海洋钻采井口装置自动化系统设计(附件)
采油树是油气钻采中必不可少的一个装备。在海洋钻采平台中，采油树是整个石油采集的主要装置。所以采油树的研发很是重要。普通的采油树大多是由手动控制其阀门的开关，效率较低。基于原采油树的基础上，设计利用液压驱动控制阀门。通过查阅相关资料，了解采油树的构成和工作原理，设计其主要的结构，如主阀门、生产阀门、油管头四通、油嘴等。将从采油树的结构设计完成，设计液压控制系统来实现采油树的阀门开关。采油树主要由大四通、总阀门、采油树帽、油嘴、仪表等组成。同时还要密封元器件等。关键词采油树，液压系统，油管头四通，油嘴
目 录
1 绪论 5
1.1 课题研究背景和意义 5
1.2 我国井口装置发展现状 5
1.3 国外井口装置发展现状 5
1.4 课题研究内容 5
2 方案的比较与选择 6
3 采油树的组成和工作原理 7
3.1 组成结构 7
3.2 工作原理 8
4 采油树的设计要求、选配组合和材料选择 8
4.1 采油树的设计要求 8
4.2 采油树的规范级别 8
4.3 基本参数 9
4.4 主要结构设计 10
4.4.1 油管头四通 10
4.4.2 生产阀门 12
4.4.3 主阀门 13
4.4.4 采油树帽 15
4.4.5 油嘴 15
5 液压控制系统及液压缸的的设计 18
5.1 液压缸的设计 18
5.1.1 液压缸径的设计 18
5.2 液压系统工作原理 20
6 采油树材料的选择 21
6.1 材料要求 22
6.2 采油树的防腐 23
6.2.1 内腐蚀 24
6.2.2 外腐蚀 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
自从陆地油井的开发，陆地油井油气的逐渐 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
枯竭，人们把目光聚集到海洋上，海洋油气资源最丰富的中东波斯湾沿岸。而我国海岸线比较长，海洋资源丰富，东海和南海油气资源最为丰富。南海又被称为第二个波斯湾。我国发展离不开石油资源，在大力开采油气资源的同时，也在不断地开发研究自己的海洋钻采设备。而海洋钻井口装置是必不可少，非常重要的设备。通过机械钻采的石油产量占总产量的90%。而海洋石油钻采装备在我国属于比较落后的，相较于国外的发展。陆地井口装置的发展已经较为成熟。研制出具有结构紧凑、重量轻、性能好的特点，是井口装置的发展趋势。现在大多数国家研制出的是210Mpa的单油管和多油管钻采井口装置。而能够独立研制的国家只有五个常任理事国外加日本。欧洲国家研发的井口装置的起步时间较早，所研制的装备在世界上具有很好的性能，占据了全球的大部分市场。我国为打破其垄断地位，不断加大研发力度，以适应国家发展的要求。
1.2 我国井口装置发展现状
陆地采油井口装置是我国发展较为成熟的装备。在井口装置的研发生产发面，我国已经有数十个厂家能够独立生产。但是在海洋钻采设备方面，我国起步较晚，发展不时能够跟上国外的发展脚步。能够生产井口装置的厂家有湖石油机械股份有限公司等几家，我国的标准是单油管井口装置最高压力105Mpa，双油管井口装置的最高压力70Mpa。为了不断更新技术的发展，以适应国家资源钻采的要求，我国井口装置的发展逐渐超整体式发展。
1.3 国外井口装置发展现状
国外在石油钻采方面研究发展较早，对于井口装置的发展研究更为成熟，国外所生产的采油树最大工作压力能够达到140Mpa。目前国外的很多公司研发海洋石油钻采设备，著名的制造厂商Vetco、Gray等公司。国外的井口装置性能很好，但是造价较高。而国外的企业为了加大开采的速度，都大力发展整体式钻采设备和双油管井口装置。国外的设备尤其是美国公司的设备占领了世界上的主要市场，技术和生产能力都居于世界的领先地位。世界上许多的油气井都是由美国公司来开采，他们的设备性能优越。这也为他们不断改进自己的设备提供了很好的途径。
