第五章海上采油设备概述2.ppt
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1、海洋石油工程概论海洋石油工程概论 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 主讲人:徐建功主讲人:徐建功 海洋石油工程概论海洋石油工程概论 第一章第一章 绪论绪论 第二章第二章 海洋资源海洋资源 第三章第三章 海洋灾害及防治海洋灾害及防治 第四章第四章 海上钻井设备概述海上钻井设备概述 第五章第五章 海上采油设备概述海上采油设备概述 第六章第六章 波浪理论波浪理论 第七章第七章 海洋环境及环境载荷海洋环境及环境载荷 第八章第八章 海洋石油钻采设备的运动学和动力学海洋石油钻采设备的运动学和动力学 第九章第九章 海洋石油钻采设备的强度海洋石油钻采设备的强度基本内容:基本内容:海洋石油工程概论海洋石油工程概
2、论第三节第三节 水下生产系统水下生产系统水下生产系统是把采油树、水下管汇或水下管汇水下生产系统是把采油树、水下管汇或水下管汇中心和贮油以及水下处理设备等放在水下的生中心和贮油以及水下处理设备等放在水下的生产系统。产系统。水下采油的特点:水下采油的特点:(1)水下采油避开了风、浪、流、冰山、浮冰)水下采油避开了风、浪、流、冰山、浮冰和航船的影响,采油设备处于条件相对稳定的和航船的影响,采油设备处于条件相对稳定的海底;海底;(2)水下采油设备能和各种平台甚至油轮组合)水下采油设备能和各种平台甚至油轮组合成不同类型的早期生产系统,以适应不同类型成不同类型的早期生产系统,以适应不同类型和不同海况油田开
3、发的需要。和不同海况油田开发的需要。海洋石油工程概论海洋石油工程概论(3)水下采油能充分利用勘探井、探边井,使)水下采油能充分利用勘探井、探边井,使其成为生产系统的卫星井,或短期内进行早期其成为生产系统的卫星井,或短期内进行早期生产,这不仅可为后期开发收集油层资料,还生产,这不仅可为后期开发收集油层资料,还可以尽快回收初投资。可以尽快回收初投资。(4)可以不钻定向井就开发浅气层。在浅气层)可以不钻定向井就开发浅气层。在浅气层上钻出若干垂直井,在其中央建立平台,进行上钻出若干垂直井,在其中央建立平台,进行集中处理、输送。集中处理、输送。(5)不影响海面航行、捕鱼等作业。)不影响海面航行、捕鱼等作
4、业。(6)是开发超深海域油田的唯一方法。)是开发超深海域油田的唯一方法。水下采油设备的组成:主要由水下采油树、水下水下采油设备的组成:主要由水下采油树、水下油气集输管汇、贮油设备和油气水处理设备组油气集输管汇、贮油设备和油气水处理设备组成。成。海洋石油工程概论海洋石油工程概论一、水下采油设备的主要组成一、水下采油设备的主要组成采油树采油树 采油树是自喷井和机采井等用来开采石油采油树是自喷井和机采井等用来开采石油的井口装置。的井口装置。 它主要用于悬挂下入井中的油管柱,它主要用于悬挂下入井中的油管柱,密封油套管的环形空间,控制和调节油井密封油套管的环形空间,控制和调节油井生产,保证作业,施工,录
5、取油、套压资生产,保证作业,施工,录取油、套压资料,测试及清蜡等日常生产管理。料,测试及清蜡等日常生产管理。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论1.水下采油树水下采油树 分为干式采油树和湿式采油树。分为干式采油树和湿式采油树。(1)干式采油树。)干式采油树。是指不直接放置在海水中的采是指不直接放置在海水中的采油树。油树。采油树及其它辅助设备装在一个密封的水下井口室采油树及其它辅助设备装在一个密封的水下井口室内,与海水隔绝。室内提供人正常生活的环境。内,与海水隔绝。室内提供人正常生活的环境。优点:优点:可以不用潜水员而用一般的技术人员进行操可以不用潜水员而用一般的技术人员进行操作、安装和维护;采油
