采油樹
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-05
采油樹的實(shí)例教程
一、發(fā)展現(xiàn)狀
1、國外市場格局
國際上，水下采油樹的關(guān)鍵技術(shù)和九成以上的市場被美國的FMC、Cameron、GE、挪威Aker Solutions等廠商所壟斷，水下采油樹的設(shè)計(jì)研發(fā)已經(jīng)成熟。
從國外采油樹發(fā)展現(xiàn)狀可以看出，采油樹結(jié)構(gòu)形式模塊化，控制系統(tǒng)智能化，制造一體化，測試集成化，正成為采油樹的發(fā)展趨勢。采油樹安裝工具所適合的管徑尺寸范圍在變大，即同一種安裝工具通過接頭改變下放更多部件；采油樹的結(jié)構(gòu)變得更為簡單，材料耐腐蝕性變得更好，經(jīng)濟(jì)性變得更優(yōu)；采油樹下放安裝工具變得更為簡單，下放安裝測試的速度變得更快；采油樹的密封性能變得更可靠，密封件的壽命變得更長，更換密封件變得更便捷；采油樹向著智能化、自主運(yùn)行方向發(fā)展；采油樹可適應(yīng)水深更深、介質(zhì)成分更復(fù)雜的環(huán)境；采油樹能適應(yīng)高溫高壓的使用工況。
2、國內(nèi)市場格局
在國內(nèi)，由于國外公司技術(shù)壟斷和專利保護(hù)等原因，加之水下采油樹的研究工作本身就是一個(gè)跨學(xué)科的系統(tǒng)化工程，我國在水下采油樹的產(chǎn)品研發(fā)方面尚處于起步階段。國內(nèi)涉足水下采油樹的公司有寶雞石油機(jī)械廠、上海神開、江蘇金石、重慶前衛(wèi)及江鉆股份等公司。其中寶雞石油機(jī)械廠和上海神開都尚在樣機(jī)試驗(yàn)階段，還沒有商業(yè)化的生產(chǎn)。
2010年，江蘇金石集團(tuán)與美國Argus公司在中國市場推出了國內(nèi)首個(gè)AZ-10型中心孔式水下采油樹，該水下采油樹屬于單孔立式采油樹，水下采油樹的重量不到25噸，需要5件安裝工具，整體組合簡單，體積小，可靠性、靈活性高，安裝簡捷。AZ-10水下采油樹應(yīng)用于邊際油田氣田的小型井口。AZ-10型中心孔式水下采油樹的設(shè)計(jì)參數(shù)符合API 6A、17D以及NACE MR0175設(shè)計(jì)規(guī)范。
展開 采油樹概念
采油樹是自噴井和機(jī)采井等用來開采石油的井口裝置。它是油氣井最上部的控制和調(diào)節(jié)油氣生產(chǎn)的主要設(shè)備，采油樹由閥門、異徑接頭、油嘴及管路配件組成，是一種用于控制生產(chǎn)，并為鋼絲、電纜、連續(xù)油管等修井作業(yè)提供條件的裝置。
采油樹的作用
(1)連接井下各層套管，密封各層套管環(huán)形空間，承掛套管部分重量。
(2)懸掛油管及下井工具，承托井內(nèi)全部油管柱的重量，密封油管、套管間的環(huán)形空間。
(3)控制和調(diào)節(jié)油井的生產(chǎn)。
(4)保證各項(xiàng)井下作業(yè)施工，便于壓井作業(yè)、起下作業(yè)等措施施工和進(jìn)行測壓、清蠟等日常生產(chǎn)管理。
(5)錄取油壓、套壓資料。
采油樹分類
采油樹按結(jié)構(gòu)形式，可分為分體式和整體式兩種。分體式是由一些閥門等獨(dú)立部件組裝而成。
△分體式采油樹
整體式是將主閥、安全閥、清蠟閥和翼閥等制成一個(gè)整體部件，閥與閥之間的距離較小，既省空間又耐高壓，特別適用于海上平臺的油氣井。
△整體式采油樹
按生產(chǎn)井類別和完井生產(chǎn)方式，可分為自噴井、電潛泵井、氣舉井、螺桿泵井和注水井、氣井的采油樹等。
△各式采油樹
單管和雙管之分
1． 單油管采油樹
