防喷器概率性判废分级评定方法研究.pdf

年 第 卷第期第页石 油 矿 场 机 械O I LF I E L DE Q U I PME N T ,():文章编号:()防喷器概率性判废分级评定方法研究吴奇兵,赵丽倩,陈泽光,李文涛,刘可扬,陈明新,蔡宝平,葛伟凤,(中海油安全技术服务有限公司,天津 ;中国石油大学 机电工程学院,山东 青岛 ;中海油能源发展股份有限公司 安全环保分公司,天津 )摘要:防喷器是防止井喷等重大事故的最后一道防线,其一旦失效,将会严重危害海洋平台人员和设备的安全,并且造成难以估量的损失.目前,国内外无统一的防喷器判废标准,且相关判废标准定性描述较多,适用性差.针对这些问题,提出了基于贝叶斯网络的防喷器概率性判废分级评定方法.首先,根据判废标准对评定对象进行标准判定.其次,考虑自身缺陷和外在因素对判废结果的影响,分别对其进行缺陷安全评定和风险性评定.最后,综合标准判定、缺陷评定和风险性评定结果得到防喷器当前状态下的判废等级.以某F Z 型闸板防喷器为例,得到了该闸板防喷器的判废等级和对应的维修建议,验证了所提出方法的可行性,为制定防喷器判废规则提供参考.关键词:防喷器;概率性判废;分级评定;贝叶斯网络中图分类号:T E 文献标识码:Ad o i:/j i s s n R e s e a r c ho nt h eP r o b a b i l i s t i cW a s t eG r a d i n ga n dE v a l u a t i o nM e t h o do fB l o w o u tP r e v e n t e rWU Q i b i n g,Z HAOL i q i a n,CHE NZ e g u a n g,L IW e n t a o,L I U K e y a n g,CHE N M i n g x i n,C A IB a o p i n g,G E W e i f e n g,(CNO O CS a f e t y&T e c h n o l o g yS e r v i c eC o,L t d,T i a n j i n ,C h i n a;C o l l e g e o fM e c h a n i c a la n dE l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g,C h i n aU n i v e r s i t yo fP e t r o l e u m,Q i n g d a o ,C h i n a;S a f e t y&E n v i r o n m e n t a lP r o t e c t i o nB r a n c h,CNO O CE n e r T e c h,T i a n j i n ,C h i n a)A b s t r a c t:Ab l o w o u tp r e v e n t e r i s t h e l a s t l i n eo fd e f e n s ea g a i n s tm a j o ra c c i d e n t ss u c ha so f f s h o r eb l o w o u t s O n c e t h eb l o w o u tp r e v e n t e r f a i l s,i tw i l l s e r i o u s l ye n d a n g e r t h es a f e t yo fp e r s o n n e l o nt h eo f f s h o r ep l a t f o r ma n dc a u s e i n e s t i m a b l el o s s e s A tp r e s e n t,t h e r e i sn ou n i f i e ds t a n d a r df o rb l o w o u tp r e v e n t e r r e j e c t i o n j u d g m e n ta th o m ea n da b r o a d,a n dt h er