水下卧式采油树安装过程定量风险评估

针对水下卧式采油树安装过程风险大及其风险评估缺乏分析数据难以进行定量计算的问题,在事故树定性分析的基础上,建立了AHP-TOPSIS综合评判指标体系,对水下卧式采油树的安装过程进行风险评估。根据定性分析结果得出定位、锁紧、密封、下放工具与组件连接失效4个关键事件及其影响因素。通过AHP法确定影响因素的权重,结合TOPSIS原理构建AHP-TOPSIS综合模型,计算各个组件下放失效的综合优势度。采用AHP-TOPSIS方法实现了多风险因素的定量风险评估。对水下卧式采油树安装过程风险进行评估,结果表明,树体、油管挂、阻塞器和内帽的风险值相近,油管挂风险值最高,外帽的风险值最小。

内压作用卧式采油树油管挂承载能力研究

利用ABAQUS有限元软件建立了油管挂三维简化模型,研究开口对应力分布及承载能力的影响,将出油口直径与壁厚进行比较,分析不同出油口直径和壁厚配置对应力分布的影响。建模时将油管挂简化为具有大尺寸侧开口的内压圆筒,采用20节点2阶六面体单元划分网格。分析结果表明,开口内径比对承载性能的影响呈先降低后回升的趋势,其作用机理在于小直径开口对局部应力突变影响较大;侧向开口增加局部应力,导致应力分布不均匀。

水下卧式采油树顶部堵塞器设计要素

顶部堵塞器位于油管悬挂器上端口,采油树帽下方,起到堵塞密封油管悬挂器上端口,防止油管介质向上泄漏的作用。从安全为本的设计理念出发,以工艺流程为导向,着重从功能与操作可行性上考虑堵塞器设计方法,同时又对各种可能产生的危险因素和潜在风险进行了深入科学的验证与试验。对水下卧式采油树顶部堵塞器设计要素进行研究与分析可为我国独立研发海底生产系统提供思路和参考。

水下卧式采油树静水压试验装置设计

基于水下卧式采油树使用工况和结构特点,确定了水下采油树静水压试验方案,完成了水下卧式采油树静水压试验装置设计和关键结构设计,在此基础上拓展了试验装置的功能和用途。该试验装置具备采油树静水压试验时所需的连接、密封、承载等功能,装置中螺纹式连接接头可用于金属密封垫环预紧力的测试,建立的金属密封垫环工作内压与预紧力之间的对应关系可用于研究海洋水下设备之间金属密封垫环的连接、挤压、变形和密封等问题,从而为现场使用提供参考依据。

水下卧式采油树顶部阻塞器下放安装过程研究

采用合适的下放安装方式,设计出合理的安装机具,成为水下油气开采过程中研究的重点。以卧式采油树顶部阻塞器为研究对象,对所需下放机具及安装过程进行研究,分析机具结构特点,总结安装过程注意事项,为我国水下采油树下放安装系统的研发提供借鉴和思路。

“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。

水下卧式采油树井口连接器VX钢圈力学特性研究

VX钢圈是水下卧式采油树连接器上的全金属锥形密封圈,其性能好坏直接影响着采油树功能的实现。为保证密封件的性能,需要进行密封件力学特性及相关参数的计算。根据VX钢圈密封的工作原理,对VX钢圈密封锥面进行预紧及操作工况下的力学分析,推导出了VX密封钢圈的预紧接触应力和操作接触应力公式,并用ABAQUS有限元法对推导的VX钢圈的设计计算公式进行验证及相关分析,指出在操作工况下,钢圈接触应力与内压呈线性关系,先随内压增大而降低,到达最低值后,则随内压增大而线性增大,钢圈实现自紧密封。

水下卧式采油树出油管的传热分析

针对温度对水下卧式采油树出油管安全可靠性的影响,通过分析水下卧式采油树出油管的结构及其内外温差大的特点,建立了水下卧式采油树出油管稳态传热的基本简化模型,包括物理模型和数学模型,并利用热平衡原理获得了该传热模型的解析表达式。结果表明:为了减少热应力值对水下卧式采油树出油管结构强度和材料性能的影响,在水下卧式采油树正常生产中,必须考虑出油管的保温设计。

