1、lCS 7518010E 94 豆雷中华人民共和国国家标准GBT 2 1 4 1 26-2009IS0 1 36286：2000石油天然气工业水下生产系统的设计与操作第6部分：水下生产控制系统Petroleum and natural gas industries-Design and operation of subsea production systems-Part 6：Subsea production control systems2009-0316发布(ISO 136286：2000，IDT)2009-10-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局辔士中国国家标准化管理委员会
2、及仲GBT 214126-20091SO 13628-6：2000前言引言1范围一2规范性引用文件3术语和定义4缩略语一5系统要求6水上设备7水下设备8接口目 次9材料和制造10质量一11试验12标记、包装、储存和运输附录A(资料性附录) 控制系统类型及其选择附录B(资料性附录) 典型的控制和监视功能附录c(资料性附录) 控制渡的性能及其测试附录D(资料性附录)API缩写参考文献一-I-一l一1-2-4-5-13-17-23-24-25-25-一27-29-31-t33-38-39刖 罱GBT 214126-2009IS0 136286：2000GBT 21412(石油天然气工业水下生产系统的
3、设计与操作目前包括以下9个部分：第1部分：一般要求和推荐做法第2部分：水下柔性管系统第3部分：过出油管(TFL)系统第4部分：水下井口和采油树第5部分：脐带缆第6部分：水下生产控制系统第7部分：修井完井立管系统第8部分：水下生产系统中遥控作业机器人(ROV)操作界面第9部分：遥控作业工具(ROT)修井系统本部分是GBT 21412的第6部分。本部分等同采用ISO 136286：2000(石油天然气工业水下生产系统的设计与操作第6部分：水下生产控制系统。本部分的附录A、附录B、附录C、附录D均为资料性附录。本部分由中国石油天然气集团公司提出。本部分由全国石油天然气标准化技术委员会归口。本部分起草
4、单位：中海石油研究中心。本部分主要起草人：李清平、姚海元、陈可钦、俞曼丽、王珏。GBT 214126-20091150 13628-6：2000引 言本部分中的部件描述部分用于说明其功能要求。本部分不应被认为限制那些文献证明能够改进寿命周期内效益的方法。GBT 214126-2009IS0 13628-6：2000石油天然气工业水下生产系统的设计与操作第6部分：水下生产控制系统1范围GBT 21412的本部分适用于水下生产控制系统的设计、制造、测试、安装和操作，涵盖了安装在水面和水下的控制系统设备、控制流体。这些设备用于实现水下油气生产的控制和水下注水、注气作业。本部分也适用于多井系统的控制设
5、备。注：水下生产控制系统的主要组件在511中进行描述。本部分建立了系统、子系统、组件和控制流体的设计标准，其目的是为水下生产设备提供安全有效的控制功能。本部分包括各类与水下生产控制系统相关的信息，如下：用于介绍和资料目的、提供控制系统总体构造和一般功能概述的资料性数据；所有控制系统都应遵循的、基本的说明性资料；对控制系统类型敏感的、选择性的说明数据(只有相关时才选择)；当使用者或制造商认为必要时才采纳的可选数据和要求。鉴于数据类型多种多样，建议控制系统的使用者、制造商从本部分中选取实际应用所需要的规定。如果不采纳本部分的规定可能导致超出规格要求和较高的购买成本。井下智能钻井井下控制设备不在本部
6、分的规定范围内。旧设备返工和修理不在本部分的规定范围内。2规范性引用文件下列文件中的条款通过GBT 21412的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。ISO 4406：1987液压油动力液体固相颗粒污染等级编码方法ISO 6073液压传动一 油液体积模量的预测ISO 10432石油天然气工业井下设备水下安全阀设备ISO 136285石油天然气工业水下生产系统的设计与操作第5部分：脐带缆API RP 1