e l a t e ds t a n d a r d sh a v em a n yq u a l i t a t i v ed e s c r i p t i o n sa n dp o o ra p p l i c a b i l i t y I no r d e rt os o l v et h e s ep r o b l e m s,ap r o b a b i l i s t i ce v a l u a t i o nm e t h o db a s e do nt h eB a y e s i a nn e t w o r k w a sp r o p o s e d T h ee v a l u a t i o no b j e c tw a sj u d g e da c c o r d i n gt ot h en u l l i f i c a t i o ns t a n d a r d C o n s i d e r i n gt h e i n f l u e n c eo f t h e i ro w nd e f e c t sa n de x t e r n a l f a c t o r so nt h er e s u l t so f t h er e j e c t i o n,t h ed e f e c ts a f e t ya s s e s s m e n ta n dr i s ka s s e s s m e n tw e r ec a r r i e do u tr e s p e c t i v e l y T h er e s u l t so fs t a n d a r da s s e s s m e n t,d e f e c ta s s e s s m e n t,a n dr i s ka s s e s s m e n tw e r ec o m b i n e d t oo b t a i n t h e s t a t u so f t h eb l o w o u t p r e v e n t e r i n i t s c u r r e n t s t a t e T a k 收稿日期:基金项目:国家重点研发计划“深水生产系统泄漏检测及应急处置技术与装备”(Y F C )及“水下生产系统数字化自主型预测与生产优化研究及应用示范”(Y F E );海油发展科技重大专项“海上石油设施本质安全一体化技术研究”(期)子课题 “海上生产设备风险动态量化分析与控制技术研究”(H F K J D X AQ ).作者简介:吴奇兵(),男,高级工程师,主要研究方向为风险评估、安全产品研发,E m a i l:w u q b c n o o c c o m c n.i n gac e r t a i nF Z r a mb l o w o u tp r e v e n t e ra sa ne x a m p l e,t h es c r a pg r a d eo f t h er a mb l o w o u tp r e v e n t e r a n dc o r r e s p o n d i n gm a i n t e n a n c e s u g g e s t i o n sw e r eo b t a i n e d,w h i c hv e r i f i e d t h e f e a s i b i l i t yo f t h ep r o p o s e dm e t h o da n dp r o v i d e sa r e f e r e n c e f o r f o r m u l a t i n gt h e r e j e c t i o nr u l eo f t h eb l o w o u tp r e v e n t e r K e yw o r d s:b l o w o u tp r e v e n t e r;p r o b a b i l i s t i ci n v a l i d a t i o n;g r a d i n ga n de v a l u a t i o n;b a y e s i a nn e t w o r k防 喷 器 作 为 油 气 钻 采 作 业 的 安 全 关 键 设备 ,是防止井喷等重大事故的最后一道防线.