水下生產系統標準體系分析

譚越1，連華，吳煒1，葉兵

(1.中海油研究總院有限責任公司，北京 100028；2.中國海洋石油集團有限公司，北京 100007)

海洋石油生產從淺水發展到深水，海洋工程技術的發展推動了標準的系列化進程，水下生產系統(subsea production system, SPS)在國外已形成較為完整的標準體系[1]，而國內由于受到深水油氣田開發進程的限制，尚未形成完善的水下生產系統標準體系。由于缺乏統一規劃，對國外標準缺乏認真細致的分析，在采標過程中存在著完全照搬，標準選題不當，盲目采標等問題。因此，開展水下生產系統標準體系梳理，對國外先進標準體系進行對比分析，提出構建我國水下生產系統標準體系的建議。

1 水下生產系統簡介

水下生產系統主要通過水下完井系統、部分或全部安裝在海底的水下生產設施、海底管道等將采出的油、氣、水多相或單相流體回接到海上依托設施或陸上終端進行處理[2]。對于深水區域，水下生產系統的費用基本上不隨水深變化而變化，可以避免建造昂貴的海上采油平臺，從而節省大量建設投資，并且水下生產系統受災害天氣影響較小，可靠性強，因此成為經濟高效地開發深水油氣田的重要技術手段，在世界各海域得到了廣泛的應用。

水下生產系統包括水下井口、采油樹、基盤和管匯、供電、控制、油氣水分離、水下增壓等生產設備。從早期簡單的水下完井井口到復雜的水下采油樹、管匯以及處理系統，從直接液壓、復合電液到全電氣水下控制系統，水下生產技術迅速發展，應用水深、回接距離的紀錄快速刷新，目前國外對于3 000 m水深以內的水下生產系統設計、建造、安裝技術已較成熟[3-5]。

從世界海洋石油開發的技術路線中可以看出，水下生產技術順應向中、深海發展的趨勢，是當代海洋工程的前沿技術之一。就我國的實際情況而言，水下生產系統的應用將日益廣泛[6]。

2 相關標準體系分析

2.1 美國標準體系

美國根據自愿性標準化以及標準應盡快反映技術進步和市場需求的原則，形成了政府逐步加強引導，市場自主制定的團體標準為主的模式。以行業協會性質的非營利性機構美國石油學會(API)為主體，輔以其他如美國材料與試驗協會(ASTM)、美國腐蝕工程師協會(NACE)、美國船級社(ABS)的標準，共同構成了一套最為完整，應用也最廣泛的水下生產系統標準體系。

2.1.1 美國石油學會系列標準

API是美國國家標準學會(ANSI)認可的標準制定機構，其標準編制遵循ANSI的協調和制定程序準則。API標準不僅企業采用，也被美國聯邦和州法律法規以及運輸部、國防部、職業安全與健康管理局、美國海關、環境保護署、美國地質勘查局等政府機構引用，且在世界范圍內被國際標準化組織采標，如API 17D與ISO 13628-4、API 17G與ISO 13628-7等為等同采用，而API 17F與ISO 13628-6則有區別[7]。

API水下生產系統標準由油田設備和材料標準化委員會(CSOEM-Committee on Standardization of Oilfield Equipment and Materials)下的水下生產設備分委會(SC17- Subcommittee on Subsea Production Equipment)負責制修訂，主要是規定了水下生產系統設備性能，也包括設計和工藝規范等方面，包括以下幾個部分[8]：①水下設備；②撓性管；③過出油管系統;④水下井口頭和采油樹設備;⑤水下臍帶纜;⑥水下生產控制系統;⑦完井/修井立管系統;⑧水下機器人/遙控操作工具。

系統各部分及相應的API標準示意于圖1。

API標準文件分為標準(standard)、規范(specification)、推薦做法(recommended practice)、技術報告(technical report)也稱為公報(bulletin)等不同的類型，分別適用于不同的情形，但都是其標準體系的組成部分[10-11]。

規范是為便于買方與制造商或服務供應商之間交流而編制的，其中可能包括交易中使用的數據表；標準是經協商一致并經公認機構批準的文件，通常包含規范和推薦做法的相關要素。

圖1 水下生產系統API標準體系示意[9]

推薦做法是API為在石油工業內傳播已驗證的工程、設計、制造、建造、安裝、試驗和操作良好做法而批準和出版的文件，水下生產系統標準體系以推薦做法為主，見表1所示。需要強調的是，盡管叫做“推薦做法”，仍可能包括強制性要求。

表1 水下生產系統API推薦做法[12-13]

技術報告是關于某一主題的技術信息，通常具有時效性，雖然也是API標準委員會批準和發布的，甚至有些技術報告會在ANSI注冊，但由于并未經過API標準制定的程序。因此,技術報告并不是標準。

2.1.2 美國腐蝕工程師協會系列標準

美國腐蝕工程師協會(NACE)現有300個技術協調委員會，主要工作包括調查，研究和介紹腐蝕技術的發展動態，設置共同的行業標準。NACE標準是技術委員會為腐蝕預防和控制領域設定的非強制性指南，其中“cathodic protection design considerations for deep water projects”是專門針對深水的。

