水下立式采油树海试关键技术研究

• 作 者: 沙喆
• 出 处: 西南石油大学
• 发表日期: 2017年01期
• 关键词: 水下立式采油树 海试关键技术 安装力学分析 分析评价体系

随着我国经济的快速发展,油气资源的需求与日俱增,陆地油气资源储备已无法满足需求,我国油气勘探开发已开始由陆地、浅水到深水海域转移。水下生产系统是当前深水开发的核心系统之一,其水下采油树为关键设备,目前只能依赖进口。为了打破国外技术垄断,国内近几年已开展了相关技术研究,业已研制出水下采油树样机。水下采油树的结构功能复杂、工作环境恶劣且安装定位要求高。因此,水下采油树样机需经过一系列的测试,以验证其功能和性能。其中,海试是目前检验水下设备性能及安装技术的重要手段。目前,国内没有水下采油树海试经验,也没有相关标准要求,国外也鲜有详细的海试技术文献,因此,针对海试关键技术,即水下采油树的海试方案、海试内容、海试程序及海试评价等都需开展深入研究。本文在充分调研分析水下设备安装测试经验的基础上,结合水下立式采油树的结构功能特点和水下立式采油树完井安装工艺,并根据水下立式采油树海试的目的,制定了海试方案,明确了海试流程,确定了海试主要设备,细化了整个海试作业过程,开展了海试关键技术研究。之后,根据海洋环境载荷特点,利用无导向安装力学分析计算出海试环境下的环境载荷,并通过采油树导向安装过程中的受力分析,建立了钢丝绳导向安装力学模型;运用MATLAB软件求解,并得到采油树导向安装过程中横向位移随下放深度的变化规律及导向钢丝绳的受力特点,同时开展了 OrcaFlex软件仿真研究,其结果和理论结果一致性高;依据作业窗口计算准则,对不同海流速度和波浪高度的组合工况进行计算,得到了采油树以及油管悬挂器的作业窗口。最后,根据水下立式采油树海试内容和海试特点,建立了水下立式采油树海试分析评价体系,通过文献调研以及德尔菲法确定了评价指标,运用层次分析法计算出各指标权重,并模拟专家打分,采用模糊综合评价方法,进行了海试作业评价。本课题的研究成果为下一步水下立式采油树实际海试提供了理论技术支持,是实际海试作业的有力保障,同时,还可以为其他水下生产设备的海试作业提供参考。