7、4H水上和水下安全阀的安装、维护和维修API Spec 6A井口和采油树API Spec 17D水下井口和采油树ASME锅炉和压力容器规范第8部分第1分册：压力容器结构标准ASME锅炉和压力容器规范第9部分：焊接和铜焊资格ASTM D92闪点和燃点测试的克利夫兰开杯法ASTM D445透明和不透明液体运动黏度的测试方法(动力黏度的计算)ASTM D471橡胶特性试验方法液体效应ASTM D665水中矿物油抑制剂防锈特性的测试方法1GBT 214126-2009ISO 13628-6：2000ASTM D892润滑油起泡特性的测试方法ASTM D1293水的pH值测试方法ASTM D1889水的
8、浊度测试方法ASTM D2596润滑脂极压特性的测试方法ASTM I)4006测试原油含水率的蒸馏法ANSIASME B313工艺管线EN 287 1+A1焊缝验收试验 一氧炔焊第1部分：钢(包括A1：1997修订部分)EN 2872+A1焊缝验收试验氧炔焊第2部分：铝和铝合金(包括A1：1997修订部分)EN 288(所有应用部分)金属材料焊接程序规范和鉴定BS 72011液压传动充气式蓄能器第1部分：储水容积在05 L以上的无缝钢蓄能器规格BS 720I一2液压油动力气体蓄能器一一第2部分：出气口的尺寸IP 280石油产品和润滑剂氧化稳定性的确定NAs 163864美国航空标准液压系统的清
9、洁要求3术语和定义下列术语和定义适用于GBT 21412的本部分。31增压boost为改进关闭响应时问，水下执行机构弹簧复位侧需维持的压力。32命令关闭 commanded closure根据控制系统设计的水下安全阀和其他阀门的关闭。注：这些指令可以来自手动、自动或者紧急关断系统(ESD)。33控制路径长度control path length控制信号(电、光、液压)从上部控制系统传输到水下控制模块或者阀门执行机构的总距离。34设计压力额定工作压力design pressurerated working pressure大于或等于最大操作压力，即所有组件的额定工作压力。35直接液压控制dire
10、ct hydeaulic control液压压力通过脐带缆中管线直接作用于水下阀门执行机构的控制方法。注：在阀门执行机构弹簧恢复力的作用下，控制流体通过脐带缆返回水面设施。水下功能可以组合在一起从而减少脐带缆中管线的数量。36下游downstream远离压力源或液压流体源的方向。37电液控制electrohydraulic control电信号传输至水下系统用来打开或关闭电控液压阀的控制方法。注：液压油就地提供并作用于相应的水下周门执行机构。“就地提供液压油”可以是当地贮存的加压流体或由液压管缆供给。使用电液控制系统，可以进行高速数据自动测量记录。电信号的多路技术减少了电力脐带缆中的导线数。Z
11、GBT 214126-20091S0 13628-6：200038水压试验压力耐压hydrostatic test pre$ureproof pressure大于设计压力(额定工作压力)的最大测试压力。39最小操作压力minimum operating pressure正常工况下，系统内任何一点都能有效操作的最低操作压力。310分支 offset控制路径长度的水平部分。311响应时间response time信号传输时间和工作时间的总和。312作业工具running tool从水上进行水下设备的操作、回收、定位和连接的遥控作业工具。注：如水下控制模块作业工具。313工作时间shift time
12、控制信号到达水下位置并完成控制功能所消耗的时间。注：对于水下采油树，主要关心的是设计为水下安全阀的主阀或翼阀的执行动作的全行程时间。314信号传输时间signal time远程控制指令发出到水下控制功能开始操作所消耗的时间。315水下生产控制系统subsea production control system生产作业过程中用于水下生产系统操作的控制系统。316水上控制的井下安全阀surface-controlled subsurface safety valveSCSSV水上控制的井下安全阀是位于水下井口以下生产油管中的安全设备，就像ISO 10432中定义的那样，为卸压关闭。注：其功能是当水
