16
16
（5）远程打开和关闭阀门的阀门驱动器。有些可能是 手动阀门，也包括深水ROV接口； （6）用于脐带缆挂接的控制连接板； （7）控制系统。这包括阀门驱动器命令系统以及压力 和温度传感器。该阀门驱动器命令系统可以是简单 或复杂的管道系统，包括电脑及根据应用选用的电 磁线管； （8）节流器（可选）用于调节生产流速；
选择准则 在选择HT或VT时，需要考虑下列问题： （1）卧式采油系统要比立式的昂贵。卧式采油系统 的售价是立式的5到7倍。 （2）立式采油系统更大、更重，而这在钻机的安装 平台有限时必须考虑。 （3）油井是否已经完成也是选择的另一个因素。如 果油井已经完成但是采油系统还没有安装好，那 么立式的采油系统比较适合。但如果采用卧式的 采油系统，系统必须在油井完成之前安装好。
4
概述
从1961年第一口水下井口在美国应用以来，随着各种新 技术的应用，水下生产系统应用水深越来越深，到目前 为止，已投产最深采油树达到2714m（美国墨西哥湾 Independence Hub凝析气田，2007年7月投产）；回接距 离最长的气田回接距离达到143公里（挪威北海Snø hvit 一期，水深250-345m，2007年8月21日天然气上岸）。 目前国外对于3000m水深以内的水下生产系统设计、建 造、安装技术已经比较成熟，且已在西非、墨西哥湾、 北海等海域经过了大量工程项目的实践检验。
20
20
油管悬挂系统；VXT采用了传统的油管悬挂器 ，它有一个主要生产孔和一环孔。油管悬挂器 位于井口。然而，在HXT中，油管悬挂器有一 个单筒悬挂器，并且有一个侧出口，生产流体 将从这里传送到生产主阀。
采油树帽；VXT系统的采油树帽具有修井期间 提供控制接口以及密封海水功能。但在HXT， 有内部采油树帽和采油树碎屑保护帽。
5
概述
生产系统
6
一、概述 二、采油树 三、管汇 四、跨接管 五、脐带缆 六、井口头
7
采油树(Christmas,Xmas tree )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 作为油井顶端和外部环境隔绝开的重要屏障。采油 树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道连接到生产管汇系统。
26
清管系统应该满足以下要求： 应该能够进行水下安装和使用索具吊装。 清管系统的管子应该与管汇系统的主管标准一致。 应该有一个管子的门阀允许清管通过，这个阀门经过水 压测试。 清管循环使用的管子材料和尺寸与海底管道的主管一致。 应该有至少是普通管子直径的5倍的弯曲半径。 应该安装在生产管汇的毂盘的内部。 暴露的清管循环元件在无特别说明的情况下应该涂上环 氧涂层。
现代海洋开发
水下生产系统
船舶述 二、采油树 三、管汇 四、跨接管 五、脐带缆 六、井口头
2
概述
水下生产系统
英文名称：
subsea production system
定义：
由水下井口等整套水下生产设备及海底管道 组成的海上油气生产系统。
3
概述
17
（9）采油树管道，用于引导生产液体、生产管线和 环之间的交叉布置、化学剂注入、液压控制等； （10）支持采油树管道及附属设备并提供安装和修 井引导的采油树框架支撑； （11）采油树的外部保护帽用来保护采油树连接器 和采油树本身。采油树帽往往提供防拖网保护和 防掉落保护。
18
18
工作条件 水下采油树的额定压力等级是分为5000psi， 10000 psi和15,000 psi。最近20,000 psi的 （138兆帕）海底采油树已经成功得以应用。
海上油气产业始于1947年，在路易斯安那州附 近的墨西哥湾4.6米深的水域，Kerr-McGee首 次成功完成世界第一个海上油井开采。 水下油气田开发的概念是在19世纪70年代初才 被提出，当时将井口、生产设备和其他一些气密 部件部置在海底进行作业。水下的油气产物从油 井输送到附近陆上或海洋平台上的加工设施，这 就是水下工程的开始。
15
15
部件设计是水下采油系统设计的关键点。典型部件 的设计包括以下方面： （1）管道悬挂系统； （2）把采油树连接到水下井口的连接器； （3）采油树本体，在产品流动路径上的锻件，设计来 承压。环空流动路径可能也包含在采油树本体里； （4）为生产、环空孔和辅助功能而设计的采油树阀门 。采油树阀门可采用螺栓连接或集成在采油树本体 上；
8
采油树的主要功能：
(1)把产品流体从井口引到出油管（生产采油树），或把油气 注入进地层（注入采油树）； (2)通过一个节流器调节流体，但并不总是强制性的； (3)监控采油树上的井口参数，如压力、环空压力、温度、砂 石检测等； (4)通过一个控制系统的阀门驱动器来安全停止生产或注入流 体的流动； (5)在井口或出油管注入保护性液体，如防腐蚀剂或水合物抑 制剂。
