采油树设计方案.

采油树型说明及其规范 Revised by BLUE on the afternoon of December 12,2020.
产品结构及特点介绍：设计符合APIspec6A及SY5127标准规范。

采油树是阀门和配件的组成总成，用于油气井的流体控制，并为生产油管柱提供入口。

它包括油管头上法兰上的所有装备。

可以应用采油树总成进行多种不同的组合，以满足任何一种特殊用途的需要。

采油树按不同的作用又分采油（自喷、人工举升）、采气（天然气和各种酸性气体）、注水、热采、压裂、酸化等专用井口装置。

并根据使用压力等级不同而形成系列。

采油树的主要型号有：
KY25/65采油井口、
KYF25/65防盗采油井口、
KZ25/65—50注水井口、
QKZ25/65—50RG防盗注水井口、
KZ35/65高压注水井口、
KQ35/65采气井口、
KQ69.5/65高压防腐采气井口、
KQ35/65—SY5156型抗硫采气井口、CFKY50—14简易井口、
KYJA25/65简易采油井口、
KYJB14/65简易采油井口、
DPSC62/30—21偏心井口、
DPXC62/30—21偏心井口、
DPXCS62/32—14偏心井口、
Z81H25/65井口阀、
Z83F101—25C/65平板阀和
Z83F101—35C/65平板阀；。

２０２３年第５２卷第４期第２５页石油矿场机械犗犐犔　犉犐犈犔犇　犈犙犝犐犘犕犈犖犜２０２３，５２（４）：２５ ３３文章编号：１００１ ３４８２（２０２３）０４ ００２５ ０９单筒四井井口采油树结构设计与有限元分析陈　力１，赵宝祥１，刘贤玉１，郭　浩１，隋中斐２，刘化国２，于　亮２，李红生２，李鹤群２（１．中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江５２４０００；２．威飞海洋装备制造有限公司，山东东营２５７０２９）①摘要：随着对海洋油气开采产量与效率的要求日益增加，对井口的安全性以及实用性提出了更高的要求。

以中海油湛江分公司“上产２０００万ｍ３油气科技专项”为依托，在有限的空间与井槽内设计了１种单筒四井井口采油树。

该井口采油树可提供４个通道，同时进行油气开采，并采用内部锁紧式结构，减少井口本身的泄漏点，提高了安全性。

通过ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ软件进行三维模型建立，并利用ＡＮＳＹＳＷＯＲＫＢＥＮＣＨ软件对单筒四井井口采油树中的关键部件进行有限元分析，得到了应力分布云图，验证了结构设计的正确性。