6、树工作环境条件好,工作作、安装和维护;采油树工作环境条件好,工作可靠;水深大时,安装、维护和设备本身的费用可靠;水深大时,安装、维护和设备本身的费用都低于湿式采油树。都低于湿式采油树。缺点:缺点:结构复杂,需要很好的密封,还需要复杂的结构复杂,需要很好的密封,还需要复杂的潜水舱及配套的水上设备来进行操作和维修等。潜水舱及配套的水上设备来进行操作和维修等。海洋石油工程概论海洋石油工程概论优点:适应性强、优点:适应性强、应用范围广、操作应用范围广、操作方便、安全性好、方便、安全性好、维护费用低。维护费用低。 费用比较:费用比较:水深不大,费用昂水深不大,费用昂贵贵水深超过水深超过183米,米,干式
7、设备费低于湿干式设备费低于湿式式海洋石油工程概论海洋石油工程概论(2)湿式采油树。)湿式采油树。是直接浸没于海水中的采油树。是直接浸没于海水中的采油树。采油树等水下设备装于海底,与海水直接接触。采油树等水下设备装于海底,与海水直接接触。湿式采油树组成:采油树与井口连接器、采油树与输油湿式采油树组成:采油树与井口连接器、采油树与输油管线连接器、采油树阀件、导向架、回路管线、短管管线连接器、采油树阀件、导向架、回路管线、短管、采油树帽、控制系统组成。、采油树帽、控制系统组成。优点:优点:在一定水深范围内可由潜水员方便地对设备进行在一定水深范围内可由潜水员方便地对设备进行安装、维护和操作,无需服务舱
8、等配套设备;不需密安装、维护和操作,无需服务舱等配套设备;不需密封、避免了密封等方面的技术问题;结构简单。封、避免了密封等方面的技术问题;结构简单。缺点:缺点:由于直接浸没在海水中,腐蚀严重,易受海底淤由于直接浸没在海水中,腐蚀严重,易受海底淤泥、海洋生物的影响;水深超过一定限度后,结构很泥、海洋生物的影响;水深超过一定限度后,结构很复杂,成本也很高。复杂,成本也很高。海洋石油工程概论海洋石油工程概论海海上上湿湿式式采采油油树树 与与海海水水直直接接接接触触的的水水下下采采油油树。树。(1)需需潜潜水水员员协协助助安安装装湿湿式式采采油油树树在在潜潜水水员员可可到到达达的的深深度度范范围围内内
9、 (一一般般为为122183米)米) 经经济济地地完完成成一一口口水水下下油油井。井。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论潜水员的工作潜水员的工作 :a.采油树与井口装置的连采油树与井口装置的连接接;b.采油树与输油管线的连采油树与输油管线的连接接;c.采油树阀件的操作与维采油树阀件的操作与维修。修。海洋石油工程概论海洋石油工程概论(2)免潜水员安装的单油管挂免潜水员安装的单油管挂 水下采油树水下采油树在该采油树下部带有液压在该采油树下部带有液压连接器,因此在安装时无连接器,因此在安装时无需潜水员协助就可与井口需潜水员协助就可与井口连接。连接。采油树与井口的连接,采油树与井口的连接,输油管线与采
10、油树的连接,输油管线与采油树的连接,各阀件的开关等都无需潜水各阀件的开关等都无需潜水员员,可采用自动控制系统操作。可采用自动控制系统操作。海洋石油工程概论海洋石油工程概论采油井口海洋石油工程概论海洋石油工程概论套管四通套管四通油管四通油管四通采油树海洋石油工程概论海洋石油工程概论采油树 用于采油控制的一组阀门和装置; 总阀:离油管头最近的阀门; 顶阀:采油树最顶部的阀门; 翼阀:采油树侧部的阀门。整体式采油树 Gray工具公司Santa Barbara海峡 采油树高0.81米,最大横向空间1.2米海洋石油工程概论海洋石油工程概论采油树采油树由套管四通、套管闸门、油管头、由套管四通、套管闸门、油