13、下采油树总成供给的主要流动控制安全设备发生严重损坏或接到来自水面的命令，如。级紧急关断时关井。317井上安全阀surface safety valveSSV井上安全阀位于井口装置(平台上的井)以上的生产油管内，或位于水下生产井到平台登陆点，就像API RP 14H中定义的那样，为卸压关闭。318脐带缆umbilical一组电缆、软管或钢管(或与光缆)的单个或多个组合以便增加挠性，并通过铠装提高机械强度。3GBT 214126-2009IS0 136286：2000319水下安全阀underwater safety valveUSV在API RP 14H中将USV定义为安全阀总成，为卸压关闭。3
14、20上游upstream朝着压力源或液压流体源的方向。4缩略语ANSI美国国家标准化协会API美国石油协会ASME美国机械工程师协会ASTM美国材料和实验协会AWS美国焊接协会BER误比特率cfu群集型装置CIGRE大型电气系统国际会议C1U化学药剂注入单元CPL控制路径长度CRC循环冗余校验DCS集散式控制系统DCV方向控制阀DHPT井下压力和温度EPU供电单元ESD紧急关断EXT扩展FAT出厂验收测试FMECA失效模式的影响和危险分析HIPPS高完整性管线保护系统HP高压HPU液压动力单元IEC国际电工委员会IP石油协会LP低压MCS主控站MEA一乙醇胺MILSTD美国国防部军方标准NAS
15、美国航空标准协会NBR天然丁纳橡胶NPT标准管线螺纹PARCOMS巴黎委员会PC个人电脑PREP准备PSD过程关断GBT 214126-2009IS0 13628-6：2000PTFE聚四氟乙烯QA质量保证ROV遥控操作机器人SCM水下控制模块SCSSV水上控制水下安全阀SEM水下电子模块SSV水面安全阀STD标准TAN总酸值TBN总碱值THPu试验用液压动力单元TSA胰化(蛋白)胨大豆琼脂(Tryptone soya agar)UPS不间断电源usV水下安全阀VAC交流电压VDU视频显示单元5系统要求51 一般要求511概述水下生产控制系统包括以下部件：a)液压动力单元(HPU)HPU为水下
16、遥控操作阀提供稳定和清洁的液压流体。控制流体通过液压脐带缆输送到水下液压分配系统和水下控制模块，操作水下阀门执行机构。b)主控站(MCS)主控站是中心控制“节点”，包含用于控制和监视水下生产系统以及相关上部设备(如HPU、EPU等)所需的应用软件。c)集散式控制系统(DCS)DCS可以完成与MCS相同的功能，但采用分散布置。d)供电单元(EPU)EPU为水下用户提供所需电压和频率的电力。电力输送通过电缆和水下电力分配系统完成。e)调制解调器此装置调制发送去往和来自水下用户的通信。f)不问断电源(UPS)UPS确保为水下生产控制系统提供安全和可靠的电源。g)脐带缆脐带缆向水下生产系统中的水下设施
17、传送电力、信号、液压动力化学药剂。信号可以通过动力电缆(电力载波)、信号电缆或光纤传输。h)水下控制模块(SCM)在先导式液压、电液控制或电气控制系统中，SCM是按照来自MCS的命令引导液压流体操作水下阀门的单元。在电液控制系统中SCM收集水下传感器信息，并且将其传送至上部设施。i)水下分配系统分配系统将电、液压流体和化学药剂从脐带缆终端分配到水下采油树、管汇阀、注入点和水下生产控制系统的控制模块。5GBT 21,4126-2009I$0 13628-6：2000j)水下就地传感器安装在SCM或水下采油树或管汇上的传感器，提供用于水下生产系统的运行监视数据。k)控制流体油基或水基的液体，用于从