为试验与现场应用提供理论基础。

关键词：单筒四井井口采油树；内部锁紧式；结构设计；有限元分析中图分类号：ＴＥ９３１．１０２ 文献标识码：Ａ 犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ３４８２．２０２３．０４．００４犛狋狉狌犮狋狌狉犲犇犲狊犻犵狀犪狀犱犉犻狀犻狋犲犈犾犲犿犲狀狋犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳４犻狀１犕狌犾狋犻狆犾犲犕狅犱狌犾犲犠犲犾犾犺犲犪犱（犕犕犠 １）犪狀犱犆犺狉犻狊狋犿犪狊犜狉犲犲ＣＨＥＮＬｉ１，ＺＨＡＯＢａｏｘｉａｎｇ１，ＬＩＵＸｉａｎｙｕ１，ＧＵＯＨａｏ１，ＳＵＩＺｈｏｎｇｆｅｉ２，ＬＩＵＨｕａｇｕｏ２，ＹＵＬｉａｎｇ２，ＬＩＨｏｎｇｓｈｅｎｇ２，ＬＩＨｅｑｕｎ２（１．犣犺犪狀犼犻犪狀犵犅狉犪狀犮犺，犆犖犗犗犆，犣犺犪狀犼犻犪狀犵５２４０００，犆犺犻狀犪；２．犠犈犉犐犆犗犮犲犪狀犈狇狌犻狆犿犲狀狋犕犪狀狌犳犪犮狋狌狉犻狀犵犆狅．，犔狋犱．，犇狅狀犵狔犻狀犵２５７０２９，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｏｉｌｙａｎｄｇａｓｉｎｍａ ｒｉｎｅｍｉｎｉｎｇ，ｈｉｇｈｅｒｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｐｕｔｏｎｔｈｅｓａｆｅｔｙａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｗｅｌｌｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ“ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＰｒｏｊｅｃｔｏｆＰｒｏｄｕｃｉｎｇ２０ｍｉｌｌｉｏｎｓｑｕａｒｅｍｅｔｅｒｓ”ｏｆＣＮＯＯＣＺｈａｎ ｊｉａｎｇＢｒａｎｃｈ，４ｉｎ１ＭＭＷ １ａｎｄＣｈｒｉｓｔｍａｓｔｒｅｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｔｈｅｌｉｍｉｔｅｄｓｐａｃｅａｎｄｗｅｌｌｇｒｏｏｖｅ．Ｔｈｅ４ｉｎ１ＭＭＷ １ａｎｄＣｈｒｉｓｔｍａｓｔｒｅｅｐｒｏｖｉｄｅｆｏｕｒｃｈａｎｎｅｌｓｆｏｒｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｏｉｌａｎｄｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｈａｖｅａｎｉｎｔｅｒｎａｌｌｏｃｋｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｈａｔｒｅｄｕｃｅｓｌｅａｋｐｏｉｎｔｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｓｓａｆｅｔｙ．Ｔｈｅ３ＤｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅｋｅｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅ４ｉｎ１ＭＭＷ １ａｎｄＣｈｒｉｓｔｍａｓｔｒｅｅｗｉｔｈＡＮＳＹＳＷＯＲＫＢＥＮＣＨｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｄａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｔｅｓｔａｎｄｆｉｅｌｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．犓犲狔狑狅狉犱狊：４ｉｎ１ＭＭＷ １；ｉｎｔｅｒｎａｌｌｏｃｋｄｅｖｉｃｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ①　收稿日期：２０２２ １１ １２　基金项目：中海石油科技专项“南海西部油田上产２０００万方钻完井关键技术研究”子课题“难动用油田建井技术研究”（ＣＮＯＯＣ ＫＪ１３５ＺＤＸＭ３８ＺＪ０５ＺＪ ＧＤ）。

2018年第46卷第7期石油机械CHINA PETROLEUM MACHINERY—31 —◄海洋石油装备>陵水17-2气田水下采油树选型与功能设计蒋东雷1李中1秦桦2王尔钩1徐斐1王莹萤2(1.中海油湛江分公司研究院2.中国石油大学（北京）海洋工程研究院）摘要：水下采油树是海洋油气开发的重要设备，在油气田开发中得到广泛应用，水下采油树 系统的正确选型对于降低深水油气开发的初期成本和采油树的安全工作有重要意义。

国外在水下 采油树方面的技术已经相当成熟，在充分调研国外知名公司采油树的产品及其参数资料的基础上，在针对国内第1个自营深水气田陵水17-2的水下采油树选型中，从钻、修、产、弃、应急、开发 模式等方面综合对比了立式采油树和卧式采油树的优劣，针对陵水17-2气田环境给出材料等级、压力等级和温度等级等工作等级，选出了不同公司适合陵水17-2气田环境的水下卧式釆油树产 品。