水下卧式采油树油管挂出油口角度的优化设计

针对减少流动损失这一工程问题,通过分析油管悬挂器的结构特点,综合考虑其在水下卧式采油树中的位置和功能,基于阻力系数方法提出了油管悬挂器出油口角度的优化设计方法。同时,采用FLUENT软件对不同出油口角度下的油管悬挂器内部流体流动进行数值模拟,为理论设计方法提供证明和依据。最终得到的理论计算结果和数值模拟结果均表明:出油口角度在11°~12°之间时流动损失最小。

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。

遥控机器人在深水A油田卧式采油树作业中的应用

有缆遥控水下机器人（ROV）是重要的现代水下作业工具,具有水下勘探、观察和作业等功能,并凭借着高可靠性和高安全性的优势,成为了海洋石油行业的新兴作业机械.介绍了ROV的技术发展现状和南海东部海域A深水油田工程安装中的应用情况.根据海洋环境特点和海洋石油的开发实际需求,提出了未来ROV需要具备的关键技术和发展趋势,以期推动ROV在海洋石油行业中的创新和发展.

浅水水下卧式采油树结构设计分析

为推动我国海洋油气更好的开采,近年来我国陆续研究和突破了水下设备的高压密封、远程控制和复杂零件加工等关键技术问题,成功的研制了水下卧式采油树。本文在简述水下卧式采油树的基本设计规范和基本结构的同时,从设计选型及控制系统、悬挂器等重要部件入手,分析浅水工作环境下水下卧式采油树的结构设计,以期为该设备在浅水环境下的应用和进一步研究提供一定参考。

水下卧式采油树传热特性分析及输油管路保温设计

水合物防治是水下采油树流动安全保障需重点考虑的问题,而温降是水合物形成的重要因素;同时,采油树的密封设计、材料选择均与温度密切相关,因此必须对水下采油树进行传热特性分析.针对南海某特定油田环境,并结合水下采油树结构特征,建立了水下采油树本体、出油管的简化传热计算模型,确定了其稳态、非稳态的传热控制方程组及相应边界条件和初始条件.采用Fluent软件对水下采油树进行稳态及非稳态传热模拟,针对不同原油入口温度、海水温度,得出采油树温度分布及出油管内壁温度随时间的变化规律.通过对加装聚氨酯复合材料的采油树出油管模型进行温度场模拟,得到不同原油温度、海水温度下保温层厚度和冷却时间的关系.综合稳态、非稳态分析结果,提出采油树出油管保温层厚度的计算公式.

自升平台卧式采油树水下完井简易坐落管柱技术应用

完井坐落管柱技术是水下完井作业工艺的关键技术,主要实现油管挂送入及回收,同时建立清喷流通通道。本文针对自升式平台水下完井坐落管柱技术研究及实践,总结论述简易坐落管柱功能特点、结构组成及设备选型、工具国产化探讨,并结合中国渤海水下完井作业实践,分析了简易坐落管柱现场应用期间管柱配长、下入坐挂、脱手回接的重要关键因素,弥补国内完井坐落管柱技术的不足。本文的研究成果对自升式平台水下完井坐落管柱技术国产化研究和现场应用具有重要的指导意义。

水下采油树在深海油气田开发中的应用

通过对国内外水下采油树应用情况资料调研,得知水下采油树在国外油气田开采中应用广泛,技术非常成熟,最大安装水深超过2 700 m。而国内目前仅有包括流花11-1等少数几个油气田采用水下采油树进行开采,水下采油树的设计、制造、安装、施工等技术基本由国外少数几家公司掌握,目前尚无国产水下采油树应用于海上油气田的实例。为满足我国油气田开发向深海发展的需要,国内石油公司应利用现在与国外合作项目的机会提高我国水下采油树的设计制造、施工安装水平及使用维护能力。