18、上部液压动力单元或本地蓄能器向SCM和阀门执行机构输送控制液压动力。1)控制浮体用于支撑发电、通信和化学注入(可选)设备的锚定浮体，它通过电力光纤液压脐带缆连接到水下生产系统的水下组件上，同时可通过声波、无线电、卫星或三者结合与上部生产设施通信。本部分涵盖了所有的液压和电液系统，只宜使用相关的条款。512作业条件5121工作条件的适合度水下控制系统的设计和操作应考虑其外部环境。对于上部设施，应包括气候条件、腐蚀、海生物、潮汐力、照明和危险区划分。对于水下环境，应考虑腐蚀、环境压力和温度、维护。所设计的产品应能在不降低、超过许用应力或为了系统设计寿命而损失其他性能要求的条件下，承受额定温度下的设
19、计压力(额定工作压力)。5122压力等级51221概述设计时应该考虑压力效应和其他压力诱发的负荷。还应考虑些特殊情况，例如在系统和组件接口处(如水下控制模块到接收盘、从脐带缆到安装在采油树上的终端接头)的压力等级的变化和由临时堵头和帽引起的增压。应考虑外部负荷(如弯曲和张力)周围的静水压力载荷和疲劳。液压系统允许的最大操作压力应至少小于设计压力(额定工作压力)10。51222液压控制组件除SCSSV回路外，液压控制组件的设计压力(额定工作压力)应为：103 MPa，207 MPa，或345 MPa(1 500 psi，3 000 psi或5 000 psi)或遵循制造商的规格书。SCSSV回路
20、液压控制组件的设计压力(额定工作压力)应遵循制造商的规格书。51223其他设备其他设备，例如作业、回收和测试工具的设计压力(额定工作压力)也应遵循制造商的规格书。5123温度等级(上部设施)51231非受控环境本部分包括的、安装在非受控环境中的上部设施应按表1所列的温度等级进行设计、测试、操作和储存。表1 额定温度安装在非受控环境中的上部设施电子 系统 (下) (下)设计a)标准的 040 (32104) O40 (32104)b)扩展的 一1870 f0158) 一1840 (O104)操作a)标准的 O40 (32104) 040 (32104)b)扩展的 540 (23104) 540
21、(23104)储存 1850 (0122) 一1850 (0122)GBT 214126-2009ISO 136286：2000温度与环境相关，并不是孤立的。应按照1212进行设备标记。51232受控环境本部分所涵盖的、安装于受控环境中的上部设备应按照特定受控环境的温度等级进行设计、测试、操作和储存。限于在受控环境中使用的设备总成或组件应该按照1213进行适当的标记。5124水下设备的温度等级本部分涵盖的水下设备应该按照表2所列的温度等级进行设计、测试、操作和储存。表2额定温度水下设备电子 系统 (下) (下)设计a)标准的 一1070 (14158) 040 (32104)b)扩展的 187
22、0 (O158) 一1840 (0104)测试a)标准的 1040 (14104) NA NAb)扩展的 一1840 (0-104)操作b)标准的 040 (32104) 040 (32104)b)扩展的 540 (23104) 540 (23104)储存 1850 (0122) 1850 (0122)表2中的温度与环境有关，并不是孤立的。用来监测产出或注人流体的水下传感器可以在给定温度范围外工作，它们也应该规定相应的额定温度。设备应按1212标记。5125储存测试温度推荐如果在其温度等级范围以外进行水上或水下设备的水面储存或测试，应联系制造商确定是否推荐专门的储存或测试程序。制造商应出据书面
23、材料提出任何专门的储存或水面测试所需考虑的因素。5126外部静水压力应用于水下时，外部静水压力可能会超过系统内部压力，应考虑外部载荷，特别是与密封设计、自密封连接和常压外壳相关的部分，同时也应考虑安装和作业时脐带缆的破裂。5127流体的相容性选择设备组件时应考虑其与控制流体和化学注入药剂的相容性。513液压系统5131液压流体选择液压流体时应该考虑其所能承受的井中最高温度和最大压力。液压系统中所有的部件和组件都应与所选择的液压流体相匹配。参见附录A。5132清洁度控制系统液体湿润部分的液压液清洁水平应该满足NAS 1638 64或ISO 4406中的规定。所选的清洁水平应在制造商的书面系统规格