1.4 课题研究内容
由于国内厂家生产的采油树大多由手动控制开关来控制油量和应对突发事件，所以现研究应用液压装置来自动控制开关和应对突发事件，具体工作如下：
一、原始数据
井口装置防喷器结构示意图
二、技术要求
1、绘制石油钻采井汇装置各部件结构的三维造型图和二维工程图；
2、设计出海洋钻采平台防喷器液压系统图
三、工作要求
1、根据示意图，制定石油钻采井汇装置的总体设计方案；
2、选择合理的总体设计方案，开展石油钻采井汇装置的结构设计、零件的详细设计和液压系统设计。
2 方案的比较与选择
方案一：分体式单油管采油树
分体式采油树是由主阀、生产阀门、清蜡阀等阀门独立各自组装而成。单油管采油树安装在单油管完井的井口装置上，除了有分体式和整体式之外,它还有单翼和双翼之分。根据井的种类或油井生产方式的差别，可用阀门及短节组合成不同形式的单油管采油树，而其连接方式可以是法兰式、螺纹式或卡箍式。分体式单油管采油树可以更好的拆卸，更好的方便采油。
方案二：整体式双油管采油树
整体式采油树是将主阀、安全阀、清蜡阀和翼阀等制成一个整体部件，阀与阀之间的距离较小，既节省空间又耐高压。双油管采油树安装在双油管完井的井口装置上，用于两个油层同时而又独立开采的生产控制。双油管完井是在同—个生产套管中下入两根平行油管柱(长油管柱和短油管柱)或两根同心油管柱，通过双管封隔器和单管封隔器对两个油(或气)层段进行分隔。
方案一与方案二比较: 分体式单油管采油树较整体式双油管采油树具有更好的方便性，便于零件的安装与拆卸。但也有一定的缺陷，方案二优点是具有很好的耐压性，采油效率高。但是不利于装置的安装和保养。一旦内部有零件的损坏，拆卸更换有一定的难度。
方案一采油效率相比于方案二略低，但是更具有安全性和便于白羊和使用。在海洋平台上，由于海水及空气对于装置的腐蚀性高，所以采油树装置要勤于保养和维护。
目 录
1 绪论 5
1.1 课题研究背景和意义 5
1.2 我国井口装置发展现状 5
1.3 国外井口装置发展现状 5
1.4 课题研究内容 5
2 方案的比较与选择 6
3 采油树的组成和工作原理 7
3.1 组成结构 7
3.2 工作原理 8
4 采油树的设计要求、选配组合和材料选择 8
4.1 采油树的设计要求 8
4.2 采油树的规范级别 8
4.3 基本参数 9
4.4 主要结构设计 10
4.4.1 油管头四通 10
4.4.2 生产阀门 12
4.4.3 主阀门 13
4.4.4 采油树帽 15
4.4.5 油嘴 15
5 液压控制系统及液压缸的的设计 18
5.1 液压缸的设计 18
5.1.1 液压缸径的设计 18
5.2 液压系统工作原理 20
6 采油树材料的选择 21
6.1 材料要求 22
6.2 采油树的防腐 23
6.2.1 内腐蚀 24
6.2.2 外腐蚀 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
自从陆地油井的开发，陆地油井油气的逐渐 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