11、管头、油管四通、总闸门、生产闸门、清蜡闸门及油管四通、总闸门、生产闸门、清蜡闸门及其所属附件组成。其所属附件组成。 2124567891093连接防喷管或封井器连接掺水管1、清蜡闸门 2、左右生产闸门 3、卡箍 4、油管四通 5、总闸门 6、上法兰 7、套管四通 8、下法兰 9、左右套管闸门 10、油管挂顶丝海洋石油工程概论海洋石油工程概论 海上平台采油树按结构形式,可分为整体海上平台采油树按结构形式,可分为整体式和分体式两种。式和分体式两种。整体式是将主阀、安全阀、清蜡阀和翼阀整体式是将主阀、安全阀、清蜡阀和翼阀等制成一个整体部件,阀与阀之间的距离较等制成一个整体部件,阀与阀之间的距离较小,
12、既省空间又耐高压,特别适用于海上平小,既省空间又耐高压,特别适用于海上平台的油气井。台的油气井。分体式是由一些阀门等独立部件组装而成。分体式是由一些阀门等独立部件组装而成。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论单油管采油树单油管采油树安装在单油管完井的井口装安装在单油管完井的井口装置上,除了有分体式和整体式之分外,它还置上,除了有分体式和整体式之分外,它还有单翼和双翼之分。根据井的种类或油井生有单翼和双翼之分。根据井的种类或油井生产方式的差别,可用阀门及短节组成不同型产方式的差别,可用阀门及短节组成不同型式的单油管采油树,而其连接方式可以是法式的单油管采油树,而其连接方式可以是法兰式、螺纹式或卡箍
13、式。兰式、螺纹式或卡箍式。 双油管采油树双油管采油树安装在双油管完井的井口装安装在双油管完井的井口装置上,用于两个油层同时而又独立开采的生置上,用于两个油层同时而又独立开采的生产控制。双油管完井是在同一个生产套管中产控制。双油管完井是在同一个生产套管中下入两根平行油管柱(长管和短管)或两根下入两根平行油管柱(长管和短管)或两根同心油管柱,通过双管封隔器和单管封隔器同心油管柱,通过双管封隔器和单管封隔器对两个油气层段进行分隔。对两个油气层段进行分隔。 海洋石油工程概论海洋石油工程概论双油管式采油树双油管式采油树单油管式采油树单油管式采油树海洋石油工程概论海洋石油工程概论 油管头安装在最上部套管头
14、上面,用于支油管头安装在最上部套管头上面,用于支撑油管柱重力,密封油管和油层套管之间环撑油管柱重力,密封油管和油层套管之间环空。油管头工作压力:空。油管头工作压力:1000、2000、3000、5000、10000、15000、20000psi几种。额定温几种。额定温度为度为 -18121 。完井时油管头额定工作。完井时油管头额定工作压力一般选择为地层破裂压力,并且与油管压力一般选择为地层破裂压力,并且与油管挂额定工作压力向匹配。挂额定工作压力向匹配。 油管头油管头海洋石油工程概论海洋石油工程概论油管挂是坐在油管头的锥座中悬挂油管柱,油管挂是坐在油管头的锥座中悬挂油管柱,并提供油管和锥座之间密
15、封的装置。并提供油管和锥座之间密封的装置。一般有锥形油管挂、带电缆穿越孔的偏心一般有锥形油管挂、带电缆穿越孔的偏心油管挂、自密封油管挂和双油管挂几种。油管挂、自密封油管挂和双油管挂几种。海上油气田完井一般都下有井下安全阀,海上油气田完井一般都下有井下安全阀,油管悬挂器都必须有连接液控管线的通道,油管悬挂器都必须有连接液控管线的通道,电潜泵还须有井下放气阀通道和电缆穿越并电潜泵还须有井下放气阀通道和电缆穿越并密封。密封。 油管挂油管挂海洋石油工程概论海洋石油工程概论定位机构电缆穿越孔带注化学药剂通道带井下安全阀控制管道带毛细管整体穿越通道BPV螺纹海洋石油工程概论海洋石油工程概论油管四通由清蜡阀