24、书中清楚标明，并在系统测试中被验证。典型的清洁度等级是NAS 6级(IsO 1512)或NAS 8级(ISO 1714)。系统中所有的控制流体都应满足所选的清洁度要求。应采取措施(如过滤和取样)来维持清洁度。7GBT 214126-2009IS0 136286：2000在系统的生命周期内，宜考虑循环、冲洗海水和固体颗粒污染等因素。所设计的水下液压系统宜能承受一定程度的海水和固相颗粒污染。应使用过滤器或合适的滤网保护所需控制流体较少的易损部件(如先导控制阀)。5133过压保护系统中卸压阀(安全阀)的设定压力不能超过设计压力(额定工作压力)。主要卸压设备的设定压力不能超过设计压力。5134振动和压
25、力脉动液压系统的设计宜考虑作用在管线、阀和连接器上的高压脉动和振动，其中包括外部振动源(例如：油嘴)。514电气系统电液控制系统中水面控制设备及其相关的接口和水下设备宜由UPS供电，以确保主电源停电时最少能连续工作30 rain。UPS系统宜包括绝缘部件和调节单元以确保安全稳定的电力供应。为减少脐带缆中导线的数目，宜考虑采用多路信号技术和电力载波技术。水下组件应使用可靠性高的电气元件，应按工业等级或尽可能高的等级采购元件。应按工业等级或尽可能高的等级采购上部设备，而且所设计的设备宜便于模块化更换。515冗余冗余等级取决于实际油气田开发工程和所用设备的可靠性。通常可依据以下原则：当元件更换困难或
26、单个元件失效将导致重要的生产能力或操作能力失效时，冗余是最重要的。使用冗余元件时，宜对从主元件切换到备用元件的方法进行可靠性评估。水下电力分配系统宜采用冗余设计或配有替换失效电路的备件。水下液压分配系统宜采用冗余设计或配有替换失效的高K-低压作业管线的备件。水下化学药剂分配系统和供给管线宜与化学药剂处理系统重要部分冗余性一致。宜根据所需冗余度及其对脐带缆设计的相关影响确定脐带缆中的备用管线数量(如：备用一个给定截面的备件比增大直径所增加费用要少)。仪表的冗余宜基于传感器的重要程度和回收性能。整个系统的冗余等级将影响系统的复杂性和可靠性。宜对系统中所有关键部件的冗余期望收益进行分析。516可靠性
27、宜对水下控制系统的可靠性进行优化以获得最大收益。应对可靠性高的元件和标准的冗余部件进行比较。对于维修和替换困难的元件应专门考虑其可靠性。每个项目中都宜规定水下设备的最低可靠性、平均维修时间和可用性目标。宜保证位于水下采油树或管汇上的关键传感器元件的可靠性，或从冗余中获得可靠性，相对于所需的传感器数据和水下维修风险来说，这是最佳选择。对于触发安全和关断响应的传感器来说尤为重要。宜文件记录所有关键元件和总成的可靠性资料，并通过计算、测试或公认的工业数据库证明。52功能要求52。1一般性能要求符合本部分的控制系统设备宜以有效、安全和环保的方式工作。控制系统总的性能要求应是：为所有水下遥控阀门提供一种
28、或多种操作；为安全操作提供足够的数据回读信息、对所需的紧急关断快速响应；提供ESD功能，确保水下系统在本部分规定时间内、或所有生产情况包括同时进行钻井、完井和修井作业所适用的规则规定的时间内安全关闭。8GBT 214126-2009130 13628-6：2000522操作压力在阀门制造商规格书中所给出的最恶劣工况下，控制系统应能提供足够的压力以打开水下阀门。最小的操作压力至少要比阀门制造商规定的最恶劣工况下的最小开启压力大lo。当一个水下阀门打开时，其操作压力不能减少到使任何其他打开着的阀开始关闭。523故障安全原理所设计的水下控制系统应使生产系统在失去液压动力时处于故障安全状态，通常可通过
29、断开电路或卸压关闭USV实现。如系统中有方向控制阀，其设计关闭压力宜高于水下阀门，从而减少水下阀门的关闭时间。如使用全电气控制系统，应为失电安全。水下控制系统中任意元件故障，不宜妨碍SCSSV和所指定的USV的故障安全关闭。524响应时闻5241阀关闭52411概述控制系统响应时间主要由其执行上部设施指令迅速关断水下生产所需时间而设定。此时关闭阀门，可减少输往上部设施的可燃物质，减少水下系统污染物泄漏引起的环境污染。当关阀用于保护下游管线过压时，其响应时间应比下游管线由于连续流动而超压的时间短。52412事故关闭控制模式要求对于所有控制系统，主控系统出现故障或失效都不应导致USV返回故障安全状