枯竭，人们把目光聚集到海洋上，海洋油气资源最丰富的中东波斯湾沿岸。而我国海岸线比较长，海洋资源丰富，东海和南海油气资源最为丰富。南海又被称为第二个波斯湾。我国发展离不开石油资源，在大力开采油气资源的同时，也在不断地开发研究自己的海洋钻采设备。而海洋钻井口装置是必不可少，非常重要的设备。通过机械钻采的石油产量占总产量的90%。而海洋石油钻采装备在我国属于比较落后的，相较于国外的发展。陆地井口装置的发展已经较为成熟。研制出具有结构紧凑、重量轻、性能好的特点，是井口装置的发展趋势。现在大多数国家研制出的是210Mpa的单油管和多油管钻采井口装置。而能够独立研制的国家只有五个常任理事国外加日本。欧洲国家研发的井口装置的起步时间较早，所研制的装备在世界上具有很好的性能，占据了全球的大部分市场。我国为打破其垄断地位，不断加大研发力度，以适应国家发展的要求。
1.2 我国井口装置发展现状
陆地采油井口装置是我国发展较为成熟的装备。在井口装置的研发生产发面，我国已经有数十个厂家能够独立生产。但是在海洋钻采设备方面，我国起步较晚，发展不时能够跟上国外的发展脚步。能够生产井口装置的厂家有湖石油机械股份有限公司等几家，我国的标准是单油管井口装置最高压力105Mpa，双油管井口装置的最高压力70Mpa。为了不断更新技术的发展，以适应国家资源钻采的要求，我国井口装置的发展逐渐超整体式发展。
1.3 国外井口装置发展现状
国外在石油钻采方面研究发展较早，对于井口装置的发展研究更为成熟，国外所生产的采油树最大工作压力能够达到140Mpa。目前国外的很多公司研发海洋石油钻采设备，著名的制造厂商Vetco、Gray等公司。国外的井口装置性能很好，但是造价较高。而国外的企业为了加大开采的速度，都大力发展整体式钻采设备和双油管井口装置。国外的设备尤其是美国公司的设备占领了世界上的主要市场，技术和生产能力都居于世界的领先地位。世界上许多的油气井都是由美国公司来开采，他们的设备性能优越。这也为他们不断改进自己的设备提供了很好的途径。
1.4 课题研究内容
由于国内厂家生产的采油树大多由手动控制开关来控制油量和应对突发事件，所以现研究应用液压装置来自动控制开关和应对突发事件，具体工作如下：
一、原始数据
井口装置防喷器结构示意图
二、技术要求
1、绘制石油钻采井汇装置各部件结构的三维造型图和二维工程图；
2、设计出海洋钻采平台防喷器液压系统图
三、工作要求
1、根据示意图，制定石油钻采井汇装置的总体设计方案；
2、选择合理的总体设计方案，开展石油钻采井汇装置的结构设计、零件的详细设计和液压系统设计。
2 方案的比较与选择
方案一：分体式单油管采油树
分体式采油树是由主阀、生产阀门、清蜡阀等阀门独立各自组装而成。单油管采油树安装在单油管完井的井口装置上，除了有分体式和整体式之外,它还有单翼和双翼之分。根据井的种类或油井生产方式的差别，可用阀门及短节组合成不同形式的单油管采油树，而其连接方式可以是法兰式、螺纹式或卡箍式。分体式单油管采油树可以更好的拆卸，更好的方便采油。
方案二：整体式双油管采油树
整体式采油树是将主阀、安全阀、清蜡阀和翼阀等制成一个整体部件，阀与阀之间的距离较小，既节省空间又耐高压。双油管采油树安装在双油管完井的井口装置上，用于两个油层同时而又独立开采的生产控制。双油管完井是在同—个生产套管中下入两根平行油管柱(长油管柱和短油管柱)或两根同心油管柱，通过双管封隔器和单管封隔器对两个油(或气)层段进行分隔。
方案一与方案二比较: 分体式单油管采油树较整体式双油管采油树具有更好的方便性，便于零件的安装与拆卸。但也有一定的缺陷，方案二优点是具有很好的耐压性，采油效率高。但是不利于装置的安装和保养。一旦内部有零件的损坏，拆卸更换有一定的难度。
方案一采油效率相比于方案二略低，但是更具有安全性和便于白羊和使用。在海洋平台上，由于海水及空气对于装置的腐蚀性高，所以采油树装置要勤于保养和维护。
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