水下采油树模型开发技术方案一、主要技术规范a 执行标准：API SPEC 6A19b 额定工作压力：70Mpa(10000psi)c 公称通径：主通径：Φ65mm(2 9/16in)旁通径：Φ65mm(2 9/16in)d 额定温度级别：P.U（-29℃~121℃）e 材料级别：DDf 产品规范等级：PSL3g 性能要求级别：PR1h 总体尺寸（长×宽×高）：3130mm×560 mm×2540 mm主要技术要求：系统工作压力HP：7500psi，LP：5000psi；电源耐压5kv；HP输入1路、输出2路、回油1路；LP输入1路、输出16路、回油1路。
外形尺寸：1400mm*900mm*1400mm环境温度：操作温度0℃~+40℃储藏温度-18℃~+50℃工作压力：LP 5000psi， HP 7500psi主要功能：接收SCM发出信号，开启、关闭阀门，通断油路，检测SC M按照主控站指令发出控制命令功能；向SCM提供温度、压力信号并记录，检测SCM对温度、压力信号的接收和传输能力。
采油树是整个生产系统的执行部分，通过控制采油树管线上的阀门，来控制整个采油系统的流程。
整个采油树生产执行主要分为三个部分：生产主回路、环空回路、药剂注入回路。
二、采油树主要组成✧树体（TREE BODY）✧采油树与井口回接系统（CONNECTOR TIE-BACK）✧井口连接器（WELLHEAD CONNECTOR）✧采油树帽（INTERNAL TREE CAP）✧阀门（VALVE BLOCK & VALVE)✧ROV控制盘（ROV CONTROL PANEL）✧化学药剂注入（CHEMICAL INJECTION）✧采油树体总成（X’TREE ASSEMBLY）2.1 树体（TREE BODY）✧整体加工的空心园筒体✧内部形状加工成与油管挂和采油树内帽相配合的形状✧下端及顶部为螺纹状结构，分别与18-3/4″ 10000PSI工作压力的FMC TORUS IV液压井口连接器及采油树帽相连接✧为连接PMV(生产主阀), AMV(环状通路主阀)及AAV (环形空间入口阀)开孔✧Quad Penetrator装置, 该装置通过与油管挂上的液压Penetrator连接装置相接, 可以控制井下安全阀的状态2.2 采油树与井口回接系统（CONNECTOR TIE-BACK）该系统由上下两部分组成，它的主要功能是为采油树体和水下井口之间的18-3/4″VX 型垫片提供第二道屏障，它的上部分叫做Upper Alignment Stab，其顶部与树体相接并密封，其下部分叫Lower Alignment Stab，其底部与9-5/8″的套管悬挂器相接并密封，中间由上下两部分相接并密封，这里所有的密封均采用金属附加弹性体的方式，能承受5000 PSI 的压力。
有此回接系统，井口和采油树之间的连接密封就不会受到井下压力的作用，其可靠性大为增强4.3 井口连接器（WELLHEAD CONNECTOR）✧完井顺序✧30″井口套管✧18-3/4″水下井口✧13-3/8″套管悬挂器✧9-5/8″套管悬挂器◆连接水下井口✧采油树生产导向基础(PGB)首先座落在30″井口套管(Housing) 上, PGB上的重力锁紧装置自动与套管锁紧✧采油树沿PGB导向绳及导向柱(Guidepost)就位✧FMC TorusIV-18-3/4″10000 PSI（工作压力）的液压采油树连接器与18-3/4″水下井口连接锁紧✧液压控制采油树与井口的连接和解脱，将采油树提出水面进行维修、密封垫片的更换等工作◆管毂的连接(Flowline Hub)✧管毂连接采油树生产管线和注气管线(4″/ 2″)，安装在PGB上✧海底管线和注气管线分别与PGB上对应的管线连接✧通过安装在采油树上的Flowline Hub连接器11″-5000 PSI (WP) FMC Torus Ⅱ，以液压驱动方式与PGB上的管毂连接✧液压控制Flowline Hub连接器与PGB的连接和解脱，将采油树提出水面进行维修、密封垫片的更换等工作2.4 采油树内帽（INTERNAL TREE CAP）采油树内帽安装在油管挂的顶部，依靠液压式起下工具与树体相连，与树体之间的密封为金属对金属结合弹性密封物，为树体内部与环境隔绝提供第二道屏障，另外在生产期间为油管挂提供第二道固定装置，避免油管挂在油井热力及压力变化下产生移位。
2.5 阀门（VALVE BLOCK & VALVE)✧生产阀门 PMV、PWV✧注气管线阀门 AMV、AWV✧化学药剂注入管线阀门 CIV1、CIV2✧转换阀 XOV✧环空通路阀 AAV1、AAV2✧水面控制水下安全阀 SCSSV✧甲醇注入阀 MIV采油树上所有的阀门可以手动或由ROV来操作，因此阀的转动力具有一定的限制。
通常情况下，阀门的密封应采用金属对金属而且是双向密封。
需要润滑的部分通常由控制液来完成。
如果无润滑，应该能保证一定次数的动作，如250次关闭开启。