随着防喷器使用年限的增加,一些关键部件会出现磨损、裂纹和腐蚀等缺陷.有的缺陷可以通过维修或再制造来恢复其性能,零件的总体性能会受到一定的影响.当缺陷无法修复或者修复后水下防喷器的性能不能满足使用需求时,就需要将其报废,以确保油气生产安全.因此,合理的判废是保证海上作业安全的重要手段之一 .目前关于防喷器的判废,国内外还没有统一的标准,也没有强制报废的做法,最早南海二号闸板防喷器从 年至今使用已接近 年.根据S Y/T 防喷器检查和维修 中规定的出厂时间满 年强制报废标准,据粗略统计,地面防喷器超过、水下防喷器超过 属于超年限服役,这给现场作业带来很大的安全隐患.现行的防喷器判废行业标准S Y/T 防喷器检验、修理和再制造 删除了出厂满 年时判废和两次补焊即判废等不合理的判废要求.但是,标准规定的情况多为定性描述,未充分结合现场检测数据、作业环境等不确定性因素,不利于相关人员现场判断.而且国内使用的防喷器多为进口装备,由于其性能及使用工况的特殊性,通常会根据相关检测维修标准或厂家推荐的方法来保证防喷器的安全.所以,目前国内的判废标准存在一定的局限性,需要综合考虑更多的因素才能对防喷器起到强制报废的作用.与防喷器判废相关的研究包括对环形或闸板防喷器壳体进行疲劳寿命评估、研究初始裂纹、腐蚀坑以及多次补焊对防喷器性能的影响以及对海上井控装备进行故障分级等.对环形或闸板防喷器壳体进行疲劳寿命评估,从防喷器使用年限和承压次数的角度为制定判废标准提供参考 ;通过研究初始裂纹、腐蚀坑以及多次补焊对防喷器性能的影响,得出不同影响因素对防喷器剩余寿命的影响规律,为优化防喷器设计、制定防喷器维修方案及判废标准的制定等提供新思路 ;综合外观检测、安全检查、硬度和功能测试以及无损检测结果等对海上装备进行故障分级,对设备进行分级管理,为防喷器判废提供理论和技术依据 .综合以上分析,防喷器的判废分级评定可以以相关判废标准为依据,并在全面科学的检测基础之上 开展防喷器的判废工作,最终做到在保证防喷器安全运行的情况下发挥防喷器的最大效益.防喷器概率性判废分级评定建模方法本文提出了基于贝叶斯网络的防喷器概率性判废分级评定方法,该方法从标准判定、缺陷评定和风险性评定三个方面进行了分析,建立了综合三个方面的贝叶斯网络 模型.根据节点间的相互关系,并结合检测数据和专家经验,实现了防喷器判废的定量评定,解决了单一判废标准难判定、适用性差的问题,为防喷器判废提供了新的思路,可用于判定所有的防喷器,不受型号、生产厂家等因素的限制.判定内容较全面,建立在全面检测的基础上,既满足防喷器的安全需要,又避免了资源浪费.具体的分级方法如图所示.主要包括个步骤:)标准判定.根据判废标准将判废指标分类,建立标准判定贝叶斯网络.决策者判定水下环形或闸板防喷器在当前状态下是否符合一个或多个判废指标.如果符合,则防喷器应直接报废;如果不符合或者不确定,则进行下一步判定.)确定水下环形或闸板防喷器判废概率.分别建立缺陷评定和风险性评定贝叶斯网络模型,根据缺陷检测结果得到缺陷的安全程度,根据专家经验得到风险可接受程度,整合标准判定结果、安全程度和风险可接受程度得到最终判废概率.)确定判废安全等级.划分判废概率等级,根据前两步得到的结果确定当前状态下的判废安全等级,并对结果进行分析评价.石 油 矿 场 机 械 年 月 图防喷器概率性判废分级评定方法 标准判定建模标准判定建模的依据是S Y/T 防喷器检验、修理和再制造.该标准规定了防喷器的判废条件,相比其他的判废标准,该标准删除了报废年限、承压次数等与井控发展不相符的条件,是目前最新的行业标准,对防喷器的判废具有一定的指导意义.判废条件分为通用要求和特殊要求.通用要求规定了壳体非密封面、承压件、主通径孔的判废条件;特殊要求分别规定了环形防喷器顶盖、壳体和连接零部件与闸板防喷器壳体和侧门的判废条件.所以本节将判废条件根据条件主体分为承压件、主通径孔、壳体剩余部分和其他部分四类,并将这四类作为中间节点,标准判定作为顶节点,标准中的每一个条件作为根节点来建立标准判定贝叶斯网络.