水下生产系统-讲稿详解.ppt

* 四、跨接管 第三步：连接到第一个端头 第四步：连接到第二个端头 * 主要内容 一、概述 二、采油树 三、管汇 四、跨接管 五、脐带缆 六、井口头 * 五、脐带缆 脐带缆(umbilicals) 最著名的脐带缆制造商是Nexans、DUCO、 Oceaneering Multiflex和Kvaerner Oil Products，图就是一个脐带缆的横截面。 * 五、脐带缆 在进行脐带缆可行性分析时主要包括以下几方面： 截面的设计和尺寸; 分析极端响应，弯曲刚度尺寸、立管的干扰; 确定脐带缆的方位角、偏移角、铺放线路; 安装顺序和方法 详细说明每一部分的报价; 脐带缆的输送计划 脐带缆的可行性研究包括每一部分不锈钢管的尺寸，拉伸角度等，可行性分析的最后是干扰分析，确保脐带缆在极端的波浪和流载荷下，不被邻近的立管、锚线或者结构干扰破坏。可行性分析最主要的就是确定脐带缆的横截面设计、通过干扰分析确定的方位角和极端响应分析的偏移角。 * 五、脐带缆 水下控制系统便于阀门和节流口对水下完井和管汇的操作，在水下生产系统主要有5种类型的控制系统，分别是： 直接液压控制Direct hydraulic;是5种控制系统中最简单的形式，并且含有的元件最少。 导向液压控制Piloted hydraulic; 顺序液压控制Sequential hydraulic; 电液压控制Electro hydraulic; 多路电液压控制Multiplex electro hydraulic * 五、脐带缆 在脐带缆设计中最主要考虑疲劳问题。在有些设计问题中需要重复考虑弯曲刚度，另外在疲劳设计中，主要考虑涡机振动(vortex-induced vibrations)和涡致运动(vortex-induced vessel motions)所带来的疲劳破坏。通常设计是由脐带缆供应商进行，但是一些石油公司也要求第三方对设计进行校核。设计和设计校核包括完整的动力学分析，如极限响应，涡机振动和涡致运动所带来的疲劳，波浪载荷和安装等。 * 五、脐带缆 脐带缆的疲劳破坏主要是轴向力、弯曲和摩擦力三种形式的应力作用的结果。 轴向力 弯曲力 where, SDT :拉伸偏移量 standard deviation of tension; A : 脐带缆的钢横截面面积 E : Young’s Modulus; R : 管子的外直径 SDk : 曲率的偏移量standard deviation of curvature. 摩擦应力主要由滑动摩擦和弯曲摩擦力组成。 σF = min (σFS,σFB) * 五、脐带缆 μ : 摩擦系数, FC : 螺旋管之间的接触面积, At : 脐带缆中的主管的横截面面积 RL: 管子的放置半径 T : 名义拉伸力 φ: 管子放置角度, EItube : 每个管子的弯曲刚度 LP : 管子的螺距/2. * 五、脐带缆 对于大型或者超大型脐带缆，在安装时需要大的安装船，但是对于飞头和其它元件，小的安装船就可以进行安装[7]。 脐带缆是由一组电缆组成，通过上部设备连接水下设备，目前最深的脐带缆是安装在壳牌公司Na Kika 项目中，使用水深达到2316m，还有一些脐带缆，如Thunder Horse脐带缆使用水深为1880m，还有Atlantis脐带缆使用水深为2134m。在设计和分析超深水脐带缆最重要的就是正确地模拟脐带缆的应力和应变，以及摩擦效应。 以前管子的疲劳测试需要满足脐带缆疲劳分析时的S-N曲线，现在厂家所使用制造脐带缆金属管的金属的性能已经足够满足，因此现在已经不需要进行管子的疲劳测试。Zerbst等[8]，通过断裂力学的方法确定了脐带缆的管子预先带有损伤的残余寿命。主要从以下两个方面进行分析：1.确定不能引起管子失效的最大裂纹尺寸。2. 假设在最大裂纹尺寸存在的条件下，原件的残余寿命。 * 主要内容 一、概述 二、采油树 三、管汇 四、跨接管 五、脐带缆 六、井口头 * 六、井口头 井口头(Wellhead)概述 1作为套管装置和其他钻井压力控制元件的支撑基座 2作为一个接收器，为套管悬挂器组件密封在井口头处成为被动的压力保护系统。 3具有复杂的金属之间的密封技术和机理 4套管悬挂器的密封失效会允许压力施加到次外层的套管和与之相密封的井口头。 Subsea Wellhead Assembly * 六、井口头 设计时需要的参数： 1井口头