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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。
科技报告导读科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 165“水下卧式采油树系统研制（1期）”2013年度技术总结报告王定亚 邓平 刘文霄 孙传轩（宝鸡石油机械有限责任公司）摘 要：阐述了水下卧式采油树系统研制（1期）课题开展的背景和意义，介绍了保证该课题顺利实施的前期研究基础，对课题2013年度研究内容和目标完成情况进行量化总结，提出了课题研究过程中的研究思路和总体方案。
以水下卧式采油树系统研制（1期）课题中设置的各子课题为切入点，重点介绍了各子课题的研发内容、取得的关键技术和主要成果，包括：水下采油树技术、市场调研：通过技术调研，熟悉了水下采油树制造技术和试验流程，收集了大量技术资料。
通过市场调研，了解了水下采油树系统的价格走势和市场前景等。
水下采油树总体结构设计技术：水下采油树总体结构采用框架式模块化设计，共分为采油树本体模块、液压连接器模块、生产模块、环空模块、节流模块、水下控制模块、油管悬挂器系统等模块，并进行集成设计。
水下采油树系统配套工具设计技术：通过分析研究现有水下卧式采油树配套工具和安装作业工艺要求，制定本课题水下采油树下放安装回收工艺，确定配套工具功能及种类。
水下采油树复合电液控制系统设计技术：开展了水下电子模块、控制阀件组、管路系统、传感器等的集成技术研究，所有液压动力、信号均由SCM基座传出，实现高度集成。
水下采油树分析计算技术：提出了多尺度共轭传热计算方法，实验和数值模拟验证了其正确性；有针对性的改进了水下结构物的温降计算方法，提高了计算效率。
水下采油树生产制造技术：攻克了深孔精密加工，复杂、薄壁金属密封加工，耐蚀材料加工等关键工艺，形成了水下采油树生产制造技术，为采油树样机的制造奠定了基础。
水下采油树下放安装回收和试验技术：由平台面远程操控自动安装或回收，实现自动定位、锁紧（或解锁）和可靠密封等功能，制订下放安装回收操作规范，并研制配套工具。
2 许用应力的选择方法2.1 材料许用应力的选择2.1.1 标准材料根据ASME BPVC ：2004以及2005和2006增补，第Ⅷ卷第2册附录4所述，对于承压装置的设计计算，设计的许用应力分别按公式(1)和公式(2)中的准则进行限定，S T 为静水压试验压力下的最大许用的总体一次薄膜应力强度，S m 为额定压力下的设计应力强度：T y y 50.836S S S == (1)m y y 20.673S S S == (2)式中：S y 为材料规定的最小屈服强度。
2.1.2 非标准材料根据ASME BPVC ：2004以及2005和2006增补，第Ⅷ卷第2册附录4所述，应用于非标准材料承压装置的设计计算，设计的许用应力分别按公式(3)、(4)和(5)中的准则进行限定，S T 为静水压试验压力下的最大许用的总体初始薄膜应力强度，S m 为额定压力下的设计应力强度，S s 为初始应力和次应力的最大合成强度：T y m,min 52min(,)63S S R = (3)m y m,min 21min(,)32S S R = (4)s y m,min min(2,)S S R = (5)式中：R m 为材料规定的极限抗拉强度。
0 引言在水下井口装置与采油树的设计过程中，存在除了承载紧固件和钢结构外，大量为控压或承压设备，这些设备的零部件存在各种类型的非标设计。
为了保证它们在试验和使用过程中的安全性，需要进行大量的力学计算。
在进行初步计算时，需要综合材料、工况等条件，并合理选用许用应力和应力准则[1-2]。
在进行有限元分析复验时，还需要对这些工况条件下的应力进行应力分类和线性化，严格按照不同类型的应力进行强度校核[3-4]。
本文着重介绍了水下井口装置与采油树所常用的应力计算与分析方法。
1 标准材料与非标准材料在进行设计计算分析时，我们需要初步知悉所使用材料的机械性能。
关于标准材料与非标准材料，其应力计算与分析过程是有所区别的。
—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]。
