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采油树在油气开采中的作用与关键元件材料选择研究
周世海
【期刊名称】《石油石化物资采购》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】油气开采在全球能源供应中占有重要地位,采油树作为油气开采中所用的关键设备,提高采油树的安全性与性能,能够为整个油气开采创造有利条件。
采油树能够发挥出控制井口压力、连接井筒与地面设备和保证井筒完整性等作用。
因此,为了发挥采油树在油气开采中的作用,需要合理进行关键元件材料的选择,从而提升油气开采的效率与安全性。
本文首先对采油树的基本原理和结构进行分析,然后概述了采油树在油气开采中的作用,最后介绍了采油树在油气开采中的关键元件材料选择。
【总页数】3页(P109-111)
【作者】周世海
【作者单位】江苏宏泰石化机械有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE3
【相关文献】
1.用于酸性环境的井口装置和采油树材料选择
2.水下采油树关键部件的材料设计选型
3.开采油气田时山体形变作用的计算
4.深水油气田水下采油树内树帽安装及要点分析
5.用于酸性环境的井口装置和采油树材料选择
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水下采油树在深海油气田开发中的应用摘要：在飞速发展的今天，人们越来越意识到陆地上油气资源的匮乏，越来越多的人将目光投向了油气资源丰富的海洋。
我国海洋疆域十分辽阔，同时其中蕴藏有丰富的油气资源。
尤其在我国南海，其油气蕴藏量约占我国陆地油气资源总量的三分之一，故在世界上享有“中国的波斯湾”之美誉。
但是，在各种不稳定因素的作用下我国在海洋上的油气开发并不尽如人意。
其中，科技因素的制约最为关键。
水下采油树技术作为深海采油气最为合理的方式一直以来被国外先进科研机构掌控着。
在笔者看来，深海油气田开发注定将以水下采油树技术为主导。
因此，我国想要在深海采油中取得突破必须攻克水下采油树这一难题。
在此，笔者通过调查整理介绍了水下采油树在深海油气田开发中的应用，希望能为我国水下采油树技术的进步提供一些灵感和思路。
关键词：水下采油树;油气田开发;发展趋势前言我们国家的海洋油气开发已有近五十年的历史了。
但是，开采的范围大部分还仅仅局限于近海区域，对于深海油气的开发不是很理想。
当前世界海洋油气开发领域大多数对深海的标准定义为三百米。
而我国超过深海标准的海域有近一千五百万平方千米，但是由于技术原因至今仍有很大一片区域并未勘察到位。
随着一个个技术难题的攻破，我国未来的深海油气田的开发事业必将面临一个鼎盛的时期。
1.水下采油树的种类和特点众所周知，在深海油气田开发过程中，水下设备是必不可少的。
这其中包括水下采油树、水下控制系统、原油输出管道、跨接管、水下分离设备等等。
其中又以水下采油树最为关键。
自从上世纪六十年代第一台水下采油树诞生始，至今已有大约五十年的历史。
水下采油树经过近五十年的研究发展，从开始时实用水深仅三十米到现在实用水深近三千米。
从不足到完善的过程中，水下采油树也产生了许多种类令水下采油树的实用性得到了最大的提升。
在世界油气开发领域把这些不同种类的水下采油树大致分为两大类。
1.1按照采油树工作方式来分由于世界各地的水域环境不尽相同，因此，人们研究出各种适用于不同环境的水下采油树。
石油与天然气勘探开发技术在海洋工程中的应用海洋工程是现代工程领域中极为重要的一个分支，其涉及到海洋石油与天然气的勘探开发技术，正是这项技术的不断创新与应用，推动着全球能源领域的发展。
本文将着重探讨石油与天然气勘探开发技术在海洋工程中的应用。
在以往的勘探开发中，陆上油田与海底油田的开发形式有着很大的差异。
相比之下，海底油田的开发难度更大、风险更高，需要使用更加先进的技术手段。
因此，在海洋工程上使用石油与天然气勘探开发技术显得尤为重要。
首先，海洋工程中的勘探技术是海底油田开发的前提。
随着陆上油田勘探的逐渐进入尾声，海洋油气资源的精细勘探成为当前石油行业的重中之重。
海底勘探技术主要包括声波勘探和电磁勘探两种方式。
声波勘探主要利用地震波在不同介质中传播速度的变化来判断油气的分布情况，而电磁勘探则是通过测量地下电磁场中的异常变化来推测油气的存在。
这两种勘探技术的应用，可以帮助勘探人员准确预测油气的储量、分布与形态，提供更好的开发依据。
其次，海洋工程中的开发技术是海底油田开发的核心。
目前，海洋油田的开发主要有海底井开发和海底设备安装两种方式。
海底井开发是指在海洋底部利用专用设备钻探井眼，将井口通向油田，以实现油气的开采。
在这个过程中，需要利用先进的钻井技术，如遥控钻井技术、深水井钻探技术等，以确保井眼的整洁和井口油气的高效产出。
而海底设备安装则是将生产设施和管线输送系统部署到海底，以实现油气的生产和输送。
相关技术主要包括海水吸附式膨胀技术、水下安装技术以及海底通信技术等。
