水下油管悬挂器技术现状与研制要点

结合相关标准和国外公司的成型产品,采用对比分析的方法,阐述了水下油管悬挂器的功能。分析了多孔型、同心型和卧式采油树油管悬挂器的结构特点,并介绍了FMC、Aker Kvaerner和Vetco Gray公司的水下卧式采油树油管悬挂器产品。对锁紧装置、密封结构、导向装置、贯穿接头及通道等的研制要点进行了说明,指出水下油管悬挂器的技术发展趋势为深海域、系列化、智能化。为研制国产水下油管悬挂器提供借鉴。

水下油管悬挂器贯穿液路测试工具有限元强度分析

贯穿液路测试工具是水下油管悬挂器工厂验收试验所需的配套工具之一。由于其工作时需承受高压,为保证性能安全,分析了该工具的关键承力件,并建立有限元模型。开展了3种承压工况下的模拟计算,得到连接螺钉和紧固套上的最大应力、应变值,并根据API RP 17G和API 6A标准,对测试工具的强度和可靠性进行评估。最终确定了不同液压载荷下可同时加压的液压接头数量及组合方式,为贯穿液路测试工具的设计开发和使用操作提供指导。

水下控制模块的技术分析与发展建议

简述了水下控制模块的组成和功能,介绍了Aker Solution公司和FMC公司的3种不同类型水下控制模块,阐述了其基本组成和主要功能。随后指出水下控制模块技术将朝着更智能、更可靠、更快速及全电控的方向发展。最后,就国内对水下控制模块的研发提出几点建议:及时掌握水下控制模块的前沿技术;充分借鉴国外成熟经验,开发设计符合当前操作习惯的水下控制模块;对水下控制模块的关键技术进行深入研究,保证控制系统安全可靠;建立试验平台,为水下控制模块创造试验条件;对水下控制模块中的液压控制阀、传感器等进行深入研究,最终实现水下控制模块的国产化。

管道外壁缺陷多磁化单元磁场数值模拟与参量分析

利用有限元方法对局部管道、磁化结构及外围部分空气进行三维实体建模,通过有限元求解计算,得到了单磁化单元模型和多磁化单元模型在管壁存在圆柱形缺陷时的磁场分布情况,并提取磁场强度H、磁感应强度B等参量进行对比,分析了各磁化单元间的相互影响,分析结果为漏磁技术应用于管道外壁检测提供理论依据。

组合裂纹漏磁检测有限元分析

用有限元法分析了组合裂纹漏磁场,得到了裂纹缺陷漏磁场空间分布,给出了裂纹深度与裂纹漏磁场磁感应强度之间的关系曲线。通过实验得到了与有限元分析结果一致的结论。

海洋水下井口回接装置技术现状及结构分析

海洋水下井口回接装置是海洋水下井口进行回接作业的关键设备,该装置用于隔离海水,为生产平台和海洋水下井口建立油气通道。介绍了回接作业程序,简述了回接装置的技术现状,并针对3种国外海洋水下井口回接装置的结构特点进行了分析,总结出回接装置将向高压、安全可靠、标准化、系列化的方向发展。

基于EPLAN的钻机管柱处理控制系统项目结构

为了规划管柱处理控制系统设计,智能而高效地管理项目,清晰、完整地表达设计图纸信息,针对管柱处理系统的一系列自动化设备,基于工业电气智能化软件EPLAN Electric P8提出了4种电气控制系统图纸设计结构,剖析对比了每种结构的项目组织形式,充分利用EPLAN标准化的电气控制设计理念,将其深入到石油装备行业电气控制图纸设计中,指导工程师快速设计出规范的图纸,便于项目图纸更好地指导施工生产。

基于ABAQUS水下采油树下入工具有限元接触分析

基于UG建立水下采油树下入工具三维装配模型,采用ABAQUS对其进行有限元分析,依据实际工况确定其边界约束条件和接触条件,进行了两种不同试验载荷工况下的接触分析,获得了接近真实的等效应力强度。分析结果表明,两种不同试验载荷下,工具强度均满足强度要求,为工具后续实际工厂试验提供了理论依据,具有指导意义。