單油管采油樹安裝在單油管完井的井口裝置上，除了有分體式和整體式之外,它還有單翼和雙翼之分。根據(jù)井的種類或油井生產(chǎn)方式的差別，可用閥門及短節(jié)組合成不同形式的單油管采油樹，而其連接方式可以是法蘭式、螺紋式或卡箍式。
△單管采油樹
2．雙油管采油樹
雙油管采油樹安裝在雙油管完井的井口裝置上，用于兩個(gè)油層同時(shí)而又獨(dú)立開采的生產(chǎn)控制。雙油管完井是在同—個(gè)生產(chǎn)套管中下入兩根平行油管柱(長油管柱和短油管柱)或兩根同心油管柱，通過雙管封隔器和單管封隔器對兩個(gè)油(或氣)層段進(jìn)行分隔。
展開 深水水下采油樹在下放安裝作業(yè)過程中，鉆桿管串上部連接在鉆井船/鉆井平臺上，下部通過采油樹下放工具連接到水下采油樹上，鉆桿管串不僅受到海流、波浪等外部環(huán)境載荷的影響和鉆井船運(yùn)動的影響，還受到鉆桿管串自重和采油樹及其下放工具的較大重力載荷(經(jīng)調(diào)研采油樹及其工具重約 30t-70t)，且隨著作業(yè)水深的增加，鉆桿和采油樹及工具的重力作用對下放作業(yè)的限制程度隨之增加。 深水水下采油樹下放安裝作業(yè)主要分為四個(gè)階段，如下圖 所示：一是水下采油樹通過月池后，尚未進(jìn)入水中，此時(shí)下放管串僅受自身重力作用；二是采油樹入水后，經(jīng)過飛濺區(qū)，下放管串受自身重力與波浪海流共同作用，由于深水水下采油樹由于尺寸(一般為 50ft×50ft×50ft 左右)較大，致使其受波浪力載荷較大，易導(dǎo)致采油樹傾覆；三是采油樹從下入到一定水深直至下入到井口上方(約 50ft 處)，該階段下放管串受到波浪、海流作用和自身重力作用；四是采油樹經(jīng)導(dǎo)向安裝后坐放于水下井口上方，采油樹不僅受波浪、海流作用和自身重力作用，此時(shí)鉆井船/鉆井平臺的運(yùn)動對下放管串的作用不可忽略。
力學(xué)模型建立
為便于進(jìn)行鉆桿管串的力學(xué)分析，對鉆桿管串進(jìn)行如下假設(shè)：
(1)鉆桿材料滿足材料的連續(xù)性、均勻性、各向同性和構(gòu)件的小變形條件；
(2)同時(shí)由于鉆桿承受縱向拉載和橫向彎曲載荷，可將鉆桿管串作為梁進(jìn)行處理；
(3)假設(shè)變形較小，符合小變形梁理論條件。
(4)假設(shè)平臺、鉆桿運(yùn)動、波浪和海流方向都位于相同平面內(nèi)。
深水水下采油樹在下放作業(yè)過程中，如下圖所示，下放管串上部固定在鉆井平臺/鉆井船上可視為固定端，下部連接水下采油樹及其下放工具懸掛在海水中可視為自由端，下放管串在海水中受海流、波浪作用和整個(gè)管串的濕重(即沒水重量)。
展開 由于海底采油樹內(nèi)部可能形成水合物并因而影響作業(yè)，海底采油樹通常都有隔熱設(shè)計(jì)，確保熱性能滿足設(shè)計(jì)準(zhǔn)則并將風(fēng)險(xiǎn)降至最低。
工程師們現(xiàn)在可以使用計(jì)算流體力學(xué) (CFD) 來設(shè)計(jì)和驗(yàn)證海底采油樹的系統(tǒng)性能。這些仿真復(fù)雜而耗時(shí)，但卻是獲得詳細(xì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)正確信息必不可少的。本次網(wǎng)絡(luò)研討會還將演示如何使用降階模型來實(shí)時(shí)預(yù)測形成水合物的風(fēng)險(xiǎn)并迅速應(yīng)對危險(xiǎn)情況。
主講人:
Rikesh Mistry
工程顧問, Norton Straw