这些技术在海洋工程中的应用，为海底油田的开发提供了确实可行的技术手段。
此外，在海洋工程中，石油与天然气勘探开发技术也在环保方面发挥了重要作用。
在过去，海洋工程中的石油泄漏事件不在少数，给海洋生态环境造成了极大的破坏。
然而，随着石油与天然气勘探开发技术的不断改进，现代海洋工程中的防漏技术得到了长足的发展。
例如，现在的海底井设计结构更加牢固、可靠，避免了油田泄露的危险；同时，通过高精度的流体控制技术和智能监测系统，有效地避免了油气泄漏。
石油工业海底油气开采技术的创新突破随着世界能源需求的不断增长，传统陆地石油资源的逐渐枯竭，海底油气资源的开采成为当今石油工业的重要课题。
海底油气开采技术的创新突破对于解决能源安全和提高石油产量至关重要。
本文将重点探讨石油工业海底油气开采技术的创新突破。
一、综合海底油气开采装备技术的创新突破海底油气开采作业环境复杂，水深、温度、压力等因素对装备技术提出了极高的要求。
为了适应海底工作环境，石油工业进行了一系列创新突破。
首先是钻井技术的创新。
钻井是海底油气开采的重要环节，传统海底钻井技术存在效率低、成本高等问题。
为了提高钻井效率，石油工业引入了自动化钻井技术，通过自动钻井装置实现了全过程的自动化操作，大大提高了钻井作业效率。
其次是海底固井技术的创新。
传统海底固井技术存在固井质量不稳定、固井材料使用量大等问题。
为了改进固井技术，石油工业采用了新型固井材料，如水泥混凝土、高强度环氧树脂等，提高了固井质量和固井效率。
再次是海底采油技术的创新。
海底采油主要涉及到油井调控、油井智能监测、油水分离等环节。
为了提高采油效率，石油工业引入了智能油井技术，通过自动化监测系统实时掌握油井工况，对油井进行精确调控，实现了海底油气回收的最大化。
二、海底油气勘探技术的创新突破海底油气勘探是海底油气开采的前提，对于创新海底油气勘探技术具有重要意义。
首先是地震勘探技术的创新。
地震勘探是确定油气储层的重要方法，传统的海底地震勘探存在成像精度不高、时间成本长等问题。
为了提高地震勘探的效果，石油工业基于开山祖先院地震勘探技术，采用了多道地震勘探技术、多角度成像技术等创新方法，大大提高了地震勘探的准确性和效率。
其次是电磁勘探技术的创新。
电磁勘探是海底油气勘探的重要方式，传统的电磁勘探存在信号干扰、数据处理复杂等问题。
为了提高电磁勘探的精度，石油工业利用新型电磁感应设备，研发了多功能电磁勘探系统，克服了传统电磁勘探的局限性，实现了精确勘探海底油气资源。
—30 —石油机械CHINA PETROLEUM MACHINERY2018年第46卷第4期◄海洋石油装备>海洋500 m水深水下立式采油树设计开发孙传轩I，2樊春明I，2刘启蒙I，2刘文霄I，2严金林I，2魏鹏1(1.宝鸡石油机械有限责任公司2.国家油气钻井装备工程技术研究中心）摘要：水下采油树是海洋深水油气开发的关键装备。
为了梳理和提炼水下采油树最新研究进 展及成果，指导国内相关产品的设计开发，在分析国内外技术现状的基础上，介绍了 500 m水深 导向绳式水下立式采油树的总体结构、技术参数、控制系统、采油树本体、油管悬挂器和闸阀驱 动器等关键部件的结构及工作原理，并阐述了该产品的加工和试验进展。
分析认为：该水下立式 采油树具有整体模块化设计、电液贯穿多通路集成化设计、闸阀驱动器失效安全型设计等技术特 点，产品的设计开发打破了国外技术垄断，达到国际同类产品的主流技术水平。
该产品的设计与 开发可以为水下采油树的国产化研制提供借鉴和参考。
关键词：水下采油树；驱动器；阀门布置；油管悬挂器；复合电液控制中图分类号：TE952 文献标识码：A doi: 10. 16082/ki.issn. 1001-4578.2018.04.006 Design of Subsea Vertical Tree for 500 m Depth Water Sun Chuanxuan1,2 Fan Chunming1,2 Liu Qimeng1,2 Liu Wenxiao1,2 Yan Jinlin1,2 Wei Peng1(1. CNPC Baoji Oilfield Machinery Co., Ltd.；2. National Engineering Research Center f or Oil and Gas Drilling Equipment)Abstract ：Subsea tree is the key equipment for deepwater oil and gas development. To sort out and extract the latest research progress and achievements of the subsea tree and to guide the design and development of related domestic products, the technical status of subsea tree is analyzed. The general structure, technical