最后，对包括油管悬挂器、采油树帽、阀门等在内的关键部件的选型和设计考虑因素进行了 详细分析。

研究结果对陵水17-2气田水下釆油树的选型以及相应构件的设计有一定的参考意义。

关键词：水下采油树；选型；卧式采油树；功能设计；油管悬挂器；阀门中图分类号：TE952 文献标识码：A doi:10. 16082/ki.issn. 1001-4578.2018.07.007 Type Selection and Function Design of Subsea ChristmasTree in Lingshui 17-2 Gas FieldJiang Donglei1Li Zhong1Qin Hua2Wang Erjun1Xu Fei1Wang Yingying2(1. Research Institute of CNOOC Zhanjiang Company,2. Offshore Engineering Research Institute, China University of Petroleum (Beijing))Abstract：Subsea Christmas tree is an important equipment for offshore oil and gas development,which is widely used in the development of oil and gas fields.The proper selection of subsea Christmas tree system is of great significance in reducing the initial cost of deepwater oil and gas development and the safe operation of the Christmas tree.The technology of subsea Christmas tree production in foreign countries is quite mature.Based on fully inves­tigation of the products and parameters of the well-known foreign company*s subsea Christmas tree,the advantages and disadvantages of vertical tree and horizontal tree were comprehensively compared in the aspects of drilling,in-tervention，production，abandonment，emergency and development modes for the type selection of subsea Christmas tree for Lingshui 17-2, the first self-operated deepwater gas field in China.According to the material grade,pres­sure rating and temperature rating of subsea Christmas tree subject to the Lingshui 17-2 gas field environment,the horizontal subsea Christmas tree products of different companies for Lingshui 17-2 gas field were selected.Finally, detailed analyses of the considerations for selection and design of key components including tubing hangers,tree caps and valves were conducted.The study results could provide references for the selection of subsea Christmas tree and design of corresponding components for Lingshui 17-2 gas field.Keywords：subsea Christmas tree;type selection;horizontal Christmas tree;function design;tubing hanger;valve*基金项目：国家重点研发计划项目“基于深水功能舱的全智能新一代水下生产系统关键技术研究”（2016YFC0303700);中海油湛江 分公司科研项目“陵水17-2气田开发井钻完井安全控制技术研究”之课题6 “水下井口及采油树安全作业方案”（2017ZJFN1111-06)。

采油工程方案设计模板一、项目背景
（1）项目名称：
（2）项目地点：
（3）项目规模：
（4）项目背景及重要性：
二、地质勘探资料分析
（1）地层情况及分布
（2）油田储量评估
（3）油藏特征及物理性质
三、油藏开发方案设计
（1）油藏开发目标
（2）油藏开发方法选择
（3）油藏开发计划
（4）注水方案设计
（5）其他辅助开发方案
四、井位选址及井型设计
（1）井位选址原则
（2）井位选址方法
（3）井型选择及设计
（4）钻井方法
五、油田采油工程设计
（1）油田采油设备选型
（2）采油井设计
（3）生产工艺流程设计
（4）水处理系统设计
（5）油气收集及输送系统设计
六、环境保护及安全方案设计
（1）环境风险评估
（2）环保设施建设方案
（3）安全生产方案
（4）应急预案
七、经济效益分析
（1）项目投资分析
（2）油田开发成本分析
（3）油田开发预期产量及收益分析
八、社会效益评价
（1）油田开发对当地社会经济的影响
（2）油田开发对当地环境的影响
（3）社会稳定及和谐发展保障措施
九、总结与展望
（1）项目的意义与价值
（2）未来发展规划
备注：本方案为初步设计方案，具体施工过程中需根据实际情况做出相应调整。

70海底的油气资源是十分丰富的，随着海底油气勘探、开采工程的发展，对相关生产系统和设备的要求越来越高。

我国对油气资源的需求十分巨大，而国内陆地开采量十分有限，对原油进口十分依赖，影响了自身的经济安全和发展速度。

相比陆地资源，我国的海洋油气相对丰富，仅南海盆地的石油资源量就达230-300亿吨，天然气总资源约为16万亿m³。

但大部分资源蕴藏于深海区域，因此海洋油气勘探、开采对水下装备的依赖程度十分高，采油树是海洋油气开采的关键装备，涵盖多学科的高级技术，使用中具有投入高、风险大等特点。