2.1.3 美國船級社系列標準

美國船級社(ABS)關于水下生產系統的標準guide for classification and certification of subsea production systems, equipment and components主要為實驗和認證水下設備和組件。

2.2 挪威標準體系

挪威的水下生產系統標準體系主要由挪威石油標準化組織(NORSOK)和挪威船級社(DNV GL)標準組成，有著鮮明的政府、市場和專業技術機構相結合特點。NORSOK以國際公認的標準為基礎，增加了滿足挪威石油工業要求的條款，注重健康、安全、環保，與技術法規結合緊密。DNV GL擁有行業尖端的技術水平，作為挪威政府和和石油公司的顧問發揮了重要作用，是重要的建立和維護海洋工程技術標準的機構。

2.2.1 挪威石油標準化組織相關標準

NORSOK標準的制定得到了挪威石油工業協會(OLF)和挪威制造工業聯盟(TBL)的支持，其制定標準的目的是盡可能做到代替石油公司的規范并為政府法規提供參考[14]。NORSOK標準貫穿著安全、高效、成本節約的思想，盡管數量少，但清楚、精煉，提綱攜領，對未來國際石油工業技術法規標準有重要的參考價值[15]。針對水下生產系統的標準是U-Subsea部分，與其他標準體系逐步完善數量增加相反，NORSOK標準越來越少，在廢止3部標準后，現行的標準僅有2部。

2.2.2 挪威船級社標準

挪威船級社在與德國勞氏船級社(GL)合并后，更新的標準體系融合了來自DNV、GL和Noble Denton的技術積累，進一步奠定了國際領先地位，其水下生產系統相關的標準主要分為以下幾類：

1)服務規范(SE - Service Specifications)。

2)標準(ST - Standards)。

3)推薦做法(RP - Recommended Practices)。

DNV GL能源部門是油氣工業領域標準的制定者，基于表2的標準體系提供技術資質認定、基于風險的驗證及海上設施入級等一系列服務。

2.3 我國標準體系現狀

2.3.1 國家標準

基本上等同采用ISO 13628系列國際標準，極個別標準為自主制定，見表3。但部分標準由于采標的是當時版本，國家標準復審和修訂周期又較長，導致與最新的ISO13628系列標準更新滯后。

表2 挪威船級社水下生產系統相關標準[16]

2.3.2 行業標準

水下生產系統行業標準的建設剛剛起步，以等同采用國外標準為主，最新的標準發布時間為2016年度，均為石油工業標準化技術委員會海洋石油工程專標委(TC355/SC17)組織編制[17]，適用范圍與其他專標委界面有交叉，見表4。

行標體系存在的問題主要有兩點：一是部分采標標準未及時修訂，如API 17O和17N目前已經分別是2014年和2017年發布的第二版，DNV-RP-F301和DNV-OSS-306的最新版本則為2017年的DNV GL-RP-F301和DNV GL-SE-0478；二是以采標為主，且基本上全部為等同采用，未對標準進行深入的適用性研究。如，API的技術報告(TR)具有時效性，并不是嚴格意義的標準，不建議對此類報告進行采標。

表3 水下生產系統國家標準

表4 水下生產系統相關行業標準

2.3.3 船級社標準

中國船級社(CCS)作為政府授權機構，為海上設施提供技術規范和標準，并提供入級檢驗服務，同時還依據國際公約、規則以及授權船旗國或地區的有關法規提供法定檢驗、鑒證檢驗、公證檢驗、認證認可等服務。圍繞深海開發的需求，CCS在吸收我國水下生產系統應用、研制及檢驗的先進經驗基礎上，發布了《水下生產系統發證指南》。

3 建議

1)水下生產系統的ISO 13628系列國際標準已經形成體系，部分國家標準由于采標的是當時的版本，復審和修訂周期又較長，導致有些標準相對國際標準更新滯后，建議在將ISO 13628系列標準作為國家標準采標主體的基礎上，繼續完善，及時修訂。

2)建議行業標準以較為完備的API系列標準為主采標，以挪威船級社為輔，同時考慮挪威國家石油標準組織有特色標準。由于現階段采標方式基本上全部為等同采用，建議今后此類標準采標前進行深入的適用性研究，編制時增加相應對比分析部分，同時在采標立項的過程中，須充分考慮合規性風險。

3)行業標準均為石油工業標準化技術委員會(SAC/TC355)制定，建議今后新編制標準如與已發布的石油行業標準相關性較強，則仍在石油工業標準體系的范圍內，海洋石油工程專業標準化技術委員會，與石油儀器儀表、石油鉆井工程等專業標準化委員會存在界面交叉，標準的編制可采取聯合制定等形式完成。

4)能源行業海洋深水石油工程標準化技術委員會(NEA/TC28)于2014年由國家能源局批準成立，負責在海洋深水(300 m以上水深)的石油勘探、開發、工程和裝備等領域通用及基礎性標準，建議今后新的、自主制定的水下生產系統標準逐步由能源行業海洋深水石油工程標準化技術委員會組織制定。

5)現階段已有的水下生產系統標準均為政府或行業標準化組織主導，應加速建立由市場自主制定，協調配套，貫穿水下生產系統設計、建造、檢測、安裝、運營、退役等各個階段，適合我國南海深水油氣田開發水平，符合我國制造場地和施工船舶能力的標準體系。