深水水下采油树下放作业窗口研究.pdf

石　 油　 机　 械 　 　 　 　 　 　 　 　 — ６４ — ＣＨＩＮＡ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ ２０１５年　 第４３卷　 第８期 ◀海洋石油装备▶ 深水水下采油树下放作业窗口研究∗ 宋　 强　 畅元江　 刘秀全　 李家仪　 韩彬彬　 陈国明 （中国石油大学 （华东） 海洋油气装备与安全技术研究中心） 　 　 摘要： 深水水下采油树的下放安装作业环境载荷非常复杂， 确保采油树的下放作业安全是亟 待解决的问题。 为此， 分析了水下采油树下放作业过程， 建立了下放管串力学模型， 确定了采油 树下放作业准则， 建立了采油树下放作业窗口分析方法及流程， 并研究了采油树质量、 波浪周期、 浪向角和水深对采油树下放作业窗口的影响。 研究结果表明， 在表面流速小于０８５ ｍ／ ｓ、 波高小 于７２ ｍ 的情况下， 采油树可实现安全下放； 采油树质量增大导致下放作业窗口变小， 主要影响 作业窗口的最大有效波高； 波浪周期在９～１１和１５～２９ ｓ 时下放作业窗口较大， 不同浪向角下推 荐平台艏向与波浪成４５°； 随着水深的增加采油树下放作业窗口逐渐变小， 水深对窗口的最大有 效波高影响较大， 对最大表面流速影响很小。 关键词： 深水； 水下采油树； 安装； 下放作业窗口； 有效波高； 海流流速； 浪向角 － 中图分类号： ＴＥ２４２　 文献标识码： Ａ　 ｄｏｉ： １０１６０８２／ ｊｃｎｋｉｉｓｓｎ１００１ ４５７８２０１５０８０１４ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｒｕｎｎｉｎｇ Ｗｉｎｄｏｗ ｏｆ Ｄｅｅｐｗａｔｅｒ Ｓｕｂｓｅａ Ｘ’ｍａｓ Ｔｒｅｅ Ｓｏｎｇ Ｑｉａｎｇ　 Ｃｈａｎｇ Ｙｕａｎｊｉａｎｇ　 Ｌｉｕ Ｘｉｕｑｕａｎ　 Ｌｉ Ｊｉａｙｉ　 Ｈａｎ Ｂｉｎｂｉｎ　 Ｃｈｅｎ Ｇｕｏｍｉｎｇ （Ｃｅｎｔｒｅｆｏｒ Ｏｆｆｓｈｏｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ （Ｈｕａｄｏｎｇ） ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｌｏａｄｓｆｏｒｒｕｎｎｉｎｇａｎｄｉｎｓｔａｌｌｉｎｇｄｅｅｐｗａｔｅｒ ｓｕｂｓｅａＸ’ｍａｓｔｒｅｅａｒｅｖｅｒｙ ｃｏｍｐｌｅｘ， ｓｏｉｔ ｉｓ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｒｕｎｎｉｎｇ ｓａｆｅｔｙＦｏｒ ｔｈｉｓｒｅａｓｏｎ， ｒｕｎｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｅｐｗａｔｅｒ ｓｕｂｓｅａ Ｘ’ｍａｓ ｔｒｅｅ ｉｓ ａｎａ⁃ ｌｙｚｅｄ ｔｏ ｂｕｉｌｄ ａｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｆｏｒｐｉｐｅ ｓｔｒｉｎｇｒｕｎｎｉｎｇ， ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｒｕｎｎｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆ ｔｈｅＸ’ｍａｓｔｒｅｅａｎｄｅｓｔａｂ⁃ ｌｉｓｈ Ｘ’ｍａｓｔｒｅｅ ｒｕｎｎｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓＩｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， ａ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｏｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ Ｘ’ｍａｓ ｔｒｅｅ ｑｕａｌｉｔｙ， ｗａｖｅ ｐｅｒｉｏｄ， ｗａｖｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｇｌｅ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｄｅｐｔｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｘ’ｍａｓ ｔｒｅｅ ｒｕｎｎｉｎｇ ｗｉｎ⁃ ｄｏｗＲｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ， ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆ ｓｕｒｆａｃｅｖｅｌｏｃｉｔｙ ｂｅｌｏｗ０８５ｍ／ ｓａｎｄｗａｖｅｈｅｉｇｈｔ ｂｅｌｏｗ７２ ｍ， ｔｈｅ Ｘ’ｍａｓｔｒｅｅ ｃａｎ ｂｅ ｒｕｎ ｓａｆｅｌｙＭｏｒｅｏｖｅｒ， ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ Ｘ’ｍａｓ ｔｒｅｅ ｍａｓｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｎａｒｒｏｗｅｒ ｒｕｎｎｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ， ｗｈｉｃｈ ｍａｉｎｌｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｍａｘｉ