在海底电缆抢修任务中,针对多层海底脐带缆的切割需求,提出一种基于水下机器人作业的水下液压剪切机构。结合海底脐带缆多层复合及金属绞线的特殊结构建立剪切失效模型,并对水下液压剪的切割机构进行设计。运用Abaqus软件分析切割过程中脐带缆的力学响应,对脐带缆逐层连续变化的力学特性进行研究,提出海底脐带缆切割需要满足的剪切力及水下液压剪机构的主要参数。

海上能源开采过程中,为节约成本常采用水下生产系统进行控制和开发,水下生产控制系统主要为水下油气开采单元提供生产气液,液压控制,化学药剂注入以及信号传输控制等一体化的一种生产控制模式,本文主要针对水下控制系统在海上平台投产前调试方法进行探索和实验,该调试主要是涉及电气方面的控制与信号逻辑的测试,为海上平台其他同样项目的工程提供经验借鉴和调试方案样板。

为了探讨ST4×2-5M浅水泥线采油树液压系统的性能,对影响液压系统性能的3个关键部件的参数、液压系统的功能和原理等开展研究,在AMESim平台上搭建了闸阀驱动器、水下电磁阀和水下脐带缆模型。以实际产品为依托,研究了系统充压、单个?127.0 mm闸阀启闭、单个?50.8 mm闸阀启闭以及系统紧急关断4种泥线采油树典型工况下的系统性能。研究结果表明:利用水上HPU为系统充压时间不得短于300 s,充压时间超过600 s后压力提升效果不明显;单个?127.0和单个?50.8 mm闸阀的启闭特性由于闸阀及驱动器本身的技术参数不同而相差较大;紧急关断时液压系统泄压能力与脐带缆内径有着直接的关系;4种典型工况下泥线采油树液压系统性能指标均满足设计要求。研究结果对于实际的液压控制系统开发和工程化应用具有一定的指导意义。

根据当前水下生产系统的研究需要提出针对水下长脐带缆液压管的等效模拟方法研究相关理论基础并推导相应模拟元件的数学模型.基于工程系统仿真软件AMESim依托我国南海某水下油气田的环境参数及部分工况建立长脐带缆液压管的长管模型及其等效模拟系统模型并进行仿真试验.通过对模型响应时间、压力、流量等动态特性的分析及现场应用试验验证了该等效模拟方法的相关理论方案、数学模型及研究方法的正确性和可行性.该等效模拟方法可以用于水下液压系统物理测试台中长脐带管等效模拟系统的设计.

分析脐带缆液压管线传输特性，提出等效方法。应用AMESim建立脐带缆液压管线液压仿真系统，进行仿真模拟，分析仿真结果，研究脐带缆的液压传输特性，并与相似性原理下脐带缆液压传输特性参数进行相对分析，确定脐带缆液压特性参数液阻、液容、液感在液压系统中的表现形式。根据分析结果，确定脐带缆液压传输特性的等效模型的形式，确定液阻、液容、液感的具体等方式，应用AMESim仿真分析了等效方法的等效性，确定了一种脐带缆液压管线的等效模型搭建形式。仿真结果可做为脐带缆液压等效装置搭建的理论参考。

复合电液控制是目前深水油气田开发应用较多的控制方式。对水下液压控制系统进行分析对主要的液压参数如操作压力HPU蓄能器、水下蓄能器容积进行计算;依据南海某油气田工程实际应用AMESim建立水下电液复合控制系统充压仿真模型仿真模拟不同脐带缆管径对系统充压和ESD的影响并利用AMESim仿真软件对南海某油田液压控制系统典型工况进行建模和动态仿真。仿真结果表明该液压系统的各项性能指标均满足相应标准规范和工程的要求。该仿真研究为脐带缆管径选择提供参考对水下液压控制系统的关键元部件选择分析有很好的参考和指导作用。

对水下生产系统的液压系统、电力系统和通信系统进行不同工况下的性能分析是保障水下生产装置安全可靠工作的关键.以中海石油（中国）有限公司湛江分公司某气田开发工程项目水下生产系统的液压系统构架及参数分析为例介绍了运用“The Control Simulator”软件进行液压动力分析的要点.分析在最小和最大井口关断压力下阀门的开关响应时间、阀门打开之后压力恢复时间、序列阀门开启时间、ESD指令下关阀响应时间等并将分析结果和实际生产情况进行对比可知该液压系统的各项性能指标均满足相应标准和规范的要求.