第十二章海底管缆
第一节概述
信号监测缆等）作为电力传输和有线遥控信号传输的重要手段，已经广泛应用于国内外海上 随着科学技术在遥控技术领域日新月异地发展，海底管缆（包括动力电缆、控制管缆、油气田的开发和生产方面.由于其性能的可靠性，功能的稳定性以及较长的使用寿命等特点，把海上油气田开发生产所需要的电力和各种控制信号准确有效地传输于海上平台之间、平台与浮式生产储油轮之间、水下井口与平台或浮式生产储油轮之间，使海上油气田生产操作的遥控技术向前迈出了一大步，大大提高了海上油气由生产的管理水平.
目前我国海上油气田海底管揽的使用范围，大致分为两种情况，在水深相对较浅的油气田，平台与平台之间、平台与浮式生产储油轮之间通常使用动力电缆传输油气由生产所需要至六个卫星平台的动力电缆等.但是，随着新概念的引进和高新技术的推广，近年来，为了开发深海油田，使海底管缆的应用有了突飞猛进的发展，主要表现在海底井口遥控技术的应 用，它不单纯用于传输电力，同时传输各种控制信号，为深海油田的生产操作发挥了重要作用.我国南海的流花11-1油田，在水深305m，在浮式钻井/采油平台与海底井口之间，使用了25条为井下电潜泵供电的动力电缆，4条主液压控制管缆，1条水下生产系统辅助测压缆，如图12-1-1所示.南海陆丰22-1油田，水深333m，在浮式生产储油轮与海底井口
图12-1-1流花11-1油田生产系统布置图
之间，使用了一条捆扎式电/液主控制管缆，如图12-1-2所示.
据不完全统计，我国海上油气田海底管缆的使用概况如表12-1-1所示.
图12-1-2陆丰22-1油田生产系统布置图
表12-1-1我国海上油气田海底管缆统计表
油田名移 管类别 始末端位置 主要技术参数动力电缆 FPSO~HZ21-1平台 3芯电缆，1.5kV×1.85km惠州油田 动力电缆 动力电缆 HZ261平台HZ323平台 HZ32-2平台-HZ32-3平台 3 芯 × 2/0AW × 34.5kV × 4.84km 3×2/0AWG×34.5kV×4.93km电/液控制复合域 HZ261平台-HZ32-5水下井口 4×6m² × 3.6/6kV×3.5km 1根主缆分成3根分支境动力电缆 浮式采油平台-水下井口 25 根 ×外径 2.5°×3kV× 442流花11-1油田 压力监测缆 液压控制揽 浮式采油平台一水下井口 浮式采油平台水下井口 1根×外径3.5°×442m 4根×外径7×442mm（每根内含28根3/8管）
油田名称 管缆类别 始末端位置 主要技术参数动力电缆 FPSO-水下#口 3 芯×25mm²× 5kV× 860m 1根主缆分或6根分支境陆丰22-1油田 电/液控制缆 FPSO水下#口 4 芯 × 6mm² × 3 .6/6kV × 800m 1根主缆分成6根分支境动力电缆 A平台-C平台 3×50mm²×g.7/15kV洲11-4油田 复合电缆 A平台~B平台 3芯×70²×8.7/15kV 3对绞线8芯光纤电缆绥中36-1油田 复合电缆 APP~ WHPJ 3 芯 × 300mm² × 3.6/6kV（1期） 6对绞线激中34油田 动力电缆 动力电缆 SPM~2EW SPM4EW 3 若×95mm² ×3.6/6kV 3 芯× 95mn² × 3.6/6kV复合电缆 MUQSW 3 若× 70mm² ×12/20kV锦州20-2油田 复合电缆 通信电缆 MUQ-陆上终端 MUQMSW 3 芯 ×50mm² ×3.6/6kV 6 对校线
第二节海底管缆的类型
一、动力电缆
动力电缆的使用，大致分为两种情况：
使用寿命有特殊要求外，其功能接近于普通民用电力设施类型的电缆.