瑞克什·米斯特里 (Rikesh Mistry) 是 Norton Straw 公司的工程顧問，工作經(jīng)驗(yàn)豐富，涉獵多個(gè)行業(yè)，如石油和天然氣、食品加工和電力。他利用商用計(jì)算流體力學(xué)和有限元分析代碼深刻洞察工程問題，提出了多個(gè)解決方案。他特別喜歡開發(fā)工作流和各種方法來以簡化而準(zhǔn)確的方式從仿真建模中生成寶貴的數(shù)據(jù)，為將來的設(shè)計(jì)選擇提供信息依據(jù)。瑞克什目前正參與多個(gè)客戶的數(shù)字化雙胞胎開發(fā)和應(yīng)用工作，他對數(shù)字化時(shí)代的數(shù)據(jù)和工程之間的關(guān)系抱有濃厚的興趣。
以下為視頻部分截取
▼
點(diǎn)擊鏈接領(lǐng)取資料：http://t8iw4ulf0hpixn8k.mikecrm.com/j0Dmw6x
- End -
展開 水下井口的叢式井組合方式通常為3-8口水下井口分散地布置在中心管匯的周圍，采油樹和管匯之間通過跨接管連接。此外，叢式井管匯可以使用單根臍帶纜進(jìn)行控制和藥劑分配，臍帶纜水下終端集成可以布置在叢式井管匯的周邊，也可以集成在叢井式管匯當(dāng)中。管匯的井槽數(shù)越多，尺寸越大，重量越大。
3、集中式基盤：基盤是一個(gè)用于引導(dǎo)鉆井或其他設(shè)備的海底結(jié)構(gòu)物。可支撐管匯、立管、井口、鉆井和完井設(shè)備，還有管道連接設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架。叢式井也可以通過基盤來布置，典型的集中式基盤是將幾個(gè)水下采油樹、水下管匯及臍帶纜終端集成在基盤結(jié)構(gòu)當(dāng)中。
4、鏈接式：鏈接式油井含有兩個(gè)或更多水下衛(wèi)星井、叢式井管匯或集中式基盤管匯，通過海底管道和臍帶纜連接在一起。通常，借助于在線三通（inline-tree）、在線管匯、跨接管、跨接纜等連接設(shè)施中，通過一根或若干根流動管線將各個(gè)獨(dú)立的水下鉆井中心鏈接在一起，形成一種鏈?zhǔn)交蚧芈方Y(jié)構(gòu)，各井口的產(chǎn)出物經(jīng)流動管線，直接增壓或者分離后增壓，然后泵送至妝平臺。這種布局允許在中心平臺發(fā)射或者接收清管球，進(jìn)行循環(huán)清管操作。但主管線內(nèi)部尺寸不宜太大，否則管線的鋪設(shè)難度大、造價(jià)高。
展開 
采油樹的最新內(nèi)容
? 極復(fù)雜裝配
3,000+零部件的海底采油樹，兩天內(nèi)完成從幾何導(dǎo)入到結(jié)果輸出。
? 幾何難簡化模型
點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)直接基于幾何計(jì)算，無需網(wǎng)格處理。
? 多行業(yè)落地案例
車身、底盤、塑料件、設(shè)備支架、壓力容器、起重機(jī)、消費(fèi)電子機(jī)箱、航空航天機(jī)翼/無人機(jī)等，均驗(yàn)證了其高精度與高效率的表現(xiàn)出色。
? 極復(fù)雜裝配
3,000+零部件的海底采油樹，兩天內(nèi)完成從幾何導(dǎo)入到結(jié)果輸出。
? 幾何難簡化模型
點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)直接基于幾何計(jì)算，無需網(wǎng)格處理。
? 多行業(yè)落地案例
車身、底盤、塑料件、設(shè)備支架、壓力容器、起重機(jī)、消費(fèi)電子機(jī)箱、航空航天機(jī)翼/無人機(jī)等，均驗(yàn)證了其高精度與高效率的表現(xiàn)出色。
△雙管采油樹
3 . 三管采油樹
隨著技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用需求，已經(jīng)出現(xiàn)了三管采油樹。
△三管采油樹
采油樹相關(guān)部件