“水下卧式采油树系统研制(1期)”2013年度技术总结报告

阐述了水下卧式采油树系统研制(1期)课题开展的背景和意义,介绍了保证该课题顺利实施的前期研究基础,对课题2013年度研究内容和目标完成情况进行量化总结,提出了课题研究过程中的研究思路和总体方案。以水下卧式采油树系统研制(1期)课题中设置的各子课题为切入点,重点介绍了各子课题的研发内容、取得的关键技术和主要成果,包括:水下采油树技术、市场调研:通过技术调研,熟悉了水下采油树制造技术和试验流程,收集了大量技术资料。通过市场调研,了解了水下采油树系统的价格走势和市场前景等。水下采油树总体结构设计技术:水下采油树总体结构采用框架式模块化设计,共分为采油树本体模块、液压连接器模块、生产模块、环空模块、节流模块、水下控制模块、油管悬挂器系统等模块,并进行集成设计。水下采油树系统配套工具设计技术:通过分析研究现有水下卧式采油树配套工具和安装作业工艺要求,制定本课题水下采油树下放安装回收工艺,确定配套工具功能及种类。水下采油树复合电液控制系统设计技术:开展了水下电子模块、控制阀件组、管路系统、传感器等的集成技术研究,所有液压动力、信号均由SCM基座传出,实现高度集成。水下采油树分析计算技术:提出了多尺度共轭传热计算方法,实验和数值模拟验证了其正确性;有针对性的改进了水下结构物的温降计算方法,提高了计算效率。水下采油树生产制造技术:攻克了深孔精密加工,复杂、薄壁金属密封加工,耐蚀材料加工等关键工艺,形成了水下采油树生产制造技术,为采油树样机的制造奠定了基础。水下采油树下放安装回收和试验技术:由平台面远程操控自动安装或回收,实现自动定位、锁紧(或解锁)和可靠密封等功能,制订下放安装回收操作规范,并研制配套工具。在结论与建议部分,着重介绍了通过课题开展所取得的主要技术创新点,以及存在的问题和建议。

海洋平台吊机iCrane自动控制模型

为了促进海洋平台吊机产品系列化、自动化及信息化发展进程,针对多样化的海洋平台吊机产品,提出一种iCrane控制系统模型。描述了模型组成、功能和应用方法。介绍了载荷力矩指示、运动及调速、安全保护及报警等关键技术,并以一种常用的海洋钻井平台配套吊机为控制对象设计开发了一套应用样机。样机在模拟试验和应用实例中取得了良好的效果。最后指出,在此模型下的各个层面和单元都集中体现海洋平台吊机系列化产品的自动化和信息化水平,并可积累大量宝贵的信息和数据资源,为将来实现油气装备大数据库管理打下坚实基础。

基于AHP的水下采油树海试模糊综合评价

水下采油树是水下生产系统的核心设备,其性能和安全关系到整个水下油气生产的效率和安全。通过研究水下采油树海试过程,结合其结构及功能,利用层次分析法(Analytic Hierachy Process,AHP)从运输吊装性、安装回收性、功能性和ROV操作性4个方面构建水下采油树海试评价指标体系;再利用比较法和标度法构建相应指标的比较判断矩阵并计算各指标的权重向量;最后利用模糊综合分析方法,对水下采油树系统各评价指标进行量化分析,从而获得其综合性能及分项性能,定量评判水下采油树。研究结果对水下采油树海试数据采集及定量评价水下采油树性能具有指导意义,评价结果可为水下采油树海试后的优化改进提供参考依据。

海洋500m水深水下立式采油树设计开发

水下采油树是海洋深水油气开发的关键装备。为了梳理和提炼水下采油树最新研究进展及成果,指导国内相关产品的设计开发,在分析国内外技术现状的基础上,介绍了500 m水深导向绳式水下立式采油树的总体结构、技术参数、控制系统、采油树本体、油管悬挂器和闸阀驱动器等关键部件的结构及工作原理,并阐述了该产品的加工和试验进展。分析认为:该水下立式采油树具有整体模块化设计、电液贯穿多通路集成化设计、闸阀驱动器失效安全型设计等技术特点,产品的设计开发打破了国外技术垄断,达到国际同类产品的主流技术水平。该产品的设计与开发可以为水下采油树的国产化研制提供借鉴和参考。

水下油管悬挂器锁紧结构有限元强度分析

水下油管悬挂器是水下采油树上的关键部件之一,由于其工作时与油气介质接触,且承受井内高压和油管串重力,需保证其与水下采油树可靠锁定。以水下油管悬挂器锁紧结构为基础,建立有限元模型,设置了载荷与边界条件、接触对和单元类型,并赋予材料属性。采用Explicit显式求解方法,完成油管悬挂器锁紧过程的模拟计算,得到各零件的最大应力值。根据API 6A标准对锁紧结构的强度和可靠性进行评估,为水下油管悬挂器的设计开发和试验、应用提供技术支撑。