30、态，这样将潜在地允许流动无限期地继续，应配备事故关闭控制模式用于执行必要的阀门关闭。如这种事故关闭控制模式包括所供给液压流体的压力释放，系统应重新设置以防止液压压力重新建立时自动打开关闭的阀门。SCSSV应是最后关闭的阀。52413使用主控模式时USV关闭时间要求接到关阀指令，水下控制系统应使用主控模式在不超过10 min的响应时间内关闭所设计的USV。对于多井系统，安装在所有生产井上的USV应在给定的10 rain内关闭(单位有单位符号)。52414使用事故关闭模式时USV关闭时间要求当水下控制系统发生故障、需要使用事故关闭模式进行关阀作业时，不需受10 rain关闭时间的限制，事故关闭模式
31、应按52411中一般要求执行关阀操作。52415动作时间限制单个USV总关闭时间中动作时间应不大于3 min。如USV所对应的水下井已被其他已经关闭或同时响应关闭命令的阀或流动控制装置关闭时，就取消时间限制。52416增压系统故障增压系统故障不应影响卸压时USV故障安全关闭。52417水面和立管安全系统要求与水下控制系统响应要求之间的关系SSV或立管阀对关闭命令的响应时间是根据保护上部设施的区域性规范确定的。这些水面和立管安全设备的响应时间独立于水下控制系统响应时间要求，因而不是本规范所属部分，但应在总系统安全评估中考虑。5242阀的开启如开启USV之前，阀两侧压力不可能平衡，USV水下阀门的
32、动作时间应不超过3 min。当流程中有另一个阀门或流量控制装置能关闭或不需要延长的压差就能打开USV时，可不考虑这个要求。5243响应时间验证(安装前)应采用下列四种方法之一来证明预计的控制系统响应时间能满足要求。a)用从相应厂家得到的、理想的弹性脐带缆的容积数据和阀门操作数据进行控制系统模拟，这种方法可计算得到最保守的响应时间；b)用理想的黏弹性脐带缆的容积数据，即基于至少30 m(100 ft)样品材料的压力、容积与时间之9GBT 214126-2009IS0 136286：2000比的测量值，并与阀门制造商的操作数据相结合，进行控制系统模拟；c)使用同样脐带缆材料的预估校正模型，并考虑新
33、的变量如CPL、操作压力和终端设备性能等，进行控制系统的模拟；d)直接测量实际设备的响应时间。525功能考虑5251泄漏试验和诊断水下控制系统应能对水下设备进行所需的诊断和规范所规定的泄漏试验，泄漏试验包括SCSSV和指定的USV的泄漏试验。如果泄漏试验失败，控制系统宜具有便利的故障诊断能力。5252生产压力监测水下控制系统宜监测采油树生产通道内的压力。5253环空压力监测水下控制系统宜监测油管和套管间的环空压力。5254 SCSSV密封失效由SCSSV密封失效导致井液回流到水下控制系统中，将不会削弱水下控制系统执行USV故障安全关闭的能力。5255执行机构指示生产控制系统应有执行机构所选的液
34、压功能的水面指示，其指示可使用可视流量指示器、压力传感器、压力表、位置指示传感器、流量传感器以及压力开关等合适的硬件。52，56 SCSSV保护接到关闭指令时，所设计的生产控制系统宜通过操作程序或在SCSSV下游阀门关闭后引入一个延迟来保护SCSSV以防止流体的撞击或缓慢关闭。任何上述措施都不宜影响到水下控制系统在ESD情况下关闭SCSSV的能力。5257修井期间的安全隔离修井时，生产控制系统应停止操作该采油树的控制功能，此时采油树由修井控制系统控制，5258控制流体排放和泄漏控制流体的外排和泄漏不应超过当地规范要求，内部泄漏不能超过控制部件制造商的书面要求。5259负荷能力产品设计应能承受额
35、定负荷而不降低或超过许用应力，并不削弱其他功能要求。53设计要求531一般设计要求设计应为水下设备提供可靠和安全的操作，在设备故障或远距离控制失效时具有安全关断能力。易损的连接区域例如电接头、液压接头和集线器等都应配备必要的保护设备，用于保护未配合好或作业中的设备。项目早期，制造商和购买者宜清楚地建立公用接口要求。532设计方法5321压力容器所有用于压力超过01 MPa(15psi)场合的压力容器都应符合ASME(锅炉和压力容器规范第7部分，第1分册，或BS 7201一I和BS 72012，或合适的规范或规定的要求。5322电气设备所有电动马达、马达启动器以及其他电气设备都应符合设备所在区域