1．油管四通和三通
采油樹的油管四通和三通與主閥、清蠟閥和翼閥相連接，常見的四通和三通有法蘭式和法蘭一雙頭螺栓式。采用四通的采油樹為雙翼采油樹，采用三通的采油樹為單翼采油樹。
1、原油生產(chǎn)流道
油層—近井地帶—射孔彈道—井眼內(nèi)部—人工舉升裝置—油管—井口—采油樹—地面管線—計(jì)量站—油氣分離器—輸油管網(wǎng)
2、常用的采油方法
1）自噴采油法：
利用油層本身的彈性能量使地層原油噴到地面的方法稱為自噴采油法。自噴采油主要依靠溶解在原油中的氣體隨壓力的降低分享出來而發(fā)生的膨脹。
由于海底采油樹內(nèi)部可能形成水合物并因而影響作業(yè)，海底采油樹通常都有隔熱設(shè)計(jì)，確保熱性能滿足設(shè)計(jì)準(zhǔn)則并將風(fēng)險(xiǎn)降至最低。
工程師們現(xiàn)在可以使用計(jì)算流體力學(xué) (CFD) 來設(shè)計(jì)和驗(yàn)證海底采油樹的系統(tǒng)性能。這些仿真復(fù)雜而耗時(shí)，但卻是獲得詳細(xì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)正確信息必不可少的。本次網(wǎng)絡(luò)研討會還將演示如何使用降階模型來實(shí)時(shí)預(yù)測形成水合物的風(fēng)險(xiǎn)并迅速應(yīng)對危險(xiǎn)情況。
采油樹安裝工具所適合的管徑尺寸范圍在變大，即同一種安裝工具通過接頭改變下放更多部件；采油樹的結(jié)構(gòu)變得更為簡單，材料耐腐蝕性變得更好，經(jīng)濟(jì)性變得更優(yōu)；采油樹下放安裝工具變得更為簡單，下放安裝測試的速度變得更快；采油樹的密封性能變得更可靠，密封件的壽命變得更長，更換密封件變得更便捷；采油樹向著智能化、自主運(yùn)行方向發(fā)展；采油樹可適應(yīng)水深更深、介質(zhì)成分更復(fù)雜的環(huán)境；采油樹能適應(yīng)高溫高壓的使用工況。
叢式井也可以通過基盤來布置，典型的集中式基盤是將幾個(gè)水下采油樹、水下管匯及臍帶纜終端集成在基盤結(jié)構(gòu)當(dāng)中。
4、鏈接式：鏈接式油井含有兩個(gè)或更多水下衛(wèi)星井、叢式井管匯或集中式基盤管匯，通過海底管道和臍帶纜連接在一起。
對此，司志強(qiáng)表示，由于我國海工配套企業(yè)自主創(chuàng)新能力較弱，產(chǎn)品可靠性無法達(dá)到要求，因此關(guān)鍵配套設(shè)備或是無法生產(chǎn)或者一直不被船東認(rèn)可，能夠滿足深海和超深海作業(yè)需要，且具有較高附加值的關(guān)鍵配套部件基本被國外供應(yīng)商壟斷，如水下采油樹、DP定位系統(tǒng)、鉆井包等。
深水水下采油樹在下放安裝作業(yè)過程中，鉆桿管串上部連接在鉆井船/鉆井平臺上，下部通過采油樹下放工具連接到水下采油樹上，鉆桿管串不僅受到海流、波浪等外部環(huán)境載荷的影響和鉆井船運(yùn)動的影響，還受到鉆桿管串自重和采油樹及其下放工具的較大重力載荷(經(jīng)調(diào)研采油樹及其工具重約 30t-70t)，且隨著作業(yè)水深的增加，鉆桿和采油樹及工具的重力作用對下放作業(yè)的限制程度隨之增加。
WEFIC 提供全線的井口和采油樹技術(shù)
井口位于石油或天然氣井的表面，可充當(dāng)懸掛點(diǎn)與加壓密封口，便于在油氣井生命周期的不同階段將鉆柱、套管線和生產(chǎn)油管下降到鉆孔中。兩種設(shè)備可連接到井口頂部，以用于控制表面壓力：即鉆井過程中的防噴器以及鉆井結(jié)束后的采油樹（用于控制井流量的閥門、配件和四通）。井口的內(nèi)孔包含臺肩，其上面的套管與油管懸掛器可用于懸掛套管柱和生產(chǎn)油管。