而渤海等区域的油气多为浅水项目，若直接采用为深水设计的采油树结构，因使用要求不同等因素，将大幅增加成本。

因此，应针对浅水区域设计卧式采油树结构，以降低设备成本，推动我国海洋油气更好、更快的开发，需要对水下卧式采油树等设备进行不断的优化设计、研发。

一、浅水水下卧式采油树的设计规范及其基本结构综述1.标准规范石油行业相关设备的国际标准，有美国石油学会制定，即API标准。

其作为国际石油设备设计和使用的标准化参考和产品认证制度，具有严格的指标和显著的影响力，浅水水下采油树系统及设备的相关设计标准为APIRPl7A、API Standard 17F、APIRP17N、API16A、API17D等系列。

在一些设备和工艺上，API标准也经常美国ASTM、挪威DNV等协会的标准。

这些标准已成为当前海洋油气钻采装备在设计、制造与使用等方面的技术标准文件。

2.浅水水下卧式采油树的结构类型浅水水下采油树的类型主要包括立式和卧式两种。

最早研发和使用的是立式采油树，始于上世纪60年代，电泵举升等技术应用于复杂油井和储层井中，存在设备损坏频繁、修井频繁等问题，设备使用安全性得不到较好保障，增加了生产的时间、费用。

为解决这些问题，20世纪90年代卧式采油树应运而生。

浅水卧式采油树的主阀位于其垂直通道水平侧，而油管挂坐悬挂于树体内部，使用时需先装采油树后装生产管柱。

采油工程设计指南采油工程设计第一节完井工程设计一、完井方法1、油藏工程及采油工程对完井的要求列出各方案的井别及数量：采油井、注水井（或注气井）、水平井、丛式井、多底井、观察井及水源井等。

2、井身结构确定1）套管程序的确定根据原始地层压力和破裂压力剖面、注水压力，确定井身结构层次、下深和水泥面返高。

根据采油工程要求确定完井方式、完钻井眼尺寸及油层套管尺寸。

给出套管程序：（1）表层套管：钢级×外径×壁厚（2）技术套管：钢级×外径×壁厚（3）生产套管：钢级×外径×壁厚绘出完井工程示意图。

2）水泥固井根据要求确定注水泥方式（一次注水泥，分级注水泥或管外封隔器注水泥），根据油藏要求确定水泥性能、返高及主要外加剂和外加剂的数量。

3、完井设计根据油藏特性优选完井方法。

①.套管固井射孔完井若采用套管固井射孔完井，生产套管内径应与最大产油量油管相匹配，并要考虑大修和侧钻更新的要求。

在此基础上选择生产套管的尺寸、钢级、强度、壁厚、螺纹连接类型、螺纹密封脂的类型及上扣扭矩。

若尾管完井，则要给出悬挂深度及悬挂方式。

②.裸眼完井确定是采用先期裸眼完井还是后期裸眼完井。

③.割缝衬管完井割缝衬管完井，要确定缝割的形状、缝口宽度、缝眼排列形式及数量。

若尾管完井，给出悬挂深度及悬挂方式。

若选用定向井和水平井则要考虑套管弯曲，套管螺纹承受的拉力、螺纹的密封问题，造斜段过泵及井下工具等问题。

④.砾石充填完井砾石充填完井时要根据筛管及砾石充填设计要求，（比如绕丝筛管尺寸及缝隙尺寸要求，砾石质量要求、扩眼尺寸及工艺要求等确定充填砾石中径，携砂液配方及性能。

⑤.预充填烧丝筛管完井对预充填烧丝筛管完井进行施工设计。

⑥.其它防砂完成井是否选择有金属纤维防砂筛管、陶瓷防砂、化学预包砂人工井壁等完井，根据具体储层条件来筛选。

对事故井和抢险井的完井方法按现场条件来决定。

4、自喷井系统装置选择1）井口装置优选自喷井井口装置（采油树）的型号、连接基本形式（法兰、卡箍连接）、最大工作压力及公称通径和试压等级。