36、认可的电气规范要求。5323相互连接管线应考虑水下管线系统中由振动导致的疲劳失效。所有管线都应该安装足够的、合适的卡子。相互连接管线应符合ANSIASME B313的要求。1 0GBT 214126-2009ISO 136286 12000533设计分析在详细设计阶段，为了建立生产控制系统(性能特点，要求等)，只有当其与相应控制系统类型相关时应进行下列分析：液压系统的操作和响应时间分析；一一电力分配分析；电力通信分析。液压系统分析宜能确保液压系统的性能在各种操作模式下都是安全和可操作的。液压系统性能宜注意以下几个方面：从减压状态至主液压系统的时间；在最小和最大压力下过程阀的开、关响应时间；阀门
37、打开之后压力恢复时间；完成序列阀门开启的时间，例如打开采油树上的阀组(不考虑油嘴操作)；一其他控制阀和过程阀操作(感应控制阀脱开、过程阀部分关闭等)引起压力瞬变时已打开的控制阀和过程阀的稳定性；在公共关断指令下关闭过程阀的响应时间，例如上部ESD放空，即通过液压供给管线实现控制阀的放空；引起已关闭的过程阀部分打开及液压组件损坏、限制回压能力的峰值液压回路压力瞬变；水下蓄能器和液压回路增压系统(辅助关闭系统)失效对于安全操作和过程阀关闭的影响；控制流体总损耗程度；由不同的压头和不同的流体密度造成的静水压差引起管线破坏、海水进入的静水压力条件；化学药剂系统的流动分析应保证油气井处理、启动、关闭所专
38、用的化学药剂可在井流和关井压力范围内达到。配电分析宜确定以下几个方面：电源负荷最大和最小时SEM的电压；scM数量为最大值和最小值时SEM的电压；脐带缆长度为最长和最短时SEM的电压；冗余和非冗余配电时SEM的电压(在应用的地方)；应用干式和湿式脐带缆绝缘时，电缆参数对应的SEM的电压；sEM组件的应力水平应保持在正常操作和降低要求的操作模式可接受的范围内；最大和最小的水下电源要求；最大电流负荷。电力通信分析宜确定以下方面：脐带缆长度为最长和最短时，SEM和水上模块的信号电压；一水下配电系统中SCM数量为最大值和最小值时，SEM和水上模块的信号电压；在信号频率带宽内水下和上部电源引起的干扰；与
39、脐带缆相互交叉的水下和上部接收器内的电源频率组件；干式和湿式脐带缆绝缘时，电缆参数对应的SEM和水上模块的信号电压；脐带缆长度为最大和最小时，SEM和水上模块的BER和信噪比；一水下配电系统中SCM数量为最大值和最小值时，SEM和水上模块的动态比特边缘。详细设计时，宜考虑下列因素：一一可靠性、可用性和维护性分析；FMECA：结构(静态的)分析。11GBT 214126-2009ISO 13628-6：2000应对控制系统进行模拟和分析，以便验证系统所要求的开、关时间。控制系统的响应时间应在无任何导致阀门关闭的孔压情况下进行模拟。模拟应能够考虑由于使用高密度和高黏度控制液所导致的响应时间降低，分
40、析中还应包括辅助阀门即时关闭的增压供给系统的效果，但当这些分析取决于满足主控模式增压要求时，一旦增压系统失效甚至失去压力，系统将不再符合本部分的要求。534设计审核控制系统的设计文件应由一个有资质专家而非最初的设计者进行校对和审查。535控制系统设计文件5351概述控制系统设计文件宜在水下系统废弃后保存1年。5352制造商工程数据记录工程数据记录应包括533所要求的分析、制造商所做的其他设计分析、以及FAT程序和记录。5353安装、操作、维修手册安装、操作、维修手册宜包括以下信息。a)安装程序制造商应编制有效的、降低损坏风险的安装和调试的程序，其中应包括安装前、安装时和安装后控制模块、脐带缆和