以闸板防喷器为例建立的标准判定模型如图所示,各节点对应风险因素如表所示.图标准判定模型表标准判定因素节点描述节点描述B z标准判定C y承压件本体产生穿透性裂纹Z t主通径标准判定C y承压件材料硬度异常C y承压件标准判定K t壳体闸板腔密封面严重损伤且无法再制造K t壳体剩余标准判定K t壳体内埋藏式油路串、漏且无法再制造Q t其他标准判定K t壳体非密封部位发生刺漏且无法再制造Z t主通径密封垫环槽严重损坏且无法再制造Q t防喷器被大火烧过而导致变形Z t主通径任一半径方向上磨损量mmQ t壳体及侧门平面密封部位严重损伤且无法再制造C y承压件结构形状出现明显变形Q t壳体与侧门连接螺纹孔严重损坏且无法再制造C y承压件法兰连接的螺纹孔有两个或两个以上严重损伤,且无法再制造第 卷第期吴奇兵,等:防喷器概率性判废分级评定方法研究 所有节点都有两个状态,即“符合”、“不符合”.设置根节点的初始概率P(X i符合),节点间的条件概率符合O R g a t e关系,即P(T符合|X i符合).只要有一个根节点的状态为“符合”时,标准判定就为“符合”,当所有根节点的状态均为“不符合”时,标准判定才“不符合”.对环形防喷器进行建模时也是将承压件、主通径孔、壳体剩余部分作为中间节点,标准判定作为顶节点进行分类建模.先对防喷器进行标准判定,可以减少不必要的决策过程,但也只适用于防喷器判废状态明显的时候.缺陷评定建模判废标准表述的是防喷器达到判废时的状态.当防喷器在检测时发现缺陷,但当前状态没有达到判废状态,或者决策者无法准确判断当前状态是否达到判废状态时,标准判定失效.此时,应确定缺陷对防喷器的影响,判断缺陷是否处于安全状态.如果缺陷处于安全状态,则说明缺陷是安全的或可接受的,否则是不能保证安全或不可接受的.将缺陷根据防喷器的损坏形式分为表面缺陷、埋藏缺陷和体积缺陷.表面缺陷和埋藏缺陷分别指表面裂纹和埋藏裂纹,体积缺陷主要指凹坑、气孔和夹渣.为了全面表征各种缺陷对防喷器判废的影响,将三种缺陷作为父节点,缺陷评定作为子节点来建立缺陷评定贝叶斯网络模型,如图所示.图中Q x、B m、M c、T j节点分别代表防喷器缺陷评定、表面缺陷评定、埋藏缺陷评定、体积缺陷评定.所有节点都有两个状态,即“安全”、“不安全”.父节点为“安全”的初始先验概率设为,即假设初始阶段防喷缺陷安全程度为,节点间的相互关系为O R g a t e.当未检测出缺陷时,父节点的先验概率为.当检测出缺陷时,需要根据检测数据修改父节点的先验概率来判定当前状态下缺陷的安全程度.将缺陷安全程度作为父节点的先验概率输入到缺陷评定贝叶斯网络中,就可以得到缺陷综合评定结果.这里,提出基于改进的平面缺陷常规评定方法来处理表面缺陷和埋藏缺陷,同样提出基于改进的体积缺陷评定方法来处理体积缺陷.图缺陷评定模型平面缺陷常规评定方法和体积缺陷评定方法是G B/T 在 用 含 缺 陷 压 力 容 器 安 全 评定 中用于评定缺陷是否安全的方法,不能表征缺陷的安全程度.改进的平面缺陷常规评定方法和体积缺陷评定方法是在原有方法的基础上加上判定缺陷安全程度的方法,实现了缺陷的定量评定,如图所示.图改进的平面缺陷常规评定方法安全评定以上用来判定评定点是否落在安全区内,如果为“否”,则缺陷的安全程度S为,即父节点为安全的先验概率为,缺 陷不安全.如果为“是”,则需要评定缺陷的安全程度来确定表面缺陷和埋藏缺陷为安全的先验概率.判定评定点是否在安全区内是根据G B/T 在用含缺陷压力容器安全评定 标准确定的,而缺陷的安全程度S按下式计算:S|O P|OM|()式中:|O P|为评定点至原点的距离,mm;|OM|为过原点和评定点的直线与失效评定曲线F A C的交点M到原点的距离,mm.改进的体积缺陷评定方法是在原有的基础上增加了凹坑安全程度的评定,用应力中最大工作载荷Nm a x与已经计入安全裕度的含凹坑缺陷的容器最高容许工作压力pm a x的比值来表示:S Nm a xpm a x ()风险性评定建模除了防喷器自身缺陷影响外,许多外在因素也石 油 矿 场 机 械 年 月 会影响其判废结果.