水下卧式采油树油管挂出油口角度的优化设计.pdf

《水下卧式采油树油管挂出油口角度的优化设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第2卷第1期2015年2月海洋工程装备与技术OCEANENGINEERINGEQUIPMENTANDTECHNOLOGYVoI．2。No．1Feb．，2015水下卧式采油树油管挂出油口角度的优化设计秦蕊1，李清平1，罗晓兰2，段梦兰2(1．中海油研究总院，北京100028；2．中国石油大学(北京)海洋油气研究中心，北京102249)摘要针对减少流动损失这一工程问题，通过分析油管悬挂器的结构特点，综合考虑其在水下卧式采油树中的位置和功能，基于阻力系数方法提出了油管悬挂器出油口角度的优化设计方法。同时，采用FLUENT软件对不同出

2、油口角度下的油管悬挂器内部流体流动进行数值模拟．为理论设计方法提供证明和依据。最终得到的理论计算结果和数值模拟结果均表明：出油口角度在11。～12。之间时流动损失最小。关键词海底管道；水下卧式采油树；油管挂；出油口角度；优化设计中图分类号TE973．92文献标志码A文章编号：2095—7297(2015)01—0050—05OptimizationDesignofTubingHangerOutletAngleofHorizontalTreeQINRuil，LIQing—pin91，LUOXiao—lan2，DUANMeng—l

3、an2(1．CNOOCResearchInstitute，Beijin9100028，China；2．OffshoreOit／GasResearchCenter，ChinaUniversityo．fPetroleum，Beifing102249，China)AbstractAimingattheengineeringproblemofflowloss，anoptimizationdesignmethodoftubinghangeroutletisproposedonthebasisofdragcoefficientmethod

4、，whichconsidersthestructuralcharacteristicsoftubinghanger，aswellasthepositionandfunctionoftubinghanger．ByusingtheFLUENTsoftware。afiniteelementmodelfortubinghangerisdevelopedandthefluidflowinthetubinghangerissimulated．Theresultsobtainedbythedragcoefficientmethodandth

5、enumericalresultsshowthatthebesttubinghangeroutletangleisbetween11。and12。．Keywordssubseapipeline；horizontaltree；tubinghangenoutletangle；optimaldesign0引言随着海上油气田开发的推进，深水油气田的开发逐步成为人们关注的焦点。水下生产系统作为适于深水油气田开发的主要模式之一，在巴西、挪威等地的海域均有广泛应用一-1。2

6、。在水下生产系统中，采油和外输的关键设备是水下采油树，因此，世界各

7、国的学者、专家在技术理论、数值模拟及结构设计方面均对水下采油树进行了深入的探索和研究。但国内在这方面的研究刚刚起步。在水下卧式采油树正常生产期间，其内部流体的能量是否足以满足整个流程的动力需求，这是水下卧式采油树面临的最主要工程问题之一。水下卧式采油树的结构复杂，包括油管悬挂器、主阀、翼阀、采油树本体和出油管等部件，其中油管悬挂器直接决定着水下采油树的整体性能及外输能力。本文给出了油管悬挂器出油口角度的优化设计，可以减少水下卧式采油树内流体的流动阻力，从而使得采油树内部流体的能量满足动力需求。1水下卧式采油树油管悬挂器的结构油

8、管悬挂器位于水下卧式采油树内。如图1所示3I。油管悬挂器与位于水平通道上的生产主阀和生产翼阀以及采油树本体和出油管等部件组成了水下卧式采油树的过流部件，是井下流体向外输送的唯一通道。油管悬挂器的结构可分为外部结构和内部结构两部分，如图2所示¨]。其中外部结构按照功能、作用的不同可分为锁定机构、密封机构和定向机构；内部结构则包括内部通路(包括数量和尺寸两个影响收稿日期：2014—09—29基金项目：国家科技重大专项(2011ZX05026—004)、国家863计划(2012AA09A205)作者简介：秦蕊(1985一)，女．博士

9、，主要从事海洋石油设施的设计方法与理论方面的研究。第1期秦蕊，等：水下卧式采油树油管挂出油口角度的优化设计‘51‘因素)和内部型面两个方面。油管悬挂器生产出}图1油管悬挂器的位置Fig．1Positionofthetubinghanger⋯融⋯刽呐洳面图2油管悬挂器的结构Fi