41、连接头的试验。b)操作程序应为现场人员和作业技术人员准备操作程序，其中应包括足已定义下列内容的示意图和框图：1)总体描述和特征这部分应描述系统中每个主要部件的功能，明确其性能及与其他部件的接口。2) 总体功能和关断原理这部分应包括用来描述控制系统的框图、控制逻辑和示意图，包括传感器的输入输出端、依托设施上操作回路、仪表与应急设施如空气、水、和电力之间的接口。应标明所有去往和来自水面设施的火气和安全系统、马达控制中心和监控信号的状态及目的。应标注执行关断动作所需的大致时间。3)系统校验系统校验应基于FAT和第11章所规定的整体试验，其目的是验证所有关断输入和安全设备的功能正确，验证所有控制系统调
42、节的设置正确。所编写的系统校验程序应最大程度不干扰油气井生产。在需要机械或电气优先的部位，应清楚指示其状态。应记录所有设定点和过程变量的允许范围，并根据需要更新并作为程序附件。系统校验应包括安全关断系统的试验和记录。c)维护程序制造商应提供相应的设备现场组装和维护说明，其中应包括水面控制系统的周期性检查更换说明书。5354制造商数据记录书制造商应按业主要求收集所提供设备的数据记录信息，包括子承包商所供设备，内容如下：有材料清单的总装图；电气示意图；液压示意图；接口图；一有相关检测报告的材料证书；部件数据表，包括性能规格书；1 2负荷测试报告焊接程序；一一一致性认证。6水上设备GBT 21412
43、6-2009IS0 13628-6：200061概述本部分建立水下生产控制系统中水上设备的附加要求。所有水上控制设备的设计都应遵守这些附加要求。62一般要求所有水上生产控制系统都应根据与所依托设施相适应的规格书建造和记录，相关的标准和安装规格书应是特定项目合同文档的一部分。63功能要求水上设备功能要求通常包括以下部分或全部内容：用于水下设备的电力液压动力供应和调节；与水下设备的通信；一对水下设备的控制和监视；与主处理设备的通信；ESDPSD：化学药剂注入；一记录并储存数据；用于钻井船引发的关断通信。64设计要求641主控站(MCs)MCS用来控制和监视水下生产系统，其形式从手动液压控制盘到复杂
44、的自动化计算机系统。所设计的MCS应具备以下功能：在现场环境中安全工作；一一一与依托设施的安全系统相对应；提供有效的操作接口；超限(失效)显示和报警；显示操作状态；一提供关断能力。MCS可提供以下选择性附加功能：阀门的顺序操作；软件互锁；与依托设施的过程控制互连接；数据采集和存贮；与控制中心的远程通信；与钻修井船的遥控关井系统间的接口；用来初步检测泄漏的压力变化率模拟；一通过与压力温度(PT)曲线比较来检测水合物；通过检测的油嘴和油嘴上下游压力传感器的阀位进行流量控制。应用软件宜简单，关断后的启动操作应在操作员的完全控制之下，并有适当的操作等级，内部互锁的数量应最少。】3GBT 214126-
45、2009IS0 136286：2000MCS或DCS应为生产控制系统提供与所选配置相适应的操作员接口和自动的功能。MCs宜安装在安全区。642供电单元(EPU)对于电液控制系统，EPU既可以独立安装，也可和调制解调单元或MCS组合在一起。EPU通常由UPS供电，然后通过脐带缆向水下井提供电力。EPU宜包括安全设备，以确保出现电气故障时人员和设备免受危害。如果脐带缆中有冗余导线，EPU对脐带缆中每对导线的输出电压宜可单独调节。每对导线宜与系统其余部分相互隔离。所做设计应允许单对导线的连接和解脱。单个电源系统的设计宜易于维护和维修。MCS或DCS宜监视EPU的以下参数：输入电压；输入电流；一一脐带
46、缆电压电流；一管线绝缘(可选)。所设计的EPU应能在现场环境中安全运行。643调制解调单元通常调制解调单元包括调制解调器、滤波器和隔离变压器。调制解调器装置既可与MCS相连，专门为生产控制系统服务，也可通过通信接口(DCS的一部分)与依托设施的DCS直接连接。以上任一种方式，其通信协议都应保证数据安全传输。水面与水面的通信连接应采用工业标准串行连接。MCS或DCS宜监视调制解调单元的以下参数：输入电压；，输入电流；脐带缆电压电流；管线绝缘(可选)。所设计的调制解调器应能在现场环境中安全工作。644不问断电源(UPS)(可选)UPS应向EPU、调制解调单元和MCS供应电力。只有生产控制系统操作所需的关键部件才由UPS供电，HPU电泵不在其中。每台UP
