深海水下采油树油管悬挂器结构设计研究

摘要

水下采油树是深海油气开发的关键设备,油管悬挂器作为油气通道、电通道,支撑油管柱并密封油管和套管之间环形空间,是采油树的核心部件,其结构强度关系到油气的安全生产。以南海某油气田油管悬挂器为例,结合对国外油管悬挂器的分析,进行了水下采油树油管悬挂器主体结构尺寸设计。采用有限元分析方法,建立了油管悬挂器的有限元模型,并对其在下放过程、安装就位过程、正常生产过程及锁紧解锁过程中进行了数值模拟分析。结果表明,在下放过程中,油管悬挂器的最大应力为310.43 MPa,最大变形为0.450 09 mm;在安装就位过程中,最大应力为310.43 MPa,最大变形为0.408 85 mm;在正常生产过程中,69 MPa、64℃时,油管悬挂器出油口的最大应力为311.13 MPa,最大变形为0.581 48 mm;在69 MPa、121℃时,最大应力为586.93 MPa,最大变形为1.334 70 mm。所设计油管悬挂器结构强度满足安全要求,变形较小,具有良好的结构安全性。该油管悬挂器已成功应用于中国首个自主研发的水下采油树系统,对推动中国水下油气生产系统的国产化具有重要意义。

关键词

水下采油树 / 油管悬挂器 / 结构计算 / 锁紧 / 解锁