2.7 ROV控制盘（ROV CONTROL PANEL）✧ROV (Remote Operation Vehicle)✧ROV控制盘置于采油树正面，所有的阀门执行器均朝向ROV盘并通过延长杆与ROV盘相连，而ROV 操作头均可以插入ROV盘上的母头，并转动阀杆的延长杆，操纵阀门的开与关✧阀门控制•上部控制系统通过电液控制系统进行控制•ROV通过ROV控制盘进行操作•潜水员通过ROV控制盘操作2.8 化学药剂注入（CHEMICAL INJECTION）✧化学药剂的注入点•生产主阀和翼阀之间✧注入管线通过SCM到达注入点，由SCM开启CIV控制药剂的注入2.9 采油树体总成（X’TREE ASSEMBLY）✧采油树与PGB的对接✧采油树的防护•防护格栅•ROV控制盘•顶板•采油树外帽2.10 油管挂 (TUBING HANGER)✧油管挂是一个同心圆筒体,安装在树体内与采油树内壁销死并密封✧油管挂在树体内靠调平键和螺旋面定位✧液压压头（Hydraulic Penetrator）精确的定位✧采油树体内的采油树内帽安装在油管挂顶部2.11 油管挂垂向开孔(出口上侧)堵头(WIRELINE PLUG)在油管挂侧出口的顶部，油管挂的开孔是Halliburton堵头来密封的，一旦装上这个堵头，便能使井液改变方向由侧出口流向生产管线2.12 油管挂操作工具(THRT)✧THRT(Tubing Hanger Running Tool)的作用操作油管挂操作采油树内帽✧油管挂和采油树帽进行安装或解脱的操作方式•由液压控制THRT的内园筒驱动锁环使操作工具与油管挂（或采油树帽）锁紧或解脱•外园筒负责驱动油管挂或采油树帽上与采油树体之间的锁紧或解脱机构2.13 油管挂紧急释放工具(THERT-TUBING HANGER EMERGENCY RUNNING TOOL)该工具的主要目的是当液压或油管挂操作工具失效的情况下，用来解脱油管挂及采油树帽，因此只是紧急情况下的备用工具，该工具不带任何液压功能，只能回收油管挂或者采油树帽2.14 生产导向基础(PGB)PGB-Production Guide Base是导向及导流的结构，其导向柱及导向绳可以使防喷器(BOP)支架及采油树准确就位于水下井口之上。
除PGB和采油树的操作面外，其它三面均有铰接的遮档棍，与采油树的防护装置一起，构成一个完整的保护结构，避免重物的意外冲击对PGB和采油树的管路、阀门及管毂造成损坏其导向柱是承插式的，可以通过ROV进行更换，导向柱也是可以伸缩的，原长2.87米, 可以增加到4.4米，以适应运输及安装的不同要求。
3.1.1生产主回路主要功能：采油树主回路负责整个油气的开采工作，可以调节生产流量以控制生产总量。
图4、生产主回路流程图工作时序：通过高压油路，打开水底安全阀SCSSV，海底油气通过主回路管道传输。
正常工作状态（即主回路中的传感器压力反馈的数据正常）：生产主阀PMV和生产翼阀PWV等阀门正常工作状态处于常开状态。
当出现紧急状况或者是压力温度传感器PTT1反馈的温度或压力大于设定值最大值时，首先需要关闭生产主阀PMV，SCM促发电液换向阀失电，形成回流，导致生产主阀PMV驱动器腔内的压力减小，弹簧复位促使生产主阀关闭；如果此时传感器PTT1还能反馈数据，则需要继续关闭生产翼阀PWV。
生产隔离阀PIV作为备用阀，用于生产主阀PMV和生产翼阀PWV关闭状态失效时，隔离生产物。
生产节流阀PCV通过调节阀门的打开程度，可以控制主回路中油气的流量，并通过节流阀位置指示器将信号传递给SCM。
生产节流阀PCV中的湿气流量计WGFM，用于统计采油树生产主回路各时间段的采油总量，并将信号传输给SCM。
声沙探测器ASD、沙粒冲蚀/温度/压力传感器SEPT用于测量生产管道中的温度、压力以及沙粒等数据，并反馈给SCM。
故障分析处理：1、当采油树生产主回路传感器反馈的实时量超过或小于正常生产范围，MCS发出指令给SCM，由SCM控制生产管线上的阀门。
2、当采油树主回路反馈的数据超出或小于正常值，SCM能够上传数据，但失去关闭管线上阀门的能力，则此时需要促发机器人ROV强行关闭阀门。
3、当SCM失去了与平台通讯的能力时，则需要打捞起整颗采油树。
主要性能指标：其中需要控制阀门3个：水面控制水下安全阀（SCSSV）、生产主阀(PMV)、生产翼阀(PWV)。
其中水面控制水下安全阀（SCSSV）为瓣状、其余2个阀门均为闸阀，设计生产具体规格如下：PMV生产主阀尺寸：130mm（5-1/8’’）类型：闸阀，带液压促动器压力：10000最小开启压力：4000psi 最大开启压力：6000psi触动器容积：3200ml触动器进口螺纹：3/8" SAE触动器回油螺纹：3/8" SAEFSC 失效安全关闭 NO 正常开启RET 回流管线（单独连接至蓄能器接头）行程：147.6mmPWV 生产翼阀尺寸：130mm（5-1/8’’）类型：闸阀，带液压促动器压力：10000最小开启压力：4000psi 最大开启压力：6000psi触动器容积：3200ml触动器进口螺纹：3/8" SAE触动器回油螺纹：3/8" SAEFSC 失效安全关闭 NO 正常开启RET 回流管线（单独连接至蓄能器接头）行程：147.6mm测试模型阀门采用江苏巨林科教仪器有限公司二位二通电磁换向阀替代，具体参数如下：控制方式：直流24V控制电磁阀尺寸规格：待定使用压力：0~1.0MPA；连接方式：快换接头连接或螺纹连接；接头尺寸：待定连接油管：软管、硬管；需要测量传感器共5个：井下压力温度传感器(DHPT)、压力温度传感器1（PTT1）、沙粒冲蚀温度压力传感器（SETP1、SETP2）、声沙探测器（ASD）。