水下生產(chǎn)系統(tǒng)

水下生產(chǎn)系統(tǒng)水下生產(chǎn)系統(tǒng)水下生產(chǎn)系統(tǒng)第一章：水下生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展概述1、從淺水走向深水原因?qū)δ茉葱枨蟮脑鲩L陸上及淺水資源開發(fā)已經(jīng)到達成熟期，并開始減少。高油價，降低開發(fā)成本深水技術(shù)的快速發(fā)展（深水鉆井技術(shù)、水下增壓和分離技術(shù)等）水深、環(huán)境條件、油氣田位置和油氣輸送成本等綜合因素決定了油田的開發(fā)方案為何采用水下生產(chǎn)系統(tǒng)？能將井口布置在現(xiàn)有平臺有效鉆井范圍以外的地方；高油價，降低開發(fā)成本；深水技術(shù)的快速發(fā)展（深水鉆井技術(shù)、水下增壓和分離技術(shù)等）2、水下生產(chǎn)系統(tǒng)組成立管和海管、水下采油樹、水下增壓系統(tǒng)、水下分離系統(tǒng)、回注系統(tǒng)、水下管匯、跨接管、管道終端、連接器3、我國水下生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展展望國外規(guī)范和成熟經(jīng)驗是重要參考資料但由于中國南海海域的特殊條件（臺風(fēng)頻繁、較強的內(nèi)波流作用、復(fù)雜海底地形、油田離岸距離遠等，相關(guān)的技術(shù)不可能完全照搬，必須針對南海的獨特海況與離岸距離，做出創(chuàng)新性的研究與設(shè)計。采油樹結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及機械、力學(xué)、密封、材料、控制、安全、鉆井、海洋工程等學(xué)科。一旦具備了水下采油樹的設(shè)計、制造、安裝和測試能力，就可以設(shè)計制造其他水下產(chǎn)品，突破國外技術(shù)封鎖，自主開發(fā)深水油氣田。第二章：立管系統(tǒng)立管主要功能生產(chǎn)立管:將流體從地底油藏傳輸?shù)胶Ｃ娓∈皆O(shè)施注入立管:回注氣體或液體到地底油藏外輸立管:將處理過的油氣傳輸?shù)疥懮匣虼┧笥洼嗐@井立管:鉆井工具通道立管類型從本身的特點可分為鋼懸鏈線立管、頂部張緊立管R、柔性立管（、混合立管（R）深水立管的主要挑戰(zhàn)：立管系統(tǒng)的費用對水深非常敏感；立管系統(tǒng)的安裝費用對水深也非常敏感；安裝時需要具有足夠能力的特殊安裝船舶；對于焊接和檢驗質(zhì)量的要求高；在立管設(shè)計中的主要考慮因素為重量和疲勞壽命。立管的組裝柔性立管和臍帶纜通過陸上組裝而成；SCR通過立管安裝船舶焊接作業(yè)線組裝而成；TTR通過連接法蘭或連接接頭組裝而成。SCR容易發(fā)生破壞的部位頂部柔性接頭和底部觸地點TTR頂部張緊系統(tǒng)形式浮筒式和張緊器式FR優(yōu)點VIV連接和解脫方便疲勞壽命長管線在海底覆蓋面積小可重復(fù)利用抗腐蝕性能好FR類型UN-BONDEDPIPE和BONDEDPIPE混合立管特性經(jīng)濟有效具有獨立的浮筒對浮式平臺的負載小緊湊構(gòu)型–占地面積小在有限的空間內(nèi)能容納多根立管消除了單獨垂直立管的相互影響無管土相互作用影響立管設(shè)計考慮因素1）立管功能要求2）海洋環(huán)境條件3）工程地質(zhì)條件4）施工場地條件5）施工機具條件第三章：水下采油樹采油樹功能采油——把流體從井中輸入到海底管道(生產(chǎn)型采油樹)或者把水和氣注入到海底（注入型采油樹）安全控制——通過控制系統(tǒng)指揮，關(guān)閉閥門，保證流體的輸送或者注入都能夠安全地停止，防止水下事故發(fā)生。壓力調(diào)節(jié)——調(diào)節(jié)環(huán)空壓力，可以釋放完井時的多余壓力。連接功能——采油樹和井口設(shè)備及跨接管連接器等連接。