水下采油系统

ｌ水下采油系统介绍

水下采油系统是将全部或部分油气集输装备置于海底的水下生产系统。该系统主要包括：水下采油树、水下底盘、水下管汇、跨接管、海洋立管、脐带缆等设备。水下采油系统的出现，解决了在深水中使用固定式平台而使成本急剧上升的问题；水下采油系统多与浮式生产系统配合工作。在水下系统中，井口头和采油树都在海底；因此，水下生产系统就不会像在水上的生产系统（如刚性平台）那样受到海面风浪流和水深的影响。但另一方面，水下生产系统不能直接进行操作，操控也必须通过脐带缆远程控制，持续地操作显然比平台式生产系统复杂得多。水下生产系统的费用基本上随水深变化而变化，而刚性平台的费用是随着水深的增加而增加的；因此，对于深水区域，多趋向于使用水下生产系统。图ｌ为简单的水下采油系统，该系统的工作原理为：油气从水下井口上的采油树采出，经海底管线送到水下管汇进行计量、收集、初步处理，再通过海洋立管输送，然后被运往岸上做进一步处理。

１．１水下采油树

采油树最初被称为十字树、ｘ型树或者圣诞树。它是位于通向油井顶端开口处的一个组件，它包括用来测量和维修的阀门、安全系统和一系列监视器械。它连接了来自井下的生产管道和出油管；同时，作为油井顶端￣ｕＪ，ｔ－部环境隔绝开的重要屏障。采油树还包括：许多可以用来调节或阻止所产原油蒸汽、天然气和液体从井内涌出的阀门；采油树是通过海底管线连接到生产管汇系统的。水下采油树的诞生使低成本地开发深水油气田成为可能。

１．２水下管汇

水下管汇主要用来分配、控制管理石油和天然气的流动。水下管汇安装在海底井群之间，主要是将数口油井的油气集巾起来，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基地做进一步处理，它可以减少海底管线的长度（见图３）。管汇终端包括一些大型的结构（如：水下加工系统）都属于水下管汇；因此，水下管汇类型有许多种。

水下管汇和油井在结构上是完全独立的，油井和出油管道通过跨接管与管汇相连。水下管汇由管汇、管汇支撑结构、基础结构和保护盖三部分组成。

１管汇。管汇由管线、阀门、控制模块、流动仪表等组成。管汇中心的管线

布置在底盘上，从底盘井及卫星井产出的流体，由管汇聚集后用管道输至平台。来自平台的注入水经管汇分配至个注水井。

２管汇支撑结构。水下管汇的管汇支撑结构主要由大管径和型钢制成的框架组成，它的主要作用是：为钻井提供导向；为水下管汇安装的设备提供支撑基座；为水下管汇下入海底提供载体；提供一个隔离物以保护水下管汇部件不被撞坏。

３基础结构和保护盖。大部分水下管汇中心的基础结构都是吸力锚的结构形式。吸力锚主要由大管径钢结构组成，对管汇系统主要起锚固作用；吸力锚（ＳｕｅｔｉｏｎＡｎｅｈｏｒ）所依靠的“吸力”，仅仅是在沉锚施工过程中实现的；沉锚完成后，“吸力”即消失，此时的吸力锚实际上就如同一个常规的埋入短桩，依靠它周围土体的抗力提供锚固力。

１．３跨接管

在水下油气生产系统中，跨接管是一个较短的管状连接元件，主要用在采油树和管汇、管汇和管汇等之间输油；除输油外，跨接管也可用来向油井注入水和气。典型的跨接管在管子的两头分别有一个终端连接器。如果管子是刚性的，跨接管叫做刚性跨接管，如果管子是柔性的就叫做柔性跨接管。刚性跨接管主要有“Ｍ”和“ｕ”两种形式。

１．４其他设备

（１）脐带缆是由一组电缆组成，通过上部设备连接水下设备，为水下生产设备提供电力、液压、控制和监控信号。

（２）管道终端。连接浅水平台的出油和注水管

（３）海底分配中心。脐带缆和乙二醇系统通过ＳＤＨ分配到每个管汇、管道终端管汇和井口。

（４）水下分离器。实现油气分离的装置。

（５）水下采油树系统的控制系统及海底输油管线等设备。