电潜泵式水下采油树油管挂工程设计方法研究

针对300 m水深,设计压力为34.5 MPa,设计温度为-18℃～121℃的电潜泵式水下采油树中的油管挂。考虑油气介质流动阻力、水合物产生条件及介质腐蚀的影响,遵循API 17D/ISO 13628-4《水下井口装置和采油树系统》及ASMEⅧ-1《锅炉与压力容器规范》、GB150-98《钢制压力容器》中高压容器的设计要求,设计电潜泵式水下采油树油管挂的结构,形成电潜泵式水下采油树油管挂生产通道直径、名义壁厚的工程设计方法。利用ABAQUS软件,对所设计的油管挂在正常生产工况下的整体结构强度进行校核,校核结果表明此方法设计的油管挂强度满足设计要求。     

基于模糊FTA水下采油树油管挂安装风险分析

为了降低水下采油树油管挂下放安装风险,采用模糊事故树分析法对其下放安装过程进行风险分析。介绍了油管挂下放安装过程,通过分析连接、定位、锁紧和密封测试4个主要过程,建立了以油管挂安装失效为顶事件的事故树。对事故树进行定量分析,并采用专家综合评判与模糊集理论相结合的方法确定基本事件的失效概率。将专家自然语言转化为模糊数,再去模糊化转化成失效概率。计算顶事件发生的概率,对基本事件进行敏感度分析找出关键事件。风险分析结果表明,分析结果与历史操作经验吻合,验证了采用模糊事故树方法评估油管挂安装风险的可行性。     

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。     

水下控制系统技术在采油树先导试验中的应用

为增加国产化水下采油树控制系统的可靠性和可操作性，对水下控制系统方式进行比较分析，选择电液复合控制方式作为先导试验的控制方法。目标油田流花11-1采用直接液压控制系统，需要在直接液压控制方式的基础上对其进行适应性改造。对目标油田直接液压控制系统进行调研，在充分利用原设备的基础上，在尽可能减少半潜式平台改造和施工的前提下，对国产水下采油树电液复合控制系统新增的电气系统、通信系统、液压系统、化学药剂系统等进行设计研究分析，通过4个专项计算分析，分析结果满足电液复合控制系统要求，从而论证了设计方案的可行性。     

水下采油树油管悬挂器密封技术研究与发展趋势

水下采油树油管悬挂器是水下生产系统的关键设备,其密封性能关系到深水石油开发的成败。介绍了国外ABB Vetco Gray公司、Cameron公司、Dril-Quip公司和FMC公司的水下油管悬挂器密封技术,阐述了密封作用的原理,并对国外公司不同类型密封圈的性能进行了对比。同时分析了水下油管悬挂器密封的关键技术,总结了高温、高压、强腐蚀环境下油管悬挂器密封的发展趋势,最后指出金属与非金属组合的密封形式是当前水下油管悬挂器密封设计的主流,PTFE和PEEK等密封材料的发展将大大增强悬挂器的密封性能,其他新材料的出现也必将提高悬挂器密封的可靠性。     

流花11-1油田水下采油树测试方法研究

为了对新服役和维修后再役的水下采油树进行性能测试,对水下采油树系统结构和工作原理进行了研究,参照API相关标准及水下采油树工厂验收测试步骤,结合流花11-1油田水下采油树的特点,制定了一套水下采油树测试方法和流程。水下采油树测试项目包括:水下采油树本体测试、密封轴套测试、油管挂测试、采油树帽测试及采油树系统功能联合测试。测试过程中判断保压效果的标准是没有明显的泄漏,且在规定的保压时间内压降不应超过初始压力的3%。该测试方法的制定对于解决国内油田水下采油树的检测维修问题具有重要的现实意义,对国内水下生产系统及相关水下生产设备的发展具有重大的推动作用。     