其他功能，例如用于酸化、裂化、生產(chǎn)測試、往井下注入化學(xué)試劑等。水下采油樹的基本類型立式采油樹臥式采油樹立式和臥式采油樹的區(qū)別立式采油樹的閥門是在豎直的生產(chǎn)通道上放置，油管懸掛器放置在井口頭或者油管頭內(nèi)，因此要想進行提起油管修井需移開采油樹。臥式采油樹是將控制生產(chǎn)的閥門水平放置，將油管懸掛器放置在樹體內(nèi)部，臥式采油樹的類型分體式采油樹和整體式采油樹臥式采油樹標(biāo)準(zhǔn)核心部件樹體井口連接器油管懸掛器內(nèi)部采油樹帽頂部阻塞器采油樹帽控制模塊（SCM）穿越器采油樹選型依據(jù)井的參數(shù)控制系統(tǒng)選型流動性井口頭型式第四章：水下管匯管匯主要作用：1)減少浮式裝置（平臺）上立管的數(shù)量，以使平臺所受載荷最小并節(jié)約平臺空間，降低管線成本；2)在浮式裝置到達之前，可以提前安裝，縮短油田建設(shè)工期；3)優(yōu)化水下設(shè)施布局。管匯主要部件：水下管匯系統(tǒng)主要包括管匯主體、清管回路模塊、控制模塊、保護結(jié)構(gòu)、中間部分、防沉板、支撐結(jié)構(gòu)等幾大模塊組成。管匯按功能分類集油管匯、分配管匯、混合管匯管匯結(jié)構(gòu)設(shè)計通常包括：生產(chǎn)管線設(shè)計、結(jié)構(gòu)框架設(shè)計、藥劑注入管線設(shè)計第五章：跨接管跨接管類型垂直跨接管：倒U、M肘管、M彎管、三維水平跨接彎：無海底支撐、有海底支撐、三維跨接管設(shè)計方法壁厚設(shè)計、懸跨長度設(shè)計、形狀確定、強度校核、吊裝和下放分析第六章：管道終端管道終端結(jié)構(gòu)組成：管道終端（PLET）安裝方法：首端安裝和末端安裝第七章：水下連接器連接器系統(tǒng)組成：連接器本體——預(yù)先連接在跨接管端部轂座——預(yù)先安裝在水下管匯或采油樹上安裝工具——套在連接器本體上，用于連接器鎖緊和解鎖、密封件更換工具、轂座清洗工具等連接器按連接原理分類型卡箍式連接器和套筒式連接器連接器按驅(qū)動方式分類型液壓式連接器和機械式連接器第八章：潛水器技術(shù)常見的潛水器系統(tǒng)大致可分為：帶纜無人遙控潛水器（ROV）（DT）（Glider）ROV的分類觀察級ROV和工作級ROV第九章：深水海上油氣田工程開發(fā)模式第十章：安裝技術(shù)深水設(shè)備安裝工程需要考慮的主要問題分為以下幾個方面：1、提升與下放系統(tǒng)：該問題主要考慮下放載荷的重量，提升載荷的動態(tài)響應(yīng)，提升系統(tǒng)的提升能力。2、載荷控制與定位：該問題主要包括：準(zhǔn)確定位、放置海床時的穩(wěn)定性。3、氣候窗條件水下生產(chǎn)系統(tǒng)的三種安裝方法傳統(tǒng)吊裝法滑輪法下擺法深水立管安裝方法S-LAY、J-LAY、REEL-LAY水下井口系統(tǒng)水下井口系統(tǒng)(Fig.1)是一個壓力容器，在鉆井過程中，它提供了套管的懸掛和密封途徑。井口還為水下防噴器和隔水管提供了鎖緊端面，使之可以連接到浮式鉆機上。用這種方法，到達井口的路徑就處于壓力可控的環(huán)境中了。水下井口系統(tǒng)位于海底，需要使用下入工具和鉆桿進行遠程安裝。Fig.1—圖例是一種典型的水下井口系統(tǒng)，安裝了臨時棄井蓋帽。井口中配置了額30×20×13?×9?×7-in的套管。ContentsContents1 水下井口系統(tǒng)oooooooDrillingguidebaseLow-pressurehousingHigh-pressurehousingCasinghangersMetal-tometalannulussealassemblyBoreprotectorsandwearbushingsRunningandtesttoolsConductorwellheadrunningtoolHigh-pressurewellheadrunningtoolCasing-hangerseal-assemblyrunningtoolMultipurposetoolandaccessoriesBOPisolationtesttoolSeal-assemblyrunningtool水下井口系統(tǒng)一旦鉆井結(jié)束，井口就會提供一個生產(chǎn)管柱和水下采油樹的接口，或者，如果有需要的話，一個回接到平臺的點。