parameters, control system of the vertical tree with guide lines for 500 m water depth are introduced. The structure and working principle of the subsea tree * s key components such as the tree body, the tubing hanger and the gate valve actuator are described. The machining and testing progress of the product are elaborated. The analysis shows that the designed product has broken the technical monopoly of foreign countries and reached the mainstream of the international similar products, characterized by overall modular design, electro-hydraulic multi-channel integrated design and the failure safety design of gate valve actuator. The study could provide references for the localization of the subsea tree.Keywords：subsea tree; actuator; valve arrangement; tubing hanger; compound electro-hydraulic control0引言据国际能源数据库统计，截至2012年，世界海洋深水区共发现油气田1 178个，其中深水油田682个，气田496个[1]。
水下采油树应用技术发展现状摘要：研发水下采油树的关键在于能否通过相关标准规范所要求的压力循环测试、高低温循环测试、载荷循环测试及外部高压测试等。
在介绍水下采油树相关标准规范的基础上，分析了水下采油树的结构类型及结构演变，简述了水下采油树各控制系统类型的特点，分析了采油树、油管挂、内树帽的安装管柱及安装方法。
指出超深水和超高温高压的水下采油树是水下采油树未来的发展方向。
卧式采油树可用浮式钻井装置的钻柱或用工程船的大吨位吊机的钢丝进行安装。
水下采油树的模块化设计可缩短采油树的供货周期，跨接管式电泵增压系统、跨接管式流量计和高完整性压力保护系统等新工艺技术的出现，将有利于降低水下采油树和水下开发项目的综合成本。
所得结论可为水下采油树的设计和应用提供参考。
水下采油树系统是水下生产系统的核心设备，主要包括水下采油树、水下油管挂和水下控制系统3 部分。
其主要功能是对生产的油气或注入储层的水/气进行流量控制，监测生产压力、环空压力、温度、地层出砂量及含水量等油气井参数，向井筒注入化学药剂改善流体流动性能，提供测试和修井期间进入油气井筒的通道，支撑油管柱并密封井下油管和生产套管之间的环形空间，同时和水下井口系统一起构成井下储层与环境之间的隔离屏障。
从 20 世纪 60 年代开始应用水下采油树以来，全球已经应用 5 000 多套水下采油树。
目前，水下采油树的最大设计工作水深达到 3 000 m，温度范围－ 46 ～ 180 ℃，额定压力高达 103. 5 MPa。
2008年壳牌石油公司在墨西哥湾 Perdido 项目的 Tobago油田使用 FMCTechnologies 的深水采油树，安装水深创世界纪录，达到 2 934 m。
我国南海气田从1996 年开始应用水下采油树，目前已有 9 个油气田采用水下井口采油树完井，应用最大水深达1 457 m。
目前，国外的 5 家水下采油树供应商 ( FMC Technologies、 Cameron、 Vetco Gray ( GE Oil＆Gas) 、Aker Solutions 和 Dril-Quip ) 占据了市场的垄断地位。
DOI：10.16660/ki.1974-098X.2009-5640-1703深水气田水下采油树控制系统选型与设计①徐斐1 孟文波1 唐咸弟1 肖谭1 姜志晨2 高永海2(1.中海石油（中国）有限公司湛江分公司工程技术作业中心 广东湛江 524057;2. 中国石油大学（华东）石油工程学院 山东青岛 266580)摘 要：水下采油树是海洋深水油气开发的核心设备，水下采油树控制系统是采油树控制水下油气田正常生产的重要部分，它的正确选型与设计对采油树的长期安全工作有重要意义，针对我国南海超深水高产气田陵水17-2气田的开发特点和难点，选择适合气田自身特性的采油树控制系统对降低深水油气开发项目的综合成本至关重要。
通过现场环境参数和生产参数给出了采油树材料等级、压力等级、温度等级等关键工作条件参数等级，推荐出了适合LS17-2气田环境的水下采油树通信方式、水下动力系统、水下监测系统等控制系统的选型。