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。     

深水水下采油树系统完整性测试技术分析

针对深水区域的高压环境和复杂的地质条件，水下采油树安装时压力系统的完整性难以判断的问题，建设并形成了自主的水下采油树完整性测试技术。该技术通过自主化水下采油树完整性测试设备方案及测试步骤，提升水下采油树气密测试压力等级至10000psi，扩大移动式气压试验单元压力范围为50～22500psi，实现水下采油树在海底生产过程工况模拟，确保水下采油树保持压力系统完整状态入水安装。技术成果广泛应用于深水气田勘探开发钻完井工程中，有力保障了深水油气田安全高效开发。     

井下摄像检查系统

美国EV Offshore公司新近研制成功一种井下、水下和修井摄像检查系统。目前，它已被用于北海Brechin油田的生产井。当油井水下完井时，水下采油树油管挂上方收集的岩屑，会妨碍内部采油树罩的正确安装，用刷子清洗可除去采油树内的岩屑。     

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。     

水下采油树发展现状研究

水下采油树是海洋油气开发的重要设备,国外在水下采油树方面的技术已经相当成熟,在油气田开发中得到广泛应用;国内仅有少数油气田采用水下采油树,并且尚无国产的水下采油树应用于油气田开发中,技术被国外全面垄断,国内外之间差距明显。我国应大力引进国外先进技术,同时加大自主研发力度,全面提高水下采油树设计制造、检测、安装、维护方面的能力。     

立式双管式水下采油树设计分析

水下采油树作为实现海上油气田开发的重要设备之一,其工作状态直接决定了整个水下生产系统的运行状态。设计了一种基于注采技术的立式双管式水下采油树,设计中选用的闸阀是液压驱动的故障关断式水下闸阀,节流阀是液压驱动的步进式水下节流阀,各类阀组及促动器集中在组合阀上,结构简单紧凑,安装拆卸方便,密封性良好,可实现远程控制或水下ROV控制。对采油树主要闸阀的试验验证结果表明,水下闸阀和节流阀满足API 6A中PR2等级要求,水下控制模块功能能够满足在水下环境中对于控制的要求,具有较高的可靠性。     

水下采油树控制模块设计要素分析

水下控制模块安装在采油树本体上,用于控制采油树生产时井口的流量和压力,并控制多种采油工艺措施的实施.依据安全为本的设计理念,采用理论分析和试验验证相结合的方法,着重考虑功能和操作可行性,对水下采油树控制模块设计要素进行研究和分析.为水下控制模块的自主设计打下基础.     

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。     

水下采油树关键部件的材料设计选型

我国海洋油气开采所需的水下采油树长期依赖于进口,成本高昂。文章针对水下采油树所处的深水、高温、高压、高腐蚀等应用工况,对水下采油树关键部件的基体材料、防腐材料及密封材料的相关性能进行了分析与选型,并将研究成果应用于中国南海流花11-1油田和番禺35-2/1气田采油树的国产化制造中。自主研发和设计选型的水下采油树关键部件材料,不仅达到了国际行业标准的性能指标,而且成本只有国外的1/3。     

500m水深水下采油树安装方法对比分析

国内水下采油树常用的下放安装方法为钻杆安装法和钢丝绳安装法。针对水深500 m、质量70 t的水下采油树,利用海洋工程软件OrcaFlex分别建立了水下采油树钻杆下放和钢丝绳下放系统仿真模型,研究了水下采油树在下放安装过程中钻杆和钢丝绳的受力情况以及两种不同下放安装方法的水下采油树运动响应情况。研究结果表明:在受力方面,钻杆受到的Von Mises应力和弯矩都集中在钻杆上部靠近钻杆顶端处,而钢丝绳两端受力比较均匀;在运动响应方面,钻杆下放水下采油树的最大偏移量和最大倾斜角度都比钢丝绳大,并且波浪高度因素对钻杆下放安装法更为敏感。综合考虑经济性、安全性和可操作性等,对水深500 m、质量70 t的水下采油树采用钢丝绳下放安装法较为合理。研究结果对我国水下采油树的下放安装具有一定的参考价值。