水下采油树应用技术发展现状

研发水下采油树的关键在于能否通过相关标准规范所要求的压力循环测试、高低温循环测试、载荷循环测试及外部高压测试等。在介绍水下采油树相关标准规范的基础上,分析了水下采油树的结构类型及结构演变,简述了水下采油树各控制系统类型的特点,分析了采油树、油管挂、内树帽的安装管柱及安装方法。指出超深水和超高温高压的水下采油树是水下采油树未来的发展方向。卧式采油树可用浮式钻井装置的钻柱或用工程船的大吨位吊机的钢丝进行安装。水下采油树的模块化设计可缩短采油树的供货周期,跨接管式电泵增压系统、跨接管式流量计和高完整性压力保护系统等新工艺技术的出现,将有利于降低水下采油树和水下开发项目的综合成本。所得结论可为水下采油树的设计和应用提供参考。     

水下采油树MEC密封试验装置研究

MEC密封是水下卧式采油树密封的一项关键技术。为了进行密封性能试验,设计了MEC密封件的密封试验装置。分析了该装置的组成部分和关键参数,并采用ABAQUS软件对其上、下安装盖的强度进行有限元分析。分析结果表明,设计的试验装置满足强度要求。     

水下采油树水合物抑制剂注入研究

在海洋油气生产过程中,通过注入水合物抑制剂防止水合物生成是流动保障技术的重要组成部分。针对荔湾3-1油田所采用的卧式采油树,根据不同的工况要求,研究了相适合的化学试剂注入策略和阀门操作顺序。以正常工况下乙二醇注入量计算为例,应用HYSYS工艺软件模拟计算,采用天然气干基首先进行饱和水处理再与抑制剂混合的方法,将计算结果同常规理论计算对比,发现软件计算结果约为理论计算的2倍,在工程设计允许范围内。在水下采油树工艺设计中可以选用HYSYS软件计算水合物抑制剂的注入量,计算过程动态、准确且应用范围广。     

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。     

深水水下采油树下放作业窗口研究

深水水下采油树的下放安装作业环境载荷非常复杂,确保采油树的下放作业安全是亟待解决的问题。为此,分析了水下采油树下放作业过程,建立了下放管串力学模型,确定了采油树下放作业准则,建立了采油树下放作业窗口分析方法及流程,并研究了采油树质量、波浪周期、浪向角和水深对采油树下放作业窗口的影响。研究结果表明,在表面流速小于0.85 m/s、波高小于7.2 m的情况下,采油树可实现安全下放;采油树质量增大导致下放作业窗口变小,主要影响作业窗口的最大有效波高;波浪周期在9~11和15~29 s时下放作业窗口较大,不同浪向角下推荐平台艏向与波浪成45°;随着水深的增加采油树下放作业窗口逐渐变小,水深对窗口的最大有效波高影响较大,对最大表面流速影响很小。     

水下采油树防护装置结构优化设计

水下采油树是水下生产系统不可或缺的核心设备之一,可以控制油气的开采速度,实时监测和调整生产情况。但在长期水下作业环境下,水下采油树容易遭遇多种环境及非环境荷载,如坠落物的冲击力、渔网的拖拽力、洋流的作用力等,对采油树造成危害。为避免或降低上述作用力对水下采油树的影响,需在水下采油树周围布置防护装置,以确保水下采油树在役期内的作业安全。本文针对渤海海域海床特点,利用结构建模和分析软件,对防护装置底部和主框架结构进行了结构优化设计,对驳船运输工况、海上吊装工况、在位作业工况进行了校核,确保了防护装置在役期内的结构安全。     

水下采油树系统配套工具技术研究和发展建议

水下采油树系统配套工具由一系列工具组成,是完成水下采油树和油管悬挂器等水下设备吊装、运输、安装、回收、测试及使用维护等作业的必要设备,对深水油气开发起着至关重要的作用。在分析水下采油树系统配套工具国内外发展状况的基础上,剖析了典型水下采油树配套工具的主要功能和组成,详述了配套工具研究中的核心技术,如安装回收、锁紧解锁和远程导向定位等设计技术,以及加工制造和试验验证等方面的研究重点和研究方法,为设计和使用水下采油树配套工具提供了理论依据,并给出了配套工具未来在专业化设计、模块化设计和集成化设计等方面的发展建议。研究结果对水下采油树系统配套工具的研发具有一定的指导意义。     

水下采油树及下放安装技术研究

了解水下设备的结构类型与控制方法,掌握正确的安装方式是深水钻、完井工程研究的重要内容。介绍了水下采油树的发展、结构组成与不同类型的优缺点,分析其远程控制的实现方式,研究下放安装步骤与要求。为我国水下采油树的选型与自主研发提供借鉴与思路。     

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。     

水下采油树工厂验收测试(FAT)技术研究

水下采油树的工厂验收测试(FAT)是水下采油树在正式投入使用前的一项重要测试。根据荔湾3-1气田的测试资料总结了水下采油树FAT的关键测试内容,介绍了相应的测试条件和主要测试步骤,最后通过Abaqus分析测试状态下VX密封圈密封性能。结果表明:68.96 MPa的卧式采油树在过盈量取0.4mm的情况下满足相应的密封要求。     

水下采油树内部输油管应力分析

根据API 17D规范,对深水水下采油树零部件中容易损坏的输油管进行受力分析,建立不同水深、水温等条件下的输油管应力计算模型,用ABAQUS软件进行应力的有限元计算。结果表明,随着水深增加,油管固定边界对输油管强度的作用逐渐增大。因此在进行深水采油树输油管设计时,应合理设计输油管与采油树主管或与阀门之间的距离,提高边界对输油管强度的加强作用。     

基于OrcaFlex水下采油树钢丝绳下放作业窗口研究

水下采油树的下放安装作业环境载荷非常复杂,下放作业窗口是我国南海水下采油树下放过程中亟待解决的关键问题.针对东方1-1气田73 m水下采油树钢丝缆绳下放安装方法,分析了水下采油树下放作业过程.利用OrcaFlex建立了工程船-钢丝缆绳-水下采油树系统的耦合模型,研究了不同浪高、流速、波浪方向角等关键因素对水下采油树安装...     

水下采油树电液复合控制系统设计

根据水下采油树系统及相关标准要求,设计了水下采油树电液复合控制系统,包括通信控制系统、液压动力单元(HPU)和水下控制模块(SCM)。采用PROFIBUS-DP和工业以太网通信方式,设计了主从站和冗余控制系统,并分别设计了HPU和SCM的液压系统和电控系统,其中HPU电控系统采用软冗余控制,SCM电控系统采用硬冗余控制。该控制系统可实现对水下采油树阀门管汇的精确、稳定控制。