防喷器判废风险性越高,则风险的可接受程度越低,防喷器判废的可能性就越大,因此有必要对防喷器判废的风险进行评估,以此来提高防喷器判废评定的全面性和准确性.在对防喷器的判废状态评估时,由于涉及的风险因素较多,且相互之间的关系错综复杂,定量风险性评定可参考的历史数据和相关案例极少.基于此,结合相关文献并进行现场调研,提出从设计制造阶段、使用阶段、维修阶段、检验阶段个方面细化风险因素,建立防喷器判废风险评定贝叶斯网络模型,以闸板防喷器为例建立的风险评定模型如图所示.各节点对应风险因素如表所示,各个节点均有两种状态.在对水下环形防喷器进行判废风险评定时,只需要将维修阶段的维修对象换为环形防喷器的顶盖、壳体、活塞、防尘圈即可,其他节点可不做改变.表水下防喷器判废风险因素节点描述状态节点描述状态F x风险性评定可接受、不可接受H c壳体尺寸变形有、无Wx维修阶段失效是、否J c动态缺陷检测有、无J y检验阶段失效是、否J c静态缺陷检测有、无S z设计制造阶段失效是、否G c静水压试验合格、不合格S y使用阶段时效是、否G c控制腔试验合格、不合格Kw壳体维修缺陷有、无G c闸板锁紧试验合格、不合格C w侧门维修缺陷有、无G c关闭试验合格、不合格Z w闸板轴维修缺陷有、无G c通径试验合格、不合格Z c闸板总成维修缺陷有、无Q d强度校核文件有、无G c防喷器功能测试合格、不合格X c选材控制满足要求是、否J c防喷器检测检验合格、不合格Z l产品质量说明书有、无H c宏观检查合格、不合格N y耐压试验合格记录有、无G n现场试压测试合格、不合格J z监造合格记录有、无C z操作使用影响有、无G n开关故障是、否J k井控风险有、无G n泄漏是、否D p承压等级与频次合格、不合格C z安装误操作有、无F s介质腐蚀有、无C z试压误操作有、无Kw维修前缺陷类型表面裂纹可打磨、腐蚀磨损C z维护保养按要求、未按要求Kw同一位置维修次数次、次J k发生溢流并关井有、无Kw壳体维修次数次、次J k井喷并剪切有、无C w维修前缺陷类型表面裂纹可打磨、腐蚀磨损J k井涌并关井有、无C w同一位置维修次数次、次D p承压次数 、C w侧门维修次数次、次D p承压等级、Z w维修前缺陷类型表面裂纹可打磨、腐蚀磨损F s硫化氢含量含有、不含有Z w同一位置维修次数次、次F s介质温度 、Z w闸板轴维修次数次、次F s二氧化碳含量 、其他Z c维修前缺陷类型表面裂纹可打磨、腐蚀磨损F sP H值 、其他Z c同一位置维修次数次、次F s氯离子含量含有、不含有Z c闸板总成维修次数次、次F s含水量含有、不含有H c内外表面状态表面完好、表面损伤为了简化评估而不失一般性,假设根节点的先验概率为,根据专家经验得出条件概率的值.由于篇幅有限,表中只给出了顶节点风险性评定(F x)的条件概率表.在进行风险性评定时,需要根据现场实际有无此风险来预测当前状态下的风险可接受程度,即当某一或多个根节点发生时,需要将其先验概率改为来实现风险预测.表关于节点WX、JY、SZ、SY和FX的简化条件概率表例子J yWxS zS yP(F x|J y,Wx,S z,S y)可接受不可接受是是是是 否是是是 是否是是 否否是是 否否否是 否否否否 第 卷第期吴奇兵,等:防喷器概率性判废分级评定方法研究 图水下闸板防喷器风险评定模型 综合评定建模及判废等级划分将以上建立的三种评定模型根据节点间的相互关系整合为综合评定模型,其简化形式如图所示,各节点对应综合因素如表所示.各根节点的先验概率由其各自对应的评定模型获得,顶节点的概率定义为:P(Pf),B zwg P(Q x)wg P(F x),B z()式中:P(Pf)、P(Q x)、P(F x)分别表示水下防喷器判废事件状态为“是”、缺陷评定事件状态为“安全”和风险性评定事件状态为“可接受”时的概率,w、w分别为缺陷评定和风险性评定的权重,B z和B z分别表示标注判定节点状态为“符合”和“不符合”.综合专家意见,取w 、w .图水下防喷器判废综合评定简化模型表水下防喷器判废综合因素节点PfB zQ xF x描述防喷器判废标准评定缺陷评定风险性评定状态是、否符合、不符合安全、不安全可接受、不可接受充分考虑各个方面的影响因素,将水下防喷器的判废概率划分为五个判废等级,如表所示.