②应用于海底井口与平台或浮式生产储油轮之间的动力传输电缆.其主要用途是为海底增压泵或井下电潜泵供电.大多采用圆电缆或扁电缆.它与海底采油树的连接是通过湿式电接头的先进技术来完成的.流花11-1油田采用25条、每条长约500m的动力电缆，分别与25口井的海底采油树相连接，为25台电潜泵提供电力.陆丰22-1油田则采用一根捆扎量. 式主缆，内含6条单根的分支电缆，分别与5口井的海底增压泵相连接，并提供足够的用电
二、控制管缆
控制管缆的主要功能，一是开关水下采油树上的阀门组；二是开关井下安全阀，它可分为三种类型：
1.纯液压控制缆
纯液压控制缆通常用于以下三种水下生产控制系统.
（1）直接液压控制系统
其工作原理如图12-2-1所示，即打开或关闭平台上直接液压控制盘上的某一阔门，储能器中的高压液体经相应的液压管线，直接作用于水下采油树上相应的阀门，使之关闭或 打开.采用这种控制系统虽然简单可靠，成本低廉，应用广泛，但由于纯液压控制缆的内径不宜过大而造成的压力损失过快，致使液压信号传输的距离受到很大的限制，其有效传输距离控制在1km以内.若距离较长，则反应时间就慢，甚至无法动作.另外，采用纯液压控制概念，每控制一个阀门，就需要单独一根液压控制管线.
（2）导向液压控制系统
图12-2-1直接液压控制系统
其工作原理如图12-2-2所示，即平台上控制装置中的各个导向阀，设定有不同的压力，若欲关闭水下采油树上的阀门1，导向阀1经压力调节器的调节，使预定压力的高压液能器中的高压液体流经导向阀1，作用于阀门 体作用于水下控制盒内导向阀1，驱使水下储1，使其关闭.采用这种控制系统虽然控制液体的排量大为减少，控制管线缩短，减少了反应时间，减少了与阅门的摩擦，但是增加了水下 储能器和导向阀的维修保养工作.同时，仍然
图12-2-3程序液压控制系统
图12-2-2导向液压控制系统
图12-2-4电动液压控制系统
每控制一个阀门，需要有一根单独液压管线.不过，控制距离增长了，大约1000m至6000m
（3）程序液压控制系统
小不同的压力，每一个压力对应着控制一个水下采油树的阀门.当某一控制压力沿着导向管 其工作原理如图12-2-3所示.即在控制板的调节下，液压调节器可以产生一系列大线传到程序阅的输入端时，程序阔就从一个位置移到另一个位置.每一个位置都有一个输出端，每个输出端控制一个导向阀，每个导向阀又控制一个采油树阀门.因此，一条导向管线通过程序阀可以控制多个水下采油树的阀门.采用这种控制系统的最大优点是，只需要两根费，不过，水下增加一个程序阅，费用略有增加，控制距离约为2400m 液压管线，即一根为导向控制线，另一根为供压控制线.大大节约了铠装费、维修费和安装
2.电动液压控制缆
电动液压控制系统的工作原理如图12-2-4所示.即平台上或油轮上控制装置中的控制板发出一个控制信号，控制电流就顺着导线传到水下电磁阀的线圈上，使电磁阀产生动 作，驱使高压液体经供液管线进入程序阀某一位置：由于程序阀不同位置接有不同的梭阀，故在某一位置时，供液管线使某一位置的棱阀动作，打开或关闭水下采油树上相应的阀门.
采用电动液压控制缆，反应速度快，传输控制信号的有效距离长，可达6000m至
7000m如果控制对象是相同一种功能，从平台至水下可 共用一根供液控制管线，不过电缆线增多了.为了改进此缺点，采用复合电动液压控制系统，则只需一对导线和一条液压控制管线，其控 制系统的工作原理如图12-2-5所示.即平台上控制系统将操作命令的电信号，经过平台上的微处理机转变 为电码信号，再经过一对电缆线把电码信号传到安装于水下采油树的微处理机，经它处理之后，将电码信号转变为驱动电磁阀线圈的电流， 使电磁阀动作，进而控制水下采油树的某一个阀门.
陆丰22-1油田水下生产井降压力控制系统，就是利用电动液压控制缆将自动控制电信号 传到水下井口装置上的一个水下控制模块（SCM），通过模块中的单板机驱动模块中的高压储能器开启或关闭采
图12-2-5复合电动液压控制系统