水下采油树液压控制系统设计与仿真张长齐;黄鲁蒙;李富平;阮臣良;张彦廷【期刊名称】《机床与液压》【年(卷),期】2018(46)20【摘要】实现对水下采油树的控制是保证水下生产正常进行的必要条件.通过分析API标准要求,结合水下采油树阀门执行器工作参数,设计水下采油树液压控制系统,包括液压动力单元和水下控制模块,并对相关元件进行计算和选型.根据控制系统要求,利用AMESim软件,建立水下采油树液压控制系统模型,对水下采油树阀执行器的开启和关闭过程进行响应分析.结果表明:所设计的液压控制系统可以满足水下采油树控制要求.【总页数】6页(P74-79)【作者】张长齐;黄鲁蒙;李富平;阮臣良;张彦廷【作者单位】中国石化石油工程技术研究院德州大陆架石油工程技术有限公司, 山东德州253005;中国石油大学 (华东) 机电工程学院, 山东青岛266580;中国石化石油工程技术研究院德州大陆架石油工程技术有限公司, 山东德州253005;中国石化石油工程技术研究院德州大陆架石油工程技术有限公司, 山东德州253005;中国石油大学 (华东) 机电工程学院, 山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TE952【相关文献】1.水下采油树地面测试单元液压控制系统设计与仿真 [J], 欧宇钧;袁晓兵;卢沛伟;罗玉贵;杨文;苏瑞华;张云卫;张长齐;蔡宝平2.带式输送机断带抓捕器液压控制系统的设计与仿真 [J], 赵云龙3.基于FluidSIM的压力机液压控制系统设计与仿真 [J], 吴海青4.剪叉式升降平台起升速度液压控制系统设计与仿真分析 [J], 赵鑫;纪爱敏;邓铭;张磊5.一种海工栈桥多功能伸缩补偿液压控制系统设计与仿真分析 [J], 邱少华;施卫东;宋志国;纪立超;杨旭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
水下采油树关键部件的材料设计选型张鹏举;袁锦红;冯建同;孙维【摘要】我国海洋油气开采所需的水下采油树长期依赖于进口,成本高昂.文章针对水下采油树所处的深水、高温、高压、高腐蚀等应用工况,对水下采油树关键部件的基体材料、防腐材料及密封材料的相关性能进行了分析与选型,并将研究成果应用于中国南海流花11-1油田和番禺35-2/1气田采油树的国产化制造中.自主研发和设计选型的水下采油树关键部件材料,不仅达到了国际行业标准的性能指标,而且成本只有国外的1/3.【期刊名称】《石油工程建设》【年(卷),期】2015(041)003【总页数】4页(P27-30)【关键词】水下采油树;材料;设计选型;腐蚀【作者】张鹏举;袁锦红;冯建同;孙维【作者单位】美钻能源科技(上海)有限公司,上海200943;美钻能源科技(上海)有限公司,上海200943;美钻能源科技(上海)有限公司,上海200943;中海石油深海开发有限公司,广东深圳518000【正文语种】中文我国南海具有丰富的油气资源，其地质储量达230亿～300亿t，其中75%位于深海区域。
但由于水下油气田开采的核心装备（水下采油树）的制造技术只有美国掌握，我国被迫长期依赖美国进口，不仅费用高昂，还给我国的能源安全、海洋安全甚至海防安全带来潜在威胁。
水下采油树设备作为深海油气开发中的关键海底完井设备，其国产化自主研发制造已迫在眉睫。
为此，中海石油深海开发有限公司与美钻能源科技（上海）有限公司合作，展开水下采油树设备的国产化设计制造研究，攻克了水下采油树设备关键部件的材料设计选型技术难题，将成果应用于中国南海流花11-1油田（工作水深350 m，已应用5套）和番禺35-2/1气田（设计水深1 500 m，已完成关键部件材料的制造），填补了国内空白。
1.1 水下采油树设备总体结构水下采油树按结构形式可分为立式和卧式，传统的多采用立式结构，考虑到深水条件下维修的方便性，流花11-1项目和番禺35-2/1项目水下采油树采用卧式结构，其主要结构形式见图1、图2。
水下采油树选型和功能设计周凯;苏锋;鞠朋朋;曹永【摘要】水下采油树在每个工程中针对油田特性都有不同的设计要求.选型设计时,要充分考虑油气田类型、作业环境、压力、井口数量、钻机类型、水深、操作者的喜好进行选型设计.该文给出水下采油树选型流程图,阐述了卧式和立式水下采油树显著区别,列出水下采油树结构选择的六个界面,分析了超高压高温水下采油树的技术挑战和主要经验,指出卧式水下采油树功能设计要求,并针对PY35-1、PY35-2实际项目详细分析了水下采油树的选型及功能设计要求.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2015(030)002【总页数】6页(P26-31)【关键词】水下采油树;卧式采油树;选型设计;功能设计【作者】周凯;苏锋;鞠朋朋;曹永【作者单位】海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451【正文语种】中文【中图分类】P756伴随着油气资源在海底生产的不断增加，越来越多的水下生产系统投入使用。
