水下生产系统-2014

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（5）远程打开和关闭阀门的阀门驱动器。有些可能是 手动阀门，也包括深水ROV接口； （6）用于脐带缆挂接的控制连接板； （7）控制系统。这包括阀门驱动器命令系统以及压力 和温度传感器。该阀门驱动器命令系统可以是简单 或复杂的管道系统，包括电脑及根据应用选用的电 磁线管； （8）节流器（可选）用于调节生产流速；
选择准则 在选择HT或VT时，需要考虑下列问题： （1）卧式采油系统要比立式的昂贵。卧式采油系统 的售价是立式的5到7倍。 （2）立式采油系统更大、更重，而这在钻机的安装 平台有限时必须考虑。 （3）油井是否已经完成也是选择的另一个因素。如 果油井已经完成但是采油系统还没有安装好，那 么立式的采油系统比较适合。但如果采用卧式的 采油系统，系统必须在油井完成之前安装好。
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概述
从1961年第一口水下井口在美国应用以来，随着各种新 技术的应用，水下生产系统应用水深越来越深，到目前 为止，已投产最深采油树达到2714m（美国墨西哥湾 Independence Hub凝析气田，2007年7月投产）；回接距 离最长的气田回接距离达到143公里（挪威北海Snø hvit 一期，水深250-345m，2007年8月21日天然气上岸）。 目前国外对于3000m水深以内的水下生产系统设计、建 造、安装技术已经比较成熟，且已在西非、墨西哥湾、 北海等海域经过了大量工程项目的实践检验。
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油管悬挂系统；VXT采用了传统的油管悬挂器 ，它有一个主要生产孔和一环孔。油管悬挂器 位于井口。然而，在HXT中，油管悬挂器有一 个单筒悬挂器，并且有一个侧出口，生产流体 将从这里传送到生产主阀。
采油树帽；VXT系统的采油树帽具有修井期间 提供控制接口以及密封海水功能。但在HXT， 有内部采油树帽和采油树碎屑保护帽。
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概述
生产系统
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一、概述 二、采油树 三、管汇 四、跨接管 五、脐带缆 六、井口头
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采油树(Christmas,Xmas tree )最初被称为十字 树，X型树或者圣诞树， 它是位于通向油井顶端开口处的一个组件，它包括 用来测量和维修的阀门，安全系统和一系列监视器 械。它连接了来自井下的生产管道和出油管．同时 作为油井顶端和外部环境隔绝开的重要屏障。采油 树包括许多可以用来调节或阻止所产原油蒸汽、天 然气和液体从井内涌出的阀门。 采油树是通过海底管道连接到生产管汇系统。
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清管系统应该满足以下要求： 应该能够进行水下安装和使用索具吊装。 清管系统的管子应该与管汇系统的主管标准一致。 应该有一个管子的门阀允许清管通过，这个阀门经过水 压测试。 清管循环使用的管子材料和尺寸与海底管道的主管一致。 应该有至少是普通管子直径的5倍的弯曲半径。 应该安装在生产管汇的毂盘的内部。 暴露的清管循环元件在无特别说明的情况下应该涂上环 氧涂层。
现代海洋开发
水下生产系统
船舶述 二、采油树 三、管汇 四、跨接管 五、脐带缆 六、井口头
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概述
水下生产系统
英文名称：
subsea production system
定义：
由水下井口等整套水下生产设备及海底管道 组成的海上油气生产系统。
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概述
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（9）采油树管道，用于引导生产液体、生产管线和 环之间的交叉布置、化学剂注入、液压控制等； （10）支持采油树管道及附属设备并提供安装和修 井引导的采油树框架支撑； （11）采油树的外部保护帽用来保护采油树连接器 和采油树本身。采油树帽往往提供防拖网保护和 防掉落保护。
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工作条件 水下采油树的额定压力等级是分为5000psi， 10000 psi和15,000 psi。最近20,000 psi的 （138兆帕）海底采油树已经成功得以应用。
海上油气产业始于1947年，在路易斯安那州附 近的墨西哥湾4.6米深的水域，Kerr-McGee首 次成功完成世界第一个海上油井开采。 水下油气田开发的概念是在19世纪70年代初才 被提出，当时将井口、生产设备和其他一些气密 部件部置在海底进行作业。水下的油气产物从油 井输送到附近陆上或海洋平台上的加工设施，这 就是水下工程的开始。
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部件设计是水下采油系统设计的关键点。典型部件 的设计包括以下方面： （1）管道悬挂系统； （2）把采油树连接到水下井口的连接器； （3）采油树本体，在产品流动路径上的锻件，设计来 承压。环空流动路径可能也包含在采油树本体里； （4）为生产、环空孔和辅助功能而设计的采油树阀门 。采油树阀门可采用螺栓连接或集成在采油树本体 上；
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采油树的主要功能：
(1)把产品流体从井口引到出油管（生产采油树），或把油气 注入进地层（注入采油树）； (2)通过一个节流器调节流体，但并不总是强制性的； (3)监控采油树上的井口参数，如压力、环空压力、温度、砂 石检测等； (4)通过一个控制系统的阀门驱动器来安全停止生产或注入流 体的流动； (5)在井口或出油管注入保护性液体，如防腐蚀剂或水合物抑 制剂。