表中描述了判废等级以及对应的概率区间、等级描述和判废建议.石 油 矿 场 机 械 年 月 表节点间的条件概率表B zQ xF xP(Pf|B z,Q x,F x)是否符合安全可接受 不符合安全可接受 符合安全不可接受 不符合安全不可接受 符合不安全可接受 不符合不安全可接受 符合不安全不可接受 不符合不安全不可接受 诊断分析诊断推理分析是给定结果后对原因进行分析的过程,其本质是追寻已知结果的各种原因的可能性.诊断推理分析有利于确定防喷器判废的主要原因,以此来采取对应的维护维修操作等.随着时间的推移,如果使用最新的事故前兆数据,会更接近实际的模型数据,这也降低了模型和结果的不确定性.给定另一组变量E的观测值,即证据,根据贝叶斯定理可以计算出某一特定变量的后验概率(P o s t e r i o rP r o b a b i l i t y,Pp)为:Pp(U|E)P(E|U)P(U)P(E)P(E,U)UP(E,U)()案例分析以F Z 型闸板防喷器为例,如图所示.该水下闸板防喷器的公称通径为 mm,工作压力为 MP a,材料类型为 C r M o A.经检测发现在垂直通孔内径R mm、外径R mm上有一个深度为h mm、长度为l mm的半椭圆形轴向内表面裂纹.首先,对F Z 型闸板防喷器进行标准判定,经过拆卸、清洗与检测,并经过专家判断确定了各个标准判定的根节点状态均为“不符合”,得到的标准判定的结果为“不符合”的概率为.所以该水下防喷器在当前状态下不符合判废标准,不能直接判定,需要对其进行缺陷评定和风险性评定.图带有轴向半椭圆形裂纹的防喷器壳体其次,由全面检测结果可知,该闸板防喷器只在垂直通孔上存在一个深度为h mm、长度为l mm的半椭圆形轴向内表面裂纹.由于壳体不存在埋藏缺陷和体积缺陷,即埋藏缺陷和体积缺陷为“安全”的先验概率为,所以只需要确定表面裂纹缺陷的安全程度即可.相关计算结果如表.经判定,缺陷评定点在安全区内,且安全程度为 ,所以缺陷评定结果为“安全”的概率为 .表缺陷评定结果参数结果参数结果参数结果pm KI A Lr pb KI C|O P|s KC|OM|b Kr S 第 卷第期吴奇兵,等:防喷器概率性判废分级评定方法研究 然后,基于现场调研及专家预测来判定当前状态下有无此风险,得到了如表所示的风险性评定结果.在这种情况下得到的风险性评定节点状态为“可接受”的概率为 .表风险性评定结果节点状态节点状态节点状态节点状态节点状态Q d有C z按要求F s不含有G c合格Z w次X c是J k有F s不含有G c合格Z w次Z l有J k无H c表面损伤Kw表面裂纹Z c腐蚀磨损N y有J k无H c无Kw次Z c次J z有D p J c无Kw次Z c次G n否D p J c有C w表面裂纹G n否F s不含有G c合格C w次C z无F s G c合格C w次C z有F s G c合格Z w腐蚀磨损最后,综合以上数据,得到了F Z 型闸板防喷器存在一个深度为h mm、长度为l mm半椭圆形轴向内表面裂纹时防喷器的判废概率为 ,判废等级为级,对应的判废建议为不建议报废,可对缺陷进行针对性维修.假设防喷器评定为建议判废,根据公式()计算结点的后验概率,对于中间节点标准评定、缺陷评定和风险性评定的Pp如图所示.其中标准判定的结果为“不符合”的概率为,缺陷评定的“不安全”和风险性评定的“不可接受”的Pp分别为 和 ,也就是说,缺陷评定相对于风险性评定的内容更容易导致防喷器判废.因此,针对此防喷器需要更加注重对缺陷的检测和维修,定期进行维修检查和保养,以确保其安全可靠运行.图中间结点的后验概率结论)针对现役防喷器无统一判废标准且相关行业标准适用性差的问题,提出了基于贝叶斯网络的水下防喷器概率性判废分级评定方法.该方法融合了标准判定、缺陷评定和风险性评定三个方面,充分分析了水下防喷器自身缺陷以及外在风险的影响,建立了水下防喷器分级评定模型,制定了水下防喷器判废规则,实现了水下防喷器判废状态的定量评估.)通过对某F Z 型闸板防喷器进行判废等级研究,验证了方法的可行性.