21
一、概述 二、采油树 三、管汇 四、跨接管 五、脐带缆 六、井口头
22
管汇系统的组成 水下生产系统的管汇由管子和阀门组成，用来分配 、控制管理石油和天然气的流动。管汇安装在海底 井群之间，主要是把油或气集合起来输送到井口， 如图所示。 从管汇终端到一些大型的结构如水下加工系统都属 于管汇。因此，有许多种类型的管汇。管汇系统和 采油井是相互独立的，采油井和海底管道通过跨接 管与管汇系统相连接。管汇系统主要由管汇主体、 支撑结构和基础组成。
25
管汇的部件：
部件主要有阀门、节流阀、与海底管道相连的毂，安装 多相仪表模块的毂，在整个使用期内用来操纵的水压和 电线，可获得的节流阀模块，水下控制模块和多相仪表 模块。
阀门：
阀门的选择主要由应用范围决定。门阀一般应用于BOP 组件、采油树和管汇。球阀在水下使用中，从操作和价 钱角度要优于门阀。由于球阀目前使用非金属的密封和 涂料，使得球阀的应用水深更深。 门阀应用尺寸要比球阀的小，球阀的应用尺寸在10英 寸或者更大的范围。
38
四、跨接管
柔性跨接管的主要元件：
不锈钢内骨架，用来抵抗外部的压力 热塑性内鞘,用来密封流体 螺旋形环绕钢丝,用来抵抗内部的压 力 轴向保护钢丝,用来增强拉伸载荷 外部聚酯鞘，用来抵抗外部环境 外部的不锈钢骨架,外部的附加的保 护
39
四、跨接管
柔性跨接管的优点： 灵活 防腐 耐高温 静动态条件均可使用������ 很好的疲劳设计寿命 可清管 抗坍塌性能好 长度方向的规格非常简单 缺点： 价格昂贵，同时对于内压很高的管子来说直径比较小 40 。
13
13
（4）卧式的采油系统常常用于有复杂油藏或经常 需要修井来维护油管的情况。相反的，立式的 采油系统常用于简单油藏或不需要经常修井来 维护管道的情况。 （5）如果油气田不用经常修井，不推荐使用卧式 采油系统。
14
采油树的设计
海底采油系统的设计不尽相同，例如完井类型 （简单的、潜水员辅助的、不潜水的和无引导 的），采油树的用途（生产型、注入型），工 作条件（H2S、CO2或H2S和CO2）等。这些因 素都会影响到采油系统的类型、材料和部件组 合的选择。
23
1、密封或连接立管系统 2、产油线 3、注水线 4、油井测试线 5、连接注水线 6、连接采油树 7、连接采油树 8、清管阀
24
管汇系统的主要功能： 为生产管道、海底管道和油井之间提供一个界面； 将产品都集合起来运输出去：从各个独立的分油井 中将流体都集中起来，再把产出的油运输出去，同 时注入气体，化学物质； 分配电和水压系统； 支持翼型管汇枢纽、管道枢纽和脐带管枢纽； 支持和保护所有的管道和阀门系统； 在安装和恢复过程中为管汇模块提供一个支撑点； 在ROV(远程作业机器人)操作过程中，给ROV提供 一个支撑平台。
36
“M”型 (弯曲) 有效的防止涡激振动和热膨胀现 象的发生
“M” 型 (弯管接头)
倒“U” 型
37
四、跨接管
刚性跨接管的主要元件： 预先弯曲的钢管 两个连接组件，并且带有完整的可回收的作动器。 两个连接器的接收器, 跨接管的测量工具, 制造和测试的支撑架和吊装工具 运输支架 测试设备 绝缘 (if required), 抑制涡激振动的装置 (if required)
10
立式采油树 主阀配置在立式圣诞树（VXT）管道悬挂器的 上方。油井是在采油树安装之前就完成。 VXT广泛应用于水下油田，这是由其安装和操 作的灵活性所决定的。
11
11
卧式水下采油树 另外一种发展很快的类型是卧式水下采油树 （HT），如下图所示为FMC制造的卧式采 油树。
12
12
27
清管循环在设计时应考虑以下 因素：
1管子尺寸；
2 弯曲半径； 3 内部突起； 4 阀门种类； 5 清管的引擎和接收器 6 清管位置的确定
Manifold Pigging Loop
28
管子和基础结构的设计 水下生产系统所用的基础 是底板基础、裙式基础或 者吸入桩，是依据土壤的 条件决定。通常桩是用来 锚固钻井或者生产单元。 底板基础取决于管汇系统 和与之相连的元件(比如 跨接管)的重量。裙式基 础嵌入海底比底板基础深 的多，用来抵抗水平载荷 和一部分垂直载荷。
三种基础的不同长径比
29
设计载荷 永久载荷如结构自重 活荷载如安装过程中产生的 环境载荷如波浪和流载荷 偶然载荷如掉落的物体，渔船的冲击等
土工设计参数，主要考虑以下几方面： 土壤的指标， 原地应力和应力历史， 不排水抗剪强度, 排干特性， 固结特性, 界面强度和触变性.
30
管汇系统的安装： 需要仔细的计划和 合作。在操作过程 中主要需要工作船、 起重机船或者浮式 钻井船，声或者电 的定位设备。