水下井口系統(tǒng)的設(shè)計目的有兩點：為作業(yè)者提供最新的設(shè)備技術(shù)，除了功能超強，還能針對井的問題融合最可靠的解決方案提供易于安裝的系統(tǒng)，節(jié)省安裝和鉆機時間:.低壓罩.高壓井口罩一般是18?in.).)....Drillingguidebase鉆井引導(dǎo)基座基座Fig.2可以引導(dǎo)和對齊防噴器，使之連接到井口上?；摻z從鉆機連接到基座的引導(dǎo)柱上，鋼絲隨基座到達海底，為從鉆機到井口系統(tǒng)提供引導(dǎo)。Fig.2—圖例為典型的引導(dǎo)基座,每個基座均可融合用戶指定功能，例如遠程回收和特殊流動.Low-pressurehousing低壓罩底壓罩(typically30or36in.;seeFig.3)為引導(dǎo)基座提供了一個定位點，同時為18?-in.的高壓罩提供接口。第一個管柱找準(zhǔn)位置進行噴射或固井，是很重要的，因為它是油井其余部分的基礎(chǔ)。Fig.3—圖例是一種典型的低壓井口罩。每個低壓罩都可以基于具體應(yīng)用和鉆井環(huán)境，來融合不同的功能。High-pressurehousing高壓罩水下高壓井口罩(typically18?in.)是一種高效整合的井口，不存在環(huán)空通道。它為水下防噴器組和油氣井之間提供接口。水下井口是大井眼連接的公扣部分，如圖Fig.4對應(yīng)的母扣是進口連接器，位于防噴),井口的內(nèi)徑就會為密封總成提供金屬對金屬的密封面。井口有一個初級著陸臺肩，可以支撐全部的套管重量，容納兩到三個套管懸掛器和一個油管懸掛器。井口的最小內(nèi)徑是允許17?-in.的鉆頭通過。Fig4—18?-in.井口在制造時就有好幾種鎖緊剖面，匹配防噴器或采油樹底部的井口接頭。井10,000或15,000Casinghangers套管懸掛器所有的水下套管懸掛器都是芯軸式的,如圖Fig.5.它為密封總成提供了金屬對金屬的密封區(qū)域，可以很好的隔離懸掛器和井口之間的環(huán)空。套管的重量都通過懸掛器和井口臺肩轉(zhuǎn)移到井口上了。每個懸掛器都有流動槽，在下入穿過隔水管/防噴器以及固井作業(yè)時，有助于流體流過。Fig.5—圖例為水下套管懸掛器.顯著特征為可容納套管，密封總成和下入工具。Metal-metalannulussealassembly金屬對金屬的環(huán)空密封總成密封總成.).在安裝過程中，密封鎖定在套管懸掛器上不動。如果井開始生產(chǎn)，就可以在進口鎖緊密封了。這是為了避免套管懸掛器和密封總成因為熱膨脹而被抬起。Fig.6—左邊是18?-in.密封總成的照片,金屬對金屬密封的圖示Boreprotectorsandwearbushings井眼保護裝置和耐磨補心當(dāng)高壓進口罩和防噴器組安裝完畢，就要穿過井口進行鉆井了。鉆井過程中，機械傷害的風(fēng)險相對較高，井口中關(guān)鍵的著陸和密封區(qū)域需要得到保護，我們采用一個可移動的井眼保證裝置和耐磨補心，如圖Fig.7.Fig.7—常規(guī)井眼保護裝置,133/8-in耐磨補心，和95/8-in.耐磨補心。這些井口部件都用多功能工具下入。Runningandtesttools下入工具和測試工具標(biāo)準(zhǔn)的水下井口系統(tǒng)會包括下入，回收，測試和再安裝工(seeFig.8).包括:Fig8—圖例為SS-15水下井口系統(tǒng)下入工具家族.導(dǎo)管井口下入工具高壓井口下入工具它和導(dǎo)管井口下入工具的操作很像，也是凸輪推動，在