是綠色；如果信號觸發(fā)，方塊區(qū)域變?yōu)榧t色。

關斷信號將從平臺ESD/DCS系統(tǒng)產生，以下測試用于證明通過硬線輸入信號至MCS，引起上部ESD/DCS觸發(fā)ESD關斷，該關斷將切斷來自所有來自井口，進入生產設備的通道。此外，相關硬線輸入信號的“Disable”特性也可在這些測試中得到驗證[3]。

3.2 ESD0級關斷

送至MCS的0級關斷信號在不同的項目中，均可依據(jù)前面提到的因果圖預先定義“Open”閥狀態(tài)。緊急關斷級別和關斷觸發(fā)均可以在相應的ESD畫面上顯示，如：PanYu 35-1和PanYu 35-2。

3.2.1 目的

下面的測試將證明“CEP ESD Level0”信號會以硬線輸入的形式從DCS/ESD系統(tǒng)送至MCS，在系統(tǒng)工作正常的情況下，阻止來自所有井口的流體進入生產設備。此外，測試還將證明“Disable”對硬線輸入的“CEP ESD Level 0”信號作出禁止的能力，以及在關斷執(zhí)行過程中不能實現(xiàn)對相關閥門的開啟操作。

3.2.2 方法

相關的“CEP ESD Level0”關斷信號可以在ESD操作畫面上打開“Shutdown Configuration”窗口后，通過鼠標點擊“Disable”和“Apply”按鈕實現(xiàn)對關斷信號的禁止操作，此操作過程中要求登錄者的身份至少是“Engineer”以上級別。

相關的“CEP ESD Level0”關斷信號可以在ESD操作畫面上打開“Shutdown Configuration”后，通過鼠標點擊“enable”和“Apply”按鈕實現(xiàn)對關斷信號的激活操作，此操作過程中要求登錄者的身份至少是“Engineer”以上級別[4]。

提示：如果以下測試步驟中，功能狀態(tài)未經確認，并與要求不相匹配時，可在測試過程中，預先通過手動設置完成。

在緊急關斷畫面中，可查看“CEP ESD Level0”是否處于“Disable”狀態(tài)。

在MCS監(jiān)控器上，打開相關的“Well Select”畫面，選擇一個井口進行如下操作：

（1）在不同的鉆井平臺，不同的水下控制模塊上，參考先前對閥門的功能測試，完成對所有閥門的開啟操作，確保閥門均處于開啟位置。確認閥門的可操作性，先前對閥門的互鎖限制功能測試除外。

（2）在相關ESD畫面上，鼠標點擊“Config”按鈕，打開相應的“Shutdown Configuration”窗口，按以上的描述完成對“CEP ESD Level0”信號的“Disable”操作，通過DCS/ESD系統(tǒng)發(fā)送瞬時的關斷信號至MCS。確認相關聯(lián)關斷響應沒有執(zhí)行，并且鉆井平臺內所有井口的閥門均沒有發(fā)生狀態(tài)的改變。

（3）在相關“ESD”畫面上，鼠標點擊“Config”按鈕，打開相應的“Shutdown Configuration”窗口，按以上的描述完成對“CEP ESD Level 0”信號的“Enable”操作，通過DCS/ESD系統(tǒng)重新發(fā)送瞬時的關斷信號至MCS。確認MCS屏幕上相關的報警指示點亮，具體如圖2所示，驗收的標準是所有井口的閥門狀態(tài)均變?yōu)椤癈LOSE”，并且鉆井平臺內其他井口的閥門在ESD順序執(zhí)行過程中均沒有發(fā)生狀態(tài)的改變。

圖2 ESD 0觸發(fā)關斷后狀態(tài)

（4）在關斷順序執(zhí)行過程中，要求閥門均處于“Open”狀態(tài)，在關斷命令執(zhí)行后，彈出的“Valve Control”窗口內，包含一個名為“Status&Interlocks”的區(qū)域，一條“Interlock”信息將會自動彈出。顯示命令不被執(zhí)行，并無法對閥門進行操作。即便沒有“Defeat Interlock”窗口彈出，同樣無法對閥門進行操作，當以“Supervisor”或更高級別的用戶登錄時，閥門控制窗口將另外彈出一條“Notdefeatable interlock present”信息。

（5）在關斷順序執(zhí)行后（在“Step Description”欄中顯示“Finished”標志），確認在“Finished”左側的方塊區(qū)域變?yōu)檠蠹t色，同時“CEP ESD Level0 Complete”信號將從MCS發(fā)送至DCS/ESD系統(tǒng)。確認可以在ESD控制畫面內打開相關的“Shutdown Configuration”窗口，鼠標點擊“Clear”和“Apply”按鈕完成對關斷報警的清除操作，此操作過程中需以“Engineer”或更高級別的用戶登錄。通過DCS/ESD系統(tǒng)完成對“CEP ESD Level0”輸入信號的禁止操作后，確認可以打開先前被關閉的水下采油樹上的閥門，并且MCS上的“CEP ESD Level0”關斷信號也已經復位。

圖3 ESD 0關斷完成狀態(tài)

4 HPU功能測試中注意事項

（1）在進行水下生產系統(tǒng)ESD0級關斷測試前，MCS主控站與DCS/ESD系統(tǒng)、HPU單元的通訊需全部測試完成；

（2）水下生產設備上的相關儀表反饋在MCS畫面上均顯示正常，井口上部的液壓閥門均已完成相應的測試，動作、反饋正常；

（3）因ESD0零級關斷為棄平臺關斷，平臺將在關斷操作后30 min內全部失電，在此過程中需盡快對水下關斷順序、響應結果進行快速確認；

（4）對于平臺其他級別的關斷測試如：ESD1、ESD2、ESD3均可參照ESD0級關斷進行相應測試。

5 結束語

主要介紹水下生產系統(tǒng)ESD0級關斷的測試程序與方法，ESD0級關斷測試的順利完成是平臺具備投產條件的重要里程碑點，既是對平臺功能的一次重要考量，也是對水下生產系統(tǒng)具備開井能力的一次驗證，同時也為日后自主完成水下生產系統(tǒng)調試工作提供寶貴的參考和經驗！