1500 m级国产水下卧式采油树样机码头浅水试验

宝鸡石油机械有限责任公司研制的1500 m级水下卧式采油树样机在完成厂内试验的基础上,在烟台近海码头水深约18 m处开展了浅水试验。介绍了该采油树样机概况、浅水试验场地及配套设备、浅水试验内容及工艺流程。重点介绍了该采油树在码头陆地的测试情况,以及浅水试验情况。浅水试验结果表明:该采油树的安装回收功能、遥控潜水器(ROV)操作性能和远程控制功能均满足设计要求。为水下采油树未来的工程海试提供了重要的实践指导,进一步推动了深水采油树的国产化研制进程。

水下采油树用闸阀和驱动器试验技术研究

介绍了水下采油树用闸阀和驱动器试验所遵循的主要标准要求。分析了工厂验收试验、外压试验、PR2F试验和耐久性试验的方法及相关试验设备,并就试验过程中阀杆密封、闸板阀座密封、复位弹簧等关键部件可能出现的问题进行分析。可为水下闸阀及驱动器的试验提供参考。

MLS-10型泥线套管悬挂装置设计

泥线套管悬挂装置是海洋油气勘探开发中的一个重要单元装备。在分析国内外技术现状的基础上,详细阐述了MLS-10型泥线套管悬挂装置的总体结构、技术参数以及套管悬挂器、临时弃井防护帽、回接生产工具等关键部件。总结了MLS-10型泥线套管悬挂装置的技术特点,并介绍了生产制造及试验情况。该装置的设计开发加快了海洋泥线套管悬挂装置国产化的研制进程。

钢丝绳式隔水管张紧器监控系统设计

为了采集张紧器运行过程中各项重要参数,实时掌握张紧器状态,依据海洋钻井隔水管张紧器控制系统工作原理,设计了钢丝绳式隔水管张紧器远程监控系统。监控系统包括张紧器液缸与蓄能器之间的抗反冲控制、液缸和钢丝绳位移检测、升沉运动检测、钢丝绳寿命与维护提醒等7个功能模块。针对隔水管张紧器的3种事故工况,设计了状态判断与系统维护软件算法流程。进行了界面设计,介绍了监控软件的应用情况。该钢丝绳式隔水管张紧器监控系统自动化、智能化程度高,为隔水管张紧器的安全性、可靠性提供了多重保障。

深水液控式油管悬挂器安装回收工具研制

目前,国外深水水下采油树以及油管悬挂器的配套工具技术成熟,国内相关领域的研究较少。鉴于此,针对研发的深水液控式油管悬挂器安装回收工具,从工具结构特点、工作原理、技术参数选取、加工制造难点和试验鉴定方法等方面进行了详细阐述。该工具的设计满足API 17D的标准要求,可用于深水油管悬挂器的快速安装、回收、紧急回收作业,设计工作压力为69 MPa,设计规范级别为PSL3级,总体结构为中空的套筒式结构,采用液压控制方式实现锁紧解锁机构的动作。该工具完成了工程样机的试制和试验,解决了工具密封面加工和小直径深长孔加工等制造难题,试验结果满足设计要求。该工具的成功研制打破了国外技术垄断,对同类产品的设计、制造以及水下设备的配套和推广有积极的借鉴作用。

水下采油树保温输油管道的变形分析

水下采油树输油管道保温层受到内、外压力及温度场的作用,容易发生变形。文中建立输油管道保温层的模型,运用CFD流场分析的方法,分析在内、外压力及温度场的共同作用下,输油管道保温层的径向变形对作业水深、输油管道结构参数的敏感性。分析结果表明,输油管道保温层的径向变形量随着作业水深的增加而变大。输油管道的结构参数变化将会影响保温层的径向变形量。

水下卧式采油树研制及浅水试验

水下采油树是海洋油气开发的关键装备,该设备制造技术长期以来被国外垄断。为了加快我国海洋油气的开发步伐,降低开发成本,依托863计划课题和中石油重点研发项目,我国突破了水下高压密封、水下远程控制、复杂形面零件加工及检测等多项关键技术,成功研制了拥有自主知识产权的水下卧式采油树。厂内试验表明,其各项指标均已达到设计要求,18米浅水试验进一步验证了水下卧式采油树的安装回收功能、ROV操作性能和水下远程控制功能均满足设计要求,试验获得的基础数据及技术经验作为宝贵的科研成果,对下一步工程海试具有重要的指导意义。