16、、主阀、生产翼阀组成油管四通由清蜡阀、主阀、生产翼阀组成一体,是为整体式采油树,其下连接上法兰,一体,是为整体式采油树,其下连接上法兰,上面连接采油树帽。上面连接采油树帽。 油管四通油管四通清蜡阀清蜡阀丝堵丝堵安全阀安全阀主阀主阀生产翼阀生产翼阀海洋石油工程概论海洋石油工程概论海洋石油工程概论海洋石油工程概论二次激励密封二次激励密封海洋石油工程概论海洋石油工程概论二次激励密封二次激励密封海洋石油工程概论海洋石油工程概论海洋石油工程概论海洋石油工程概论海洋石油工程概论海洋石油工程概论定位销定位销调节手柄调节手柄压盖压盖针型阀芯针型阀芯海洋石油工程概论海洋石油工程概论采油树部件采油树帽采油树帽油压
17、表油压表清蜡阀清蜡阀生产翼阀生产翼阀生产翼安全阀生产翼安全阀生产主安全阀生产主安全阀生产主阀生产主阀海洋石油工程概论海洋石油工程概论回压表回压表高低压开关高低压开关套压表套压表采油树部件海洋石油工程概论海洋石油工程概论采油树部件-电缆穿透器电缆穿透器电缆穿透器电潜泵动力电缆电潜泵动力电缆海洋石油工程概论海洋石油工程概论采油树部件-防腐挂片防腐挂片装置防腐挂片装置海洋石油工程概论海洋石油工程概论水下管汇水下管汇水下管汇的作用是将几口海底油气井的油气集中起来,再水下管汇的作用是将几口海底油气井的油气集中起来,再通过一条输油管线混合油流,送到最近的采油平台或岸上通过一条输油管线混合油流,送到最近的采
18、油平台或岸上基地,进行处理,它可减少海底管线的长度。基地,进行处理,它可减少海底管线的长度。 水下管汇应该具有以下几种功能水下管汇应该具有以下几种功能:(1) 将几口海底油井的油气汇集起来将几口海底油井的油气汇集起来.,用一条输油管线,用一条输油管线 输往平台或岸上;输往平台或岸上;(2)对每口井进行计量和控制;)对每口井进行计量和控制;(3)完成对每口井进行气举和注水的任务;)完成对每口井进行气举和注水的任务;(4)注入各种化学试剂(如防腐剂、防水化剂、清蜡剂)注入各种化学试剂(如防腐剂、防水化剂、清蜡剂等);等);(5)用)用TFL法分井进行测试,清蜡等各种修井措施。法分井进行测试,清蜡等
19、各种修井措施。 各单井输油管线在集油站汇集,合并在一起再通过一条管各单井输油管线在集油站汇集,合并在一起再通过一条管线将油输到附近的采油平台或岸上。线将油输到附近的采油平台或岸上。2.水下集油站水下集油站海洋石油工程概论海洋石油工程概论 水下底盘的作用水下底盘的作用 提供合适的井距,并为钻井设备提供导引。提供合适的井距,并为钻井设备提供导引。 减少钻井与开发之间的时间,使油田能较减少钻井与开发之间的时间,使油田能较早投产。早投产。 采用底盘井集中,可节省管线。采用底盘井集中,可节省管线。 底盘井较卫星井集中,操作方便,保护容底盘井较卫星井集中,操作方便,保护容易,操作费用较省。易,操作费用较省
20、。 底盘既可适用于固定式采油平台,也可用底盘既可适用于固定式采油平台,也可用于浮式采油平台及张力腿平台,还可用于钻井于浮式采油平台及张力腿平台,还可用于钻井和采油。和采油。 水下底盘的类型水下底盘的类型 定距式底盘定距式底盘 组合式底盘组合式底盘 整体式底盘整体式底盘下底盘下底盘海洋石油工程概论海洋石油工程概论 普通钢;普通钢; 防腐绝缘管;防腐绝缘管; 保温管;保温管; 伴热柔性管;伴热柔性管; 管束。管束。 海底管线海底管线海底管线的种类海底管线的种类海洋石油工程概论海洋石油工程概论保温管(单管)1-混凝土加重层 2-黄色塑料 3-聚氨酯泡沫塑料 4-钢管1234输油管线注气管线控制管线电