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一、概述 二、采油树 三、管汇 四、跨接管 五、脐带缆 六、井口头
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管汇系统的组成 水下生产系统的管汇由管子和阀门组成，用来分配 、控制管理石油和天然气的流动。管汇安装在海底 井群之间，主要是把油或气集合起来输送到井口， 如图所示。 从管汇终端到一些大型的结构如水下加工系统都属 于管汇。因此，有许多种类型的管汇。管汇系统和 采油井是相互独立的，采油井和海底管道通过跨接 管与管汇系统相连接。管汇系统主要由管汇主体、 支撑结构和基础组成。
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管汇的部件：
部件主要有阀门、节流阀、与海底管道相连的毂，安装 多相仪表模块的毂，在整个使用期内用来操纵的水压和 电线，可获得的节流阀模块，水下控制模块和多相仪表 模块。
阀门：
阀门的选择主要由应用范围决定。门阀一般应用于BOP 组件、采油树和管汇。球阀在水下使用中，从操作和价 钱角度要优于门阀。由于球阀目前使用非金属的密封和 涂料，使得球阀的应用水深更深。 门阀应用尺寸要比球阀的小，球阀的应用尺寸在10英 寸或者更大的范围。
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四、跨接管
柔性跨接管的主要元件：
不锈钢内骨架，用来抵抗外部的压力 热塑性内鞘,用来密封流体 螺旋形环绕钢丝,用来抵抗内部的压 力 轴向保护钢丝,用来增强拉伸载荷 外部聚酯鞘，用来抵抗外部环境 外部的不锈钢骨架,外部的附加的保 护
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四、跨接管
柔性跨接管的优点： 灵活 防腐 耐高温 静动态条件均可使用������ 很好的疲劳设计寿命 可清管 抗坍塌性能好 长度方向的规格非常简单 缺点： 价格昂贵，同时对于内压很高的管子来说直径比较小 40 。
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（4）卧式的采油系统常常用于有复杂油藏或经常 需要修井来维护油管的情况。相反的，立式的 采油系统常用于简单油藏或不需要经常修井来 维护管道的情况。 （5）如果油气田不用经常修井，不推荐使用卧式 采油系统。
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采油树的设计
海底采油系统的设计不尽相同，例如完井类型 （简单的、潜水员辅助的、不潜水的和无引导 的），采油树的用途（生产型、注入型），工 作条件（H2S、CO2或H2S和CO2）等。这些因 素都会影响到采油系统的类型、材料和部件组 合的选择。
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1、密封或连接立管系统 2、产油线 3、注水线 4、油井测试线 5、连接注水线 6、连接采油树 7、连接采油树 8、清管阀
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管汇系统的主要功能： 为生产管道、海底管道和油井之间提供一个界面； 将产品都集合起来运输出去：从各个独立的分油井 中将流体都集中起来，再把产出的油运输出去，同 时注入气体，化学物质； 分配电和水压系统； 支持翼型管汇枢纽、管道枢纽和脐带管枢纽； 支持和保护所有的管道和阀门系统； 在安装和恢复过程中为管汇模块提供一个支撑点； 在ROV(远程作业机器人)操作过程中，给ROV提供 一个支撑平台。
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“M”型 (弯曲) 有效的防止涡激振动和热膨胀现 象的发生
“M” 型 (弯管接头)
倒“U” 型
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四、跨接管
刚性跨接管的主要元件： 预先弯曲的钢管 两个连接组件，并且带有完整的可回收的作动器。 两个连接器的接收器, 跨接管的测量工具, 制造和测试的支撑架和吊装工具 运输支架 测试设备 绝缘 (if required), 抑制涡激振动的装置 (if required)
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立式采油树 主阀配置在立式圣诞树（VXT）管道悬挂器的 上方。油井是在采油树安装之前就完成。 VXT广泛应用于水下油田，这是由其安装和操 作的灵活性所决定的。
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卧式水下采油树 另外一种发展很快的类型是卧式水下采油树 （HT），如下图所示为FMC制造的卧式采 油树。
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清管循环在设计时应考虑以下 因素：
1管子尺寸；
2 弯曲半径； 3 内部突起； 4 阀门种类； 5 清管的引擎和接收器 6 清管位置的确定
Manifold Pigging Loop
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管子和基础结构的设计 水下生产系统所用的基础 是底板基础、裙式基础或 者吸入桩，是依据土壤的 条件决定。通常桩是用来 锚固钻井或者生产单元。 底板基础取决于管汇系统 和与之相连的元件(比如 跨接管)的重量。裙式基 础嵌入海底比底板基础深 的多，用来抵抗水平载荷 和一部分垂直载荷。
三种基础的不同长径比
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设计载荷 永久载荷如结构自重 活荷载如安装过程中产生的 环境载荷如波浪和流载荷 偶然载荷如掉落的物体，渔船的冲击等
土工设计参数，主要考虑以下几方面： 土壤的指标， 原地应力和应力历史， 不排水抗剪强度, 排干特性， 固结特性, 界面强度和触变性.
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管汇系统的安装： 需要仔细的计划和 合作。在操作过程 中主要需要工作船、 起重机船或者浮式 钻井船，声或者电 的定位设备。