水下采油树是水下生产系统中必不可少的组成部分，是水下生产和安全保障的重要设备，随着水下采油树数量的增加，水下采油树的设计也不断进步。
水下采油树在每个工程中针对油田特性都有不同的设计要求，目前水下工程为提高油田效益和成本效率，对水下采油树增加了标准化和多功能化的要求。
该文对水下采油树工程选型及功能设计要求给予详细论述，并给出选型标准流程图。
水下采油树主要组成包括采油树本体、采油树阀、采油树管线、水下控制模块、油嘴、采油树连接器、出油管连接器、控制面板、外部采油树帽、结构框架、导向基座、保护框架。
水下采油树选型设计的主要目的是保证选用的水下采油树既能满足长期稳产又能经济安全地进行油气井钻修采作业。
1.1 油气田要求的选择水下采油树的选型设计首先要针对油气田的操作和完井设计进行初始定义，具体因素如下：(1) 油气田类型：按油气田类型可分为油田采油树、气田采油树或注水树。
水下立式采油树本体强度校核方法陈志刚;张华;万波;杨清峡;刘文霄【摘要】针对水下立式采油树本体强度校核方法在国内仍未有一个明确、实用性高的强度校核方法的现状,进行水下立式采油树本体强度校核方法的标准适用性分析.依据水下立式采油树本体在不同强度理论下的壁厚计算及强度校核公式,以及对水下立式采油树本体强度的标准适用性研究,确定基于von Mises强度理论的先简化建模再整体建模验证的水下采油树本体强度校核方法.结果表明,该方法可有效消除水下立式采油树本体仿真时应力集中情况对强度校核的影响,同时节省了有限元分析的时间.%In allusion to the current situation that there exists no definite and high practicable strength check method for the strength check of subsea vertical Christmas tree body in the domestic,the standard applicability analysis for the strength check method of subsea vertical Christmas tree body is performed. According to the wall thickness calculation and strength check formulas of subsea vertical Christmas tree body under different strength theories,and the standard applicability research for the strength of subsea vertical Christmas tree body,a von Mises intensity theory based strength check method with simplify-ing the modeling first and then verifying the overall modeling is determined for the subsea vertical Christmas tree body. The re-sults show that the method can effectively eliminate the effect of stress concentration on strength check during the simulation of subsea vertical Christmas tree body,and save the time of finite element analysis.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2018(041)010【总页数】7页(P123-128,132)【关键词】水下立式采油树本体;强度校核方法;标准适用性分析;应力集中;有限元分析;vonMises强度理论【作者】陈志刚;张华;万波;杨清峡;刘文霄【作者单位】北京建筑大学机电与车辆工程学院,北京100044;北京建筑大学机电与车辆工程学院,北京100044;中国船级社,北京100007;中国船级社,北京100007;宝鸡石油机械有限责任公司,陕西宝鸡721002【正文语种】中文【中图分类】TN913-34;TE9520 引言海洋油气开采中，水下采油树作为水下生产系统核心设备之一[1]，为水下井口提供了一个刚性压力终端，除了采油功能，也为整个采油系统提供安全屏障，并为生产提供调节作用。
