水下采油树安装及力学研究

发布时间：2017-12-23 00:35

  本文关键词：水下采油树安装及力学研究　出处：《西南石油大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：随着我国经济持续高速增长,油气资源需求快速增加,较高的原油进口依存度已成为影响国家经济安全的重要因素之一。然而我国陆地油田资源后备不足,所以未来油气的增长潜力主要集中在海洋,尤其是深海油气资源。目前,我国海洋油气勘探开发还缺少一个关键环节——水下生产系统,而水下采油树则是水下生产系统的主要部分,其造价高,体积大,内部结构高度密集。在海上安装作业的过程中,会受到海上风浪流的联合作用,作业风险很大,若在深水安装下放过程中出现差错,后果将不堪设想。因此,对水下采油树的安装进行研究很有必要。本文在充分调研水下采油树、采油树安装以及相关领域国内外研究成果的基础上,系统的探讨了不同水下采油树的结构及安装特点；阐述了水下采油树的安装工艺,主要包括系统安装顺序、主要安装阶段、基本安装步骤、卧式和立式采油树安装工艺对比以及安装方法,并且给出钻井立管安装法的示例；研究了基于钻井立管安装法的采油树下放过程受力情况以及环境载荷的相关理论,并且建立了下放过程的力学分析模型,再利用MATLAB编程求解该模型；利用OrcaFlex软件对钻井立管以及采油树进行了不同安装水深处的力学分析、动态分析、参数敏感性分析以及参数的正交试验分析,并得到1500m采油树安装的作业窗口。通过研究发现,按照安装工具的不同,目前水下采油树的安装方法可分为三种,即直接下放法、钻杆安装法和钻井立管安装法,而钻井立管安装法以其自身的优势,得到越来越广泛的利用；在采油树的安装不同深度处,钻井立管的Von Mises应力和弯矩的最大值都位于钻井立管的上端,离端部越近值越大,且有应力集中的现象；最大横向位移位于钻井立管底部,且随着水深的增加而逐渐增大,但是增加的速率不断减小；随着安装水深的增加,钻井立管底部的最大横向位移随时间的波动频率和波动范围都有所减小；在安装过程中,海流速度对钻井立管的横向位移以及其力学响应有较大的影响,因此在安装方案设计时,应重点考虑安装环境的海流速度；随着采油树重量的增加,钻井立管的横向位移、弯矩和Von Mises应力都有所减小,这将有利于采油树安装过程中整个系统的稳定性。同时,随着采油树重量的增加,采油树的下放作业窗口的作业面积也有所增加。这些研究结果有利于更进一步认识水下采油树安装过程以及安装过程中钻井立管的受力情况,将为采油树安装方案设计提供一定的科学参考,这对海洋油气的开发有着一定的借鉴作用。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE952

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本文编号：1321741