设计了陵水17-2深水气田开发的水下采油树P&ID图，进行了阀门和执行机构、监测系统传感器测点和类型的选择和设计，本文的研究结果对深水气田水下采油树的控制系统的选型及设计有的参考意义。
关键词：水下采油树 控制系统 功能要求 分析与比选 P&ID设计与分析中图分类号：TE952 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2020)12(c)-0039-06Selection and Design of Subsea Tree Control System inDeepwater Gas FieldXU Fei 1 MENG Wenbo 1 TANG Xiandi 1 XIAO Tan 1 JIANG Zhichen 2 GAO Yonghai 2(1.Engineering and Technical Operation Center, Zhanjiang Branch of CNOOC, Zhanjiang, Guangdong Provine, 524057 China;2. School of Petroleum Engineering, China University of Petroleum (East China),Qingdao, Shandong Province, 266580 China)Abstract: Subsea tree is the core equipment of Marine deep water oil and gas development, subsea tree control system is an important part of the tree control underwater normal production of oil and gas fields, the correct selection and design of tree long-term security job is important, for the ultra deep waters of the south China sea high-yield field lingshui 17-2 gas field development characteristics and difficulties, the selection tree control system which is suitable for field its own characteristics to reduce the comprehensive cost of the deepwater oil and gas development project is very important. Based on the field environmental parameters and production parameters, the key working condition parameters such as tree material level, pressure level and temperature level are given, and the selection of control systems such as subsea tree communication mode, subsea power system and subsea monitoring system suitable for LS17-2 gas field environment is recommended. Designed the underwater tree P&ID chart of The development of Ling Shui 17-2 deep water gas field, conducted the selection and design of valve and actuator, sensor measuring point and type of monitoring system, the research results of this paper have some reference significance for the selection and design of the control system of underwater tree of deep water gas field.Key Words: Subsea tree; Control system; Functional requirements; Analysis and comparison; P&ID design and analysis①基金项目:国家自然基金“ 深水细粉砂水合物试采温压传递特性与非稳态渗流研究”（项目编号：51876222）。