结果表明:在其垂直通孔内表面有一深度为h mm、长度为l mm的半椭圆形轴向裂纹时,该防喷器的当前状态不符合判废标准,得到的缺陷的安全程度为 ;在存在试压误操作、溢流并关井、承压次数 、内外表面油漆脱落、含有静态表面缺陷等风险的情况下,该防喷器的风险可接受程度为 ;得到的水下防喷器判废概率为 ,对应的判废等级为级,说明该水下防喷器的判废概率较低,防喷器自身状态良好,不建议报废,可以对缺陷进行针对性维修,维修后不影响防喷器的性能.参考文献:邬长江,张凤丽,王仕强,等基于流固耦合的闸板防喷器建模及有限元分析J石油矿场机械,():姜东亮,郝斌,王欢,等电控型地面防喷器控制装置研制J石油矿场机械,():张学辉,乔英杰,徐宏涛,等海洋工程用复合材料常见缺陷及其超声无损检测J中国海洋平台,():胡忠前,王红红,李忠涛,等西非海上天然气管道泄漏风险评估及水下隔离阀设置必要性研究J中国海上油气,():石 油 矿 场 机 械 年 月 年 第 卷第期第页石 油 矿 场 机 械O I LF I E L DE Q U I PME N T ,():文章编号:()吉林油田C O驱高气液比油井井筒压降预测模型周宇驰,潘若生,江劲宏,刘永辉(吉林油田油气工程研究院,吉林 松原 ;西南石油大学 石油与天然气工程学院,成都 )摘要:目前,吉林油田C C U S已进入工业化推广应用阶段,部分井油压超过掺输压力,需介入控压措施,而准确预测井筒压力则是进行转喷预测和控压工艺设计的关键.C O驱高气液比油井井筒流动具有多组分、存在相变及流型转变等特征,导致现有压降模型不适用.为了进一步揭示C O驱油井井筒多相流动规律,准确预测井筒压降,开展了油气水三相井筒可视化流动模拟试验,明确了高气液比条件下,气体扰动对油水相间作用的影响规律;基于试验数据,通过因素分析,明确了表观气、液流速和含水率与持液率的变化关系,引入新的无因次数准数,拟合得到持液率计算新模型;综合考虑C O在原油和水中的溶解度,以及C O沿井筒流动的相态变化,建立了C O驱高气液比油井压降预测模型;现场实际测压数据验证表明:新模型最大误差为 .与常用工程压降模型相比,新模型精度最高.该研究成果对保障C O驱高气液比油井的安全稳定生产具有重要的意义.关键词:C C U S;油气水三相井筒流动;模拟实验;持液率模型;压降模型中图分类号:T E 文献标识码:Ad o i:/j i s s n 曹式敬“海洋石油 ”超深水钻井装置防喷器系统可靠性分析J中国海上油气,():陈俊峰,张玉,聂红芳石油井控装备修理与再制造标准比 对 分 析 研 究 J中 国 标 准 化,():李中华,严金林,孙娟,等螺栓损伤对环形防喷器密封的影响及维修建议J机械工程师,():郎一鸣,赵怀岗,吕旭鹏,等某海底管道事故原因分析及相关治理对策建议J中国海洋平台,():薄纪康基于随机有限元的大型防喷阀阀体疲劳寿命评 估 J机 械 科 学 与 技 术,():吴奇兵,张士超,葛伟凤,等水下防喷器疲劳寿命分析及判废研究J石油矿场机械,():张士超,张昕,葛伟凤,等基于X F EM的水下防喷器裂 纹 扩 展 分 析 J石 油 机 械,():俞嘉敏,陈文斌,赵琪月,等基于金属损失的闸板防喷器结构强度仿真研究J科学技术创新,():高宇,安晨,王义祥,等基于风险的检验方法及关键绩效指标法在海洋工程装备中的应用J中国海洋平台,():肖凯文,许亮斌,金学义,等深水钻井防喷器可维修性试验研究J海洋工程装备与技术,(S):葛伟凤海上井控设备故障等级分级及控制措 施J中 国 石 油 和 化 工 标 准 与 质 量,():葛伟凤基于权重分析的海上井控设备风险分级方法J石油矿场机械,():舒鹏钻井井控装备报废年限分析J化工设计通讯,():李中,吴建树,闫伟,等基于贝叶斯网络的深水探井井筒 完 整 性 失 效 风 险 评 估 J中 国 海 上 油 气,():收稿日期:基金项目:中国石油股份公司重大科技项目 C C U S注采工艺、产出气循环利用及高效防腐关键技术研究(Z Z ).作者简介:周宇驰(),男,工程师,硕士,毕业于西南石油大学油气田开发专业,主要从事油气田开发方面的研究工作,E m a i l:q q c o m.