水下生产系统脐带缆故障树分析.pdf

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1、第3卷第1期2016年2月海洋工程装备与技术OCEANENGINEERINGEQUIPMENTANDTECHNOLOGYV01．3。No．1Feb．，2016水下生产系统脐带缆故障树分析许文虎，郭宏(中海油研究总院，北京100028)摘要基于故障树分析(FTA)方法，以南海某气田水下生产系统脐带缆为研究目标，对其进行可靠性定性、定量分析。建立了目标脐带缆的故障树模型，通过对脐带缆故障树模型的最小割集定性分析。确定脐带缆的关键单元为电缆单元、护套及铠装f通过对脐带缆故障树模型的定量分析，判断出关键单元中电缆单元的重要度最大，识别出脐带缆的薄弱环节为

2、电缆单元。从脐带缆设计、制造和运行监测的角度提出针对电缆单元的改进措施，可为水下生产系统脐带缆的设计和安全运行提供参考和借鉴。关键词水下生产系统；脐带缆；故障树；定性分析；定量分析；电缆中圈分类号TE952文献标志码A文章绩号：2095—7297(2016)01—0008—04FaultTreeAnalysisoftheUmbilicalofSubseaProductionSystemxuWen—hu，GUOHong(CNOOCResearchInstitute，Bering100028，China)AbstractFaulttreeanalys

3、is(FTA)isappliedtoanalyzethereliabilityofthesub6eaumbilicalofagasfieldinSouthChinaSeabothqualitativelyandquantitively．ThefaulttreemodelofthesubseaumbilicaliSbuilt．T11ekeycompo．hentsofthesubseaumbilicalarecable，sheathandarmouraccordingtothequalitativeanalysisresultandtheweakes

4、tlink，alsothemostimportantcomponent，iSthecablebasedonthequantitiveanalysisresult．Basedontheanalysisresults，improvementmeasuresfocusingonthecableareputforwardintermsofdesign，manufacturingandoperationoftheumbilicaltoreducetheriskoffailureandimprovethereliabilityofthetimbilical。

5、whichisbeneficialtothede．signandsafeoperationofthesubseaumbilical．Keywordssubseaproductionsystem；umbilical；faulttree；qualitativeanalysis；quantitiveanalysiscableO引言水下生产系统广泛应用于海洋油气资源开发工程中。水下生产系统包括水下采油树系统、井口系统、管汇系统、控制系统、海底管道、脐带缆、立管以及其他组成部分。水下生产系统可以控制单口生产井或若干口井，将油气传输到固定平台、浮式结构或直接

6、上岸。脐带缆是一束铠装的管线、电缆，作为水下生产系统中的重要设备，它从上部设施向水下设备传输液压油、化学药剂和电力，并在它们之间传递控制信号及温度、压力等数据[1。2]。关于水下脐带缆的力学性能分析已有很多研究工作，涉及脐带缆的柔性结构行为、疲劳寿命估计、静态稳定性、动态响应等M0

7、。但是关于水下脐带缆可靠性分析的研究很少见到，而水下脐带缆的可靠性对海洋石油开发非常重要，因为它直接影响开发的安全和收益。海洋环境非常恶劣且脐带缆一旦发生故障，很难进行修复，维护成本也非常高。而且，当有油气泄漏发生时，如果脐带缆不能及时输送液压动力及电力以关闭水下安全

8、阀，将可能造成海洋环境污染。因此，非常有必要分析水下脐带缆的可靠性以保证水下生产系统的正常运行。故障树分析(FTA)方法是一种广泛应用的可靠性分析方法[11-12]。本文以南海某油气田所使用的水下生产系统脐带缆为研究对象，使用FTA对其进行可靠性分析，识别脐带缆可能的系统故障模式，找出脐带缆的薄弱环节，并提出一些改进措施，有利于保证海洋油气开发的安全进行。收藕日期：2015—12—23基金项目：国家863计划(2014AA09A224—2)作者简介：许文虎(1981一)，男，工程师，主要从事水下生产系统相关工作。第1期许文虎，等：水下生产系统脐带

9、缆故障树分析’9‘1水下生产系统脐带缆故障树建模1．1目标脐带缆本文的研究对象为我国南海某气田所使用的脐带缆。该气田采用固定平台加水下生