水下采油树关键技术研究

水下采油树是深水油气开发中必不可少的装备。该课题拟通过掌握水下卧式采油树及下放机具的设计、制造相关关键技术,研制出具有自主知识产权的1 500 m水深、10 000 psi压力等级、温度等级为SU（-18℃~121℃）的水下采油树样机,为最终形成国产水下采油树设计、制造、测试及工程服务能力奠定基础。课题主要研究内容包括：（1）水下采油树总体方案设计与结构设计;（2）水下采油树下放安装回收工艺及配套工具设计;（3）水下采油树控制系统设计;（4）水下采油树材料及制造工艺技术研究;（5）水下采油树风险评价及可靠性分析;（6）水下采油树样机的测试;目前,课题组已完成水下采油树机械结构、控制系统及下放机具总体方案设计、水下采油树机械结构基本设计与详细设计、水下控制模块的相关设计、下放安装机具基本设计、水下采油树原理样机关键部件的制造准备工作、水下采油树地面测试系统的建立、水下采油树安装功能模拟测试方案、FAT测试方案及SIT测试方案、水下采油树风险评价及可靠性分析。通过该阶段课题研究,课题组已基本掌握水下采油树研发关键技术,为下一步水下卧式采油树国产化应用奠定了坚实基础,主要关键技术包括：（1）水下采油树及配套系统的总体设计技术;（2）油管悬挂器、穿越器等核心部件的设计技术;（3）水下采油树水下控制模块配套测试系统技术;（4）水下采油树风险评价及可靠性分析技术;（5）水下采油树材料设计及防腐技术。

水下采油树选型和功能设计

水下采油树在每个工程中针对油田特性都有不同的设计要求。选型设计时,要充分考虑油气田类型、作业环境、压力、井口数量、钻机类型、水深、操作者的喜好进行选型设计。该文给出水下采油树选型流程图,阐述了卧式和立式水下采油树显著区别,列出水下采油树结构选择的六个界面,分析了超高压高温水下采油树的技术挑战和主要经验,指出卧式水下采油树功能设计要求,并针对PY35-1、PY35-2实际项目详细分析了水下采油树的选型及功能设计要求。

水下采油树复合电液控制系统仿真研究

为了研究水下采油树复合电液控制系统的性能,以宝鸡石油机械有限责任公司研发的1 500 m水深卧式采油树为研究对象,采用AMESim软件建立了换向阀的仿真模型,在极限工况下分析了采油树闸阀启闭、系统稳定性和控制系统紧急关断特性。分析结果表明:该复合电液控制系统单个闸阀启闭时间以及启闭过程中系统的稳定性均满足API标准要求,连续开启2个5 in闸阀的间隔时间应不小于12 min;可通过提高换向阀的复位压差来实现液压控制系统紧急关断工况下的快速复位。所得结论可为卧式采油树的设计和优化提供参考。

陵水17-2气田水下采油树选型与功能设计

水下采油树是海洋油气开发的重要设备,在油气田开发中得到广泛应用,水下采油树系统的正确选型对于降低深水油气开发的初期成本和采油树的安全工作有重要意义。国外在水下采油树方面的技术已经相当成熟,在充分调研国外知名公司采油树的产品及其参数资料的基础上,在针对国内第1个自营深水气田陵水17-2的水下采油树选型中,从钻、修、产、弃、应急、开发模式等方面综合对比了立式采油树和卧式采油树的优劣,针对陵水17-2气田环境给出材料等级、压力等级和温度等级等工作等级,选出了不同公司适合陵水17-2气田环境的水下卧式采油树产品。最后,对包括油管悬挂器、采油树帽、阀门等在内的关键部件的选型和设计考虑因素进行了详细分析。研究结果对陵水17-2气田水下采油树的选型以及相应构件的设计有一定的参考意义。

水下采油树DP船吊机下放安装方法研究

介绍了水下卧式采油树的结构组成及主流类型。通过比较水下采油树安装方法得出DP船吊机下放安装方法的优越性。对水下采油树DP船下放安装所需的设备资源进行分析,探讨了水下采油树采用DP船吊机下放安装的施工程序,并总结水下采油树采用DP船吊机下放安装的几个要点。对我国水下采油树的自主安装提供借鉴。