21、缆管线输气管线服务管线注水管线管线结构示意图管线结构示意图环氧树脂层钢管普通钢管塑料绝缘层环氧树脂层钢管防腐绝缘管伴热柔性管1-塑料保护层 2-软泡沫塑料保湿层 3-聚四氟乙烯塑料 4-电阻丝5-不锈钢丝编织的加固层6-聚四氯乙烯塑料绝缘层 7-钢管7123456海洋石油工程概论海洋石油工程概论 常规铺管船法常规铺管船法 在铺管船上将已预制好的管线和对接头在铺管船上将已预制好的管线和对接头部分防腐绝缘后,连续投放海底。部分防腐绝缘后,连续投放海底。海底管线的铺设方法海底管线的铺设方法着陆点管线托管架滚轮铺管船滚轮张紧器海面托管架海洋石油工程概论海洋石油工程概论 卷筒式铺管船法卷筒式铺管船法将在
22、岸上预制好的管线缠绕在船上一足够大将在岸上预制好的管线缠绕在船上一足够大直径的卷筒上,卷筒上的管线连续下入海中。直径的卷筒上,卷筒上的管线连续下入海中。 1231-缠在滚筒上的管线 2-拉直与校正装置 3-托管架上的管线海洋石油工程概论海洋石油工程概论 大角度悬链式铺管法大角度悬链式铺管法 用钻井船上的井架将管线竖直吊起,一用钻井船上的井架将管线竖直吊起,一根根焊接起后放入海底。根根焊接起后放入海底。 海底管线可调管架海面海洋石油工程概论海洋石油工程概论 开沟铺管法开沟铺管法 利用开沟犁骑在已放入海底的管线上,利用开沟犁骑在已放入海底的管线上,开沟犁开出一条沟,再把管线埋入。开沟犁开出一条沟,
23、再把管线埋入。 管沟从沟中挖出的泥土后开犁沟管道拖船允许漂移海洋石油工程概论海洋石油工程概论 底拖法底拖法 将组装好的管线直接沿海底拖至井场定将组装好的管线直接沿海底拖至井场定位安装。位安装。 管线牵引绳海滩卷扬驳船海洋石油工程概论海洋石油工程概论 水面拖行法水面拖行法 将浮筒系结于管线之上或两侧,使它浮将浮筒系结于管线之上或两侧,使它浮于海面上拖行,到预定位置后,再将管线沉于海面上拖行,到预定位置后,再将管线沉降就位。降就位。 海底浮筒海面管线铺管船牵引缆绳海洋石油工程概论海洋石油工程概论 悬拖法悬拖法 用前后两艘拖船将管线两端悬吊于水中用前后两艘拖船将管线两端悬吊于水中拖行至现场。拖行至现
24、场。 拖船拖船缆绳缆绳牵引头牵引头链条链条海洋石油工程概论海洋石油工程概论3.水下维修舱水下维修舱用来为井口室及集油站供应器材,运送维用来为井口室及集油站供应器材,运送维修工作人员。舱内是常压,当需维修时修工作人员。舱内是常压,当需维修时,由作业船将其放下,其底座与集油站,由作业船将其放下,其底座与集油站或井口室的接合门相配,工作人员由维或井口室的接合门相配,工作人员由维修舱进入井口室或集油站进行维修。修舱进入井口室或集油站进行维修。4.海面作业船海面作业船海面作业船用于下放或回收水下维修舱。海面作业船用于下放或回收水下维修舱。海洋石油工程概论海洋石油工程概论二、水下自喷井采油设备二、水下自喷
25、井采油设备1.单井位水下自喷井采油设备,适用远海单井位水下自喷井采油设备,适用远海深水。深水。2.单井位多井水下自喷井采油设备,适用单井位多井水下自喷井采油设备,适用于深水。于深水。3.多井位水下自喷井采油设备,适用于任多井位水下自喷井采油设备,适用于任何工作水深。何工作水深。4.新型单井位多井自喷井水下采油设备,新型单井位多井自喷井水下采油设备,适用于深水。适用于深水。海洋石油工程概论海洋石油工程概论第四节第四节 海上油气集输系统海上油气集输系统与陆上油田的油气集输一样,海上油田的与陆上油田的油气集输一样,海上油田的原油和天然气必须经过收集和运输过程原油和天然气必须经过收集和运输过程。完成这
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