井口和采油树的试验及性能鉴定—API Spec 6A有关规定评介

<正> 美国石油学会1989年10月出版的API Spec 6A《井口及采油树设备规范》第16版,对不同规范级别的产品,提出了相应的质量控制要求;与第15版相比,增加了产品的性能鉴定程序,对压力和温度性能鉴定有了严格规定。在我国井口和采油树的设计制造中,逐步采纳这些要求和规定,必将促进产品质量的提高。     

井口装置和采油树的特种设备制造许可

遵循国家相关安全技术法规,在分析井口装置和采油树生产企业基本情况的基础上,论述了开展特种设备制造许可的必要性,详细介绍了该产品鉴定评审和型式试验的程序要求,并分析了特种设备制造许可与质量管理体系认证的主要区别,供相关企业取证参考。     

井口装置技术研究及发展建议

介绍了井口装置的组成、类型及发展现状,重点对陆地与海洋井口装置技术特点进行了详细分析,总结出井口装置今后的发展方向,并提出全力搞好陆地高端井口装置研发和加强海洋井口装置开发的2点建议。     

深水采油树井口连接器锁紧机构设计研究

分析了水下采油树的关键部件——井口连接器的功能、类型及结构.针对水深300 m、设计压力为34.5 MPa(5 000 psi)、设计温度为-18～121℃的卧式采油树,根据ISO 13628 4和API17D相应规范,在考虑井口结构、目标油田油藏特性和环境参数的基础上,设计采油树井口连接器,并对关键部件C型锁紧环所需要的液压锁紧力进行计算分析;利用ABAQUS软件对液压锁紧力进行验证和强度校核.计算结果表明:所设计的锁紧机构满足井口连接器和水下采油树的需要.     

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。     

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。     

井口除砂旋流器试验研究

采出液出砂在计量井口除去，减少集输系统管网、设备的磨损。通过试验证明，用设计制造的结构简单、能耗低、除砂效率高的CSQ-56型除砂旋流器进行井口采出液除砂行之有效，用除砂旋流器分离采出液中小粒径的泥砂可通过增温降粘、减小旋流器锥角来有效提高分离效率。     

不锈钢材料在高含硫井口装置中的试验研究

针对我国油气田特别是四川气田H2S含量高，对井口装置腐蚀严重，容易发生突发事故的情况，选用了3种不锈钢材料135、2205、318进行H2S应力腐蚀试验分析。通过模拟四川气田基本情况，并参照NACE TM0177-1996标准溶液，利用U形弯曲浸泡试验、慢应变速率拉伸试验、电化学分析等方法，对3种材料应力腐蚀开裂进行了对比分析。试验分析表明，双相不锈钢2205具有良好的抗H2S应力腐蚀性能和良好的力学性能。     

水下采油树S密封结构优化与试验研究

S密封作为水下采油树的非金属密封圈,是水下安全生产的关键部件之一。以S密封为研究对象,进行了结构和密封机理的研究并对其结构参数进行优化。通过建立有限元仿真模型,研究了密封圈截面长度、截面宽度、弹簧直径及圆弧半径等参数对密封圈性能的影响规律,并根据影响显著性采用响应面法对密封圈的关键结构参数进行优化分析,以最小等效应力与最大接触应力为目标,对密封圈结构参数进行优化。将优化后的S密封与优化前进行对比,结果得出在安全性能和密封性能上S密封均有显著的提升;最后通过静压试验对S密封进行了密封性能测试,试验结果表明S密封满足密封性能要求。研究方法和结果可为S密封以及其他类似结构密封圈的结构优化提供理论依据及数据参考。     

采油平台采油树及管汇的设置

采油树和管汇是采油平台上的关键设施。通过对以前采油树和管汇设计得失的分析和研究,试图找到一种较为完善的井口和管汇的设计模式,以解决简易井口平台设计中井间距愈来愈小所引发的问题。     

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。     

深水半潜式平台BOP与采油树处理设备

鉴于我国还没有开展深水半潜式平台BOP与采油树处理设备的研发工作,国内相关文献也很少,对该设备进行了先期技术调研。介绍了常用的深水半潜式平台BOP与采油树处理设备配套形式,阐述了配套设备的作业流程以及关键部件的结构特点。结合国外设备的发展趋势,提出了开发设计应具备易于维修保养、结构紧凑、具备报警和紧急制动功能,加快系统配套研究等国产化发展建议,以期为我国早日开发出具有自主知识产权的半潜式平台BOP与采油树处理设备提供帮助。     

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。     

深海水下采油树下放安装过程分析与研究

通过对深海水下采油树下放安装工艺流程进行分析,确定了不同安装阶段的载荷情况和边界条件,建立了水下采油树下放安装过程下放钻杆的力学分析模型,对模型进行了有限元计算,分析不同边界条件和载荷作用下下放钻杆的应力、横向位移和变形情况。分析结果表明,深海水下采油树下放安装过程中,下放钻杆在波浪、海流和平台偏移的共同作用下,会产生较大应力,最大应力值达到166.064 MPa;水下采油树还未安装到位与水下井口连接的工况条件下,下放钻杆与平台连接处附近承受的最大总应力为137.841 MPa,下放钻杆下端横向位移最大可达59.64 m;水下采油树安装到位并与井口连接的工况条件下,水深40 m附近总应力达到最大为166.064 MPa。     

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。     

带压更换天然气井口采气树主控制阀新技术

天然气井采气树主控阀门常存在闸门内漏、丝杆弯曲等实际情况,为了消除主控制阀带来的安全隐患,研究了一种专用堵塞器和辅助装置的带压更换主控阀新技术,具有易观察、易受控、安全、可靠等优点,现场共应用9 井次,具有显著的经济效益。     

水下采油树跨接管接头的传热计算与保温分析

水下采油树和跨接管之间需要专用接头进行连接,其中以套筒式接头最为常见。在水下进行接头安装时,持续的热量交换会导致接头在停机条件下持续降温,因此必须预先评估相关的温度分布和热量传递问题,提高水下采油树系统的流动安全水平。根据水下油气开发的要求,结合已有经验,在水下采油树套筒式跨接管接头结构设计的基础上,采用耦合传热的数值模拟方法,对未进行保温的套筒式接头进行了模拟分析,并完成了包含保温腔的套筒式接头的传热计算;最后基于变物性的分析方法,对含有保温腔的套筒式接头进行了内流场分析。计算表明:没有保温措施的套筒式接头会产生局部过冷问题,所设计的保温腔能大幅度改善接头的整体保温效果,满足水下采油树8 h保温的基本要求。用耦合传热数值模拟方法分析水下采油树系统的传热与保温理论可行,结果可靠。      

基于OrcaFlex的水下采油树钻杆下放影响因素敏感性分析

针对东方1-1气田的海况,基于OrcaFlex专业海工软件建立平台钻杆下放采油树的仿真模型,研究了水下采油树在下放过程中钻杆的受力情况,以及采油树的运动响应问题。研究结果表明:在钻杆受力方面,下放过程中所受到的Von Mises应力以及弯矩都主要集中在钻杆上部靠近钻杆顶端处,在钻杆与采油树连接处有较小的应力集中和弯矩。在敏感性参数分析方面,风速对下放过程钻杆受力、弯矩以及水下采油树的运动响应影响很小; 海流流速、浪高、海况的方向角度对其影响较大,其中海流流速和浪高都是正影响; 不同的海况方向角度对钻杆的受力和采油树的运动响应有不同程度的影响。研究结果将对国内水下采油树的安装提供一定指导作用。